Устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем Советский патент 1992 года по МПК H02M7/12 

1

(21)4815132/07

(22) 14.03.90

(46) 23.09,92. Бюл. № 35

(71) Челябинский политехнический институт

им.Ленинского комсомола

(72)Л.И.Цытович, В.Г.Маурер.

В.А.Деггярев и Р.М.Рахматулин

(56) 1. Авторское свидетельство СССР

№ 873354, кл. Н 02 М 7/12. 1981 г.

2. Е.А.Чернов. Комплектные электроприводы станков с ЧПУ, Горький. Волго- Вятское книжное издательство, 1989, с.22-24.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФА- ЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Тиристорный преобразователь содержит нуль-орган (1), 2 одновибратора (2, 8), генератор импульсов (3), счетчик (4), ПЗУ (5). регистр памяти (6), ЦАП (7), компаратор (9), формирователь импульсов (10), тиристор- ныйблок(11). Зил.

Фие1

4

§

N) 00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном вентильном электроприводе.

Известен тмристорный преобразователь (ТП) на основе автоколебательных каналов синхронизации, сумматоров, амплитудных модуляторов. Данный ТП имеет низкую точность работы из-за асимметрии импульсов управления тиристорами, возникающий вследствие дрейфа параметров интегрирующих каскадов и амплитудных модуляторов.

Извес ген ТП с автоматическим резервированием системы импульсно-фазового управления (СИФУ). Данное устройство также имеет сравнительно высокую степень асимметрии управляющих импульсов и вследствие этого характеризуется низкой точностью.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления преобразователем, содержащее нуль-орган, ждущий мультивибратор, интегратор, сумматор, релейный элемент, формирователь управляющих импульсов, блок силовых тиристоров. Одним из недостатков известного ТП является влияние на точность СИФУ дрейфовых параметров интегратора. Под действием последних происходит изменение темпа нарастания сигнала пилы и смещение момента времени формирования управляющего импульса. В результате искажается характеристика вход-выход ТП.

Цель изобретения - повышение точности работы.

Предлагаемый тиристорный преобразователь содержит последовательно включенные нуль-орган и одновибратор, выход которого подключен к входу двоичного суммирующего счетчика, генератор импульсов, соединенный с С-входом двоичного суммирующего счетчика, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к источнику сигнала управления, формирователь импульсов управления, вход которого подключен к выходу компаратора, а выход соединен с управляющим входом блока тиристоров, источник напряжения сети, подключенный к входу нуль-органа и силовому входу блока тиристоров, выход которого соединен с выходными клеммами тиристорного преобразователя.

Поставленная цель достигается за счет того, что в тиристорный преобразователь введены второй одновибратор и последовательно включенные постоянное запоминающее устройство и регистр памяти, причем адресные входы постоянного запоминающего устройства соединены с выходами двоичного суммирующего счетчика, а выходы регистра памяти подключены к входам циф- роаналогового преобразователя, вход вто- рого одновибратора подключен к выходу генератора импульсов, а выход второго одновибратора соединен с С-входом регистра памяти. Существенным отличием предлагаемого технического решения является повы- шенная стабильность характеристик ТП, обусловленная цифровым методом формирования сигнала пилы, а также возможностью получения любого требуемого вида статической характеристики вход-выход за счет требуемого вида статической характеристики вход-выход за счет введения ПЗУ и преобразования с его помощью выходного кода двоичного счетчика.

На фиг. 1 дана функциональная схема устройства; на фиг, 2 - характеристики элементов ТП; на фиг. 3 - принцип построения ПЗУ; на фиг. 4, б, 7 - временные диаграммы сигналов ТП; на фиг. 5 - принцип программирования ПЗУ; на фиг, 8 - структура реги- стра памяти.

В состав ТП входят (фиг. 1) нуль-орган 1, первый одновибратор 2, генератор импульсов 3, двоичный суммирующий счетчик 4, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 5, регистр памяти 6, цифроаналоговый преобразователь 7, второй одновибратор 9, формирователь импульсов управления 10, тиристорный блок 11, входная 12 и выходные 13, 14 клеммы ТП; клемма 15 для под- ключения источника сетевого напряжения.

На чертежах введены следующие обозначения:

VN - напряжение сети,

Yi(t)- выходной сигнал нуль-органа 1, Y2(t) - выходной сигнал одновибратора 2,

tu - длительность выходного импульса одновибратора 2.

