Устройство для цифрового управления вентильным коммутатором Советский патент 1989 года по МПК H02M7/48 

18 го 23 21

С№

15

14

3150

Изобретение относится к преобразовательной технике н может быть использовано в устройствах для цифрового фазового управления вентиль- ными коммутаторами в электрических приводах переменного тока.

Цель изобретения - упрощение устройства для )дцфрового управления вентильным коммутатором и расширение области использования.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит вход 1 устройства, нуль-орган 2, первый гене- ратор импульсов 3, первый логический элемент И-НЕ А, первый двоичный счетчик 5, второй двоичный счетчик 6, первый управляющий вход 7, формирователь импульсов 8 и выход 9 устрой- ства. В схему входят также первый цифровой компаратор 10, второй цифровой компаратор 11, второй генератор импульсов 12, регистр памяти 13 первый информационный вход 14, вто- рой информагщонный вход 15, второй управляющий вход 16, третий управляющий вход 17, логические элементы И-НЕ 18, логический элемент ИЛИ 19, 20, 21, 22 - логические элементы И-НЕ и инвертор 23. Второй двоичный счетчик 6 является реверсивным, у него предусмотрены входы суммирования 24 и вычитания 25.

Устройство работает следующим образом.

С входа 1 устройства синусоидальное переменное напряжение сети подается на нуль-орган 2, где оно преобразуется в узкие прямоугольные импульсы, соответствующие моментам перехода синусоиды через ноль. Эти импульсы синхронизируют генератор импульсов 3 и переключают в каждый полупериод сетевого напряжения дво

ичный счетчик 5 с режима последова

тельного счета в режим параллельной записи и обратно. Нуль-орган 2, генератор импульсов 3, двоичный счетчик 5 и включенный на его выходе формирователь импульсов 8 образуют цифровую систему фазового управления вентильным коммутатором (ВК), включенным на выходе 9 устройства.

При изменении цифрового кода на входах параллельной записи двоичного счетчика 5 эта система фазового управления преобразует заданный цифровой код в соответствуюпий угол отj

10

15 - 20 , 25 0 35

40

45

50я юо крытия ВК и, следорательно, в его выходное напряжение соответствующей величины. Причем указанное преобразование происходит практически сразу, не более чем один полупериод питаюш.его напряжения сети. Однако, резкие значительные изменения цифрового кода могут преобразовынаться также в резкие большие изменения выходного напряжения БК, из-за ударных мехгшических перегрузок, значительных величин токов и возникаю1ших переходных процессов. ля гмягчеь ия Г1 ереходн.1х процессов в устройстве предусмотре} плавный переход от действующего значения выходного напряжения ВК к вновь задаваемому, причем при его изменении как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Этот процесс реализует схема на реверсивном двоичном счетчике 6, .иф- ровых компараторах 10 и 11, генераторе импульсов 12 и логических элементах 4, 18-23.

Для задания величины угла фазового управления ВК через nepHbiii информационный вход 14 устройства на регистр памяти 13 подается только старшая половина разрядов цифрового управляющего входа. При сигнале 1 на управляющем входе 7 устройства этот код поступает непосредственно на вход цифрового компаратора 10, а при сигнале О - записывается в регистр памяти 13. В цифровых компараторах 10 и 11 сраниваются, соответственно, старшая и младшая половина разрядов действующего и задаваемого кодов. При неравенстве этих кодов запускается генератор импульсов 12. Его импульсы поступают на суммирующий 24 или вычитающий входы реверсивного двоичного счетчик;) 6 в зaвvicи- мости от комбинации логических сигналов на управляющих Bxcviax 16 и 17. Если действующий код, меныпе задаваемого на входах цифровых компараторов

10и 11, то реверсивный двоичный счетчик работает в режиме суммирования с действующе1 ( до задаваемого кода. Если действующи код болт.ше задаваемого, то лвоичный счг: тч 1к

6 работает в режиме с действующего до задаваемо Ч1 кода. Когда оба кода сравнива отся, с-игналы с выходов цифровых компараторов 10 и

11через логически злег-и нт H-lIF- 4 останав-пивают генератор 1мпул}1г.1Я 12,

При :чтом на выходе 9 устройства уста навлипастся требуемый угол фазового управления ВК, соотпетствующий заданному коду на входах цифровых компараторов 10 и П. В процессе работы реверсивного двоичного счетчика 6 на входы параллельной запис 1 двоичного счетчика 5 поступают, п первом случае, плавно увеличиваюг;ийся, а во втором случае - плавно уменьшаюп1ийся код, которьп преобразуется системой фазового управления в плавно увели- вающийся или плавно уменьшаю1Щ1йся угол управления ВК.

Изменяя частоту г снератора импульсов 12, можно задавать и регулировать время перехода схемы с действующего на задаваемый код, т.е. интенсивность изменения угла управления ВК на выходе 9 устройства.

