УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕСИММЕТРИЧНЫМ ТИРИСТОРНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Советский патент 1995 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к устройствам управления тиристорными преобразователями постоянного тока.

Известны устройства для цифрового управления, содержащие задающий генератор, тактовый и реверсивный счетчики, дешифратор и управляющий блок.

Такие устройства не обеспечивают управления работой несимметричного тиристорно-импульсного регулятора с общим узлом коммутации.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления, содержащее задающий генератор, тактовый и реверсивные счетчики, управляющий блок, усилители и дешифраторы. Однако данное устройство также не обеспечивает управления несимметричным тиристорным регулятором с общим узлом коммутации, у которого для расширения диапазона регулирования магнитного потока в одной ветви расположен якорь, а в другой обмотка возбуждения.

Целью изобретения является расширение области применения устройства для цифрового управления.

Это достигается тем, что устройство для цифрового управления несимметричным тиристорно-импульсным преобразователем, содержащее задающий генератор, подключенный к тактовом счетчику, соединенному с дешифраторами, связанными с двумя реверсивными счетчиками, имеющими шины набора и возврата позиций, и управляющий блок с шинами набора и возврата позиций, дополнительно снабжено тремя элементами И, а второй реверсивный счетчик снабжен выходом, контролирующим окончание регулирования ослабления поля, причем выход второго реверсивного счетчика подключен к одному входу первого элемента И, выход которого подключен к шине возврата позиций первого реверсивного счетчика, а второй вход элемента И соединен с шиной возврата позиций управляющего блока, подключенной к одному входу второго элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика, а выход второго элемента И соединен с шиной возврата позиций второго реверсивного счетчика, шина набора позиций управляющего блока подключена к одному входу третьего элемента И, выходом подсоединенным к шине набора позиций второго реверсивного счетчика, а другой вход третьего элемента И подключен к выходу первого реверсивного счетчика, кроме того, входы второго дешифратора подключены к соответствующим выходным шинам тактового счетчика.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 силовая схема несимметричного тиристорно-импульсного преобразователя, управление которым возможно с помощью предлагаемого устройства; на фиг. 3 диаграммы процессов в элементах тиристорно-импульсного преобразователя.

Устройство для управления содержит задающий генератор 1, соединенный с тактовым счетчиком 2, имеющим выход 3, и соединенный с дешифраторами 4 и 5, которые подключены к реверсивным счетчикам 6 и 7, имеющим шины набора 8, 9 и возврата 10, 11 позиций, подключенные к шинам набора 12 и возврата 13 позиций управляющего блока 14 через элементы И 15, 16 и 17. Кроме того, устройство имеет выходы 18, 19 и 20.

Несимметричный тиристорно-импульсный преобразователь (см. фиг. 2) содержит главный 21, перезарядный 22 и коммутирующие 23-26 тиристоры, обмотку возбуждения 27, якорь 28, обратные диоды 29, 30, разделяющие дроссели 31 и 32, коммутирующий конденсатор 33 и источник питания 34.

Преобразователь работает следующим образом.

При открытии тиристоров 21, 24 и 26 (см. фиг. 3,а) к якорю 28 прикладывается напряжение U_o источника питания, одновременно через тиристоры 24 и 26, дроссель 31, обмотку возбуждения 27 и источник питания 34 происходит перезаряд коммутирующего конденсатора 33 на обратную полярноcть. Емкоcть коммутирующего конденcатора 33 и индуктивность дросселя 31 выбраны так, что при полной перезарядке конденсатора 33 при открытии тиристоров 24 и 26 к обмотке возбуждения прикладывается номинальное напряжение, которое вызывает прохождение в обмотке возбуждения 27 номинального тока. В момент открытия коммутирующих тиристоров 23 и 25 главный тиристор 21 закрывается, и конденсатор 33 при этом перезаряжается на обратную полярность. Увеличивая запаздывание открытия коммутирующих тиристоров 23 и 25 относительно главного тиристора 21 увеличивают напряжение на якоре 28 до номинального при постоянном номинальном напряжении на обмотке возбуждения 27 (см. фиг. 3,б).

Дальнейшее увеличение скорости двигателя происходит путем ослабления поля возбуждения, которое осуществляется следующим образом. При открытии перезарядного 22 и коммутирующего 24 тиристоров (см. фиг. 3,в) происходит колебательный перезаряд коммутирующего конденсатора 33 на обратную полярность. По истечении требуемого времени открывают главный 21 и коммутирующий 26 тиристоры. Учитывая, что конденсатор 33 перезарядился на обратную полярность неполностью при открытии тиристора 26 к обмотке возбуждения 27 прикладывается напряжение меньшее, чем в предшествующем периоде регулирования. К якорю при этом прикладывается то же самое напряжение, что и в предшествующем периоде регулирования. Увеличивая степень перезаряда коммутирующего конденсатора 33 на обратную полярность при открытии тиристора 22, тем самым увеличивают степень ослабления поля до допустимой по условиям коммутации. Скорость двигателя снижают в обратной последовательности. В период паузы ток поддерживается через обратные диоды 29 и 30.

Устройство работает следующим образом.

