Устройство для управления коммутатором трехфазного источника напряжения для электрохимических установок Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электрот нике, может быть использовано для и точников тех.нологического напряжения электрохимических установок. i Известно устройство для управления импульсным источником напряжения, содержащее блок выделения синхроимпульсов, формирователь длительности импульсов, формирователь длительности паузы, элементы памя ти, логические ячейки и усилители (1. Устройство имеет малый диапазон регулирования выходного напряжения, в результате отсутствия возмож ности осуществления в них временного сдвига последовательности управляющих импульсов на величину большу периода их следования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ус роПство для управления коммутатором трехфазного источника напряжения для электрохимических установок, содержащее трехфазный синхронизатор включенных в виде пофазно выполненных нуль-органов, выходы которого соединены через пофазно включенные дифференцирующие элементы с входами суммируюиего блока и одновременно через блоки преобразования синхроим пульсов, количество которых соответ ствует числу фаз, к одним входам фазных элементов И, выходы которых подсоединены через последовательно соединенные блок памяти и фазные ус лители формирователи к входам управ ляемого коммутатора, а другие входы всех трехфазных элементов И подсоед нены к выходу элемента совпадения, один вход которого соединен с клеммой для включения источника техноло гического тока, а второй вход через блок задержки и формирователь длительности импульсов - с выходом суммирующего блока. Причем каждый блок преобразования синхроимпульсов выполнен на элементе И, двух элемен так И-НЕ и инверторе, первые входы всех трех элементов подсоединены к одной из фаз, вторые входы элементов И-НЕ подсоединены соответственно к входу и выходу инвертора, вход которого одновременно соединен с выходом линии задержки, третьи входы элементов И-НЕ подсоединены к двум другим фазам, а выходы элементов И-НЕ связаны соответственно с вторым и треть им входами элемента И, выход которого соед-инен с входом соответствующего фазного элемента И 2. Однако для процесса точного высокопроизводительного электрохимического формообразования необходимо изменять в широких пределах такие пара метры технологического напряжения, как амплитуда и частота следования импульсов. Причем на начальном этапе обработки технологическое напряжение быть максимальным. Так как нагрузка источника питания на этом этапе незначительна, то источник питания работает в режиме, близком к режиму холостого хода, для которого существует критический угол регулирования о. :р равный 4.0-50°, так что приоКо ир регулирование невозможно, так как для получения максимального технологического напряжения необходимы незначительные по величине углы регулирования, то регулирование в этой области напряжения в известном устройстве представляет определенные трудности. Избежать их позволяет увеличение длительности управляющих импульсов до величины не менее 3 мс. Причем, в целях уменьшения мощности управления нет необходимости иметь постоянно такую длительность управляющих импульсов, а желательно было бы уменьшать ее по мере увеличения нагрузки источника питания и уменьшения технологического напряжения, что необходимо для заключительной стадии обработки. Получение такой величины импульсов управления и ее адаптация к процессу обработки в известном устройстве не представляется возможным. Частота следования импульсов управления управляемого коммутатора, а следовательно, и импульсов технологического напряжения в известном устройстве постоянна и равна 150 Гц. Изменять ее можно только с помощью сложной перекоммутации в блоке памяти, что уменьшает надежность и стабильность работы источника питания. Таким образом, г вследствие отсутствия регулирования амплитуды импульсов технологического напряжения в области малых cL в режиме холостого хода и трудности изменения частоты их следования, известное устройство обладает. малыг 4и технологическими возможностями, что ограничивает область его применения. Цель изобретения - расширение технологических возможностей источника напряжения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления коммутатором трехфазного источника напряже}шя для электрохимических установок, содержащее трехфазный синхронизатор, выходы которого соединены в каждой фазе через соответствующие дифференцирующие элементы с входами первохО сумматора и через соответствующие формирователи прямоугольныз: импульсов - с первыми входами двухвходовых элементов И, вторые входы двухвходовых элементов И соединены с выходом блока совпадения, а выходы через блок памяти - с усилителями-формирователями, выходы котоpttx. предназначены для соединения с входами коммутатора, один из входов блока совпадения соединен с задатчиком тока, а другой вход через блок задержки и формирователь длительности импульсов - с выходом первого сумматора, причем казкдый формирователь прямоугольных импульсов состоит из трехвходового элемента И, двух элементов И-НЕ и инвертора, первые входы трехвходового элемента И и двух элементов И-НЕ соединены d соответствующим входом синхронизатора с другими выходами которого соединены вторые входы элементов И-НЕ, второй и третий входы трехвходового элемента И соединены с выходами элементов И-НЕ, третий вхсщ одного элемента И-НЕ соединен с входом инвертора, а третий вход другого элемента И-НЕ соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом блока задержки, снабжено вторым сумматором, триггером, трехвходовыми элементами И и генератором запускающих импульсов, причем выходы блока памяти через второй сумматор соединены со счетным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом формирователя длительности импульсов, а выходы соединены с первыми входами трехвходовых элементов И, вторые входы трехвходового элемента И соединены с выходом генератора запускающих импульсов, а третьи входы - с выходами соответствующих формирователей прямоугольных импульсов, а выходы трехвходовых элементов И соединены с входами усилителей-формирователей.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для управления коммутатором трехфазного источника напряжения содержит трехфазный синхронизатор 1, полупроводниковый коммутатор 2, выходы которого подсоединены к трехфазному вентильному трансформатору 3. Три выхода синхронизатора 1 подсоединены через дифференцирующие элементы 4-6 и первый сумматор 7 к формирователю длительности импульсов 8, который также как и синхронизатор 1 подключен к трем формирователям прямоугольных импульсов 9-11. В каждом из этих блоков одна из фаз синхронизатора 1 подключена к входу трехвходового элемента И 12 и одновременно к первым входам трехвходовых элементов И-НЕ 13 и 14 К оставшимся двум входам одного из элементов И-НЕ 13 подключены опережающая фаза синхронизатора 1 и выход формирователя длительности импульсов 8, а к оставшимся входам другого элемента И-НЕ 14 - отстающая фаза и через инвертор 15 - иыход формирователя длительное т;: импульсов 8. Выходы элементов И-НЕ 13 и 14 подключены к оставшимся двум входам элемента И 12. Выходы блоков 9-11 подключены к первым входам двухвходовых элементов И 16-18.

