Устройство для раздельного управления реверсивным тиристорным преобразователем Советский патент 1989 года по МПК H02M7/145 

л

сд о 00

о

ел

сл

31501055

в переходных режимах при бестоковой паузе. Устройство содержит два двух- пороговых компаратора 1, 2, нуль-орган 3, формирователь 7 паузы, выпол- ненный }ia логических инверторах 8, 9, элементах 10-12, элементе И и мультивибраторе 1Д, два симметричных канала управления 15, 16, выполненных

триггерах, воськшпходовом элементе И-ИЛИ 33, инверторах 21, 22, элементах И 23-25, элементах И-НЕ 29-32 и элементах ШШ 26-28. 71остижение цели обеспечивается введением дополнительных элементов Н-НЕ 34-36, элементов И 38, 39, инвертора 40, двух элементов ИЛ11 41, 42 и изменением связей

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления переключением групп реверсивных тиристорных преобразователей с раздельным управлением. Цель изобретения - повышение надежности раздельного управления в переходных режимах при бестоковой паузе. Устройство содержит два двухпороговых компаратора 1, 2, нуль-орган 3, формирователь 7 паузы, выполненный на логических инверторах 8, 9, элементах И-НЕ 10-12, элементе И и мультивибраторе 14, два симметричных канала управления 15, 16, выполненных на основном 17 и дополнительном 18 триггерах, восьмивходовом элементе И-ИЛИ 33, инверторах 21, 22, элементах И 23 - 25, элементах И-НЕ 29 -32 и элементах ИЛИ 26 - 28. Достижение цели обеспечивается введением дополнительных элементов И-НЕ 34 - 36, элементов И 38, 39, инвертора 40, двух элементов ИЛИ 41, 42 и изменением связей между рядом остальных элементов. 4 ил.

на основном 17 и дополнительном 18 10 между рядом остальных элементов. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления переключением групп реверсивных тиристорных преоб- разователей с раздельным управлением.

Цель изобретения - повышение надежности раздельного управления в переходных режимах при бестоковой паузе .

На фиг . 1 приведена функщюнальная схема устройства для раздельного управления реверсивным тиристорным преобразователем-, на фиг.2 - пример включения устройства в схему электропривода постоянного тока} на фиг.3 - эпюры напряжения и тока преобразова

ройством{ на фиг.4 - временные диаграммы функционирования устройства.

Устройство для раздельного управления реверсивным тиристорным преобразователем, содержит два двухпоро- говых компаратора 1 и 2 и нуль-орган 3, входы 4-6 которых являются входами устройства и-подключены к источникам сигналов задания рассогласования и тока нагрузки соответственно, формирователь 7 паузы, содержащий два инвертора 8 и 9, три элемента И-НЕ 10-12, элемент И 13-и мультивибратор 14, причем входы первых двух элементов И-НЕ 10 и 11, а также вход первого инвертора 8 соединены с соответствующими парафаэными выходами второго двухпорогового компаратора 2, при этом вьсход первого инвертора 8 соединен с другим входом второго элемента И-НЕ 11, выходы обоих элементов И-НЕ 10 и 11 - с входами третьего элемента И-НЕ 12, соединенного своим выходом с первым входом элемента И 13, выход которого соединен с входом мультивибратора 14, а выход послед0