Ya(t) - выходной сигнал генератора импульсов 3,

t2, T2 - длительность и период выходных импульсов генератора 3 соответственно,

N(t) - выходной код (число) счетчика 4,

Ql-Qn - выходные сигналы счетчика 4, где Qt - младший, Qn - старший разряды, Amin-минимальное заранее выбранное число кода N(t,

Amax, Amax - максимальное заранее выбранное число кода N{t). причем Amax Amax;

) - выходной код ПЗУ 5, Qi -Qip - выходные сигналы ПЗУ 5, причем Qi - старший, Qm - младший разряды Јв общем случае m п),

N (t) - код, записываемый в регистр памяти 6 в момент записи N(t) N(t)j Yv(t) - выходной сигнал на ,

Хвх - входной сигнал на клемме Ц2,

Xmin - минимальная величина ХВх,

Хтах - максимальная величина ХВх, «-угол регулирования;

о, min - минимальное значение G.

ее max - максимальное значение а;

Ye(t) - выходной сигнал одновибрато- ра8;

Yio-(t) - выходной сигнал формирователя 10;

to - длительность выходного сигнала од- новибратора 8;

tynp - длительность выходных импульсов формирователя 10;

Yn(t) - выходной сигнал блока тиристоров 11 (предполагается, что он выполнен по однофазной мостовой схеме);

tn - время переходного процесса в ПЗУ 5;

DI - информационные входы регистра памяти 6.

Элементы ТП имеют следующие характеристики.

Блок 1 выполнен с нулевым значением порога переключения (фиг. 2а), и переключается в 1 при подаче на его вход сигнала положительной полярности, Одновибратор 2 формирует импульсы стабильной длительности синхронно с передним и задним фронтом, выходного импульса блока 1 (фиг, 2, б). Генератор 3 импульсов стабильной частоты производит формирование сигнала типа меандр (фиг. 2, в). Счетчик 4 работает в .режиме суммирования и устанавливается в О при подаче 1 на Р-вход (фиг, 2, г). Регистр 6 производит запись выходного кода ПЗУ 5 синхронно с передним фронтом сигнала на С-входе (фиг. 2, д). Запуск одновиб- р атора 8 производится по заднему фронту выходного импульса генератора 3 (фиг. 2, е). Компаратор 9 переключается в 1 при условии превышения уровнем выходного сигнала ЦАП 7 величины напряжения на клемме 12 фиг. 2ж. Блок 10 формирует импульсы управления тиристорами блока 11 синхронно с передним фронтом входного сигнала (фиг. 2, з). ПЗУ 5 (фиг. 3) содержит дешифратор адреса 16 и матричный накопитель 17 с пережигаемыми в процессе программирования перемычками 18, соединяющими вертикальные и горизонтальные шины ПЗУ.

Принцип работы ТП следующий.

Блок 1 формирует импульс 1, продолжительность которого соответствует положительной полуволне напряжения сети (фиг. 4, а, б). Генератор импульсов 3 формирует сигнал стабильной частоты (фиг. 4, г), который подается на С-вход суммирующего счетчика 4, в котором число линейно нарастает с течением времени (фиг. 4, д, дискретность числа, записываемого в счетчике 4 на диаграммах не учитывается). При изменении уровня выходного сигнала нуль-органа 1 (фиг. 4, б) 5 запускается Одновибратор 2 (фиг. 4, в) и счетчик 4 обнуляется (фиг. 4, д). ПЗУ 5 предназначено для формирования кода, при котором осуществлялось бы ограничение минимального и максимального углов регулирования, а

0 также обеспечивался требуемый вид регулировочной характеристики ТП.

Программирование ПЗУ 5 производится следующим образом. Определяют требуемое значение минимального и мзкси5 мального углов регулирования ТП и соответствующие их значения Amin и Атах (фиг. 5, а). Затем пережигают все перемычки ПЗУ, соответствующие кодам адреса 0 - (Amin - 1)) (фиг. 5, в режим нулевого кода).

