Устройство для одноканального фазового управления вентильным преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

анодных напряжений, входы которого соединены с клеммами сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И, входы первого из которых соединены с первым и третьим выходами формирователя логических сигналов анодных найряжений, входы второго - с первым

и вторым выходами указанного формирователя, входы третьего - с вторым и третьим выходами указанного формирователя , элементом ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с выходами элементов И, а выход является выходом генератора синхронизирующих импульсов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКА..НАЛЬНОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее генератор синхронизирующих импульсов, входы которого соединены с клеммами сетевого напряжения, первый и второй генераторы опорного напряжения, первый и второй ключи сброса генераторов опорного напряжения, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго генераторов опорного напряжения, а вторые входы - с источником напряжения управления, первый и второй RS-триггеры, инверсный выход первого RSтриггера соединен с управляющим входом второго ключа сброса, распределитель импульсов управления, о т ли чающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снаб-; жено первым элементом И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого RS-триггера, а выход - с fг-вxoдoм второго RS-триггера, вторым элементом И, первый вход которого соединен с прямым выходом второго RS-триггера, а выход - с S-входом первого Р5-триггера и вторым входом первого элемента И, двухвходовым элементом ИЛИ второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с вторым входом второго элемента И, двумя формирователями импульсов по переднему и заднему фронтам, прямой вход формирователя импульсов по переднему фронту и инверсньш вход формирователя импульсов по заднему фронту, а также управляюСО щий вход первого ключа сброса соединены с выходом генератора синхронизирующих импульсов, выход формирователя импульсов по переднему фронту соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов по заднему фронту соеди00 нен с 5-входом второго рэ-триггера, со трехвходовым элементом ИЛИ, входы 00 которого соединены с выходами распрею делителя импульсов, а выход - с О Р-входом первогоffe-триггера, первый вход распределителя импульсов соединен с выходом второго компаратора, блоком ограничения углов открырания, вход которого соединен с выходом первого генератора опорного напряжения, а выход - с вторым входом распределителя импульсов. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что генератор синхронизирующих импульсов содержит ;формирователь логических сигналов

1

Изобретение относится к управлению вентильными преобразователями электроприводов постоянного тока с числом фаз более двух и широким диапазоном изменения угла регулирования

Известно ус-Рройство для управления вентильным преобразователем, содержащее генератор синхронизирукицего напряжения, интегратор с ключом сброса, компаратор, RS-триггер, первый вход которого соединен с выходом генератора синхронизирующего напряжетния, второй вход - с выходом компаратора, выход - с формирователем выходных Импульсов и управляющим входом ключа сброса, а выход интегратора соединен с входом компаратора. Устройство обеспечивает управление двумя противофазными вентилями ClL

Недостатком устройства является возможность неполного сброса интегратора при предельных углах сдвига импульса управления, что приводит к неправильному отсчету угла открывания вентиля.

Известно устройство для фазового управления вентильным преобразователем, содержащее синхронизатор, выход которого подключен к одному из входов 5-триггера, выход подключен к управляющему входу ключа сброса интегратора, выход интегратора подключен к одному из входов компаратора, на другой вход которого подключен источник управляющего сигнала, вькод компаратора подключен к формирователю управлягацих импульсов, дополнительный компаратор и источник постоянного напряжения, подключенный к одному из входов дополнительного компаратора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к второму входу

S-триггера. Устройство обеспечивает управление двумя противофазными вентилями 21,

Недостаток устройства - возможность неполного сброса интегратора из-за изменения частоты питающей сети, так как время сброса устанавливается от момента равенства опорного напряжения постоянному напряжению до момента поступления очередного синхронизирующего импульса.

Для исключения указанного недостатка необходимо устанавливать заранее больший интервал сброса, чем необходимо при постоянной частоте питакщей сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок синхронизации первую и вторую фазосдвйгающие ячейки, каждая из которых состоит из формирователя опорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и устройства сравнения опорного напряжения с напряжением управления, первый триггер управления, первый вход которого соединен с выходом блока синхронизации, а выход с управляющим входом первого ключа сброса, второй триггер управления, первый вход, которого соединен с вторым входом первого триггера и через дифференцирующее устройство - выхОдом первой фазосдвигающей ячейки, а первый выход соединен с вторым ключом сброса, второй вход второго триггера и вход распределителя импульсов соединены через дифференцирукядее устройство с выходом второго компаратора. Устройство обеспечивает одноканальное формирование импульсов управления вентилями трехфазного выпрямителя с нулевым вьшодом при широком диапазоне изменения угла регулирования СЗ 3.

