Устройство для управления углом отпирания вентилей Советский патент 1991 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления одно- и многофазными преобразователями переменного тока в переменный ток.

Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя путем ограничения максимального угла управления вентилей при одновременном снижении интенсивности переходных процессов в нагрузке.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления углом отпирания вентилей 1 содержит датчик 2 нулевого значения тока, подключенный параллельно группе вентилей 1 и фиксирующий состояние вентилей 1 (Открыт. Закрыт), выход которого подключен к соответствующему входу счетчика 3 тактовых импульсов и установочному входу логического ключевого элемента 4, датчика 5 нулевого значения напряжения собственной фазы (канала) и счетчика 3 тактовых импульсов, информационные входы ключа 4 подключены к выходам логического переключающего элемента 6.

Счетчик 7 подключен к выходу преобразователя напряжение - частота 8. Вход преобразователя напряжение - частота 9 через элемент 10 задержки подключен к выходу источника 11 управляющего напряжения, к которому подключен также пороговый элемент 12. Источник 13 напряжения первичного пуска подключен к преобразователю напряжение - частота 8.

Датчик 2 нулевого значения тока выполнен на трансформаторе 14 напряжения, вторичная обмотка которого через выпрямитель 15 подключена к входу транзистора 16, выход которого является выходом датчика 2. Сигнал синхронизации управляющих импульсов по напряжению формируется датчиком 5 нулевого значения напряжения, выполненным на компараторе 17.

Os 00 (

Os

Jb.

4Ьк

Первый вход элемента И-НЕ 18, второй и третий входы элемента И-НЕ 19 из каждого канала управления соединены одноименными входами между собой. На первый вход элемента 20 совпадения подается сигнал с выхода элемента И-НЕ 19. Логический ключевой элемент А выполнен на элементах И-НЕ 21 и 22, инверторе 23 и элементе И-НЕ 24.

Для ограничения максимального угла открытия вентилей 1 служат элемент 25 совпадения, преобразователь напряжения - частота 3, счетчик 7 тактовых импульсов, инвертор 26 и источник 13 напряжения пер- вичного пуска.

Устройство работает следующим образом.

Достижение напряжением какой-либо фазы питающей сети нулевого значения приводит к исчезновению на входе датчика 5 нуля напряжения входного сигнала, что приводит к появлению на выходе компаратора 17 датчика 5 сигнала, адекватного логическому О. Попадая на вх,1 элемента И-НЕ 18, этот сигнал устанавливает на eroi выходе сигнал логической 1, который, попадая на вх,1 элемента И-НЕ 19, приводит к появлению на его выходе сигнала, соответствующего логическому О, так как на двух других вх. 2 и 3 элемента И-НЕ 19 присутствуют сигналы логической 1. Таким образом, триггер, собранный на элементах И-НЕ 18 и 19 логического переключающего элемента 6, устанавливается в исходное (нулевое) состояние сигналом синхронизации собственной фазы, в одиночное состояние он устанавливается сигналом синхронизации соседней фазы, со сдвигом на 60 эл.град. относительно точки естественной коммутации.

При появлении на вх.2 или 3 элемента И-НЕ 19 сигнала логического О отдатчиков 5, установленных в других фазах, на выходе элемента И-НЕ 9 устанавливается сигнал логической 1, который попадает на вх.1 схемы 20 совпадения. На вторые входы схем 20 совпадения поступают сигналы со счетчика 7. Совпадение 1 на вх. 1 и 2 элемента 20 приводит к появлению на его выходе сигнала логического О. Этот сигнал поступает на вх.З элемента И-НЕ 22. С выхода датчика 5 нуля напряжения сигнал одновременно подается на вх.З элемента И-НЕ 25 и вх.1 элемента И-НЕ 21. В состав логического ключевого элемента 4 входит триггер, собранный на элементах И-НЕ 21 и 22. Появление на вх.1 элемента 21 сигнала логического О приводит к появлению на его выходе сигнала логической 1. Появление на вх.1 элемента И-НЕ 22 сигнала логического О приводит к появлению на выходе сигнала, соответствующего логической 1, которая попадает на вх.2 элемента И- НЕ 24, Поскольку оба вентиля 1 в фазе А

закрыты, то на первичной обмотке трансформатора 14 датчика присутствует высокий потенциал, на вторичной обмотке этого трансформатора также присутствует высокий потенциал, который через выпрямитель

15 поступает на базу транзистора 16, который открывается, и на его выходе появляется сигнал, соответствующий логическому О, который, попадая на вх.1 инвертора 23, способствует появлению на его выходе сигнала логической 1. Таким образом на вх.1 и 2 элемента 24 присутствуют сигналы логической 1, что приводит к появлению на его выходе сигнала логического О, который является сигналом на включение вентилей 1.

