Трехфазный преобразователь код-фаза Советский патент 1984 года по МПК G01R25/04 

изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает преобразование входного кода в сигналы фазового управления тиристорами, включенными в трехфазную сеть.

. Известии цифровые устройства сдвига фазы обеспечивающие формирование лишь одного сигнала сдвига фазы 1 .

Данные устройства непригодны для двухполупериодного фазового, управлений.тиристорами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь код-фаза, содержащий усилитель-ограничитель с прямым и инверсным выходами, которые соединены с первым формирователем импульсов и выходным дешифратором. Первый формирователь импульСов через блок элементов И, второй вход которого соединен с управляющим входом преобразователя, соединен с установочными входдми счетчика, выходы которого соединены с элементом И-НЕ, Элемент И-НЕ соединен с элементом И и через второй формирователь импульсов с выходным дешифратором. Генератор импульсов через элемент И соединен со счетным выходом счетчика. Выходной дешифратор соединен с знаковым,входом преобразователя, а его выходы соединены с выходами устройства 2,

Известньй преобразователь обеспечивает формирование сигналов сдвиг фазы лишь для однофазного напряжения Применение для трехфазной сети трех, преобраз-ователей сложно, общую надежность устройства и экономически нецелесообразно. Кроме того новые значения отрабатываемого кода записываются в преобразователь лишь в начале каждого полупериода входного напряжения, т.е. через 180°, что не обеспечивает необходимой скорости преобразования входного кода при быстром изменении его значений.

Цель изобретения - упрощение преобразователя код-фаза и пов.ышение его быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный преобразователь код-фаза, содержащий усилительограничитель, выходной дешифратор, блок элементов И, соединенный с установочными входами счетчика, выход которого соединен с формирователем импульсов и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с вькодом генератора импульсо а выход - со счетным входом счетчика, введены второй и третий усилители-ограничители, логический блок, преобразователь код-код, элемент ИНЕ и элемент ИЛИ, причем-каждая фаза трехфазной сети соединена через усилитель-ограничитель с логическим блоком, у которого выходы логических . произведений соединены с выходным дешифратором, а установочный выход соединен с блоком элементов И и элементом И-.НЕ, управляющие .входы преобразователя соединены с преобразователем код-код, у которого выходы младших разрядов и выход нулевого значения кода соединены с блоком элементов И, выходы старших . разрядов соединены с выходным дешифратором, а выход максимального значения кода соединен через элемент И-НЕ с элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формиро- вателя импульсов, а выход элемента ИЛИ соединен с формирующим входом выходного дешифратора, выходы которого соединены с выходами преобразо вателя.

На фиг.1 показана, структурная схема трехфазного преобразователя кодфаза, на фиг.2 - пример практической реализации дешифратора.

Фазовые входы преобразователя через усилители-ограничители 1-3 соединены с логическим блоком 4. Выходы логических произведений блока 4 соединены с входами дешифратора 5, а выход импульса начальной установки (выход У) соединен с блоком 6 элементов И и элементом И-НЕ 7. Управляющие входы преобразователя кодфаза соединены с преобразователем 8 код-код. Выходы младших разрядов преобразователя 8 код-код и выход нулевого значения кода (выход 0) соединены с блоком 6 элементов И, выходы старших разрядов соединены с выходньм дешифратором 5, а выход максимал1 ного значения кода соединен через элемент И-НЕ 7 с элементом ИЛИ 9. Выходы блока 6 элементов И соединены с установочными входами счетчика 10. Выход счетчика 10 соединен через формирователь 11 импульсрв с элементом ИЛИ 9 и элементом И 12. Генератор .13 импульсов через элемент И 12 соединен со счетным входом счетчика 10. Элемент ИЛИ 9

3

соединен с формирующим входом выходного дешифратора 5.

Трехфазный преобразователь кодфаза работает следующим образом.

