Устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

ff-f 1 Изобретение относится к эле1 тротехнике, в частности к преобразовательной технике 5 и может быть использовано при построении цифровых систем управления тиристорными преобразователями. Известно устройство импульснофазового управления тиристорным преобразователем, содержащее блок с хронизации, триггер, элемент И, ген ратор опорной частоты, генератор ко синусоидальной функции, состоящий и временного распределителя, элемента ИЛИ и вычитающего счетчика, блок сравнения, элемент задержки и форми рователь импульсов. Устройство обес печивает линейную зависимость между сигналом управления и выходным напр жением тиристорного преобразователя 1 J. Недостатками устройства являются сложность, вызванная сложностью схе мы и большим аппаратурным объемом генератора косинусоидальной функции а также изменение коэффициента пере дачи системы устройство управления тиристор1ный преобразователь при кол баниях напряжения сети. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, содержащее подключенный к се ти блок синхронизации с тремя выходами, первый выход которого соедине с управляющим входом распределителя импульсов, преобразователь напряжение - частота, счетчик импульсов, вход установки нуля которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, разрядные выходы соединены с входом первого числа блока сравнения, вход второго числа которого соединен с источником сигнала задания, а вькод - с информационным вхо дом распределителя импульсов. Устройство обеспечивает стабильную линейную зависимость между сигналом управления и выходным напряжением преобразователя при колебаниях напряжения сети 2 . Однако наличие в цифровой схеме аналогового элемента (функционального преобразователя напряжения) ограничивает точностные характерцетики устройства, существенно снижает его температурную и временную стабильност.ь. Целью изобретения является повышение точности управле ия преобразователем. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено выпрямителем, триггером и двумя элементами И, причем входы триггера соединены соответственно с вторым и третьим выходами блока синхронизации, инверсный выход триггера соединен с пе15вым входом первого элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, прямой выход триггера соединен со знаковым разрядом входа первого числа блока сравнения и первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика, рход выпрямителя подсоединен к сети, а его выход через преобразователь напряжение частота соединен с вторыми входами элементов И. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема бЛока синхронизации; на фиг. 3 - -временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство состоит из блока 1 синхронизации с тремя выходами, выпрямителя 2, триггера 3, преобразователя напряжение - частота 4, элементов И 5 и 6, счетчика 7, блока 8 сравнения и распределителя 9 импульсов . Блок синхронизации (фиг. 2) состоит из формирователей 10-12 импульсов и дифференцирующего блока 13. Вход блока 1 синхронизации и вход выпрямителя 2 подключены к питающей сети и, первый и второй входы триггера 3 подключены к второму и третьему выходу блока 1 синхронизации, выход выпрямителя 2 через преобразователь напряжение - частота 4 соединен с вторыми входами элементов И 5 и 6, первые входы которых подключены соответствено к инверсному и прямому выходам триггера 3, выход первого элемента И 5 соединен с суммирующим входом счетчика 7 выход второго элемента И 6 соединен с вычитающим входом счетчика 7, разрядные выходы счетчика 7 соединены с входами первого числа блока 8 сравнения, знаковый разряд первого числа блока 8 сравнения подключен к прямому выходу триггера 3, вход второго числа блока 8 сравнення соединен с источником сигнала задания N.., выход блока 8 сравнения соединен с информационным входом распределителя 9 импульсов, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока 1 синхронизации, вход установки в О счетчика 7 импульсов соединен с третьим выходом блока 1 синхронизации.

Входы формирователей 10 и 11 им.пульсов и вход дифференцирующего блока 13 объединены и являются входом блока синхронизации. Вход формирователя 12 импульсов подсоединен к выходу дифференцирующего устройств ва 13. Выходы формирователей 10-12 импульсов, являются соответственно первым, вторым и третьим выходом блока синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сети ,Uj- (фиг. 3) поступает на вход блока 1 синхронизации и выпрямителя 2. В блоке синхронизации формирователь 10 импульсов форми рует сигнал d (фиг. 3), единичное значение которого соответствует положительной полуволне напряжения сети Uf., формирователь 11 импульсов формирует короткие импульсы Ъ в моменты равенства нулю сетевого напряжения V, формирователь 12 импульсов совместно с дифференцирующим блоком 13 формирует последовательность коротких импульсов с, сдвинутых относительно импульсов Ъ на угол . При этом дифференцирующий блок 13 осуществляет сдвиг по фазе синусоидального напряжения Uj. на угол J//2, а формирователь 12 импульсов формирует короткие импульсы в моменты перехода через нуль выходного сигнала дифференцирующего блока 13. Триггер 3 управляется импульсами ti и с, поступающими с блока синхронизации, С приходом импульса устанавливается сигнал логической единицы на прямом выходе триггера: , в момент прихода импульса с триггер устанавливается в противоположное состояние:Q 1

