Цифровое устройство для управления вентильным преобразователем Советский патент 1986 года по МПК H02M7/12 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления полупроводниковыми выпрямителями.

Цель изобретения - гювьшение быстродействия устройства.

На фиг.1 представлена структурна схема заявляемого устройства на фиг.2 - временная, диаграмма работы устройства; на фиг.З - схема логического блока и.распределителя; на фиг.4 - схема нуль-органа; на фиг,5 временная диаграмма работы нуль-органа.

Цифровое устройство для управления вентильным преобразователем (фиг,1) содержит фильтр 1, нуль-орган 2, элемент ИЛИ 3, генератор тактовых, импульсов (ГТИ) 4, второй ключ 5j первый счетчик 6, блок 7 сравнения, регистр 8, триггер 95пер вьш ключ 10, второй счетчик 11, логический блок 12, распределитель 13 Выход фильтра 1 соединен с входом нуль-органа 2, выходы которого объединены с шестью входами логического блока 12 и входами элемента 1-ШИ 3j выход которого подключен к входу Сброс первого счетчика 6, к счетному входу которого через второй ключ 5 подключен ГТИ 4, входы блока сравнения Соединены с выходами первого счетчика 6 и регистра 8, а вы- ход - с S-входом триггера 9, выход которого подключен к первому входу пе.рвого ключа 10, к второму входу которого подключен ГТИ 4, а выход объединен со счетным входом второго счетчика 11, выход переполнения которого соединен с R-входом триггера и входом распределителя 13, с тремя остальными входами которого соединены три выхода логического блока 1 четвертый выход которого связан с вторым входом второго ключа З, а на два входа 14 и 15 поступают сигналы знака задания и разрешения работы.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сетевое напряжение после фильтра поступает в нуль-орган 2, который формирует шесть последовательностей импульсов, соответствующих переходу через ноль фазных напряжений как от отрицательного полупериода к положи тельному, так и от положительного полупериода к отрицательному. Эти шесть последовательностей с:;тмируют ся элементом ИЛИ 3, с выхода кото39806, 2

рого импульсы поступают на вход Сброс первого счетчика 6, подготавливая его для счета импульсов, поступающих с ГТИ 4 через второй

5 к,пюч 5 о

Для увеличения быстродействия вентильного преобразователя, что особенно валсно при частых реверсах, необходимо его включение производить

10 в ближайший полупериод питающего

напряжения после поступления сигнала разрешения на его работу.

Для этого в заявляемом устройстве при нахда чии сигнала разрешения pats боты на входе 15 из импульсов, соответствующих переходу сетевого напря- , от положительного полупериода к отрицательноь:гу или от отридатель- ного к положительному (фиг, 2),, в за2Р висимости от логического уровня сигнала- знака задания на входе 14, формируется импульс записи на выходе 18 3 распределитель 13 сигналов с выходов 16 и 17 логического блока 12.

2J CHrHaj-Ebi на выходах 16 и 17 логического блока 12 представляют собой импульсы, соответствующие переходу через ноль напряжений фаз В и С соот- веств€;нно. Если импульс записи на выходе: 18 формируется из имп льса перехода через ноль фазы А, то сигналы на выходах 16 н 17 имеют нулевой урове1- ь, а при формировании импульсов записи на выходе 18 из импульсов перехода через ноль фаз В или С вень логической единицы имеет сигнал на выходе 16 или 17 соответственно, Лри поступлении импульса за-, писи с выхода 18 в распределитель 13 в соответствии с логически1-1И уров - нями сигналов на выходах 16 и 17 на его выходах устанавливаются сигналы, обеспечивающие при поступлении первого импульса с второго счетчика 11 формированрте распределителем 13 импульса открывания вентиля требуемой фазь. Одновременно на выходе 19 логического блока 12 формируется постоянный уровень, разрешающий поступление 11мпульсов с ПИ 4 через вто50 рой ключ 5 на счетный вход первого счетчика 6, обнуляемого импульсами, поступающими с элемента ИЛИ 3,

Запись кода, на задержку, определя- емлпо заданным углом открывания венти55 лей., производится в регистр В. При поступлении с нуль-органа 2 через элемент 1-LTli 3 импульса, подлежащего задержке,, происгходит сброс в ноль