0

5

5

0

5

0

5

него - с входом второго инвертора 9, причем выходы обоих являются парафаз- ными выходами формирователя 7 паузы, два симметричных управляющих канала 13 и 16, каждый из которых содержит основной 17 и вспомогательньп 18 RS-триггеры, при этом прямые выходы 19 и 20 основных RS-триггеров 17 являются выходами устройства, два инвертора 21 и 22, по три элемента И 23-25 и ИЛИ 26-28, четыре элемента И-НЕ 29-32, а также элемент И-ИЛИ 33, причем первый вход первых двух элементов И 23, 24, первого элемента ИЧИ 26 и элемента И-ИЛИ 33, а также пятый вход последнего и оба входа второго элемента ИЛИ 27 соединены с соответствующими парафазными выходами первого двухпорогового компаратора 1, первый вход третьего элемента И 25, первого элемента И-НЕ 29, вход первого инвертора 21, а также третий вход второго элемента И 24 и седьмой вход элемента И-ИЛИ 33 соединены с соответствующими парафазными выходами второго двухпорогового компаратора 2, второй вход первого элемента И-НЕ 29 и вход второго инвертора 22 соединены с выходами нуль-органа 3, а третий вход первого элемента И-НЕ 29 - с выходом второго элемента ИЛИ 27, вторые входы третьего элемента И 25, второго элемента И-НЕ 30, а также второй и третий входы элемента И 13 формирователя 7 паузы соединены с соответству-. ющими прямыми и инверсными выходами вспомогательных RS-триггеров 18 обоих каналов 15 и 16, причем четвертый вход элемента И 13 формирователя 7 паузы соединен с выходом второго инвертора 22, парафазные выходы формирователя 7 паузы соединены с четвер- тым входом второго элемента И 24 и элемента И-ИЛИ 33, а также с восьмым

входом последнего, пмхсиил г боих упомянутых элементов соединены с входам третьег о элемента ИПИ 28, соеди {ен- ного споим выходом с входом третьег о элемента И-НЕ 31, другой вход которого соединен с выходом первого элемента ИШ 26, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И 23, второй и третий входь последнего соединены с выходами первого инвертора 21 и четвертого элемента И-НЕ 32 соответственно, входы которого соединены с выходами второго элемента И-НЕ 30 и третьего элемента И 25, причем другой вход второго элемента И-НЕ 30 соединен с выходом второго инвертора 22, а выход первого инвертора 21 - с соответствующими входами элемента И-ИЛИ 33, второго элемента И 24 и первого элемента И-НЕ 10 формирователя 7 пауэы, пятый, шестой и седьмой элементы И-НЕ 34-36, четвертыр, пятый и шестой эле 1менты И 37-39, третий инвертор 40, четвертый и пятый элементы ИЛИ 41 и 42, причем первый элемент И-НЕ 29 снабжен дополнительным входом, соединенным с входами четвертых элементов ИЛИ 41, И 37, шестого элемента И-НЕ 35, а также - с входом третьего инвертора 40 и выходом пятого элемента И-НЕ 34, первые три входа которого соединены с соответствующими выходами обоих двухпороговых компараторов 1 и 2 и нуль-органа 3, а два других - с инверсными выходаьш вспомогательных RS-триггеров 18 обоих каналов 15 и 16, при этом выход третьего инвертора 40 соединен с входом пятого элемента ИЛИ 42, а два других входа 000ИХ дополнительных элементов ИЛИ 4 и 42 соединены с прямыми и инверсными выходами основного RS-триггера 17 причем выходы элементов ИЛИ 41 и 42 соединены с входами седьмого элемента И-НЕ 36, выход инвертора 22 соединен с другим входом- шестого элемента И-НЕ 35, соединенного своим вьгхо- до м с входом шестого элемента И 39, другой вход которого соедине с выходом первого элемента И-НЕ 29 и с входом пятого элемента И 38, выход третьего элемента И-НЕ 31 соединен с другим входом четвертого элемента И 37, а другой вход пятого элемента И 38 соединен с инверсным выходом основного RS-триггера 17 противоположного канала, входы установки основ0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ного 17 и вспомогателг.иого 1й RS- триггеров соединены с выходами четвертого элемента И 37 и седьмого элемента 36 соответственно, входы сброса - с выходами шестого 39 и пятого 38 элементов И.