Управление cy миpyю цим 24 и вычи- 25 входами реверсивного двоичного счетчика 6 осу1 1ествляется сигналами, поступаю1цимн на управляющие входы 1б и 17 устройства. На второй управляющей вход 17 устройства поступает логический сигнал, соответствующий направлению движения реверсивного электропривода: при движении в направлении Вперед он имеет значение 1, а в направлении Назад - О. На третий управляющий вход 16 устройства подается логический си1- нал, соответствующий направлению перемещения рукоятки управления коман- доконтролера, задающего скорость электропривода. Для увеличения скорости в направлении Вперед на вход 16 подается О, а в направлении Назад - 1. При этом на вход 25 реверсивного двоичного счетчика с выхода логического элемента И-НЕ поступает сигнал 1 и счетчик работает в режиме суммирования импульсов с генератора импульсов 12, поступающих на вход 24 через логический элемент H-FIE 22. Аналогично для уменьшения скорости в направлении Вперед на вход 16 подается 1, а в направлении Назад - О. Тогда на входе 24 двоичного счетчика 6 будет сигнал 1, а импульсы генератора 12 поступят на вычитающий вход 25 двоичного счетчика 6.

На BTopoii информационный вход 15 устройства подается постоянно заданный к.од младшей половины разрядов управляю1иего ) что дает возможность вдвое упростить схемы входного командоконтролера, регистра памяти 13 и цифрового компаратора 11 и реализовать его на нескольких простых

логических элементах. В некоторых

типах электроприводов, например, грузоподъемных механизмов, для обеспечения устойчивости работы имеется

необходимость работать с некоторым минимальным углом включения ВК, отличным от нуля. Постоянньй код на втором информационном входе 15 уст- poiiCTBa и задается в соответствии с

этим требованием.

В то же время, при упрощении схемы не происходит ухудшения плавности регулирования выходного напряжения ВК, поскольку система фазового управления отрабатывает изменение угла включения ВК от действующего значения до вновь задаваемого с дискретизацией для всего полного числа разрядов управляющего кода, а не для

половины числа разрядов. Так, при восьмиразрядных двоичных счетчиках 5 и 6, изменение угла включения ВК осуществляется в 256 шагов-квантов, при этом один квант составляет не более 0,75 эл.град., т.е. изменение выходного напряжения ВК происходит практически непрерывно и плавно. В то же время на входе устройства задавать командоконтролером 256 различных значений выходного напряжения ВК нет необходимости, для этого достаточно старщей половины разрядов управляющего кода, т.е. разных значений в каждую сторону движения электропривода - Вперед и Назад.

Формула изобретения

Устройство для цифрового управления вентильным коммутатором, содержащее элемент И-НЕ, нуль-орган, вход которого является входом для подключения к сети, а выход через генератор импульсов связан со счетным входом первого двоичного счетчика, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, выход которого является выходом устройства, входы

каждого разряда двоичного счетчика соединены с соответствующими выходами каждого ряда реверсивного двоичного счетчика, а входы установки в О счетчиков соединены и являются

управляющим входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения области испольэог ания и упрощения, в него введены два компаратора, дополнительный генератор импульсов, регистр памяти, четыре дополнительных элемента И-НЕ, элементы ИЛИ и НЕ, при этом первьп1 вход первого компаратора соединен с выходами старших разрядов реверсивного двоичного счетчика, второй вход первого компаратора подключен к выходу регистра памяти, информационный вход которого является информационным вхо дом изменения фагового угла, вход установки в О регистра памяти соединен с входами установки в О счетчиков, первьш вход второго компаратора соединен с выходами младших разрядов реверсинног о двоичного счетчика, а второй вход второго компаратора является PTopf it-f информационным входом минимального флтового угла.

выходы компараторов подключены к входам элемента И-НЕ, выход которого через дополнительньп генератор импульсов соединен с первыми входами первого и второго дополнительных элементов И-НЕ, пыходь которых соединены соответственно с входом суммирования и входом вычитания второго дво)Q ичного счетчика, второй вход первого дополнительного элемента И-НЕ через элемент НЕ соединен с вторым входом второго дополнительного элемента И-НЕ и выходом третьего дополнительного )5 элемента И-НЕ, один вход которого соединен с выходом э.пемента ИЛИ, а второй вход соединен с выходом четвертого дополнительного элемента И-НЕ, первый и вторые входы которого

2Q соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, которые являются управляющими входами задания направления движения устройст - ва .

Изобретение касается систем управления преобразователями переменного тока. Целью изобретения является расширение области использования и упрощение. С входа 1 синусоидальное напряжение переменного тока подается на нуль-орган 2, где оно преобразуется в узкие прямоугольные импульсы, соответствующие моментам перехода синусоиды через ноль. Эти импульсы синхронизируют генератор импульсов 3 и переключают в каждый полупериод сетевого напряжения двоичный счетчик 5 с режима последовательного счета в режим параллельной записи и обратно. Нуль-орган 2, генератор импульсов 3, двоичный счетчик 5 и формирователь импульсов 8 образуют цифровую систему фазового управления вентильным коммутатором (ВК). Для "смягчения" переходных процессов в устройстве предусмотрен плавный переход от действующего значения выходного напряжения ВК к вновь задаваемому, причем при его изменении как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Этот процесс реализует схема на реверсивном двоичном счетчике 6, цифровых компараторах 10 и 11, генераторе импульсов 12, элементах И-НЕ 18-23. 1 ил.