Устройство для управления м-фазным вентильным преобразователем Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке систем управления многофазными вентильными преобразователями, предназначенными для питания многообмоточных электромагнитных сваебойных молотов.

Целью изобретения является упрощение и расширение функциональных возможностей при управлении N преобразователя ми.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для управления m-фазным вентильным преобразователем; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 4 - принципиальная схема блока синхронизации.

Устройство для управления т-фазным вентильным преобразователем, например

при (фиг. 1), содержит блок 1 синхронизации, распределитель импульсов 2 и блок 3 задания.

Блок 1 синхронизации содержит три формирователя 4-6 импульсов, три преобразователя 7-9 фазных напряжений, первую группу сдвоенных одновибраторов 10 - 12, вторую группу сдвоенных одновибраторов 13 - 15, шесть схем ЗИЛИ 16 - 21 и две схемы 6 ИЛИ 22 - 23.

Формирователи 4-6 импульсов подключены к линейным напряжениям АС, ВА, СВ, а преобразователи 7-9 фазных напряжений - фазным входам А, В и С соответственно.

Выходы формирователей 4-6 импульсов подключены одновременно к прямому входу первого элемента и инверсному входу второго элемента сдвоенных одновибратоО

VJ

00

о чэ

ров 10 - 12 первой группы одновибратороо. Выходы преобразователей 7-9 фазных напряжений одновременно подключены к прямому входу первого элемента и инверсному входу второго элемента сдвоенных од- ноаибраторов 13 - 15 второй группы одиовибраторов. Выходы каждого первого и каждого второго элемента сдвоенных одновибраторов 10 - 12 первой группы подключены к первому входу соответственно нечетной 16, 18, 20 и четной 17, 19, 21 схем ЗИЛ И своей фазы и одновременно к второму входу соответственно четной 19,21, 17 и нечетной 18,20,16 схем ЗИЛИ фазы, опережающей на л/m эл.фад. Выходы каждого первого и каждого второго элемента сдао- енных одновибратороа 13-15 второй группы подключены к третьему входу соответственно каждой четной 17, 19, 21 и каждой нечетной 16, 18, 20 схемы ЗИЛИ своей фазы. Выходы первой 10-12 и второй 13-15 групп одновибраторов соедмнень s соответствующими входами а, Ь, с, х, у, z л a;, bi, о, XL у|, zf первой 22 и второй 23 схем б ИЛИ соответственно.

Блок 3 задания содержит задатчик режима, выполненный, например, з виде RS- триггера на двухэлементных 2 /i-HE 24i и 242, первую 25 и вторую 26 схгмы 2 И и одновибратор 27. Выходы g, h схем 6 МЛН 22 и 23 подключены к первым ьходам схем 2 И 25 и 26 блока 3 задания, вторые входы которых связаны с выходами задатчика режима на элементах 24i и 24. блока 3 задания.

Первые входы каждого первого и каждого второго элементов 2 И схэм 2 И-2ИЛИ 28 - 33 объединены и подключены к выходам р, q схем 2 1/1 25 и 25 соответственно.

Вторые входы одного и другого злемен- та 2И каждой схемы 2И-2ИЛИ 28-33 распределители 2 импульсов одновременно подключены к соответствующим выходам И, 4, з, 1б, is и 12 схем ЗИЛИ 16-31 блока 1 синхронизации. Кроме того, блок 3 заданий содержит одновибратор 27, вход которого подключен к инверсному выходу V задатчика режима, а выход S-к. первому входу второго элемента 2И схем 2И-2ИЛИ 28 - 33 каждого канала распределителя импульсов через вторую схему 2И 26 блока задания режима.

На фиг. 2 представлены фазные напряжения А, В, С(а); импульсы напряжений АС, ВА, СВ на выходах формирователей 4б им пульсов (б-г); импульсы напряжений а, х, Ь, у, с, г на выходах сдвоенных одновиб- рзторов 10-12 первой группы (д-к); импульсы напряжения g на выходе первой схемы 6ИЛИ 22 (д); импульсы напряжений АО, ВО.