С задающего генератора 1 тактовые импульсы поступают на тактовый счетчик 2, переводя триггеры последнего в соответствующие состояния. При изменении состояния последнего триггера тактового счетчика на выходе 3 появляется импульс, идущий с приятой частотой на коммутирующие тиристоры 23 и 25. При поступлении от управляющего блока 14 импульса на реверсивный счетчик 6 по шине набора 12 позиций триггеры реверсивного счетчика находятся в таком состоянии, при совпадении которого с состоянием триггеров тактового счетчика 2 на выходе 18 дешифратора 4 появляются импульсы с принятой частотой (с частотой переключения последнего триггера тактового счетчика 2), идущие на главный 21 и коммутирующие 24 и 26 тиристоры, сдвинутые относительно соответствующих импульсов, идущих по выходу 3, на минимально необходимую длительность импульса. При поступлении второго импульса по шине набора 12 позиций на реверсивный счетчик 6 триггеры последнего находятся в другом состоянии, при совпадении которого с состоянием триггеров тактового счетчика 2 сдвиг между импульсами, идущими по выходам 18 и 3, увеличивается. С каждым последующим импульсом, поступающим на реверсивный счетчик по шине набора позиций, сдвиг увеличивается на
δ= (1) где Т период переключения тиристоров;
n число триггеров в счетчиках.

При выходе на номинальный режим емкость реверсивного счетчика 6 переполняется и с выхода последнего поступает потенциальный сигнал на элемент И 16, на другой вход которого поступают импульсы с шины набора 12 позиций управляющего блока 14. Сдвиг между импульсами, идущими по выходам 3 и 18, при этом фиксируется с выполнением условия
U_ном U_oft_и, (2) где U_ном номинальное напряжение на якоре;
f частота переключения тиристоров;
t_и длительность импульса, соответствующая номинальному режиму.

Очередной импульс, поступающий по шине набора 12 позиций от управляющего блока 14, проходит через элемент И 16 на шину набора 9 позиций второго реверсивного счетчика 7, который изменяет состояния триггеров последнего, при совпадении состояний которого с состоянием той части триггеров тактового счетчика 2, с выходов которых поступают импульсы на второй дешифратор 5 на выходе 19 дешифратора 5 появляются импульсы, идущие на перезарядный тиристор 22 и на коммутирующий тиристор 24 (см. фиг. 3,б) с опережением на δ открытия тиристоров 21 и 26. При этом конденсатор 33 частично перезаряжается на обратную полярность, и при открытии тиристора 26 к двигателю прикладывается напряжение меньше, чем в предшествующий период, что соответствует режиму ослабления поля и увеличению скорости вращения двигателя. Тиристоры 23 и 25 открываются по истечении прежней продолжительности импульса.

Поступление последующих импульсов по шине набора позиций приводит к дальнейшему изменению состояний триггеров реверсивного счетчика 7, что ведет к увеличению опережения открытия тиристоров 22 и 24 относительно тиристора 26. По достижении требуемой степени ослабления поля происходит переполнение емкости второго реверсивного счетчика 7, при котором фиксируется состояние триггеров этого счетчика и, следовательно, степень ослабления поля.

Для снижения скорости вращения якоря 28 от управляющего блока 14 сигналы поступают по шине возврата 13 позиций на шину возврата 11 позиций реверсивного счетчика 7 через элемент И 15. На шину возврата позиций первого реверсивного счетчика 6 импульсы не поступают. Импульсы, поступая по шине возврата 11 позиций, приводят к выполнению операции вычитания, при которой при совпадении состояний триггеров тактового 2 и реверсивного 7 счетчиков сдвига между импульсами, идущими по выходу 19 дешифратора 5 и выходу 18 дешифратора 4, уменьшается. По окончании регулирования на ослабленном поле и при выходе на полное поле на выходе 20 реверсивного счетчика 7 появляется потенциальный сигнал, поступающий на один вход элемента И 17, через который на данной стадии проходят импульсы на шину возврата позиций 10 реверсивного счетчика 6. На выходе 19 дешифратора 5 импульсы исчезают, так как с реверсивного счетчика 6 на элементы И 15 и 16 сигнал на данной стадии регулирования не подается.

При поступлении импульсов по шине возврата 10 позиций на реверсивный счетчик 6 происходит уменьшение рассогласования во времени поступления импульсов по выходам 3 и 18, что приводит к уменьшению напряжения на якоре в соответствии с условием (2). Предлагаемое устройство обеспечивает управление несимметричным регулятором, осуществляющим регулирование напряжения на независимой обмотке возбуждения и на якоре.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЕНИЯ НЕСИММЕТРИЧНЫМ ТИРИСТОРНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее задающий генератор, подключенный к тактовому счетчику, соединенному с дешифраторами, связанными с двумя реверсивными счетчиками, имеющими шины набора и возврата позиций, и управляющий блок с шинами набора и возврата позиций, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, оно дополнительно снабжено тремя элементами И, а второй реверсивный счетчик снабжен выходом, контролирующим окончание регулирования ослабления поля, причем выход второго реверсивного счетчика подключен к одному входу первого элемента И, выход которого подключен к шине возврата позиций первого реверсивного счетчика, а второй вход элемента И соединен с шиной возврата позиций управляющего блока, подключенной к одному входу второго элемента, другой вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика, а выход второго элемента И соединен с шиной возврата позиций второго реверсивного счетчика, шина набора позиций управляющего блока подключена к одному входу третьего элемента И, выходом подсоединенным к шине набора позиций второго реверсивного счетчика, а другой вход третьего элемента И подключен к выходу первого реверсивного счетчика, кроме того, входы второго дешифратора подключены к соответствующим выходным шинам тактового счетчика.