Напряжение фаз А (ФА), В (ФВ) и С (ФС) трехфазной сети преобразуютс усидителями-ограничителями 1-3 в прямоугольные импульсы, сдвинутые один относительно другого, как и фазы сети, на треть периода. Логический блок 4 из этих напряжений формирует ло2 1ические произведения . АВ ФА-ФВ.-ФС А ФА-ФВ-ФС. ВС ФАФВ-ФС В ФА-ФВФС ФВФС С ФАФВФС Длительности всех импульсов, соответствующих логическим произведениям, равны и составляют 1/6 периода входных импульсов блока. Импульсы логических произведений чере зинверторы блока 4 -поступают на выходы блока. Из логических произведений АВ, ВС и СА и из логических произведений А, В и С формируются сдвинутые на полпериода прямоугольные импульсы частотой, в три раза большей частоты входных импульсов. Эти импульсы по времени за счет задержки перекрываются, и в резульТ те на выходе У- логического блока 4 появляются импульсы, длительность .которых равна длительности перекрытия по времени, а частоты в 6 раз больше длительности частоты трехфазной сети.

Преобразователь 8 код-код преобразует однофазнькЧ входной код в специальный парофазный.групповой код,, необходимыйдля нормальной работы устройства в целом, а так же формирует дополнительные сигналы О и N . Максимальное значение входного кода соответствует половине периода фазы трехфазной сети. Логический блок 4 из каждого полупериода фазы формирует три ло-гических произведения длительностью 1/3 полупериода каждое. Соотгетственно, преобразователь 8 код-код преобразует входной код в три равные по значению группы а,Б и 6. Максимальное значение кода в каждой группе равно N;. В результте преобразователь код-код реализует неравенство . N+-( 2N-ft ai:3N (0«Ъ4ео° 120 a6t80°).

Дополнительный сигнал N формируется при максимальном значении вход281884

. ного кода, райном 3N , сигнал О при нулевом значении входного кода-. Информационные разряды и сигнал О преобразователя 8 код-код, а также 5 иьшульс выхода У логического блока 4 являются входными для блока б элементов И.. При значении входного кода, не равном нулю, сигнал О не-вьщается и импульс выхода У проходит.че10 рез элементы И на выходы блока.. В результате счетчик 10 устанавливается в соответствующее начальное состояние. Так как частота импуль.сов выхода У установки в 6 раз- боль 5 ™s частоты трехфазного напряжения, запись нового значения кода в счетчик производится три раза на полпериода силового напряжения, т.е. быстродействие предлагаемого преоб20 разователя в три раза выше, чем известного.

При нулевом значении кода сигнала О импульс выхода У через него не проходит. В счетчике 10 все время 25 сохраняется запись числа N4-1. Фа1с,т равенства максимального значения . входного кода N единицам, а максимального, .значения числа, до которого заполняется счетчик, N+1 единицам объясняется следующим,.При изменении значений входного кода согласно . неравенствам (1) значение кода в каждой группе может принимать любое из N значений, включая О, Поступление в счетчик N счетных импульсов

35 после его обнуления ведет к записи в счетчик числа N+1-, так как первое, нулевое, значение кода использовано при начальной установке счетчика. При установке счетчика в состояние, соответствующее значению N кода группы, в него поступает еще один импульс, обеспечивающий фиксацию данного состояния. В результате в счетчик так же записывается число N+j.

Аналогично для фиксации счетчиком значения Н кода в группе в него, должно поступать N-N.+1 импульсов. Установка счетчика в состояние N+1 фиксируется переключением в нем..