Электропривод постоянного тока (фиг.2) содержит двигатель 43 постоянного тока и подключенный к его якорю реверсивный тиристорный преобразователь 44, последовательно соединенные регуляторы 45, 46 частоты вращения и тока двигателя, подключенные к соответствующим входам последних датчики 47, 48 частоты вращения и тока двигателя, логическое переключающее устройство (ЛПУ) 49, входы 4 и 5 которого подключены к задающему входу и выходу регулятора 45 частоты вращения, а вход 6 - к выходу датчика 48 тока (ДТ), последовательно соединенные вводные устройства (ВУ) 50 и 51, фазосдвигающце устройства (ФСУ) 52 и 53, формирователи 54 и 55 импульсов (ФИ), выходные каскады (ВК) 56 и 57, причем входы управления ФСУ 52 и 53 соединены с выходами 19 и 20 ЛПУ 49 соответственно, а вход управляющего напряже {ия - с выходом регулятора 46 тока, входы ВУ 50 и 51 соединены с пит аюи1ей сетью, а выходы ВК 56 и 57 - с управляюпшми электродами реверсивного тиристорного преобраэователя 44.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии электропривода в соответствии с сигналами задания, рассогласования и тока нагрузки на входах 4-6 двухпороговых компараторов 1 и 2 и нуль-органа 3 на выходах последних сигналы XI-Х5 устанавливаются на уровне логического О. Управляющие каналы 15 и 16 при этом обеспечивают нулевое состояние прямых выходов основных 17-и вспомогательных 18 RS-триггеров (У1, У2, Z, , Z ), что запрещает прохождение отпирающих импульсов с выходов ФСУ 52 и 53 на обе группы тиристорного преобразователя 44. При поступлении сигнала и положительной полярности с задающего входа регулятора 45 на вход 4 двухпорогового компаратора 1 уровни сигна.пов XI и Х2 на выходах последнего принимают значения соответственно логических 1 и О. Одновременно с выхода регулятора 45 появляетс; сигнал рассогласования (задания тока)

Up, которьш приполит к изменению состояний двухпорогового компаратора 2 (Х4 1, ХЗ О). При этом на выходе элемента И-1ШР1 33 имеет место высокий уровень, который с выхода элемента ШТИ 28 : , совместно с высоким уровнем сигнала, с выхода эле-; йента ИЛИ 26 (У,ц 1) воздействует |на элемент И-НЕ 31. Низкий уровень с выхода последнего переводит элемент И 37 в состояние логического О и включает основной RS-триггер 17 (У1 1). При этом изменение входных сигналов элементов И-НЕ 10-12, И 13 инверторов 8, 9, формирователя 7 паузы, а также элементов ИЛИ 27 и И-НЕ 29 (пуск и двигательный режим) не приводит к изменению сигналов Т

XI Х4 Х5 Y,. .„ Y

ъ

МП

где XI, Х2 - сигналы задания-,

ХЗ, Х4 - сигналы рассогласования-, ХЗ - сигнал тока-,

. Y,n.

Y - сигналы на выходах соответственно элементов И 23, ИЛИ 28 и И-НЕ 29, определяющие моменты включения, переключения и отключения канала 15 ЛПУ;

Т - сигнал паузы Y1, Y2,

, Z - сигнал прямых выходов основных и вспомогательных RS-триггеров обоих каналов 13 и 16. При изменении полярности сигнала рассогласования Up (превьппение теку- щим значением частоты вр ащения двигателя с выхода датчика 47 сигнала задания U. вследствие возмущений со стороны нагрузки) изменяется полярность управляющего сигнала с выхода регулятора 46 тока. Импульсы ФСУ 52 работающего комплекта преобразователя 44 сдвигаются в зону инвертора, а импульсы ФСУ 53 - в зону выпрямителя. Имеет место спадание тока нагрузки (фиг.З). При достижении сигналом Up порога срабатывания прои ходи переключение двухпорогового компаратора 2 (ХЗ 1, Х4 О, фиг.4),

w 10 т 1), что сохраняет включенное состояние основного КЗ- триггера 17.