СО на выходе преобразователей фазных напряжений 7 - 9 (м - о); импульсы напряжений ai, bi, ci, xi, yi, z на выходе сдвоенных одновибраторов 13-15 второй группы (п - ф); импульсы напряжения h на выходе второй схемы 6ИЛИ 23 (х).

На фиг. 3 представлены импульсы напряжений И - б на выходах схем ЗИЛИ 16 - 21 (а - е); сигнал управления г на выходе первой схемы 2И 25 блока 3 задания (ж) ; импульсы напряжения Р на выходе схемы 2И 25 блока 3 задания (з); сигнал управления S на входе второй схемы 2И 26 блока 3 задания (и); импульсы управления q на выходе схемы 2И 26 (к); импульсы управления Kt - Kg и к - К соответственно для выпрямительного и инверторного режима работы преобразователя (л - р).

На фиг. 4 представлен блок 1 синхронизации, где з качестве формирователей 4-6 импульсов и преобразователей 7-9 фазных напряжений используются микросхемы ДА -- компараторы напряжения К554САЗ, в качестве сдвоенных одновибраторов первой 10 - 12 и второй 13 - 15 групп используются микросхемы ДД -одновибраторы К155АГЗ.

Устройство работает следующим образом.

При нажатим кнопки 34 блока 3 задания на выходе схемы 2И-НЕ 24i эадатчика режима появится сигнал г, чему соответствует напряжение логической 1 (фиг. Зж). На выходе схемы 2И 25 появляются импульсы напряжения Р (фиг. Зз), которые поступают на первый вход каждого первого элемента 2И схем 2И-2ИЛИ 28 - 33. На выходах схем 242 27 и 26 будут сигналы, соответствующие напряжениям логического О. Вторые элементы 2И схем 2И-2ИЛИ 28 - 33 закрыты нулевым сигналом q (фиг. Зи). На вторые входы первых элементов 2И схем 2И-2И- ИЛИ 28 - 33 с выходов схем ЗИЛИ 16 - 21 поступают сигналы h - Is (фиг. За-е): Ь а + z + xi, 2 - z + b + ci; b Ь + х + ук J4 х + с + ai,p Is с + у + ZK 1в у + а + bi.

Однако с выходов схем 2И-2ИЛИ 28-33 снимаются сигналы К1 - Кб выпрямительного режима (фиг, Зл-р):

Ki а + z; «2 z + b; Кз b + х;

«4 х с; Kg с + у; Ке у + а.

Передний фронт каждого первого импульса сигнала h - le соответствует точке естественного включения вентиля преобразователя, передний фронт каждого второго импульса соответствует углу управления 60 эл.град, а передний фронт каждого третьего импульса этой тройки (фиг. За-е) соответствует углу управления 150 зл.град. В режиме выпрямления первый импульс идет как основной, второй импульс, как подтверждающий при переключениях, работающих с данным тиристором двух друих тиристоров преобразователя.

Передние фронты выпрямительных импульсов а,Ь, с, (фиг,2д, ж, и) и х, y,z, (фиг.2е, з, к) на выходе одновибраторов 10i, 11i, 121 и 102, 112,122 соответственно формируются по передним и задним фронтам импульсов АС, ВА, СВ (фиг. 2б-г), снимаемых с выходов формирователей 4-6 импульсов.

Передние фронты инверторных импульсов ai , bi , ci (фиг. 2 п, с, у) и xi , yi , zi (фиг. 2 р, т, ф) на выходе одновибраторов 13i, 14i, 15i и 13а, 142. 152 соответственно формируются по передним и задним фронтам импульсов АО, ВО, СО, (фиг. 2м-о), снимаемых с выходов преобразователей 7-9 фазных напряжений.

