Цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

11

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам управления тиристорными преобразователями, и может быть использовано для управления практически любым преобразователем, где требуется высокая точность регулирования и стабильность выходньрс параметров.

Известно цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем, содержащее синхронизатор, генератор счетных.импульсов, реверсивный и двоичный счетчики, элемент срав нения, распределительное и выходные устройства Cli.

Недостатком устройства является низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем, ,содержащее датчик уровня напряжения, к одному входу которого подключен источник заданицего напряжения, к второму входу - выход преобразователя, оба выхода датчика уровня соединены с одним из входов двух двухвходовых элементов И, к вторым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, выходы элементов И соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с одним входом злемента сравнения, на второй вход которого подключен двоичный счетчик, счетный вход которого соединен с генератором счетАых и пyльсов, а установочный вход - с выходом синхронизатора, выход элемента сравнения через последовательно соединенные распределительный и выходной блоки соединен с управлякшщм входом преобразователя f2i.

Недостатком данного устройства является то, что -уставка стабилизируемого напряжения, также как и срав нение этого напряжения с опорным, производится в аналоговой форме. Информация о результате сравнения выдается также в аналоговой форме, .что плохо согласуется с гщфровым методом ее последзгющей обработки и дискретным характером работы тиристоров преобразователя, в результате чего снижаются функциональные возможности устройства.

Кроме того, точность стабилизации зависит от точности подбора параметров (настройки) элементов аналоговой

12472

части. Необходимость такой настройки снижает технологичность изготовления и наладки устройства, усложняет его эксплуатацию.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей цифрового усугройства дпя управления тиристорным преобразователем, повышение технологичности и точности ре0 гулирования.

Цель достигается тем, что цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем, содержащее датчик