Недостаток известных устройств необходимость выполнения нескольктс дифференцирующих устройств для передачи сигнала от первой ячейки к второй и от второй ячейки к распределителю импульсов. Кроме того, они неудобны с точки зрения технологии при выполнении схемы на интегральных-элементах, обладают разбросом параметров и не обеспечивают стабильной длительности импульсов, что приводит к возможности более быстрого сброса первой ячейки, чем происходит запуск второй ячейки.

Для исключения этого недостатка необходимо увеличение импульса на выходе дифференцирующего устройства, что несколько уменьшает диапазон измёнения угла сдвига импульса в ячейке, а также приводит к сбою триггеров управления при малых углах сдвига, т.е. появляется возможность одновременного наличия сигналов на обоих входах триггера. При кратковременных увеличениях напряжения управления возможен сбой в работе первой ячейки, так как она не может выдать импульс на вторую ячейку к моменту при- , хода очередного синхронизирующего импульса. Цель изобретения - упрощения и повышение надежности системы управ ления. Поставленная цель достигается тем что устройство для одноканального фазового управления вентильным преоб разователем, содержащее генератор синхронизирующих импульсов, входы которого соединены с клеммами сетейоге напряжения, первый и второй генераторы опорного напряжения, первый и второй ключи сброса генераторов опорного напряжения, первьй и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго генераторов опорного напряжения, а вторые входы - с источником напряжения управления, первый и второй R5-триггеры, инверсный выход первого RS -триггера соединен с управлякяцим входом второго клю ча сброса, распределитель импульсов управления, снабжено первым элементом И, первый вход которого соединен е прямым выходом первого R5-триг гера, а выход - с R-входом второго RS-TpHrrepa, вторым элементом И,

первый вход которого соединен с прямым выходом второго RS-триггера, а выход - cS -входом первого RS -триггера и вторым входом первого элемента И, двухвходовым элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход с вторым входом второго элемента И, двумя формирователями импульсов по переднему и заднему фронтам, прямой вход формирователя импульсов по переднему фронту и инверсный вход формирователя импульсов по заднему фронту, а также управляющий вход первого ключа сброса соединены с выходом генератора синхронизирзтощих импульсов, выход формирователя импульсов по переднему фронту соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов по заднему фронту соединен с S-входом второго RS-триггера, трехвходовым элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами распределителя импульсов, а выход - с 5-входом первого RS-триггера, первьй вход распределителя импульсов соединен с выходом второго компаратора, блоком ограничения углов открывания, вход которого соединен с выходом первого генератора опорного напряжения, а выход - с вторым входом распределителя импульсов. Кроме того, генератор синхронизирующих импульсов содержит формирователь логических сигналов анодных напряжений, входы которого соединены с клеммами сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И, входы первого из которых соединены с первым и третьим выходами формирователя логических сигналов анодных напряжений, входы второго - с первым и вторым выходами указанного формирователя, входы третьего - с вторым и третьим выходами указанного формирователя, элементом ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с выходами элембнтов И, а выход является выходом генератора синхронизирующих импульсов. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления; на фиг. 2 - линейные диаграммы, поясняющие работу устройства управления при кратковременных повышениях напряжения управления. Устройство управления (фиг. 1) содержит генератор 1 синхронизирующих импульсов, первый RS-триггер 2,