5

20

Преобразовател

вырабатывает импульсы с периодом следования, зависящим

от величины задания,

поступающего из источника 13 напряжения первичного пуска. Задание, в свою очередь, зависит от реаль5 ного соотношения параметров нагрузки, с выхода преобразователя 8 импульсы поступают на счетный вход счетчика 7. Установка счетчика 7 в исходное состояние осуществляется импульсами синхронизации по на0 пряжению, поступающими на вх. 1 - 3 элемента 25 от соответствующих датчиков 5. На выходе счетчика 7 вырабатываются импульсы, задержанные относительно импульсов синхронизации по напряжению.

5 При первичной подаче напряжения на нагрузку в последней происходят интенсивные переходные электромагнитные процессы, поэтому целесообразно, чтобы электромагнитные процессы в нагрузке

0 прошли при меньшем приложенном напряжении. Для этой предусматривается блокировка основного преобразователя напряжение - частота 9 с помощью элемента 10 задержки, который блокирует выход ос5 новного преобразователя 9 на определенное время, величина которого подбирается в зависимости от нагрузки.

Таким образом, в начальный период работы устройство работает с неизменным

0 (максимальным) углом управления, при управлении только синхроимпульсами от датчиков 5 по описанному алгоритму,

В этом режиме датчик 2 нулевого значения тока (токовый нуль-орган) никакого вли5 яния на работу схемы не оказывает.

Как только снимается блокировка с выхода преобразователя напряжение - частота 9, устройство переходит на работу по принципу токовой синхронизации с плавающей точкой отсчета. В этом случае, если

меняется угол нагрузки, то меняется и положение точки отсчета.

При достижении током какой-либо фазы питающей сети (например, фазы А) нулевого значения запираются вентили 1 и на пер- вичной обмотке трансформатора 14 датчика 2 нулевого значения тока появляется высокое напряжение. Это приводит к открытию транзистора 16 и появлению на управляющем входе логического ключевого элемента 4 (входе инвертора 23) и разрешающем входе счетчика 3 тактовых импульсов сигнала логического О. Счетчик 3 устанавливается в исходное состояние сигналом логического О, поступающего на установочный R-вход с выхода элемента 22, который устанавливается в нулевое состояние при появлении нулевого синхроимпульса собственной фазы, поступающего на вх.1 элемента И-НЕ 21, который устанавливает на выходе сиг- нал логической 1, который, попадая на вх.1 элемента 22, при наличии на остальных вх.2 и 3 одиночных сигналов, устанавливает на выходе элемента И-НЕ 22 сигнал логического О, который, попадая R-вход счетчика 3, устанавливает последний в исходное состояние, счетчик 3 тактовых импульсов обнуляется, и с этого момента начинает заполняться импульсами преобразователя напряжение - частота 9, частота следования которых зависит от величины входного сигнала. Сигнал логического О датчика 2, попадая на вх.1 инвертора 23, приводит к появлению на его выходе сигнала логической 1, который устанавливается на вх.1 элемента И-НЕ 24 и готовит последний к срабатыванию. Таким образом, выходной элемент логического ключевого элемента 4 подготовлен к срабатыванию.

При заполнении счетчика 3 импульсами преобразователя 9 на его выходе появляется сигнал логического О, который, попадая на вх.2 элемента И-НЕ 22, приводит к появлению на его выходе сигнала логической 1 (переключает триггер, собранный на элементах И-НЕ 21 и 22), которая, попадая на вх.2 элемента И-НЕ 24, приводит к появлению на его выходе сигнала логического О, из которого формируется импульс управления одним из вентилей 1. Включе- ние одного из вентилей 1 вызывает исчезновение высокого потенциала на первичной обмотке трансформатора 14 и базе транзистора 16 соответственно, вследствие чего транзистор 1 б закрывается и на управляющем вхо- де логического ключевого элемента 4 (инвертор 23) и разрешающем входе счетчика 3 появляется сигнал логической 1, На выходе инвертора 23 появляется логический О, который, попадая на вх.1 элемента

24, устанавливает на его выходе сигнал логической 1, Происходит снятие сигнала уп равления с управляющих электродов вентилей 1. Через полпериода тока питающей сети весь цикл повторяется снова.

