Устройство для управления группой импульсных преобразователей Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения (тока, мощности, температуры) группы потребителей, например, нагревательных установок. По основному эвт. св. № 1001433 известно устройство для управления группой.импульсных преобразователей, содержащее в каждом канале по числу преобразователей датчик регулируемой величины, подкладченнЬш к первому входу первого сумматора, второй вход которого предназначен для подключения блока задания, выход первого сумматора подключен через фильтр низких частот к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу формирователя линейно изменяющегося сигнала с элемен том сброса, а выход подключен через релейный элемент к элементу задержки, выход которого предназначен для подключения к преобразователю,- ко входу формирователя линейно изменяющегося сигнала подключен выход предьщущего канала, в каждом канале элемент задержки снабжен динамическим выходом а формирователь линейно изменяющегося сигнала выполнен в виде генератора тактовых импульсов счетчика, цифро-аналогового преобразователя, двухвходовых элементов сов падений, причем выход генератора так товых импульсов подключен к счетному входу счетчика, выходы Которого подключены к цифро-аналоговому преобразователю, а также через первые входы двухвходовых элементов совпадений к соответствующим входам счетчика, выход наибольшего кода счетчика подключен к наименьшему из незадействованных входов счетчика. Кроме того, устройство снабжено формирователем импульсов и элементами И и ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента И, первый вход элемента И подключен ко входу формирователя линейно изменяющегося сигнала, а второй ход через формирователь импульсов подключен к выходу элемента задержки, динамический выход элемента .задержки подключен ко второму вхо ду элемента ИЛИ, выход которого явля ется выходом канала flj Недостатком устройства является то, что при сбоях в работе какоголибо канала его импульсы синхронизации передаются по дальнейшей цепочке синхронизации группы преобразователей, вызывая нарушение нормального квазистатического режима их работы. Это приводит к ухудшению энергетических показателей группы, .вероятность сбоя .в которой увеличивается с возрастанием числа преобразователей. Цель изобретения - улучщение энергетических показателей. Для достижения этой цели ко входу формирователя линейно изменяющегося сигнала подключен выход предьщутцего канала через блок контроля,формирователь линейно изменяющегося сигнала снабжен выводом сигнала тактовых импульсов, причем блок контроля выполнен в виде счетчика, двухвходовых элементов совпадений, первый из кото,рых снабжен инверсным входом, элемен та ИЛИ и элемента задержки, причем n-1-й и п-выходы счетчика подключены к входам элемента ИЛИ,- а п+1-й выход к инверсному входу первого элемента совпадений, второй вход которого подключен к выводу тактовых импульсов формирователя линейно изменяющегося сигнала, а выход к счетному входу счетчика, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу второго элемента совпадений, второй вход которого объединен со входом элемента задержки и подключен к выходу предьщущего . канала, выход элемента задержки подключен ко входу установки счетчика в нуль, выход второго, элемента совпадений подключен ко входу формирователя линейно изменяющегося сигнала данного канала. В результате ввода блока контроля при сбоях в работе какого-либо канада его импульсы синхронизации при сбоях не передаются по дальнейшей цепочке синхронизации, не нарушая тем самым нормальньй квазистатический режим работы последующих преобразователей в группе. При этом сброс линейно изменяющегося сигнала последующего канала формируется при достижении своего наибольшего значения. На фиг. 1 изо0ражена функциональная схема двух преобразователей в цепи взаимной синхронизации многих преобразователей; на фиг. 2 - схема блока контроля; на фиг. 3 - времен-, ные диаграммы, поясняющие работу устройства для управления группой преобразователей. Устройство для управления группой импульсных преобразователей (фиг. 1) включает в себя ведущий 1 и ведомый каналы, подключенные к сети 3 и работающие на свои нагрузки Д, силовой ключевой элемент-преобразователь 5 (например тиристорный), датчик регулируемой величины 6, подключенный к выходу преобразователя при стабилизации электрической величины (мощности) или к нагрузке при стабилизации технологической величины (температуры), фильтр низких ч астот 7 (интегратор) с сумматорами 8 на входе и 9 на выходе, -релейный эле мент 10, выход которого через элемент задержки 11 соединен с преобразователем 5. Выход ведущего канала связан с формирователем линейно изменяющегося сигнала 12 со входом 13. Формирователь импульсов 14 через первый вход элемента совпадений 15 подключен к первому входу элемента ИЛИ 16, выход которого является выходомканала. Выход формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 сое динен со входом сумматора 9, второй вход элемента ИЛИ 16 соединен с динамическим выходом блока задержки 11 Формирователь линейно изменяющегося сигнала состоит из счетчика 17, подключенного выходами к цифро-аналоговому преобразователю 18, счетный вход счетчика соединен с выходом генератора тактовых импульсов 19, а входы записи и установочный вход сое динены с выходами элементов И 20, 21, 22. Блок контроля 23 выполнен в виде счетчика 24, элемента ИЛИ 25, двух двухвходовых элементов совпадений 26 27 и элемента задержки 28, причем n-1-й и п-й вьпсоды счетчика 24 подключены к входам элемента ИЛИ 25, а n+1-й выход - к инвepcнo fy входу первого элемента совпадений 26, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов 19 фор мирователя линейно изменяющегося сигнала 12, а выход к счетному входу С счетчика 24, выход элемента ИЛИ 25 подключен к первому входу второго элемента совпадений 27, второй вход которого объединен со входом элемента задержки 28 и подключен к выходу элемента ИЛИ 16 предьщущего канала, выход элемента задержки 28 подключен ко входу R установки счетчика 24 в нуль, выход второго элемента совпадений 2 подключен ко входу 13 формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 данного канала. Работа устройства для управления группой преобразоватепей поясняется (фиг. 3) на примере работы группы из трех преобразователей, первый из которых работает со сбоями, т.