0 Число Атах выбирают таким образом, чтобы его аналоговый эквивалент на выходе ЦАП 7 превышал бы максимально возможный диапазон изменения сигнала управления на клемме 12. Далее, в диапазоне

5 Amax-Amax сохраняют все перемычки, связывающие горизонтальные и вертикальные шины матрицы ПЗУ 5 (фиг. 5, в, режим максимального кода). Диапазон Amin-Amax - 1)

программируется либо как повторитель ко0 да адреса с выхода счетчика 4 (линейный характер пилы, фиг. 5, б), либо в качестве преобразования кода адреса, когда требуется получить нелинейный (например, ко- синусоидальный) закон изменения

5 пилообразного напряжения (фиг. 7, в).

С помощью ЦАП 7 код с выхода ПЗУ 5 (регистра 6) преобразуется в аналоговый сигнал (фиг. 6, б), который сравнивается с входным напряжением. В момент равенства

0 этих сигналов (фиг. 6, б) формируется импульс на выходе блока 10 (фиг. 6, в) и открываются тиристоры блока 11 (фиг. 6, е). Если входной сигнал превышает линейный участок пилы (фиг. 6, б) ТП переходит в режим

5 ограничения максимального угла управления (фиг. 6, г, ж). В случае, когда сигнал управления мал (фиг. 6, б) происходит ограничение минимального значения угла регулирования тиристорами блока 11 (фиг. 6, д, з).

0 Введение в схему СИФУ ТП блоков 6, 8 обусловлено следующими обстоятельствами. Предположим, что при изменении адресного кода ПЗУ 5 происходит переход с шины 0111 на шину 1000 (фиг. 7, а). Учиты5 вая, что элементу (перемычки) ПЗУ обладают различным значением времени включения и выключения, считает, что первой включается ячейка а (фиг. 7, а), а выключение других ячеек происходит в

последовательности Ь - с - d. Тогда переход с числа 7 (0111) на 8 (1000) будет сопровождаться промежуточными ложными комбинациями 15 (11 И). 14 (1110), 10 (1010) (фиг. 7, б), которые после преобразо- вания с помощью ЦПА 7 вызовут всплески (либо пропэлы), в пилообразном сигйале и приведут к ложным импульсам на выходе блока 10. Отмеченный недостаток устраняется следующим образом.

Длительность счетного импульса на выходе генератора 3 превышает время переходного процесса в счетчике 4 и ПЗУ 5 (фиг. 7, б, в). Запуск одновибратора 8 осуществ- ляется по заднему фронту выходного импульса генератора 3 (фиг. 7, в, г), когда ПЗУ находится в статическом режиме (фиг. 7, б), что приводит к записи в регистр 6 выходного кода блока 5 (фиг. 7, д). Учитывая, что комян- да на переключение триггеров 19-21 регистра 6 подается одновременно на все С-входы (фиг. 8), время переходной процесса в блоке б на 7-2 порядка меньше времени tn в ПЗУ 5, а возникающие при этом всплески пилы подавляются за счет собственной инерционности выходного аналогового тракта ЦАП 7.

Таким образом, предлагаемый ТП обладает более высокой точностью работы.

1

Формула изобретения Устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем, содержащее блок синхронизации с напряжением сети, компаратор, первый вход которого соединен с источником сигнала управления, выход компаратора подключен к входу формирователя импульсов управления, выход которого соединен с выходной клеммой устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства импульсно-фазового управления, в него введены генератор импульсов, суммирующий счетчик, одновибратор, преобразователь кодов, запрограммированный в соответствии с заданным опорным сигналом развертки, регистром памяти и цифроа- налоговым преобразователем, выход которого подключен к второму входу компаратора, R-вход сумм ирующего счетчика подключен к выходу блока синхронизации, С-вход - к выходу генератора импульсов, выход суммирующего счетчика через преобразователь кодов подключен к информационному входу регистра памяти, синхронизирующий вход которого через одновибратор подключен к выходу генератора импульсов, выход регистра памяти через цифроаналоговый преобразователь подключен к второму входу компаратора.

ч

Ј

00 CN

т

to гг

J

1я

J

ЛА

л

о

fiwovp figowgyJidgoytj-.diQHVddgQ

-

Ј Ј

«ЗУ $

ч

ё

ч

Ǥ

«

I

ago

tOJOHWOunaito, wwetf

fcwcfcff одо

lfr KOOOtOC/90j IV ЛУП

tnn3(outuov

НПХ31/

одр

tOJt gavfin.

НПЖЭ9

Ч

0

esiwit