Устройство для цифрового управления @ -фазным широтно-импульсным преобразователем Советский патент 1985 года по МПК H02M7/00 

жения блока .управления и к второму ; выходу фиксации позиций дз(ешифра тора, а входы, сложения и вычитания реверсивного счетчика подключены квыходу третьего.и четвертого элементов ИЛИ, два входа которых подключены к выходам соответствующих.элементов И второго блока элементов И, входы которых соединены с выходами сложения и вычитания блока управления.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ М-ФАЗНЫМ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее задающий генератор, подключенный к так трвому счетчику,импульсов, логические выходы которого соединены с одними входами дешифраторов,, к другим входам которых подключены логические выходы реверсивного счетчика, вход сложения и вычитания которого связан с блоком управления, согласующий элемент с М выходами, состоящий из М групп элементов И по М элементов И каждая, дгсоды элементов И первой группы соединены с дешифраторами и .с одним информационным выходом реверсивного счетчика, фиксирующего регулирование в пределах 0-|, выход первого элемента И упомянутой группы соединен с первым выходом согласующего элемента, выход М-го элемента И , этой группы соединен с М-м выходом согласующего элемента, .входы элементов И М-й группы соединены с дешифраторами и с М-мИнформационным выходом реверсивного счетчика, фи1 сирующего регулирование в пределах м-1 i М выход первого элемента К . М-й группы соединен с М-2 выходом согласующего элемента, выход М-го элемента И указанной группы соединен ,с первым выходом согласующего элемента, .о т л и. ч а ю, щ е е с .я тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей оно дополнительно снабжено триггером, с раздельными входами, элементом И,, двумя блоками элементов И с М элементами И каждый, четырьмя элементами : ИЛИ, одним блоком, элементов И с четырьмя элементами И, дешифраторы снабжены двумя выходами фиксации позиций и дополнительным входом, при- i чем одни входы элементов И пер.вого блока элементов И соединены с первы (Л ми выходами фиксации позиций,, одни входы третьего блока элементов И соединены с .выходами соответствующих дешифраторов, вторые входы.элементов И подключены соответственно к второму информационному.выходу реверсивного счетчика и к одному выходу догюлнителыюго.триггера, соеди- . ненному также с цвумя первыми элементами И второго блока и с щойолнительньгми входами дешифраторов , второй выход триггера подключен к двум другим элементам И второго блока и к элементам И.согласующего элемента, выходы которого.подключены к одним входам первых двух элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с выходами элементов И первого блока элементов И,- один из которых выходом подключен, также к- одному входу триггера, второй-вход которого соединен с выходом элемента И, три входа которого подключены. к вычитания реверсивного счётчика, к выходу ело

Изобретение относится, к электротехнике и может быть применено для управления полностью.управляемыми вентильными преобразователями. Известно устройство для управления М-фазным .преобразователем, содер ;жащее задающий генератор., подключен:ный к М-тактовым счетчикам импульсов соединенных с М депшфраторами, к дру ТИМ входам которых подключены Мреверсивных счетчиков, подключенных к блоку, управления Щ. Однако такое устройство не позволяет обеспечить .одновременное управление тиристорным регулятором напряжения.и регулятором поля с использованием одних-и тех же основных-эле-ментов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности, является устройство для цифрового управления Ы-фазным широтно-импульснЫм преобра:зователем, содержащее задаквций гене;ратор, подключенный к тактовому :счетчику выходы которого соединены с дешифраторами, к другим входам которых подключены выходы реверсивного .счетчика, выходами подключенного- к |одним входам элементов И согласукще- то элемента, к другим входам которых подключены выходы соответствующих дешифраторов 2. , Однако известное устройство.не обеспечивает одновременного управления тиристорными импульсными преобра зователями напряжения и, например, регулятрр ми поля при стабилизации коэффициента заполнения тиристорногр импульсного .преобразователя, что требует формирования.дополнительных М каналов управления. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для цифрового управления М-фазным широтно-импульсным преобразователем, содержащее за- . дающий генератор,поДключенньй к тактовому счетчику импульсов логические выходы которого соединены с одними входами дешифраторов, к другим входам которых подключены логические выходы реверсивного счетчика вход сложения и вычитания которого связан с блоком управления,:, согласующий элемент с М выходами, состоящий из М групп элементов И по М элементов И каждая, входы элементов И первой группы соединены с дешифраторами и-.с одним информационньм выходом-реверсивного счетчика, фиксирующего регулирование в пределах О-т,-, выход первого элемента И упомянутой труппы соединен с первым выходом согласующегоч элемента, выход Мтго элемента И-этой же.группы соединен с М-м выходом согласующего элемента, входы элементов. И М-й группы соединены с депшфраторами и с М-м информационным выходом реверсивного счетчика, фиксирующего регулирование М-1 в пределах --- - 1, ;выход первого : элемента И М-й группы соединен с М-2 выходом согласующего элемента выход М-го элемента И указанной группы соединен с первым выходом согласующего элемента, дополнительна снабжено триггером с раздельными входами, элементом И, двумя блоками элементов И с М элементами.. И., каждьй, четырьмя элементами ИЛИ, одним блоком элемен.тов И с четырьмя элементами И, дешифраторы снабжены двумя чвыходамификсации позиций и .дополнительным входом, причем одни входы элементов : И первого блока.элементов И соединены с первыми выходами .фиксации пози1щйу одни входы,третьего блока.элементов И соединены с выходами-соответствующих дешифраторов, вторые входы элементов И подключены соответственно к второму информационному выходу реверсивного, счетчика и к одному вы дополнительного триггера, соеди ненному также с двумя первыми элементами И второго блока и с дополнительными, входами дешифраторов, второ -ВЫХОД триггера подключен к двум дру-t гим элементам И второго блока и к .элементам И согласующегоэлемента, выходы которого подключены к одним входам первых двух элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с выходами элементов И первого-блока эле ментов И, один из которых выходом подключен также к одному, входу триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента И, три входа кото рого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика, к выходу сложения блока управления и к второму выходу фиксации.позиций М-го дешифрато ра, а входы сложения и вычитания реверсивного счетчика подключены к выходу третьего и- четвертого элементов ИЛИ, два входа которых подключены к выходам соответствующих элементов И второго блока элементов И, входы которых соединены с выходами сложения и вычитания блока-управления. На фиг.1 представлена силовая схема преобразователя осуществляющая регулирование напряжения на двигателях и регулирование поля обмотки возбуткдения, в частном случае для двух фаз; на фиг.2 - блок-схема устройства управления .М-фазным, в частном случае двухфазным, преобразовате лем и регуляторами, поля; на фиг.З схема включения элементов дешифратора при формировании предельного коэф фициента -заполнения. Силовая схема (фиг.1) содержит ис точник 1 питания, подключенный к двигателям 2 и 3, зашунтированным .обратными диодами. 4 и 5. К второму выходу двигателей подключены обмотки 6 и 7 возбуждения, шунтированные узлом регулирования коэффициента-ослаб ления поля, состоящим из тиристора 8, 9 ослабления, поля, последователь.ным резистором 10, 11, параллельным резистором 12, 13 и диодом 14, 15 ослабления поля, Последовательно с цепью нагрузки, состоящей из двига« теля и обмотки возбуждения, включен тиристорный импульсный преобразователь, Qoдepжaщцй- главный тиристор 16, 17, зашунтированный цепью после довательно соединенных коммутирующего тиристора 18, 19, коммутирующего конденсатора 20, 21, коммутирующего , дросселя 22, 23 и перезарядной ветрью состоящей из перезарядного диода 24, 25 и перезарядного дросселя 26, 27. Устройство управления (фиг.2) содержит задающий генератор 28, подключенньм к тактовому с.четчику 29, выходы 30 -- 32 которого подключены к одним входам дешифраторов 33 и 34. Выходы 30 и 31 служат.также .для подачи несдвигаемых во времени импульсов, смещенных один относительно «другого на 180 эд.град., на главные тиристоры 16 и 17, к вторым входам дешифраторов подключены одни выходы реверсивного-счетчика 35, другие, (информационные) выходы 36 и 37 которого подключены к одним входам элементов И 38 и 39 первой группы элементов-И и к одним .входам элементов И 40 и 41; М-й (второй). группы согласующего эле мента 42. Вторые входы элементов И подключены к выходам .