Устройство для переключения ступеней статического преобразователя Советский патент 1974 года по МПК B60L9/12 H02P13/16 

1

Изобретение относится к устройствам для управления мпогомостовым-и статическими преобразователями однофазного тока с плавным бесконтактным фазно-зонным регулированием выпрямленного и инвертируемого напряжений и может быть использовано в электроприводах с многоступенчатым регулированием напряжения на нагрузке, преимущественно в электрической тяге.

Известно устройство для переключения cryпеней многомостового статического преобразователя, содержащее фазосдвигающие элементы, распределитель импульсов фазосдвигающих элементов, формирователи опорных импульсов, измеритель угла коммутации, блок регулирования угла погасания инвертора, логические элементы совпадения, запрета и временной задержки и триггеры.

В известном устройстве управляющие воздействия (команды) на переход со ступени на ступень осуществляются с помощью нульорганов, реагирующих на определенную величину управляющего напряжения. Угол открытия вентилей преобразователя также пропорционален управляющему напряжению, и полной выработке регулируемой по фазе ступени соответствует определенное напряжение управления. Однако из-за дрейфа нуля нульорганов одни и те же команды на переход со ступени на. ступень формируются при разных

величинах управляющего напряжения, поэтому переход со ступени на ступень осуществляется раньше или позже истинной выработки регулируемой по фазе ступени. Это приводит к образованию нерегулируемой зоны в случае, если нуль-орган срабатывает при большей величине управляющего напряжения. Таким образом отсутствует точное соответствие между моментом истинной выработки регулируемой по фазе ступени и моментом срабатывания нуль-органа.

Цель изобретения - улучшить энергетические показатели, обеспечить плавность процесса регулирования преобразователя при переходе со ступени на ступень и упростить работу в режиме инвертирования, а также получить точную информацию об истинном моменте выработки регулируемой по фазе ступени и о моменте перехода с этой ступени регулирования на другую.

Предлагаемое устройство отличается от известных новыми функциональными взаимосвязями между блоками. Выход фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя и один из выходов триггера со счетным запуском подсоединены ко входам двух элементов совпадения, к третьему входу одного из них подсоединен выход измерителя угла коммутации, а его выход соединен через элемент временной задержки со входом триггера с

раздельным запуском, выход другого эле,мента совпадения соединен со входом распределителя импульсов фазосдвигающих элементов и со вторым входом этого триггера, выход которого и выход фазосдвигающего элемента второй ступени преобразователя подсоединены ко входам двух других элементов совпадения, к третьему входу одного из них подключен второй выход триггера со счетным запуском, а его выход соединен со входом распределителя импульсов фазосдвигаюЩИХ элементов и с одним из входов элемента запрета, выход которого соединен с одним из входов другого триггера с раздельным запуском, выход которого и выход формирователя опорных импульсов в конце полупериода соединены с третьим и четвертым входами второго из указанных элементов совпадения, выход которого соединен с обоими входами триггера со счетным запуском и со вторым входом другого триггера с раздельным запуском, а второй вход элемента запрета соединен с выходом формирователя опорных импульсов в конце полупериода.

Устройство снабжено переключателем режима работы, включенным между элементами совпадения и запрета и формирователем опорных импульсов и блоком регулирования угла погасания инвертора. Для получения информации о выработке регулируемой по фазе ступени преобразователя и момента перехода с одной ступени регулирования на следующую, устройство снабжено индикатором, подключенным к одному из выходов триггера со счетным запуском.

Соединение логических элементов между собой и с устройством управления преобразователем обеспечивает без использования нуль-органов переключение преобразователя с предыдущей регулируемой ступени на последующую после полной, истинной выработки по фазе его предыдущей ступени.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Выход фазосдвигающего элемента 1 первой ступени преобразователя и один из выходов триггера 2 со счетным запуском подсоединены ко входам двух логических элементов совпадения 3 и 4. К третьему входу элемента совпадения 3 подключен выход измерителя угла коммутации 5 при работе преобразователя в режиме выпрямления или выход формирователя 6 опорных импульсов в начале полупериода при его работе в режиме инвертирования. Переключение режимов работы преобразователя производится переключателем 7 режима работы. Выход элемента совпадения 3 через элемент временной задержки 8 подключен к одному из входов триггера 9 с раздельным запуском, ко второму входу которого и ко входу распределителя импульсов 10 фазосдвигающих элементов подсоединен выход логического элемента совпадения 4. Выход распределителя импульсов фазосдвигающих элементов через блок