30

45

л

первого счетчика 6 текущего значения кода фазового сдвига, после чего пер- в{)1й счетчик 6 начинает считать импульсы с ГТИ 4, При совпадении кодов первого счетчика 6 и регистра 8 блок 7 сравнения формирует импульс, поступающий на S-вход триггера 9, сигнал с выхода которого разрешает поступление импульсов от ГТИ 4 через первый ключ 10 во второй счетчик 11, ем- кость которого выбрана таким образом, чтобы на его выходе Переполнение появился импульс через 60 эл.гра который поступает на R-вход триггера 9, устанавливая на его выходе сиг- ( жительного полупериода к отрицательнал, запрещающий прохождение импульсов ГТИ 4 через ключ 10 на счетный вход второго счетчика 11, и вход распределителя 13, который формирует сигнал открывания вентиля требуемой фазы. Цикл задержки следующего импульса нуль-органа 2 идентичен описанному. При отключении вентильного преобразователя сигнал разрешения работы на входе 15 меняет свой логический уровень. При этом нулевой уровень на выходе 19 логического блока 13 запрещает прохождение импульсов ГТИ 4 через второй ключ 5 на счетный вход первого счетчика 6, отключая тем самым устройство.

При повторном включении вентиль- . ного преобразователя устройство работает аналогично.

На фиг.З представлена схема возможной реализации логического блока 12. Поступающие на логический блок 12 импульсы, соответствующие переходу через ноль фазных напряжений от отрицательного полупериода к положительному и от положительного к отрицательному, суммируются элементами ИЛИ 20 и 21 соответственно, и в зависимости от логического уровня сигнала знака задания на входе 14 на элемент задержки, собранный на вентиле 22, конденсаторе 23 и элементе И-НЕ 24, поступают импульсы, соответствующие переходу фазных напряжений от отрицательного к положительному полупериоду через элемент И-НЕ 25 и элемент ИЛИ 26 или переходу от положительного полупериода к отрицательному через элемент И-НЕ 27 и элемент ИЛИ 28. Элемент И 29 служит для создания сигнала, инверсного сигналу знака задания на входе 14. При наличии сигнала разрешения работы на входе 15 импульс после

20

25

30

35

40

45

50

55

ному и обратно соответствующих фаз на элементах ИЛИ 31 и 32. По заднему фронту импульса, поступающего с элемента задержки, триггер 30 устанавливается в единичное состояние, о чем информация появляется на выходе 19 логического блока 12, одновременно сигнал с инверсного выхода запрещает дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 29.

На фиг.З показана схема распределителя на базе счетчика 33 и дешифратора 34, выполненных на микросхемах К155ИЕ7 и К155ИД4, причем выходы 16 и 17 логического блока 12 подключены к информационным входам. счетчика 33, а выход 18 к его входу записи, а на счетный вход поступают импульсы переполнения второго счетчика 11. С выхода дешифратора 34 снимаются сигналы для управления вентилями преобразователя.

На фиг.4 показана возможная схема реализации нуль-органа 2. Фазные напряжения поступают на компараторы 35, где они преобразуются в форму меандра (фиг.5), который поступает на формирователь 36, формирующий импульсы по фронту и срезу входного сигнала. Формирователь 36 выполнен на элементах задержки, собранных на элементах И-НЕ 37 и 38, вентилях 39 и 40, конденсаторах 41 и 42, и элементах И 43 и 44. Инвертор 45 служит дпя получения сигнала инверсного входному.

Технический эффект от внедрения заявляемого устройства заключается в повьш1ении показателей качества процессов регулирования выходного напряжения вентильных преобразователей за счет увеличения их быстродействия. В заявляемом устройстве включение вентильного преобра1239806

элемента задержки поступает на тактовый вход триггера 30 и элемент И 29, на входы которого поступают также сигнал с инверсного выхода триггера 30 и сигнал разрешения работы с входа 15. Если эти сигналы имеют уровень логической единицы,на выходе 18 логического блока 12 появляется сигнал записи в распределитель уровней сигналов на выходах 16 и 17. На выходы 16 и 17 поступают сигналы перехода через ноль фаз В и С соответственно, которые формируются из сигналов перехода от поло

ному и обратно соответствующих фаз на элементах ИЛИ 31 и 32. По заднему фронту импульса, поступающего с элемента задержки, триггер 30 устанавливается в единичное состояние, о чем информация появляется на выходе 19 логического блока 12, одновременно сигнал с инверсного выхода запрещает дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 29.

На фиг.З показана схема распределителя на базе счетчика 33 и дешифратора 34, выполненных на микросхемах К155ИЕ7 и К155ИД4, причем выходы 16 и 17 логического блока 12 подключены к информационным входам. счетчика 33, а выход 18 к его входу записи, а на счетный вход поступают импульсы переполнения второго счетчика 11. С выхода дешифратора 34 снимаются сигналы для управления вентилями преобразователя.