Задние фронты выпрямительных а, Ь, с, х, у, г и инверторных at, bi, ci, xi, yi, zi импульсов формируются одновибраторами 10-12 и 13 - 15 соответственно, а длительность этих импульсов задается с помощью время задающих цепей RI - Ci, R2 - С2 на входе каждого из одновибраторов (фиг. 4). Длительность этих импульсов при индуктивной нагрузке преобразователя при измерении в электрических градусах должна быть огра0,1я, 1 , п ,„,.

ничена Я т, (при m 3), чему при оо

частоте питающего напряжения 50 Гц соответствует временной интервал 0,33мс ,Змс .

С выходов схем 2И-2ИЛИ 28-33 управляющие импульсы Ki - Кб (фиг, Зл-р) поступают на управляющие входы тиристоров преобразователя, чем обеспечивается выпрямительный режим его работы.

Отключение нагрузки, имеющей индуктивный характер, осуществляется переводом преобразователя в инверторный режим. Для этого необходимо задатчик режима перевести, например, с помощью кнопки 35 в состояние, при которс;., на выходе схемы И-НЕ 242 появится сигнал v логической 1. Сигнал логического О на выходе второй схемы И-НЕ 24i задатчика режима прекратит подачу импульсов Р на первый вход первой схемы 2И 25, в результате чего на выходе последней импульсы Р будут отсутствовать (фиг. Зз).

Сигнал v на входе одновибратора 27 передним фронтом запускает одновибра- тор 27 и на его выходе формируется импульс S (фиг. Зи), который поступает на второй вход схемы 2И 26 блока 3 задания. На первый вход этой схемы поступают импульсы h с выхода схемы 6ИЛИ 23 блока 1 синхронизации. На выходе схемы 2И 26 формируются

сигналы q (фиг. Зк), которые поступают на вторые входы вторых схем 2И-2ИЛИ 28 - 33 распределителя 2 импульсов. На первые входы вторых схем 2И-2ЙЛИ 28 - 33 подают- ся те же сигналы И - 1б (фиг. За-е), однако на выходах распределителя импульсов будут

одиночные импульсы К 1- К 6 (фиг. Зл-р), соответствующие импульсы ai, bi, ci, xi, yi, zi, инверторного режима.

Длительность инвертирования тока нагрузки определяется длительностью сигнала S и задается времязадающими цепями одновибратора 27 блока 3 задания режима. Эта длительность определяется величиной

индуктивности нагрузки и должна обеспечивать отключения преобразователя при токе, близком к нулю.

При управлении, например, катушками электромагнитного молота, обладающими значительными индуктивностями. время инвертирования подбирается в пределах 0,2 - 0,6 с в зависимости от скорости движения плунжера, а функцию кнопок 34 и 35 играют датчики конечных положений плунжера внутри катушек. При управлении и питании N катушками электромагнитного молота на каждую катушку достаточно иметь свой блок 3 задания режима и распределитель 2, а

связь этих блоков с блоком 1 синхронизации

5

0

0

осуществляется общими шинами D и Е, первая из которых включает в себя шесть информационных каналов И - le, а вторая состоит из двух каналов g, h. Управление нагрузками в выпрямительном и инвертор- ном режимах осуществляется всего двумя проводами, что значительно упрощает схему и расширяет функциональные возможности устройства при неограниченном расширении числа индуктивных нагрузок.

Таким образом, предлагаемое устройство для управления многофазным вентильным преобразователем упрощает схему и расширяет функциональные возможности 5 при управлении N преобразователями,

Добавление оцновибратора 27 в блок 3 задания, вход которого подключен к инверсному выходу задатчика режима, а выход - к второму входу второй схемы 2И 26 блока 3 задания, также упрощает схему и расширяет функциональные возможности при управлении N преобразователями, особенно при периодическом импульсном питании катушек электромагнитных молотов, где не- 5 обходимо обеспечить циклическую работу преобразователей в выпрямительном и ин- верторном режимах с частотой переключения тока в катушках и менее герц и где регулирование тока не требуется.