Ко вторым входам элементов И 16-18 подсоединен через блок задержки 19 и элемент совпадения 20 выход

0 формирователя длительности импульсов 8. Выходы элементов И 16 - 18 через блок памяти 21 и через второй сумматор 22 подключены к счетному входу триггера 23, вход сброса которого соединен с выходом форми5рователя длительности импульсов 8. Выход триггера 23 подключен к одному из входов трех элементов И 24-26 каждый из других их входов соединен с генератором запускающих импуль0сов 27 и соответствующим выходом формирователя прямоугольных импульсов 8, 10 и 11, а выходи элементов И 24-26 подключены через усилителиформирователи 28-30 ко входам управ5ления полупроводникового коммута{тора 2.

На фиг. 2 показаны прямоугольные синхроимпульсы длительностью IbO эл.гращ, на выходе синхрониза0

и

и

тора 1 - и

импульсы

-J8

1C

-1А

напряжения на выходе вентильного трансформатора 3 - U2, последовательность управляющих .и fflyльcoв U-, выходные импульсы длительностью с

5 формирователей длительности импульсов Ug, прямоугольные синхроимпульсы на выходе формирователей прямоугольных импульсов 9-11 длительностью

120 зл. град. - и

и.

и

- вы9

10

ходные иглпульсы блока задержки 19 и

команда на включение технологи19

ческого тока и

выходные имвтт

пульсы триггера 23 - и., , управляющиеимпульсы и 24 f 26 2Ь

Устройство работает следующим

5 образом.

При подаче в устройство трехфазного напряжения на выходах синхронизатора 1 формируются прямоугольНЫе синхроимпульсы U ,д , U,g , U -к;

0

длительностью 180 эл. град. Пройдя через дифференцирующие цепочки 4-6 и первый сумматор 7, синхроимпульси преобразуются в последовател1 мость управляющих импульсов UT малой дли5тельности со сдвигом 120 эл.град. и с периодом следования Т, которая преобразуется формирователем длительности импульсов 8 в импульсы Ug длительностью t