На фиг.4 показана возможная схема реализации нуль-органа 2. Фазные напряжения поступают на компараторы 35, где они преобразуются в форму меандра (фиг.5), который поступает на формирователь 36, формирующий импульсы по фронту и срезу входного сигнала. Формирователь 36 выполнен на элементах задержки, собранных на элементах И-НЕ 37 и 38, вентилях 39 и 40, конденсаторах 41 и 42, и элементах И 43 и 44. Инвертор 45 служит дпя получения сигнала инверсного входному.

Технический эффект от внедрения заявляемого устройства заключается в повьш1ении показателей качества процессов регулирования выходного напряжения вентильных преобразователей за счет увеличения их быстродействия. В заявляемом устройстве включение вентильного преобразователя происходит в бл 1жайшую фазу питающего напряжения. Наибольший эффект может быть получен при использовании устройства в вентильных пре- о6разователях9 применяемьк для питания автоматизированного электропривода С широким диапазоном регулирования, где оно создает благоприятные предпосылки для оптимизации электропривода по быстродействию.

Формула изобретения

Цифровое устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее фильтр, соединенный с нуль- органом, блок сравнения, входы которого соединены с выходами первого счетчика и регистра, а выход с S- входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, генератор тактовых импульсов, подключенный через первый ключ к счетному входу второго счетчика, выход которого связан с входом распределителя и R-входом триггера, о т- личающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, оно снабжено элементом ИЛИ, вторым ключом и логическим блоком, включающим два трехвходовых элемента ИЛИ, выхо- ,цы которых подключены к первым входам первого и второго элементов И, 1зыходы которых через первый двух- нходовый элемент ИЛИ и элемент задержки подключен к первому входу трехвходового элемента И, тактовому входу 1К-триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу трехвходового элемента И, третий зход которого подключен к R-входу ХК-триггера, который является входом Разрешение работы логического блока, второй вход одного из двухвхо- довьк элементов И подключен к выходу

элемента НЕ, вход которого подключен к второму входу другого двухвхо- дового элемента И, которьй является входом Знак, задания логического блока, входы двух трехвходовых элементов ИШ являются информационными входами логического блока, входы каждого из двух дв гхвходовых элементов МИ подключены к противофазным информационным входам логического блока,

выходы двухвходовых элементов ИЛИ и выход трехвходового элемента И являются тремя вькодами логического блока, выход 1К-триггера является четвертым выходом логического блока,

причем противофазные выходы нуль- органа подключены к входам элемента ИЛИ и информационным входам логического блока, выход элемента ИЛИ подключен к входу Сброс первого счетчика, к счетно :; входу которого через второй ключ подключен генератор тактовых импульсов, три выхода логического блока подключены к трем входам распределителя, а четвертьгй выход - к управляющему входу второго ключа.

1

Изобретение предназначено для цифрового управления вентильным преобразователем. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит фильтр 1, выходом соединенный с нуль-органом (НО) 2, элемент ИЛИ 3, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 4, ключи 5, 10, счетчики 6, 11, блок сравнения (БС) 7, регистр 8, триггер 9, логический блок (ЛБ) 12 с входами знак задания 14 и разрешение работы 15 и распределитель 13. Выход НО 2 соединен с шестью входами ЛБ 12 .и элемента ИЛИ. Выходы ЛБ 12 соединены с тремя входами распределителя 13 и одним входом ключа 5, другим входом подключенным к выходу ГЕИ 4 и входу ключа 10. Выход элемента И1Ш 3 соединен с входом сброса счетчика 6, счетным входом подключенным к выходу ключа 5. Входы БС 7 соединей) с выходами счетчика 6 и регистра 8. Выход БС 7 соединен с S-входом тригге- ра 9, выходом подключенным к входу ключа 10. Выход ключа 10 соединен с счетным входом счетчика 11, выход переполнения которого соединен с R- входом триггера 9 и четвертью входом распределителя 13. Введение элемента ИЛИ 3, ключа 5 и ЛБ 12 и указанное соединение элементов обеспечивают включение преобразователя в ближайший полупериод питающего напряжения после поступления сигнала разрешения на его работу. Этим достигается поставленная ель. 5 ил. (О (Л to 00 СХ) о О5

Фиг.Ч

Редактор Р.Цицика

Составитель О.Парфенова

Техред М.Ходаиич Корректор Г.Решетник

п/пг/с/ Тнпяж fillПодписное

3405/54 1ираж DJi

ВНИШШ Государственного комитета oLLr

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произяодственно-полиг

фафическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная,

Фыг.В