, уровня напряжения, первый вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, первую пару двухвходовых элементов И, к первым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, а выходы соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с вы5 ходом двоичного счетчика, счетный - вход которого предназначен для подключения к генератору счетных импульсов, установочный вход соединен с выходом синхронизатора, кроме того, вькод элемента сравнения предназначен для соединения через распределительный блок и выходной блок к.управляющему входу тиристорного преобразователя, снабжено формирователем ступенчато возрастаю5 щего напряжения, блоком задания уровня, формирователем нижнего уровня, зоны нечувствительности, формирователем верхнего уровня зоны нечувствительности, четырьмя RS -триггерами, второй парой элементов И, выходы ftS-триггеров, соединенных попарно, через элемент И соединены с вторым входом первой пары двух входовых элементов И, выход датчика уровня напряжения подключен к R. .-входу первого RS,-триггера первой пары и f входу первого RS -триггера второй пары, S-вход второго RS -триггера первой пары и С -вход второго CS 0 триггера второй пары соединены соответственно с выходами формирователя верхнего уровня, и формирователя нижнего уровня к входам которых . подключены соответственно выход зада5 кия верхнего уровня и выход задания нижнего уровня блока задания уровня,, остальные входыЙ5 -триггеров соединены с выходом синхронизатора. к одному из входов блока задания уровня подключен сигнал задания уровня, к другому - ВЫХОД двоичного счетгт чика, вход формирователя ступенчатого возрастающего напряжения соединены с выходом синхронизатора а выход формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с вто рым входом датчика уровня напряжения На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого цифрового устройства для управления тиристорным прербразoвaтeлe ; на фиг.2 - его временные диаграммы. Датчик 1 уровня одним входом соединен с выходом преобразователя. К вторым входам первой пары элементо И 2 и 3 подключен rei гратор 4 тактовых импульсов. Выходы элементов И 2 и 3 соединены соответственно с вхо дами прямого и обратного счёта реверсивного счетчика 5. Выход реверсивного счетчика подключен к первому входу элемента 6 сравнения. К второму входу,элемента сравнения подключен выход двоичного счетчика 7, счетный вход которого соединен с генератором 8 счетньк импульсов а к установочному входу двоичного счетчика 7 подключен синхронизатор 9, выход элемента сравнения 6 соединен с распределительным блоком 10, которьй через выходной блок 11 соединен с управляющим вход преобразователя. Вькод двоичного счетчика 8 соединен также с одним из входов блока 12 задания уровня, второй вход которого предназначен для подключения сигнала задания уровня (УУ). Один выход блока12 задания уров ня соединен с формирователем 13 ниж него уровня зоны нечувствительности второй - с формирователем 14 верхнего уровня зоны нечувствительности Вход формирователя 15 ступенчато возрастаницего напряжения соединен с выходом синхронизатора,9. Выход формирователя 15 ступенчато возраста ющего напряжения подключен к второму входу датчика 1 уровня, причем выход |1 й -триггеров 16-19 соединены через. вторую пару элементов с первыми входами элементов И 2 и 3 первой пары выход датчика 1 уровня соединен с 9,.-входом первого триггера 16 первой пары и § -входом первого ;-триггера 18 второй пары, С-вход второго RS -триггера 17 первой пары и Я -вход второго RS -триггера 19 второй пары соединены cooTBeTCTBeH но с формирователями верхнего 14 и нижнего 13 уровня, остальные входы (6-триггеров соединены с выходом синхрониз атора 9. На фиг.2 представлены выходные сигналы: 2а - с выхода синхронизатора; 26 - с выхода формирователя ступенчато возрастающего напряжения j 2в - с выхода датчика уровня; 2 г - с выхода формирователя нижнего уровня/ 2д - с выхода формирователя верхнего уровня, 2 e-Kj- соответственно с выходов «is-триггеров 16-19; 2 г - с выхода элемента И 2, 2 л с выхода элемента ИЗ. Цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем работает следующим образом. В исходном состоянии в реверсивном счетчике 6 записано определенное число К. Импульс сбора (фиг.2а) с синхронизатора 9 поступает на установочный вход двоичного счетчика 7 соответствующие входы ds -триггеров 16-19 и на формирователь 15 ступенчато возрастающего напряжения. При этом в формирователе 15 начинает формироваться с нулевого значения ступенчато возрастающее напряжение (фиг.2б), KS -триггеры 16 и 19 устанавливаются в состояние 1 (фиг.2е, к), а триггеры 17 и 18 - в состояние О (фиг.2 ж,и), в двоичный бчетчик записывается О. Импульсная последовательность с генератора 8 счетных импульсов поступает на счетный вход двоичного счетчика 7, увеличивая в нем текущее значение числа от нуля до максимального значения, которое определяется количеством разрядов счетчика. Периодически при совпадении чисел в реверсивном 5 и двоичном 7 счетчиках элемент 6 сравнения формирует импульс, поступающий через распределительный блок 10 и выходной блок 11 на управляклций вход преобразователя. Число К, записанное в реверсивном счетчике 5, определяет текущее значение задержки управляющего импульса относительно момента поступления импульса с синхронизатора.9. С той же периодичностью, при достижении в двоичном счетчике числа, соответствукмцего сигналу задания уровня У, блоком 12 задания уровня по- 11 средством формирователя 13 нижнего уровня зоны нечувствительности формируется сигнал О (фиг.2г), устанавливающий (is-триггер 19 в О (фиг.2к) Аналогично с формирователя 14 верхнего уровня получается соответствующий определенному числу двоичного счетчика 7 сигнал О (фиг.2д). Таким образом формирователи 13 и 14 вьщеляют из числовой последовательности двоичного счетчика 7 в виде сигналов (фиг.2 гд) числа С и Cj, ограничивающие зону нечувствительности и . г-1С,-Сг| В датчике уровня, куда поступают ступенчато возрастающее напряжение развертки и выходное напряжение преобразователя, в момент их равенства формируется сигнал О (фиг.2в), устанавливающий fJS триггер 16 в состояние О {фиг.2е), а триггер 18 в состояние 1 (фиг.2и). Сигналы С выходов элементов И 20 и 21 появляются при совпадении единичных состояний AS -триггеров 16 и 17 или 18 и 19. I. Поступление сигнала с датчика 1 уровня характеризуется тремя возможными случаями. Сигнал с датчика уровня поступает раньще, чем сигнал с формирователя 13 нижнего уровня зоны нечувствитель ности, что соответствует выходному напряжению преобразователя ниже нормы (требуется уменьшение задержки управляющих импульсов преобразовател В этом случае сигнал с датчика уровня переводит RS -триггер 18 в состояние 1 (фиг.2и)й5- триггер 19 находится в исходном состоянии 1 (фиг.2к). Совпадение единичных состо ний ftS -триггеров 18 и 19 определяется элементом И, который вьщает сигна 1 на один вход элемента И 3, что соответствует разрешению поступления импульсной последовательности (фиг.2 с генератора 4 тактовых импульсов на вход обратного счета реверсивного счетчика 5. При этом происходит умен шение числа К, а следовательно, и уменьшение задержки .управляющего импульса. Поступление импульсов на вхо обратного счета продолжается до при хода сигнала с формирователя нижнего уровня нечувствитель1ности (фиг.2г), который устанавливает 9 -триггер (19 в состояние О (фиг. 2к.). Сигнал f. формирователя 14 верхнего уровня 7 , 6 зоны нечувствительности (фнг.2д) переводит fiS-триггер 17 в состояние 1 но поскольку CS -триггер 16 уже переведен в состояние О, состояние выходов элементов И 20 и 21 не изменяется. Сигнал с датчика уровня (фиг.2в.) находится между сигналами с формирователей нижнего 13 и верхнего 14 уровней зоны нечувствительности, т.е. в зону нечувствительности, что соотт;.:тствует норме выходного напряжения преобразователя, и регулирование выходного напряжения не требуется. При этом происходят указанные переключения триггеров,однакосовпадения единичных состояний RS -триггеров 16 и 17, или 18 и 19 отсутствуют и, следовательно, не происходит изменение числа в реверсивном счетчике. Сигнал с датчика 1 уровня посту- , пает позже, чем сигнал с формирователя 14 верхнего уровня зоны нечувствительности , что соответствует выходному напряжению преобразователя выше нормы . (требуется увеличение задержки управляющих импульсов преобразователя) . При этом US -триггер 16 находится в исходном состоянии II Поступление сигнала с формирователя 14 верхнего уровня зоны нечувствительности (фиг.2д) переводит в состояние 1 триггер 17 (фиг.2ж). При совпадении единичных состояний -триггеров 16 и 17 элемент И 20 выдает сигнал на элемент И 2 (фиг.2з) для поступления импульсной последовательности с генератора 4 тактовых импульсов на вход прямого счета реверсивного счетчика 5, что соответствует увеличению числа в реверсивном счетчике, а следовательно и увеличению задержки управляющих импульсов, преобразователя. Поступление импульсной последовательности с генератора 4 на вход прямого счета прекращается с приходом сигнала с датчика 1 уровня (фиг.2в), устанавливающего ft.S -триггер 16 в состояние О (фиг.2е). Точность стабилизации выходного напряжения определяется шириной зоны нечувствительности, минимальное значение которой равно периоду следования импульсов с генератора 4 счет ных импульсов; Уменьшение зоны нечувствительности достигается увеличет нием разрядности счетчиков 5 и 7 и