0

Формирователи прямоугольних имnyJibcoB 9-11 осуществляют уменьшение длительности синхроимпульсов U .ц, U,|g , и.,с до величины 120 эл.град. путем укорачивания их со CTOpciHu переднего и заднего фронтов в за5висимости от величины Т , которая определяет фазу новых синхроимпуль сов Uj, , и . Эти синхроимпуль сы являются.импульсами разрешения для элементов И 16-18. Импульсы Ug поступают также на блок задержки 19, где по их заднему фронту формируются и сдвигаются на величину f 2 относительно и Импульсы малой длительности U э посту пают на элемент совпадения QO. Величина т: определяет угол ре лирования тиристоров полупроводнико вого коммутатора 2. При подаче команды на включение технологического тока U ртт управллю цие импульсы U поступают на . входы элементов И 16-18 и при наличии, импульсов разрешения Од , и проходят на блок памяти 21. С выхода блока памяти 21 управляющие импульсы через второй сумматор 22 поступают на счетный вход триггера 23г на вход сброса которого, поступают импульсы Ug. Причем сброс- три гера 23 осуществляется по заднему фронту импульс ов Ug. Таким образом, триггер 23 вырабатывает последовательность импульсов Ux, длительностью Ч- Т (1) . При допущении, что ражение (1) принимает вид 4. -Т - При наличии разрешающих синхроим пульсов Ug, U.JO , импульсы Ujj модулированные частотой генератора запускающих импульсов 27, проходят через элементы И 24-26 на усилители формирователи 28-30 и далее на соот ветствующие входы полупроводниковог коммутатора 2. Это обеспечивает появление импульсов напряжения V определенной длительности на выходе вентильного трансформатора с выпрямительным блоком 3. Причем, длительность управляющих импульсов 24 2S 2k изменяется в зависимости от угла управления d-, , что вытекает из выражения (2). Для формирования импульсов технологического напряжения с частотой следования равной 75 Гц в предлагаемом устройстве достаточно на входе блока памяти поменять местами фазные концы двух любых элементрв И 16-18. При этом в блоке памяти, организованном, например, по принципу регистра сдвига, происходит исключение через один импульсов И.„ , что соответствует частоте их следования равной 75 Гц. Таким образом, увеличение длительности управляющих импульсов и ее адаптация к величине угла регулирования тиристоров позволяет работать источнику питания в области максимальных технологических напряжений при режиме холостого хо - да. Это и возможность изменения частоты следования технологических импульсов позволяет расширить технологические возможности и область применения источников питания для размерной электрохимической обработки. Таким образом, предлагаемое устройство управления обладает большими технологическими возможностями по сравнению с прототипом, что выражается в увеличении максимального напряжения источника питания. Это позволяет сократить время обработки на 50%. Базовая система управления позволяет получить длительности управляющих импульсов величиной 0,15-0,20 мс, что недостаточно для обеспечения работы источника питания в области малых углов регулирования тиристоров полупроводникового коммутатора при режимах близких к холостому ходу. Это существенно сказывается на величине максимального напряжения источника питания и, следовательно, на производительности обработки с его использованием. Использование данного устройства по сравнению с базовым позволяет значительно увеличить максимальное напряжение источника питания, вследствие расширения длительности управляющих импульсов до величины 6/7 мс при угле регулирования тиристоров близком к О эл.град., что, в свою очередь, приводит к сокращению времени обработки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОММУТАТОРОМ ТРЕХФАЗНОГО ИСТОЧНИКА НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК, содержащее трехфазный синхронизатор, выходы которого соединены в каждой фазе через соответствующие дифференцирующие элементы с входами первого сумматора и через соответствующие формирователи прямоугольных импульсов - с первыми входами двухвходовых элементов И, вторае входы двухвходовых элементов И соединены с выходом блока совпаде-. нив, а выходы через блок памяти. Р .усилителями-формирователями, выходы которых предназначены для соединения с входами коммутатора, один из входов блока совпадения соединен с задатчиком тока, а другой вход через блок задержки и формирователь длительности импульсов - с,выходом первого сумматора, причем казвдый формирователь прямоугольных импульсов состоит из трехвходового элемента И, двух элементов И-НЕ и инвертора, первые входы трехвходового элемента И и двух элементов И-НЕ соединены с соотв ствующим выходом синхронизатора с другими выходами которого соединены вторые входы элементов И-НЕ второй и третий входы трехвходового элемента И соединены с выходами элементов И-НЕ, третий вход одного элемента И-НЕ соединен о входом инвертора, а третий вход другого элемента И-НЕ соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выхр« дом блока задержки, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью расши(Л рения технологических возможностей источника напряжения, оно снабжено с вторлм сумматором, триггером, генератором запускающих импульсов, трехвходовыми. элементами И, причем выходы блока памяти через второй сумматор соединены со счетным входом о триггера, вход сброса которого сое; динен с выходом формирователя длительUD ности импульсов, а выходы соединены ю з: с первым входами трехвходовых эле- ментов И, вторые входы трехвходового элемента И соединены с выходом гене ратора запускающих импульсов, а : третьи входы - с выходами соответст;вующих формирователей прямоугольных и пyльcoв, а выходы трехвходовых элементов И соединены с входами усилите лей-формирователей.

фие.2