Высокий уровень выхода 19 ЛПУ 49 воздействует на ФСУ 32, что разрешает генератдию отпирающих импульсов для соответствующей группы 44,1 преобразователя 44. Таким образом, имеет место двигательный режим работы электропривода, при этом сигнал U-j с выхода ДТ 48 (текущее значение тока нагрузки) поступает на вход 6 нуль-органа 3 и обеспечивает высокий уровень переменной Х5. Работа управляющего канала 15 в рассматриваемом режиме .описывается следующими значениями переменных (фиг.4):

Y

Z, Т Y1 Г Х2 ХЗ Z Y2 О

(О

,

о 5

0

5

что приводит к формированию на выходе элемента И-НЕ 29 сигнала отключения 0 который, воздействуя на элемент И 39, обеспечивает сброс RS- триггера 17 (Я S, , фиг.4). Это приводит к запиранию работающей группы вентилей. Одновременно с достижением током порога чувствительности ДТ 48 (Х5 0) на выходе элемента И 13 фор - мирователя 7 паузы появляется импульс, который запускает мультивибратор 14, последний генерирует одиночный импульс заданной длительности, определяющий бестоковую паузу, в течение которой должны включиться вентили вышедшей из работы группы. По окончании паузы восстанавливается высокий уровень выходного сигнала мультивибратора 14, что сопровождается появлением сигналов логической 1 на выходах элементов И 24 и ИЛИ 28 канала 16 (Т Y 1, фиг.4).

Таким образом, включается основной RS-триггер указанного канала, и на выходе 20 ЛПУ 49 устанавливается сигнал высокого уровня (Y2 1,фиг.4). Последний обеспечивает генерацию отпирающих импульсов ФСУ 53 и, следовательно, работу другого комплекта преобразователя 44. Начинается тормозной режим работы электропривода, ч 1 о в замкнутой сис теме автоматического регулирования (фиг.2) приводит ) устранению возникшего рассогласонапил Up. FencpaiutH iiMriy.iiiiCOH (; 53 происходит теперь и зоне ипверториого режима и начинается спад тока. С пиже- ние сигнала Up приводит к псреключс- ПИЮ двухпорогоного компаратора 2

(ХЗ 0, Х4 1), изменению состояний элементов И 24 и ИЛИ 27, 28 и 29 канала 16, (У 0). Происходит сброс основного RS-триггера ука- ванного канала (Y2 О, фиг.4) и прекращается генерация отпирающих им- . пульсов ФСУ 53, что означает запирание вентилей тормозной группы преобразователя 44. Аналогично рассмотренному двигательному режиму снижение тока до О (Х5 0) сопровождается формированием бестоковой паузы, по окончанию которой включается RS-триг- гер 17 канала 15, начинается генера- ция импульсов ФСУ 52 и имеет место двигательный режим работы.

В случае появления тока нагрузки на интервале отсчета бестоковой пау- -зы, при незапертых вентилях вышедшей из работы группы (вызванного, например, заклиниванием двигателя, а следовательно, снижением его ЭДС), а также возможном нарастании этого тока рля положительных полуволн питаюшего напряжения необходимо интенсивное гашение тока (фиг.З). Последнее осуществляется повторным включением ранее работавшей группы вентилей, отпирающие импульсы которой к рассматриваемому моменту (Х5, Т, фиг.4) сдвинуты в зону инверторного режима. Надежное. раздельное управление в рассматриваемой ситуации может быть достигнуто

только при однозначном включении управляющего канала указанной группы вентилей. Правильный выбор канала, т.е. выходного RS-триггера (а следовательно, и группы), реализуется введением в сигнал включения информации о предшествующем состоянии выходов ЛПУ 49, а также о направлении вращения электропривода (задания), наличи рассогласования и тока нагрузки. В канале 15 такой сигнал образуется на выходе элемента И-ПЕ 34 и при появлении тока на интервале отсчета паузы (Х5 1) устанавливается на уровне логического О (Х5, Y1, Y2, бросок тока, фиг.4). Указанный сигнал воздействует на элемент И 37, с выхода которого сигнал низкого уровня включает основной RS-триггер 17, вышедший из работы группы 44.1 вентилей.

с

JQ (5 20

25 зо

35

40

.,

0

5

Вьгходной сигнал г лементя И-НЕ 34 одновременно воздействует на элемент И-НЕ 29, и поддерживает таким образом состояние высокого уровня сигнала отключения , препятствуя тем самым сбросу указанного триггера. Правильное определение канала в данном случае достигается за счет сигналов двухпороговых компараторов и инверсных выходов вспомогательных триггеров 18 обоих каналов, поступающих на входы элемента И-НЕ 34.