усилителей 11 подключен к цепям управления Г1реобразователя 12. Выход триггера 9 с раздельным запуском и выход фазосдвигающего элемента 13 второй ступени преобразователя подсоединены ко входам двух элементов совпадения 14 и 15. К третьему входу элемента совпадения 15 подсоединен второй выход триггера 2 со счетным запуском. Выход элемента совпадения 15 подсоединен ко входу распределителя импульсов 10 фазосдвигающих элементов и к одному из входов элемента запрета 16, ко второму входу которого и к третьему входу элемента совпадения 14 через переключатель 7 режима работы подключен выход формирователя 17 опорных импульсов в конце полупериода при работе преобразователя в режиме выпрямления или выход блока 18 регулирования угла запаса инвертора при работе преобразователя в режиме инвертирования. Выход элемента запрета 16

подсоединен к одному из входов триггера 19 с раздельным запуском, выход которого подсоединен к четвертому входу логического элемента совпадения 14. Выход элемента совпадения 14 подсоединен к обоим входам триггера 2 со счетным запуском и ко второму входу триггера 19 с раздельным запуском. На чертеже положение переключателя 7 соответствует работе преобразователя в режиме выпрямления.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии с одного из выходов

триггера 2 со счетным запуском снимается

разрещающий сигнал, поступающий на входы

двух элементов совпадения 3 и 4, а снимаемый с другого выхода этого триггера запрещающий сигнал поступает на один из выходов элемента совпадения 15. При этом сигнал с выхода фазосдвигающего эле.мента 1, прощедший через открытый элемент совпадения

4, распределитель импульсов 10 фазосдвигающих элементов и блок усилителей 11, поступает на первую ступень статического преобразователя 12, регулируя фазу открытия вентилей в плечах этой ступени. Сигнал с выхода элемента совпадения 4 поступает также на один из входов триггера 9 с раздельным запуском, опрокидывая его в исходное состояние, при котором с его выхода снимается запрещающий сигнал, поступающий на входы двух элементов совпадения сигнала с выхода фазосдвигающего элемента 13 второй ступени преобразователя.

После полной выработки регулируемой по фазе первой ступени преобразователя, определяемой моментом совпадения сигнала с выхода фазосдвигающего элемента 1 с задним фронтом сигнала с выхода измерителя угла коммутации 5, на выходе элемента совпадения 3 образуется сигнал, который используется как команда для перехода с первой ступени регулирования на вторую.

Сигнал с выхода элемента совпадения 3 поступает на элемент временный задержки 8, который предотвращает одновременное поотупление сигналов на оба входа триггера 9 с раздельным запуском, обеспечивая его устойчивую работу. Сигнал с выхода элемента временной задержки 8 опрокидывает триггер 9 с раздельным запуском в другое устойчивое состояние, при котором с его выхода снимается разрешающий сигнал для элементов совпадения 14 и 15. На другие входы логического элемента совпадения 14 поступают разрешающий сигнал с выхода формирователя онорных импульсов 17, а также разрешающий сигнал с выхода триггера 19 с раздельным запуском и с выхода фазосдвигающего элемента 13 второй ступени преобразователя. При одновременном присутствии всех этих сигналов на входах элемента совпадения 14 на его выходе образуется сигнал, поступающий на триггер 2 со счетным запуском и опрокидывающий его в такое состояние, лри котором с одного из его выходов снимается запрещающий сигнал, поступающий на входы двух элементов совпадения 3 и 4, а с другого из его выходов снимается разрещающий сигнал, поступающий на один из входов элементов совпадения 15. Сигнал с выхода элемента совпадения 14 поступает также на один из входов триггера 19 с раздельным запуском, опрокидывая его в устойчивое состояние, при котором сигнал на его выходе отсутствует, что исключает появление повторного сигнала на выходе элемента совпадения 14 и, следовательно, повторное опрокидывание триггера 2 со счетным запуском. На этом заканчивается процесс прямого перехода с первой ступени регулирования на вторую. Триггер 19 с раздельным запуском будет находиться в состоянии, опрокинутом сигналом с выхода элемента совпадения 14, и на его выходе сигнала не будет до тех пор, пока на другой его вход не поступит сигнал с выхода элемента запрета 16. Сигнал на выходе элемента запрета 16 появляется в том случае, когда один из двух его входных сигналов отсутствует (до перехода с первой ступени регулирования на вторую) или когда оба сигнала поступают на его вход неодновременно, т. е. после перехода на вторую ступень, когда прощедщий через элемент совпадения 15 сигнал с выхода фазосдвигающего элемента 13 вследствие регулирования изменит свою фазу относительно фазы сигнала с выхода формирователя опорных импульсов 17, что также обусловливает отсутствие сигнала на выходе элемента совпадения 14, хотя на вход этого элемента совпадения с выхода триггера 19 с раздельным запуском уже поступает разрещающий сигнал. Сигнал с выхода фазосдвигающего элемента 13, прощедщий через открытый элемент совпадения 15, распределитель импульсов 10 фазосдвигающих элементов и блок усилителей И, поступает на вторую ступень преобразователя 12, регулируя фазу открытия вентилей в плечах этой ступени.