е. имеет на выходе канала импульсы синхронизации, периоды следования которых отличаются от средневзвешенного периода более чем на период питающего напряжения сети (Т). При нормальНой работе всех преобразователей в группе интервалы следования импульсов синхронизации равны средневзвешенному периоду их следования или могут отличаться от него на плюс, минус один период питакщего напряжения сети. В момент времени t примерно за половину периода -напряжения питающей сети до момента выключения тока первого преобра.зователя (фиг.За) на динамическом выходе элемента импульсной задержки отключения 11 первого канала (фиг. 1) формируется импульс синхронизации (фиг. Зб), который подается через элемент ИЛИ 16 (фиг. 1) на вход блока контроля 23 второго ведомого канала, а именно на объединенные входы элемента совпадений 27 (фиг. 2) и элемента задержки 28. Так как в данный момент времени выходной код счетчика 24 второго канала (фиг. 2) равен п+1 (фиг. Зв) (так выбраны начальные условия), то выходной сигнал элемента ИЛИ 25 (фиг. Зг), а вместе с ним и выходной сигнал элемента совпадений 27 (фиг.2) равен нулю. Таким образом, в данный момент времени импульс синхронизации (фиг. 36) с выхода первого канала через элемент совпадений 27 второго канала не поступает на вход 13. Так как на выходе счетчика 17 (фиг. 2) формирователя линейно изменякщегося сигнала 12 (фиг. 1) наибольший код п+3 (так выбраны начальные условия), который непосредственно подключен к наименьшему из незадействованных входов S 3 счетчика 17, что обуславливает автоматический сброс выходного кода до соответствующего уровня. При этом на выходе цифро-аналогового преобразователя ЦАП 18 (фиг. 2) формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 (фиг. Зе, сплошная линия) также формируется сброс. Этот сигнал поступает на сумматор второго канала 9 (фиг. 1), где вычитается из выходного сигнала фильтра низких частот (фиг. За, штриховая линия), и разность этих сигналов поступает на релейный элемент 10 (фиг. 1). Когда сигнал выхода фильтра низких частот 7 больше выходного сигнала формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 или,когда штриховая лини фиг. Зе становится вьш1е сплошной, то релейный элемент 10 включается и подает сигнал (фиг. Зж) на преобразователь 5 (фиг. 1), выполненный так, что независимо от момента поступления сигналов наего включение и отключение, сами включения и откл чения происходят только в моменты перехода через нуль напряжения, пита щей сети из положительных значений в отрицательные. Таким образом, ток второго преобразователя (фиг. Зз) начинает формироваться после включе ния релейного элемента 10 второго канала в ближайший момент перехода напряжения питающей сети из положительного значения в отрицательное. В момент времени t, (фиг. 3), отличающийся от момента времени t на величину длительности задержки, определяемой элементом задержки 28 (фиг. 2), счетчик 24 блока контроля 23 импульсом синхронизации (фиг. 36), сформированным в момент времени t через элемент задерж- ки 28, устанавливается по входу R, в нуль (фиг. Зв). На счетный вход С счетчика 24 (фиг. 2) блока контроля 23 через элемент совпадений 26 подаются тактовые импульсы от генератора тактовых импульсов 19 (фиг. 2), формирователя линейно изменяющегося сигнала 12. Тактовые импульсы формируются в моменты пере хода через нуль напряжения питающей сети из отрицательных значений в по ложительные. Поэтому в момент време ни t, (фиг. 3), отличающийся от момента времени tg на период напряжения питающей сети, формируется на выходе счетчика 24 (фиг. 2) блока контроля 23 увеличение кода (фиг. З на 1. В момент времени t (фиг.З) когда сигнал выхода фильтра низких частот 7 (фиг. 1) становится меньше выходного сигнала формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 или когда штриховая линия фиг. Зе становится ниже сплошной, то релейный элемент 10 (фиг. О выключается (фиг. Зж), обуславливая выключение тока второго преобразователя (фиг.Зз) в ближайший момент перехода напряже- . ния питающей сети через нуль из положительного значения в отрицательное. В момент времени t. (фиг. 3) примерно за половину периода напряжения питающей сети до момента выключения тока второго преобразователя (фиг. Зз) на динамическом выходе его элемента импульсной задержки отключения 11 (фиг. 1) формируется импульс синхронизации (фиг. Зи), который передается через элемент ИЛИ 16 (фиг. 1) на вход блока контроля 23 третьего канала, имеющего выходной код счетчика 24 (фиг. 2), равный п (фиг. Зк). Ввиду этого на входы элемента совпадений 27 (фиг. 2) подаются одновременно два сигнала, а именно выходной сигнал с элемента ИЛИ 25 (фиг. 3л) и импульс синхронизации с выхода второго канала. Таким образом, в данный -момент времени на выходе элемента совпадений 27 формируется сигнал (фиг. 3м), который подается на вход 13 (фиг. 1) формирователя линейно изменяющегося сигнала 12, обуславливая формирование сброса линейно изменяющегося сигнала (фиг. Зн) через один из элементов совпадений 20, 21, 22 (фиг. 2), на первом входе которого с вьпсода счетчика 17 подается разрешающий сигнал. Одновременно включается релейный элемент 10 (фиг. 1) третьего канала (фиг. Зо), обуславливая ближайший момент перехода через нуль напряжения питающей сети из положительного значения В отрицательное включение токатретьего преобразователя (фиг. Зп). Результирующий ток группы из трех преобразователей представлен на фиг. 3р. I Длительность задержки элемента задержки 28 определяет длительность выходного сигнала устройства контроля 23 при пренебрежении временем срабатывания остальных его элементов. Элемент совпадений 26 (фиг. 2) предотвращает переполнение счетчика 23 при длительном отсутствии импульсов синхронизации с выхода предьщущего канала. В противном случае счетчик 24 будет осуществлять кольцевой