Сигнал Uj(t) с выхода выпрямитео

ля 2 поступает на вход преобразователя напряжение - частота 4. сигнала f(t) на выходе последнего

пропорциональна напряжению U(t)

I

f(t)KU(t)KUo/sinuJt/,

где К - коэффициент передачи преобразователя напряжение - частота;

Up - амплитуда напряжения сети; wJr - угловая частота напряжения

сети.

Сигнал f(t) через логические элементы И 5 и 6 проходит на суммирующий или на вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Вход установки в О счетчика 7 связан с третьим выходом блока 1 синхронизации. В момент появления импульса с счетчик обнуляется. Одновременно на триггере 3 устанавливается сигнал , открывается элемент И 5, и сигнал f(t) поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 7. С течением времени в счетчике накапливается число t . -t Iг

;Nc(t) f( /sinu;t/Jt.

jr/2w) Ti-/fu,

В формуле отсчет времени ведется от момента перехода сигнала U. через нуль, поэтому нижний предел интегрирования соответствует четверти периода сетевого напряжения, т.е. в каждом полупериоде с момента появления сигнала с до момента появления сигнала Ъ имеем

N,(t) cosum; ,.

KUr

в конце полупериода NQ(t)--,

импульс Ъ устанавливает триггер 3 в состояние , логический элемент И 5 запирается, элемент И 6 открывается и пропускает импульсы сигнала f(t) на вычитающий вход реверсивного счетчика 7. Число, записанное в счетчике, уменьшается

KUn

. ки

)--u -КиЛ /SLnut/dt -- cost

ш

w

к моменту прихода следующего импульса с :t Tt/2u, Nc.(t)0. Далее цикл повторяется.

В результате, в любой момент времени t с начала полупериода

N,(t)/cosu«:/ .

В блоке 8 сравнения сравнивается код счетчика Njs(t) с кодом сигнала задания Nj. Код задания Nj имеет знаковый разряд и может принимать как положительные, так и отрицательные значения. На знаковый вход первого числа блока 8 сравнения поступает сигнал Q с прямого выхода триггера 3

ПОЭТОМУ пги 1/2UJ число Nj-(t),, за;

писанное в счетчике 7, воспринимаетблоке сравнения как положителься в /2 t / - как отрицанов, а при е. в любой момент времени

тельное. Т

JfTI

N (t)--- cos t сравнение чисел проиходит с учётом знаков. В момент раpeHctaa N(t)N на выходе блока 8 сравнения формируется импульс g. Распределитель 9 импульсов распределяет импульсы g по двум каналам управления тиристорами преобразователями в соответствии со значением сигнала 6,. поступакяцего с первого выхода блока синхронизации (.

Угол управления преобразователем определяется выражением

,iB arccos(---)

Зависимость обеспечивает линейную характеристику тиристорного преобразователя и стабильность коэффициента передачи при изменении напряжения сети и.

Импульсы с, поступающие с блока синхронизации на вход установки в О счетчика 7, защищают систему управления преобразователем от случайных сбоев и исключают погрешность от накопления ошибок интегрирования. . Таким образом, предлагаемое устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем работает аналогично известному устройству, однако в, отличие от него не содержит функционального преобразователя напряжения, в результате чего повьппается стабильность характеристик и точность управления преобразователем.

tt.

0)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЬМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее подключённый к сети блок синхронизации с тремя выходами, первый выход которого соединен с управляющш входом распределителя импульсов, преобразователь напряжение - частота, счетчик импульсов, вход установки в О которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, разрядные выходы соединены с входом первого числа блока сравнения, вход второго чис ла которого соединен С источником сигнала задания, a выход - с информационным входом распределителя импульсов, о.тличающееся тем, что, с целью повьшення точности управления преобразователем, оно снабжено выпрямителем, триггером и двумя элементами И причем входы триггера соединены соответственно с вторьо4 и третьим выходами блока синхронизации, инверсный выход триггера соединен с первым входом первого, элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика, прямой выход триггера соединен со знаковым разрядом входа первого числа блока сравнения и первым вхо(Л дом второго элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика, вход выпрямителя подсоединен к сети, a его выход через преобразователь напряжение - частота соединен с вторьми входами элементов И.

1

X

J

Ч

7 Т

Фиг.З