элемента 6 сравнения, а также повышением частоты ff генератора счет- ных импульсов 4, которая связана с частотой преобразователя fqp количеством условных фаз преобразователя (п и разрядностью счетчиков соотношением

. f ГСП 2т

Следовательно, степень стабилизации выходного напряжения преобразователя может быть установлена с наперед заданной точностью без применения подстроечных элементов. При 8 точность стабилизации выходного напряжения преобразователя при изменении нагрузки в полном диапазоне составляет менее ±0,5%.

Введение в цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем блока логического управ.ления, блока задания уровня, формирователей нижнего и верхнего уровней зоны нечувствительности и формирователя ступенчато возрастающего

напряжения, в которых используется обработка информации в цифровой форме, позволяет реализовать устройства на интегральных микросхемах либо на базе микропроцессора, что упрощает устройство и повышает его технологии- , ность.

Щ1ФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее датчик уровня напряжения, первый вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, пару двухвходовых элементов И, к первым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, а выходы соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, счетный вход которого предназначен для подключения к генератору счетных импульсов, установочный вход соединен с выходом синхронизатора кроме того, выход элемента сравнения предназначен для соединения через распределительный блок и выходной блок к управляющему входу тиристорного преобразователя, отличающееся тем, .что, с целью расширения функционал ьнь{х возможностей, повышения технологичности и точности регулирования, оно снабжено формирователем ступенчато возрастающего напряжения, блоком задания уровня, формирователем нижнего уровня зоны нечувствительности, формирователем верхнего уровня зоны нечувствительности, четырьмя RS -триггерами, второй парой элементов И, выходы ftS -триггеров, соединенных попа.рно, через элемент И соединены с вторым входом первой § пары двухвходовых элементов И, выход датчика уровня подключен к (Л входу первого CS. -триггера первой пары и S -входу первого RS -триггера второй пары, S -вход второго QS-триггера первой . пары и и.-вход второго RS -триггера второй пары соединены соответственно с выходами формирователя верхнего уровня и формирователя нижнего уровня, к входам которых подключены соответственно выход задания верхнего уровня и выход задания нижнего уровня, блока задания уровня, остальные входы РЗ-триггеров соединены с выходом синхронизатора, к одному из входов блока зада ния уровня подключен сигнал задания уровня, к другому - выход двоичного счетчика, вход формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с выходом синхронизатора, а выхор формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с вторым ,входом датчика уровня напряжения.

Управляющий, Вкод прео5разователя

Фи.1.1