первый ключ 3 сброса, первый генератор 4 опорного напряжения, первый элемент И 5, первый компаратор 6, второй PS-триггер 7, второй ключ 8 сброса, второй генератор 9 опорйого напряжения, второй элемент И 10, второй компаратор 11, распределитель 12 импульсов, .трехвходовый элемент ИЛИ 13, двухвходовый элемент ИЛИ 14, формирователь 15 импульсов по переднему фронту, формирователь 16 импульсов по заднему фронту, блок 17 ограничения углов открывания, формирователь 18 сигналов анодных напряжений генератора 1 синхровизирующих импульсов, первый, второй и третий элементы И 19-21 генератора 1 синхронизирующих импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 22 генератора 1 синхронизирующих импульсов. На диаграмме (фиг. 2) обозначены Ь с анодные напряжения вентилей выпрямителя; а, в, с - логические сигналь анодных напряжений; см синхронизирующие импуль., первое опорное напряже iU.j,- второе опорное напряжение;и, - напряжение управления; и - сигнал на первом выходе первого Я5-триггера; Ц, (Ц, импульсы на выходе распределителя импульсов. Генератор 1 синхронизирзпоцих импульсов (фиг. 1) подключен своими входами к клеммам сетевого напряжения, а его выход соединен с управляющим входом первого ключа 3, с прямым входом формирователя 15 импульсов по переднему фронту и инверсным входом формирователя 16 импульсов по заднему фронту. Выходы ключа 3 соединены с дополнительными входами первого генератора 4 опорного напряжения. Выход последнего соединен с первым входом первого компаратора 6, второй вход которого соединен с источником напряжения управления U. Выход первого компаратора 6 соединен с вторым входом двухвходового элемен та ИЛИ 14, первый вход которого соединен с выходом формирователя 15 импульсов по переднему фронту. Выход элемента ИЛИ 14 соединен с вторым входом второго элемента И 10, первый вход которого соединен с прямым выходом второго RS-триггера 7. 5-вход второго RS-триггера 7 соединен с выходом формирователя 16 импульсов по заднему фронту. 5-вход триггера 7 соединен с выходом первого элемента И 5, первый вход которого соединен с прямым выходом первого RS -триггера 2, а второй вход элемента И 5 соединен с выходом второго элемента И 10 и S-входом первого RS-триггера 2. Инверсный выход первого Р5-триггера 2 Соединен с управляющим входом второго ключа 8 сброса, выходы которого соединены с дополнительными входами второго генератора 9 опорного напряжения 9. Выход последнего соединен с первым входом второго компаратора 11, второй вход которого соединен с источником напряжения управленияU,. Выход второго компаратора 11 соединен с первым входом распределителя 12 импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока 17 ограничения углов открывания. Вход последнего соединен с выходом первого генератора 4 опорного напряжения. Выходы распределителя 12 соединены с входами трехвходового Элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с вторым входом первого RSтриггера 2. Входы формирователя 18 сигналов анодных напряжений соединены с зажимами источника анодных напряжений. Первый выход формирователя 18 сигналов анодных напряжений соединен с первыми входами первого 19 и второто 29 элементов И, второй выход соединен с вторым входом второго элемента И 20 и первым входом третьего элемента И 21, третий выход соединен с вторыми входами первого 19 и третьего 21 элементов И. Выходы элементов И 19-21 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 22. Выход последнего соединен с выходом генератора 1 синхронизирукмцих импульсов. На выходе генератора 1 синхронизирующих импульсов (фиг. 1) в исходном состоянии имеется сигнал 1, первый 3 и второй 8 ключи сброса замкнуты, на прямых выходах второго 7 и первого 2 R5 -триггеров имеются сигналы О. При поступлении с выхода генератора 1 синхронизирующих импульсов сигнала О второй формирователь 16 импульсов по заднему фронту с инверсным входом формирует на своем выходе короткий импульс, кото71рьй поступает на вход второго R5триггера 7 и переключает его. На пря мом выходе R5 -триггера 7 появляется сигнал 1. Одновременно сигнал О с выхода генератора 1 размыкает ключ 3 сброса и первый генератор 4 начинает формировать опорное напряжение, которое поступает на первый вход первого компаратора 6. Если до момента появления на выходе генератора 1 логической t произошло сравнение (наступило равенство) опор ного напряжения с напряжением управления, поступакнцим на второй вход первого компаратора 6, то на выходе компаратора 6 появляется сигнал 1, который через элемент ИЛИ 14 поступает на второй вход второго элемента И 10. Так как на первом входе эле мента И 10 имеется сигнал 1 с прямого выхода второго триггера 7, то на выходе элемента И 10 появляется сигнал 1, который поступает на вход первого RS-триггера 2 и переклю чает его. При этом на инверсном выходе первого RS -триггера 2 появляется сигнал О, который размыкает второй ключ 8 сброса и начинается формирьвание опорного напряжения на выходе второго генератора 9 опорного напряжения. Одновременно на прямом выходе первого RS -триггера 2 появляется сигнал 1, который поступает на первый вход первого элемента И 5. На выходе последнего появляется сигнал 1, так как на второй его вход также поступает сигнал 1 с выхода второго элемента И 10. Сигнал 1 с выхода первого элемента