Таким образом, происходит работа устройства с фазовым углом управления. В случае, когда значение сигнала от источника 11 управляющего напряжения превышает порог срабатывания порогового элемента 12, то на его выходе формируется сигнал логического О. Если это происходит при закрытых вентилях 1, то на входе инвертора 23 появляется сигнал логического О , который приводит к появлению ка его выходе логической 1, которая, попадая на вх.1 элемента 24, подготавливает его к работе. Появление на вх.З элемента И-НЕ 22 логического О вызывает появление на его выходе логической 1, которая попадает на вх,2 элемента 24, вызывает появлением на его выходе сигнала логического О, из которого формируется сигнал импульс на управление одним из вентилей 1. Сигнал с выхода счетчика 3 после его заполнения проходит на вх.2 элемента 22 позже и только подтверждает логическую 1 на выходе элемента 22. Включение любого из вентилей 1 запирает транзистор 16 датчика 2 нулевого значения тока, и сигнал с его выхода изменяет состояние инвертора 23 и снимает тем самым сигнал управления с вентильной группы.

Сигнал от счетчика 7 приходит еще позже и, попадая логическим О на вх 3 эле- мента 22, подтверждает состояние логической 1 на выходе этого элемента. Изменений в работу схемы это не вносит. В случае, если после заполнения счетчика 3 нет срабатывания порогового элемента 12 и включение вентилей 1 не происходит, то вентили 1 должны включаться по сигналу счетчика 7 с максимальным углом открытия вентилей 1.

При снижении уровня сигнала источника 11 ниже порога срабатывания устройство вновь начинает работать с фазовым углом управления.

Таким образом, введение логического переключающего элемента 6 в каждый канал управления, элемента 25 совпадения, дополнительного счетчика 7 и преобразователя напряжение - частота 8. Элемента 10 задержки и соответствующее подключение датчика 5 нулевого значения напряжения и других элементов позволяет нетолько повысить надежность работы устройства путем индивидуальной установки максимального угла управления вентилями, но и значительно повысить плавность пуска за счет уменьшения интенсивности электромагнитных переходных процессов, сохранив все преимущества принципа токовой синхронизации управляющих импульсов.

Формула изобретения Устройство для управления углом отпирания вентилей, содержащее в каждом канале управления датчик нулевого значения тока, датчик нулевого значения напряжения, счетчик тактовых импульсов и логический ключевой элемент, выполненный на трех элементах И-НЕ и элементе НЕ, вход которого подключен к-выходу датчика нулевого значения тока, выход- к первому входу первого элемента И-НЕ, выходы второго и третьего элементов И-НЕ подключены перекрестно к их первым входам и общие для всех каналов пороговый элемент, генератор тактовых импульсов и источник управляющего напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения максимального угла управления вентилями, оно снабжено источником напряжения первичного пуска, элементом И, преобразователем напряжение - частота, дополнительным счетчиком тактовых импульсов, элементом задержки и в каждом канале управления - логическим переключающим элементом, который состоит из элемента совпадения и двух элементов И-НЕ, причем первый вход второго элемента И-НЕ и второй вход первого элемента И-НЕ подключены к их выходам перекрестно, первый вход первого элемента И-НЕ, второй и третий входы второго элемента И-НЕ всех каналов управления соединены одноименными входами между собой и входами элемента И и

подключены к выходам датчиков нулевого значения напряжения каналов управления, выход элемента И подключен к установочному входу дополнительного счетчика тактовых импульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, вход которого подключен к выходу источника первичного пуска, выход дополнительного счетчика тактовых

импульсов соединен с вторым входом элемента совпадения логического переключающего элемента, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И- НЕ логического переключающего элемента,

выход элемента совпадения и выход порогового элемента подключены к второму входу третьего элемента И-НЕ логического ключевого элемента, третий вхдд которого соединен с выходом счетчика тактовых

импульсов, разрешающий вход которого соединен с выходом датчика нулевого значения тока, установочный - первым входом второго логического ключевого элемента, второй вход которого подключен к выходу

датчика нулевого значения напряжения, счетный вход счетчика тактовых импульсов соединен с выходом преобразователя напряжение - частота, запрещающий вход которого подключен к выходу элемента

задержки, вход которого вместе с входами преобразователя напряжение - частота и порогового элемента соединен с выходом источника управляющего напряжения, выход третьего элемента И-НЕ логического

ключевого элемента подключен к второму входу первого элемента И-НЕ логического ключевого элемента, выход которого использован как выход устройства.

пзипшнэд df7H3ho t/ ig

Редактор Н.Гунько

§ l

Г Г ч

Составитель О.Парфенова

Техред М.МоргенталКорректор М.Кучерявая

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения максимального угла управления вентилями, Устройство снабжено источником напряжения первичного пуска, элементом совпадения, логическим переключающим элементом, счетчиком тактовых импульсов, элементом задержки. Это позволяет повысить надежность устройства в работе путем индивидуальной установки максимального угла управления вентилями, увеличить плавность пуска за счет уменьшения интенсивности электромагнитных переходных процессов, сохранив все преимущества принципа токовой синхронизации управляющих импульсов. 1 ил.