При этом сочетание Х1 ХЗ 1 однозначно определяет указанный элемент в канале 15, так как высокий уровень переменной XI соответствует заданному направлению вращения (сигнал llj на входе регулятора 45), которое не зависит.от внешних возмущений, а высокий уровень переменной ХЗ (при задании XI 1) возможен только при отклонении сигнала обратной связи от установленного задания U, что определяется соответствующей полярностью сигнала рассогласования Up и характеризует тормозной режим pai- боты электропривода (XI Х4 1 при и 0, Up О - двигательный режим, XI ХЗ 1 при и, О, тормозной режим). Состояние высокого уровня нуль-органа 3 и инверсных выходов вспомогательньгх RS-триггеров обоих каналов (Х5 Z, Z 1) характеризует интервал отсчета паузы и момент броска тока. При этом соединения прямых и инверсных выходов основных RS-триггеров 17 каналов 15 и 16 с соответствующими входами элементов ИЛИ 41 и 42 сохраняют требуемое состояние вспомогательных RS-триггеров 18 обоих каналов Z, Z 1 на все время возникновения и гашения тока в паузе. Указанные значения пе- ременных однозначно определяют состояние выходных сигналов ЛПУ 49 к началу отсчета паузы (в предшествуюп;ий момент) и необходимы для формирования сигнала включения основного RS- триггера 17 канала вьпиедшей из работы группы. Отсутствие указанных сигналов в составе входных сигналов элемента И-НЕ 34 не обеспечивает однозначной привязки его выходного сигнала к интервалу отсчета паузы, так как комбинация XI ХЗ Х5 1 возможна до отсчета паузы (XI, ХЗ, Х4, Х5, Т, фиг.4) и может быть отнесена к началу тормозного режима, что значи1 115

тельно снижлет надежигч Т, раздельного управления.

Таким образом, комбинация переменных XI ХЗ Х5 /1 - zt 1 однозначно определяет элемент ЗА и канала 15 и низкий уронень сигнала включения, .что обеспечивает высокий уровень сигнала Y1 iia выходе 19 ЛПУ 49, и работу тиристорной группы 44,1 В то же время наличие на входах аналогичного злемснта И-ИЕ канала 16 комбинации переменных Х2 Х4 О, Х5 Z, 1. - 1 сохраняет низкий уровень сигнала Y2 на вьгходе 20, а следовательно, и запертое состояние .тиристорной группы 44.2.

Работа тиристорной группы 44.1 в инверторном режиме сопровождается интенсивным гашением возникшего тока, которое происходит без прерывания отсчета паузы (фиг.З). По достижении током порога чувствительности ДТ 48 переключается нуль-орган 3 (Х5 О и на выходе элемента И-НЕ 34 появля- ется сигнал высокого уровня, который совместно с сигналом логической 1 с выхода элемента И-НЕ 31 обеспечивает высокий уровень сигнала на выходе элемента И 37 (S , , фиг.4). Одновре- менно сигнал логической 1 с выхода элемента И-НЕ 34 и сигнал инверсии переменной Х5 с выхода инвертора 22 воздействуют на элемент И-НЕ 35, низкий уровень выходного сигнала которого обеспечивает аналогичное состояние выхода элемента И 39 и сброс основного RS-триггера 17 канала 15 (R,Y Y1, фиг.4). По окончании паузы имеет место включение канала 16 аналогично описанному для случая тормозного режима.

Работа ЛПУ 49 при реверсе электропривода осуществляется изменением полярности задающего сигнала U,, которое приводит к переключению двух- порогового компаратора 1 (Х2 1, XI О,), и вступлению в работу канала 16 ЛПУ 49. Работа последнего аналогична рассмотренному для канала 15 ЛПУ 49 при XI 1 Х2 О.

Формула изобретения

Устройство для раздельного управления реверсивным тиристорным преобразователем, содержащее два двухгю- роговых компрратора и -нуль-орган. Входы KOTopf,ix являются вxoдa п .ст

0 5 о

..