деш1фраторов 33 и 34. Первый выход ,43 фиксации позиции одного.из дешифраторов, в частности 34, определяет собой максималь|.но допустимое значение коэффициента ; заполнения тиристорно-импульсного преобразователя при стабилизации напряжения на двигателе после выхода на номинальное напряжение перед началом регулирования степени ослабления поля. Выходы 44 и 45 согласующе:го элемента подключены к первому 46 и.второму 47-элементам ИЛИ, к другим входам которых подключен; выход элементов. И 48 и 49 первого дополнительного блок-- 50.-Элемент И 49-подключен также к одному.раздельному входу трипвра 51, один выход которого соединен с входами элементов И 38-41;, согласующего элемента 42. К входам двух элементов И 52 и 53 второго.блока 54 элементов-И, к одним входам двух других элементов И 55 и 56 этого блока подключен второй,разделительный выход. триггера 51, который подключен также к рходам 57 и 58 дешифраторов 33 и 34, обеспечивающим формирование импульсов с максимально допустимым коэффициентом заполнения преобразователя без ре$11версивного счетчика 35, а также к одним входан элементов И 59 и 60 третьего блока 61 элементов .И, вторые входы которых.соединены с выхода ми дешифраторов 33 и 34. Одни входы элементов И 48 и 49 первого блока подключены к соответствующим выходам | ;ешифраторов5 а другие - к выходу 37 реверсивного счетчика 35. Второй раздельный вход триггера 51 подключей к выходу индивидуального элемента 62, один вход которого, подключен к второму выходу.63 фиксации позиций дешифратора 34, по кoтopoмy следуют импульсы при минимальном, ослаблении поля обмотки 6, .7 возбуяадения. Второй и третий входы элемента И 62 подключены к входу вычитания реверсивного счетчика 35 и к выходу 63 сложения блока 64 управления-, имеющего выход 65 .вычитания. Выходы 63 и 65 сложения и вычитания блока 64 управления подключены перекрестно .через элементы И второго -блока 54 .элементов И и через третий 66 и четвертый 67 элементы ИЛИ к входам 68 и 69 соответственно.сложения и вычитания реверсивного-счетчика 35, вход 70 установки в исходное состояние подключен к выходу блока 64 управления. Выходы элементов. Ш1И 46 и 47 предназначены для подачи сдвигаем во времени последовательностей импул сов на коммутирующие тиристоры 18 и 19 преобразователей. Выходы элементон И 59 и 60 третьей дополнительно группы элементов И служат для подачи импульсов на тиристоры 8 и 9 ослабле ния поля. Схема, представхшнная на фиг.З, :одержит дешифратор 34, к которому подключены выходы 30-32 тактового счетчика 29 и реверсивного.счетчика 35. Вь1ход этого дешифратора представ ляет собой выход элемента ИЛИ 71, к входам которого подключены элементы И 72 и 73, с помощью которых формируется сдвиг импульсов во времени путем совпадения .единиц,следующих с тактового и реверсивного счетчиков при соответствующих- подключениях их выходов. Элемент И 73 пропускает на свой выход импульс при достижении предельно допустимого коэффициента заполнения преобразователя при выход на ноьшнальное напряжение. Этот импульс появляется также на выходе 43-. К входам элемента И 73, к которым .по 2 ключены выходы реверсивного счетчика 35, формирующие этот предельный коэффициент заполнения, подключен также вход 58, являющийся раздельным выходом триггера 51. Устройство работает следующим образом. Реверсивный счетчик 35.устанавливается в исходное состояние, при этом на его первом.информационном.выходе 36 появляется сигнал, который следует на элементы И 38 и 39 первой группы согласующего элемента 42. Триггер 51 находится в состоянии, при котором сигнал с его одного раздельного выхода поступает на вторые входы элементов И 38 и 39.и на элементы И 52 и 53 второй дополнительной группы 54 элементов И. При поступлении от блока 64 управ ления по выходу 63 сложения одного импульса на вход 68 сложения реверсивного счетчика 35 через последовательно соединенные элементы И 53 и ИЛИ 66 счетчик 35.займет свое первое состояние. В соответствии с этим состоянием двоичные коды поступают на одни входы дешифраторов 33 и 34, на другие.входы которых.непрерывно поступают изменяющиеся во времени коды с выходов.ЗОтЗ2 тактового,счетчика 29, которьш непрерывно-изменяет свои состояния в зависимости от частоты работы задающего генератора 28. По выходам 30 и 31,несдвигаемые во времени импульсы и смещенные один относительно другого - импульсы Посту- пают с частотой fm (f-jpf частота работы задающего генератора; п - разрядность тактового счетчика) на главные тиристоры. 16 и 17.