5 триггера. В общем случае установка счетчика в состояние N+1 фиксируется вводимым в него дополнительным элементом И. При заполнении счетчика до значения Й + 1.(п+1)-й триггер

счетчика или его дополнительный элемент И вьздают сигнал и импульсы генератора 13 на счетный -вход счетчика не лоступают. Из -переднего фрок 51 та импульса счетчика формирователь 11 формирует короткий импульс, который через элемент ИЛИ 9 поступает на формируквдий вход дешифратора 5. При установке счетчика в начальное-состояние, отличное от N4-1, он прекращает вьщачу сигнала запрета и генератрр 13 начинает заполнять счетчик. Частота импульсов генерато ра в 6 N раз больше частоты трехфазной сети. Поэтому за время форм}фования одного логического произведения он генерирует N импульсов. Последний (N-й) импульс генератора совпадает с концом логическр го гфоизведения с точностью до периода импульсов генератора, т.е. до единиць дискретности. При максимальном значении входно го кода сигнал с выхода преобразователя 8 код-код открывает элемент И-НЕ 7 и разрешает прохождение через него импульса выхода У логичес-Кого блока 4, который элемент ИЛИ 9 поступает на фррмйрушщий вход дешифратора 5,. Выходной дешифратор. 5, пример реализации одной из шеста ячеек кот тррого приведен на фиг.2 осуществляет привязку логических произведенйй, формируе1«ых логическимл блоком 4, к старшим разрядам кода поступающим из гфеобразователя 8 код-код, а также фррмг рование выходных сигналов А, В и C- , соответствующих полржительным полупериодам, и А, В и С-., соответствующих ОПицательным полупериодам напряжения трехфазной сета. Входы старших разрядов кода дешифратора соединены соответственно :С входными элементами И-НЕ 14-16 ка дой ячейки дешифратора. Входы логических произведений соединены соответственно с вторыми .входами входных элементов И-НЕ 14-16, которые через элемент ИЛИ-НЁ 17 соеди-г нены с одним входом выходного элемента И-НЕ 18, второй вход которого подключен к формирующему входу дешифратора, а выход соединен с одйим из выходов дешифратора. Таким образом, введение в трехфазный преобразователь код-фаза простых дополнительных блоков и новых связей обеспечивает обновление информации в счетчике не каждые прлпериода напряжения сети, а через каждую треть полуперйода, что повьш1ает быстродействие устройства в три раза. При этом счетчик преобразователя содержит меньш.её число триггеров, чем известный счетчик. Дополнительные блоки преобразователя имеют простые комбинационные схемы, в результате чего трехфазньй преобразовател.ь содержит меньшее число элементов-, чем три однрфазных, которые необходамы для управления тиристорами в трехфазной сети. Кроме того,, применение в преобразователе меньшего числа триггеров и выполнение всех блоков,, кроме счетЧ1ша, по комбинационньпч схемам позволяет существенно повысить помехоустрйчивость устройства, повысить его надежность. Наряду с более высокими техническими- характеристиками, применение трехфазного преобразователя фаза-код обеспечивает получение экономического эффекта, так как трудоемкбсть его изготовления и стоимость: комплектующих изделий меньше, чем трех однофазных. Возмож- но изготовление преобразователя в виде ВИС.

фиг. 1

/4

/7

Л

А {В,С) (A-fg-,g-y

I

ТРЕХФАЗНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ФАЗА, содержа1ций усилитель-ограничитель, выходной дешифратор, блок элементов If, соединенный с установочныйи входами счетчика, выход которого соединен с формирователем импульсов и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - со счетным входом счетчика отличающийся тем, что с целью упрощения и повышения быстродействия i введены второй и третий усил|1тели-ограничители, логический . блок, преобразователь код-код, элемент И-НЕ и элемент ИЛИ, причем каждая фаза трехфазной сети соединена через усилитель-ограничитель с логическим блоком, у которого выходы логических произведений соединены с выходным дешифратором, а установочный выход .соединен с блоком элементов И и элементом И-НЕ, управляюоще входы преобразователя соединены с преобразователем кодкод, у которого выходы младшизс раз-; рядов и выход нулевого значения код соединены с блоком элементов И, выходы старших разрядов соединены с г &) вькодкым дешифратором, а выход мцк. симального значения кода соединен через элемент И-НЕ с элементом ШМ., второй вход которого соединен с выС ходом формирователя импульсов, а выход элемента ИЛИ - с формирующим. , входом выходного дешифратора, выходы которого соединены с выходами преобразователя.