5

0

I 2

ройства и подключены к источникам сигнал(лч задания, лггсования и тока нагрузки соответственно, форьш- рователь паузы, содержаи1ий два инвертора, три элемента И-ИЕ, элемент И и мультивибратор, причем вхо,чы первых двух элементов И-ИЕ, а также вход первого инвертора соединены с соответствующими парафазными выходами второго двухпорогового компаратора, при этом выход первого инвертора соединен с другим входом второго элемента И-НЕ, выходы обоих упомянутых элементов И-НЕ - с входами третьего элемента И-НЕ, соединенного своим выходом с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом мультивибратора, а выход последнего - с входом второго инвертора, причем выходы обоих являются парафазными выходами формирователя паузы, два симметричных управляюш;1х канала, каждый из которых содержит основной и вспомогательный RS-триггеры, при этом npHMfjie выходы основных RS-триггеров являются выходами устройства, два инвертора, по три элемента И и ИЛИ, четьфе элемента И-НЕ, а также элемент И-ИЛИ, причем первый вход первых двух элементов И, первого элемента ИЛИ и элемента И-ИЛИ, а также пятый вход последнего и оба входа второго элемента ИЛИ соединены с соответствующими парафазными выходами первого двухпорогового компаратора, первые входы третьего элемента И и первого элемента И-НЕ, вход первого инвертора, а также третий вход второго элемента И и седьмой вход элемента И-ИЛИ соединены с соответствующими парафазными выходами второго двухпорогового компаратора, второй вход первого элемента И-НЕ и вход второго инвертора соединены с выходом нуль-органа, а третий вход первого элемента И-НЕ - с выходом второго элемента ИЛИ, вторые входы третьего элемента И, второго элемента И-НЕ, а также второй и третий входы элемента И формирователя паузы соединены с соответствуюп91ми прямыми и инверсными выходами вспомогательных RS-триггеров обоих каналов, причем четвертый вход элемента И формирователя паузы соединен с выходом второго инвертора, парафадные выходы формирователя паузы соединены с четвертыми входами второго элемента И и элемента И-ИЛИ,

а также с вос1,мТ)1м вход(.-1М последиегс, выходы обоих упомянутых элементов соединены с входами третьего элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с одним входом третьего элемента И-НЕ, другой вход которого соединен с вькодом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй и третий входы последнего соединены с выходам первого инвертора и четвертого элемента И-НЕ соответственно, которого соединены с выходами второго элемента И-НЕ и третьего элемента И, причем другой вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом второго инвертора, а выход первого инвертора - с соответствующими входами элемента И-ИЛИ, второго элемента И и первого элемента И-НЕ формирователя паузы, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения надежности раздельного управления, в него введены допол- -нительно пятый, шестой и СЕДЬМОЙ элементы И-НЕ, четвертьп, пятый и шестой элементы И, третий инвертор, четвертый и пятый элементы ИЛИ, а первый элемент И-НЕ снабжен дополнительным входом, соединенным с входами четвертых элементов ИЛИ и И, шестого элемента И-НЕ, а также - с входом третьего инвертора и выходом пятого

элемента И-НЕ, первые три входа которого соединены с соответствующими выходами обоих двухпороговых компараторов и нуль-органа, а два других - с инверсными выходами вспомогательных RS-триггеров обоих каналов, причем вьЕход третьего инвертора соединен с входом пятого элемента ИЛИ, а два других входа обоих дополнительных элементов ИЛИ соединены с прямым и инверсным выходами основных триггеров, при этом выходы упомянутых элементов ШШ соединены с входами седьмого элемента И-НЕ, выход второго инвертора соединен с другим входом шестого элемента И-НЕ, соединенного своим выходом с одним входом шестого элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕ и с входом пятого элемента И, выход третьего элемента И-НЕ соединен с ппугим входом четвертого элемента И, а другой вход пятого элемента И соединен с инверсным выходом основного RS-триггера противоположного канала, входы установки основного и вспомогательного RS-триггеров соединены с выходами четвертого элемента И И седьмого элемента И-НЕ соответственно,, входы сброса - с выходами пятого и шестого элементов И.