преобразователей., (фиг. 1;),. при открывании которьрс напряжение от источника питания подается на двигатели 2-й 3. Матрицы дешифраторов 33 и 34 набраны на половину диапазона.регулирования коэффициента, заполнения, т.е. на ,5, но со смещением во времени на 180 эл.град.. По отношению к 1-й фазе дешифратор 33 регулирует в пределах ,5, а. дешифра-тор 34 в пределах 0,5. ,0. При совпадении в дешифраторах 33 и 34 кодов, поступающих с выходов реверсивного-счетчика 35, с кодами, поступающими с вызсодов. тактового счетчика 29, на выходах -дешифраторов 33 и 34 появляются .импульсы, смещен711ные относительно.импульсов, следующих по выходам 30 и 31, на величину, равную шагу дискретизации,Тч 2 где Т - период переключения тиристоров фазы. Эти импульсы через, первую.группу элементов И 38 и 39 согласующего элемента 42 поступают на. выходы 44 и 45 и далее через элементы ИГПТ 46 и 47 на коммутирую цие-тиристоры 18 и 19преобразователей. Эти тиристоры открываются, обеспе чивая подачу обратного .напряжения коммутирующего-конденсатора 20, 21 к главным тиристорам 16 и 17, закрывая последние. При этом коммутирующие конденсаторы 20 и 21.перезаряжаются через перезарядную- ветвь (диод 24, 25, перезарядный дроссель 22, 23) и через источник питания. В период паузы ток в двигателе 2, 3 и в обмотке возбуждения поддерживает ся, замыкаясь через диоды 4, 5, 14 и 15. По мере увеличения скорости вращения двигателя увеличивается противо-ЭДС, поэтому для поддержания тока в двигателе постоянным необходимо увеличение длительности импульса, что достигается путем подачи последуюс их импульсов на вход 68 сло жения реверсивного счетчика-35, занимающего новое состояние-, в соответствии с которым двоичные, коды поступают на дешифраторы 33 и 34. В этих дешифраторах происходит совпа дение уже других кодов, поступающих по выходам тактового и реверсивного счетчиков. Поэтому рассогласование между импульсами, следующими по выходам 30 и 31, относительно, им- . пульсов, следующих, по выходам ЭJJe.ментов ИЛИ 46 и 47 увеличивается. При достижении коэффициента за- полнения, равного 0,5, на втором ин формационном выходе 37 реверсивного счетчика 35 появляется сигнал при одн.ожременном. пропадании Vна выходе 3 Это приводит к тому, что сдвигаемые во времени импульсы с выходов дешиф раторов 33 и 34 следуют на выходы 4 и 45 согласующего элемента 42ч.ерез другие элементы И 40 и 41 тем.самым обеспечивай увеличение.коэффициента заполнения преобразователя больше 0,5 путем переключения, каналов управ ления с помощью согласующего элемент 42. При этом с первого дешифратора 33 уг1равляю1цие, импульсы уже .поступают во вторую фазу (выход 44), а с второго дешифратора. 34 - в первую фазу (выход 45). По мере поступления последующих импульсов, на реверсивный счетчик 35 по входу 68 сложения от блока 64 управления происходит изменение записанного числа в реверсивном счетчике 35 и, соответственно, изменение длительности импульсов выходного напряжения преобразователей путем рассогласования во времени включения тиристоров 18 и 19 относительно тиристоров 16 и 17. При достижении номинального напряжения на двигателях 2 и 3 (близкого к номинальному) происходит стабилизация напрядсения на двигателе путем стабилизации коэффициента-, заполнения преобразователей..Дальнейшее увеличение скорости вращения двигателей возможно обеспечить- путем ослабления поля двигателей. На данной стадии, регулирования появляются сигналы.на первом дополнительном выходеч 43 дешифратора 34 (фиг.2 и 3) и на аналогичном выходе дешифратора 33, которые поступают на одни входы элементов И 48 и 49 первой группы 50 элементов И. Учитывая, что регулирование осуществляется . на второй зоне, когда на информационном выходе 37 счетчика 35 присутствует сигнал, с выхода злемента И 49 первой группы импульс поступает на один раздельный вход триггера 51, п.ереводя его в другое состояние, при котором сигнал с одного его выхода исчезает,- появляясь на другом. При этом сигналы с элементов И 38-41, .52 и 53 снимаются, поступая на одни входы элементов И и 56 второй группы элементов И и элемеит п И 59 и 60 третьей группы. Однсаременно сигнал с выхода элемента И 49 переврди-т реверсивный счет чик 35 в исходное состояние, при котором появляется сигнал на 1-м информационном выходе 36. 1 - При представленном на фиг.1 прин1дипе построения узла ослабления поля тиристоры 8 и 9 ослабления поля заКрываются одновременно при закрытии главных тиристоров путем .oTkpbiBatiMfl коммутирующих тиристоров 18 и 19, т.