счет. Это может привести к случайным совпадениям импульсов синхронизации с выхода предьщущего канала при работе его со сбоями с выходным кодом счетчика 24, равным п-1 или п, т.е. в данном случае эти импульсы будут восприняты блоком контроля 17 как нормальные и переданы на вход 13 формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 (фиг. 1).

На фиг. 3 преобразователи работают со средневзвешенной длительностью цикла,- равной четьфем периодам напряжения питакицей сети (4 Тр). Следовательно, импульсы синхронизации при нормальном режиме всех преобразователей должны следовать друг относительно друга с интервалом 3 - 5 Т. .

При сбоях в работе какого-либо преобразователя (фиг. За) его импуль сы синхронизации могут следовать

с интервалом, меньшим 3 Т (фиг. 36 момент времени t,) или большем 5 Т., (фиг. Зб), момент времени tj-), За счет наличия в каждом канале устройства управления блока контроля 23 (фиг. 1) импульсы синхронизации при сбоях работы, в данном случае первого канала, не передаются на вход 13 формирователя линейно изменяющегося сигнала 12 следукнцего, в данном случае второго канала, не нарушая тем самым его нормальный квазистатически режим работы.

I

Таким образом, за счет ввода блока контроля сбои в работе какого-ли,бо преобразователя (канала) в цепочке синхронизации не вызывают сбои в работе последующей цепочки, что улучшает энергетические показатели группы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ ИМПУЛЬСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ по авт. СБ. № 1001433J отличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, ко входу формирователя линей11о изменяющегося сигнала подключен выход предьщущего канала через блок .контроля, формирователь линейно изменяющегося сигнала снабжен выводом сигнала тактовых импульсов, причем блок контроля выполнен в виде счетчика, двух двухвходовых элементов совпадений, первый из которых снабжен инверсным входом,элемента ИЛИ,элемента задержки, причем П-1-Й и п-выходы счетчика подключены к входам элемента ИЛИ, а n+1-й выход - к инверсному входу первого элемента совпадений, второй вход которого подключен к выводу тактовых импульсов формирователя линейно изменякмцегося сигнала, а выход к счетному входу счетчика, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу второго элемента совпадений, второй вход которого объединен со входом 9 элемента задержки и подключен к выходу предыдущего канала, выход элемента задержки подключен ко входу установки счетчика в нуль, выход второго элемента совпадений подключен ко входу формирователя линейно изменяющегося сигнала данного канала.