Аналогичным образом осуществляется прямой переход со второй ступени регулирования на третью, с третьей на четвертую и т. д.

Обратный переход, например, со второй ступени регулирования на первую, осуществляегся следующим образом. В момент, когда регулируемый по фазе сигнал с выхода фазосдвигающего элемента 13 и сигнал с выхода формирователя 17 опорных импульсов вместе с разрешающими сигналами с выхода триггеров 9 и 19 с разделительным запуском будут одновременно поступать на входы элемента совпадения 14, на его выходе образуется сигнал. Этот сигнал опрокидывает триггер 2 со счетным запуском в такое состояние,

при котором с одного из его выходов поступает запрещающий сигнал на вход элемента совпадения 15, а с другого его выхода снимается разрешающий сигнал на входы элементов совпадения 3 и 4. При этом элемент

совпадения 3 будет закрыт из-за неодновременного поступления на его вход сигнала с выхода измерителя угла коммутации 5 и двух других сигналов, а элемент совпадения 4 будет открыт. Сигнал с выхода фазосдвигающего элемента 1 через открытый элемент совладения 4, распределитель импульсов 10 фазосдвигающих элементов, блок усилителей 11 поступает на первую ступень преобразователя 12. Этот же сигнал с выхода элемента совпадения 4 опрокидывает триггер 9 с раздельпым запуском в такое состояние, при котором с его выхода снимается запрещающий сигнал на входы элементов совпадения 14 и 15. Прекращается подача сигнала с выхода

фазосдвигающего элемента 13 через элемент совпадения 15 на вторую ступень преобразователя 12 и через элемент совпадения 14 на входы триггера 2 со счетным запуском и триггера 19 с раздельным запуском. На этом заканчивается процесс обратного перехода.

Переключение ступеней регулирования преобразователя в режиме инвертирования происходит так же, как и в выпрямительном режиме, но вместо выхода измерителя угла коммутации 5 ко входу элемента совпадения 3 подключен выход формирователь опорных импульсов в начале полупериода питающего преобразователь напряжения, а вместо выхода формирователя 17 опорных импульсов в

конце полупериода ко входам элемента запрета 16 и элемента совпадения 14 подключен выход блока 18 регулирования угла запаса инвертора. Благодаря подключению чувствительного

индикатора к одному из выходов триггера 2 со счетным запуском можно визуально контролировать переход с одной регулируемой ступени преобразователя на другую.

Предмет изобретения

1. Устройство для переключения ступеней

статического преобразователя однофазного

тока с плавным бесконтактным фазно-зонным

регулированием выпрямленного напряжения,

содержащее фазосдвигающие элементы, распределитель импульсов фазосдвигающих элементов, формирователи опорных импульсов, измеритель угла коммутации, блок регулирования угла погасания инвертора, и логические элементы совпадения, запрета и временной задержки и триггеры, отличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей преобразователя и обеспечения плавности процесса регулирования, выход фазосдвигающего элемента первой ступени преобразователя и один из выходов триггера со счетным запуском подсоединены ко входам двух элементов совпадения, к третьему входу одного из них подсоединен выход измерителя угла коммутации, а его выход соединен через элемент временной задержки со входом триггера с раздельным запуском, выход другого элемента совпадения соединен со входом распределителя импульсов фазосдвигающих элементов и со вторым входом этого триггера, выход которого и выход фазосдвнгающего элемента второй сгупени преобразователя подсоединены ко входам двух других элементов совпадения, к третьему входу одного из них подключен второй выход триггера со счетным запуском, а его выход соединен со входом распределителя импульсов фазосдвигающих элементов и с одним из входов Элемента запрета, выход которого соединен с одним из входов другого триггера с раздельным запуском, выход которого и выход формирователя опорных имнульсов в конце цолупериода соединены с третьим и четвертым входами второго из указанных элементов совпадения, выход которого соединен с обоими входами триггера со счетным запуском и со вторым входом другого триггера с раздельным запуском, а второй вход элемента запрета соединен с выходом формирователя опорных импульсов в конце полупериода.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью упрощения работы в режиме инвертирования, оно снабжено переключателем режима работы, включенным между элементами совпадения и запрета и формирователем опорных импульсов и блоком регулирования угла погасания инвертора.

3.Устройство по пп. I и 2, отличающеес я тем, что, с целью получения информации о моменте выработки регулируемой по фазе ступени и о моменте перехода с этой ступени

регулирования на другую, оно снабжено индикатором, подключенным к одному из выходов триггера со счетным запуском.