е. увеличение степени ослабления поля достигается путем увеличения рассогласования.во времени открыва911ния тиристоров 8-И 9 ослабления поля , относительно коммутирующих.тиристоров 18 и. 19 путем уменьшения времени рассогласования между открыванием главных, тиристоров 46 и 17 и- тирисiTopoB 8 и 9. ослабления поля.. Предель ные- значения, коэффициента ослабления поля выбираются путем выбора параметров сопротивлений 10-13. Для обеспечения регулирования величины, коэффициента ослабления поля с помощью основных элементов, участвующих в. изменении напряжения на дви х-ателях, коммутирующие тиристоры 16 и 17 открываются при стабилизированном коэффициенте заполнения преобразователей через элементы И 48 и 49 первого блока 50. Сдвигаемые во времени импульсы с дешифраторов 33 и 34 поступают на тиристоры 8 и 9 ослабления поля через элементы И 59 и 60 третьего блока 61 с выходов-дешифраторов 33 и 34. Увеличение сдвига во времени между коммутирующими тиристорами 16 и 17 и тиристорами 8 и 9 ослабления поля осуществляется путем подачи импульсов от блока 64 управления уже на вычитающий, вход 69 реверсивного счетчика через элементы И 55 и 56 Второго блока 54. Учитывая, что по входу 57, 58 дешифраторов (фиг.2 и 3) на данной стадии регулирования подается потенциальньй сигнал на входы элемента И 73, Подключенные со стороны реверсивного счетчика 35, при совпадении в элементе И 73 кодов, поступающих с тактового счетчика 29, с сигналами поступающими по входу 58 (аналогично о этом по входу 57), по выходу 43 следуют импульсы через элементной 49 и элемент ИЛИ 47 на коммутирующий тиристор с постоянным сдвигом (аналогично на элемент ИЛИ 46 с второго дешифратора). При появлении очередного импульс от блока 64 управления на выходе 63 сложения этот импульс уже поступает на вход 69 вычитания реверсивногоv счетчика 35, приводя тем самым к уменьшению записанного.в нем числа. В соответствии с этим числом двоичные коды поступают на входы.дешифра торов 33 и 34. Коды, совпадая в дешифраторах с соответствующими, кодапи, поступающими с тактового счетчика 29, приводят к появлению -сдвигаемых во времени импульсов на выходах дешифраторов, которые через элементы И 59 и 60 третьего блока (И 61 поступают на тиристоры 8 и 9 ослабления поля. Поступление, последующих импульсов от блока 64 управления на вход 69 вьмитания реверсивного счетчика 35 приводит к увеличению времени Открытого состояния тиристоров 8 и 9 ослабления поля путем увеличения упреждения открывания ти-; ристоров ослабления поля относительно коммутирующих тиристоров 16 и 17, т.е. упреждения поступления импульсов по выходам элементов И 59 и 60 относительно импульсов, следующих по выходам элементов ИЛИ 46 и 47. ; Для уменьшения степени, ослабления поля импульсы управления с блока 64 управления с выхода 65 вычитания поступают .на вход 68 сложения реверсивного счетчика 35 через элемент И 56 и элемент ИЛИ 66..После достижения минимального значения коэффициента ослабления поля с-выхода 63 одного из дешифраторов (34) поступает импульс на один вход элемента. И 62, на другие входы которого поступают импульсы, с входа 68 сложения счетчика 35 и с выхода 65 вычитания блок 64 управления. Совпадение этих сигналов приводит к подаче сигнала с выхода элемента И 62 на другой раздельный вход триггера 51, переводя его в исходное состояние, при котором вновь появляются сигналы на входах элементов И 38 - 41 блока 42 согласования и на входах элементов И 52 и 53 второго дополнительного.блока 54. При сигналы с элементов И 59 и 60 третьего и 48 и 49 первого блоков снимаются, прекращая подачу импульсов на тиристоры ослабления поля. Дальнейшая подача импульсов на коммутирующие тиристоры происходит вновь через элементы И 38-41 согласующего элемента 42. Причем для уменьшения длительности выходного импульса преобразователя сигналы с блока 64 управления с выхода 65 вычитания поступают на вход 69 вычитания реверсивного счетчика 36 через элементы И 52 и ИЛИ 67. Таким образом, данное устройство позволяет осуществлять одновременное управление тиристорными импульсными преобразователями напряжения и регуляторами поля с использованием, одних

и тех же основных .элементов цифровой системы управления таких как тактовый, реверсивный ечетчик, Дешифратррыj задающий генератор, согласующий элемент,, что позволяетх расширять

область применения известного технического решения, упростив тем самым в целом систему одновременного регулирования импульсными регуляторами поля и преобразователями напряжения.

Фиг.З

0т35