И 5 поступает на 5-вход второго (ZS-триггера 7 и переключает его. При этом на прямом выходе первого К5-тригге| а 7 появляется сигнал О, поступающий на первый вход второго элемента И 10. На выходе элемента И 10 появляется сигнал О. Соответственно на 5 -входах первого 2 и второго 7 RS -триггеров появляются сигналы О. При равенстве опорного напряжения второго генератора напряжения управления на выходе компаратора 11 появляется сигнал 1, которьй поступает на первый вход распре делителя 1.2 импульсов. Импульс с выхода распределителя 12 через элемент ИЛИ 13 поступает на 5-вход первого RS -триггера 2, переключает его/ и формирует на инверсном выходе первого RS-триггера 2 сигнал 1, кото5рый замыкает ключ 8 и производит сброс интегратора 9. При превышении напряжения управления допустимой величины импульс управления формируется блоком 17 ограничения углов открывания. При этом сброс интегратора 9 осуществляется аналогично и устройство управления переходит в описанное состояние. Так как ограничение углов формируется от опорного напряжения первого генератора 4 опорного напряжения, то второй генератор 9 всегда будет сброшен и подготовлен к повторному запуску раньше, чем поступит импульс на запуск второго генератора с первого компаратора 6. Если равенство первого опорного напряжения напряжению управления не поступило к моменту прихода сигнала 1 с выхода генератора 1 синх ронизирующих импульсов, то. в момент появления сигнала 1 на выходе генератора 1 форми рователь 15 импульсов по переднему фронту формирует узкий импульс, которьй через элемент ИЛИ 14 и элемент И 10 поступает на S-вход первого RS-триггера 2, переключает его и осуществляет запуск второго генератора 9 опорного напряжения. После переключения первого RS-триггера 2 тот же импульс через элемент И 5 осуществляет сброс второго RS-триггера 7. Таким образом, предлагаемое устройство управления формирует узкие импульсы для запуска последующей фа3осдвигающей ячейки и сброса предыдущей без операции дифференгщровання, а длительность этих импульсов ограничивается самими же переключаемыми элементами. Как только происходит необходимое переключение РЗ- риггеров сразу же снимается импульс, вызвавший это переключение. Причем отключение первого RS-триггера 2 происходит только после включения второго (поел едующе го). RS -триггера 7, Тем самьЫ исключается потеря (пропуск) информации в устройстве управления и отпадает необходимость в подборе оптимальных параметров дифференцирующих устройств. Включение же формирователя 15 импульсов по переднему фронту на вход элемента ИЖ 14 позволяет исключить нарушение отсчета.угла открывания при кратковременном превышении напряжением управления допустимого уровня. На фиг. 2 показано, что синхрони зирующие импульсы формируются длительностью 60 в середине диапазона изменения угла открьтания вентиля, т.е. от 50 до каждого венти ля катодной группы. Импульсы формируются из логических сигналов анодньпс напряжений о(, Ь, с. В промежут ках между синхронизирующими импульсами длительностью 60 формируется опорное напряжение первой фазосдвигакщей ячейки, которое используется одновременно для формирования ограничений минимального и максимального углов открывания. Длительность первого опорного напряжения U все да составляет 60. Сброс первого опорного напряжения осуществляется синхронизирующим- импульсом. Сигнал на первом выходе первого RS-триггера Uf- существует с момента начала формирования первого опорного напря жения (Jo и до момента равенства первого опорного напряжения I/Q наПряжению управления U,. (или, что то же самое, до момента включения втор го триггера, т.е. начало формирования второго опорного напряжения Ол ) Второе опорное напряжение On формируется с момента вьщачи сигнала с первого компаратора и до момента ра венства второго опорного напряжения напряжению управления U . В момент сравнения осуществляется сброс второго опорного напряжения и вьщача импульсов управления Og, (J иО. Опорное напряжение второй фазосдвиганщей ячейки может иметь длительность до 120 и имеет крутизну в два раза меньше первого опорного напряжения. Второе опорное напряжение U(. сдвинуто относительно первого опорного напряжения UQ на угол фазового сдвига импульса управления в первой фазосдвигающей ячейке. Если происходит кратковременное превьщ1ение напряжением управления допустимого максимального уровня, то, как видно из линейных диаграмм, может не произойти сравнения первого опорного напряжения Up с напряжением управлеI . ния 1) , так как первое опорное напряжение сбрасьшается через бО. При этом не выдается импульс с первой фазосдвигающей ячейки на вторую, второй опорное напряжение не формируется, и импульс управления не формируется. Если второе опорное напряжение формируется, то импульс управления на выходе устройства управления формируется с углом сдвига, определяемым сдвигом импульса в первой и второй ячейках. Таким образом, надежность предлагаемого устройства управления повышается путем обеспечения сброса предьщушей ячейки только после включения последующей ячейки за счет обеспечения гарантированного минимального интервала сброса интеграторов, а также исключения сбоев в формировании угла открывания при кратковременном повьппении напряжения управления . ABC 4f 4 X

ffcn

(pu.1

(PU2.1

Ci)t

Q)t