Устройство может быть использовано при питании многокатушечных двигателей возвратно-поступательного движения, к которым относятся электромагнитные прессы, трамбовки, перфораторы и электромагнитные молоты для разрушения негабаритов.

Формуле изобретения

Устройство для управления гп-фэзным вентильным преобразователем, содержащее блок синхронизации, включающий m формирователей импульсов и m преобразователей фазных напряжений, входы которых предназначены для подключения к входным силовым выходам вентильного преобразователя, блок задания с задатчи- ком режима, выполненный с двумя выходами Р и q. и 2т-кзнальный распределитель импульсов, каждый канал которого включает элемент 2И-2ИЛИ. причем первые входы первых элементов 2И в каждом канале объединены и подключены к Р-выходу, первые входы вторых элементов 2И - к q-выходу упомянутого блока задания, а выходы элементов 2И-2ИЛИ использованы как выходы устройства, предназначенные для подключения к управляющим входам вентильного преобразователя,отличающееся тем. что, с целью упрощения и обеспечений возможности синхронного управления несколькими вентильными преобразователями, блок задания снабжен дополнительным одновибратором и двумя элементами 2И, блок синхронизации снабжен 2т элементами ЗИЛИ, двумя 2т-входными элементами ИЛИ и двумя группами сдвоенных одновибраторов, прямой вход первого и инвертирующий вход второго в каждом из сдвоенных одновибраторов первой и второй групп попарно объединены и подключены соответственно к выходам m формирователей импульсов и m преобразователей разных напряжений, причем выходы сдвоенных одновибраторов первой

группы подключены к первому входу схем ЗИЛИ, формирующих управляющий сигнал вентилями своей фазы преобразователя, к второму входу схем ЗИЛИ, формирующих управляющий сигнал вентилями фазы, опережзющей первую на я/т зл.град и к входам первого 2т-входового элемента ИЛИ, выходы сдвоенных одновибраторов второй группы подключены соответственно к третьему входу схем ЗИЛИ, формирующих противотактный управляющий сигнал вентилями своей фазы, и к входам второго 2т-входово- го элемента ИЛИ, выходы первого и второго 2т-входовых элементов ИЛИ подключены соответственно к первым входам первого и

второго элементов 2 И, выходами подключенных к упомянутым P q-выходам блока задания, второй вход первого из элементов 2И подключен к выходу за датчика режима блока задания, второй вход второго - к выходу

дополнительного одновибратора, входом подключенного к инверсному выходу задат- чика режима, а выходы схем ЗИЛИ подключены к вторым входам соответствующих элементов 2И в каждом канале 2т-канального распределителя импульсов.

с s ff с л t t

.ооооооос

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при разработке систем управления многофазными вентильными преобразователями. Целью изобретения является упрощение при управлении одновременно несколькими преобразователями. Устройство содержит блок синхронизации, блок задания режима и двухханальный распределитель импульсов. В отличие от известного в блок задания режима введены дополнительный одновибратор и два элемента 2 И, а блок синхронизации снабжен 2т элементами 3 ИЛИ, двумя 2т - входовыми элементами ИЛИ и двумя группами сдвоенных одновиб- раторов. Устройство позволяет управлять нагрузкой в выпрямительном и инвертор- ном режимах только по двум проводам. Оно предназначено для питания многокатушечных приводов возвратно-поступательного движения. 4 ил.

П.П-П.П n ггГп-П n n п п п п п- п

у с

гм

ГУ

П

CL

П П П П П П. П-П.П-П. П П pvf 2

/У

П П 1+1 П П

п ппгтп п п п ър

+

л

к г

п

П

гг

п

П

CL

п п п

п п п

гм

+

А в со

+ 5S