Устройство для управления реверсивным тиристорным широтноимпульсным преобразователем Советский патент 1979 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в реверсивных регуляторах напряжения, системах электропривода и следящих системах постоянного тока с тиристорными широтно-импупьсными преобразоватепж.1и, Известно устройство для управления статическими преобразователями, в том числе реверсивными широтно-импульсным преобразователями (ШИП), выполненными на тиристорах, содержащее два канала уп равпения реверсивным широтно-импульсным преобразователем, генератор тактовых импульсов, два блока сравнения, два формирователя управляющих импульсов и логический блок, выполненный на одном триггере с раздельными входами, четыре дифференцирующие и две интегрирующие цепи и одновибратор задержки 1 , В этом устройстве задержка при пе рекпючении с одного канала управления на другой осуществляется параметрическим способом с помощью одновибратора задержки. Однако величина этой задержки зависит от частоты коммутации и требует ииаивидуальной подстройки. Устранение подстройки за счет завышения временной, задержки приводит к неоправданному ухудшению динамических характеристик. Известно также устройство , содержащее два канала управления, включающее генератор тактовых импульсов, два блока сравнения, триггер с двумя раздельными входами и выходами, две дифференцирующие цепи с разделительными диодами, два элемента И с тремя входами и ощгам выходом, два элемента И с двумя входами и одним выходом, два ключа и два усилителя-формирователя управляющих импульсов 2 . Недостатками такого устройства являются относительная сложность и высокая стоимость. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управле1шя реверсивным тиристорным широтно-импупьсным преобразователем, содержащее генератор высокой частоты, подкпючен11ый через депптепь частоты ко входу генератора такт1. вых импульсов, два канала формирования управляющих импульсов гасшцог-о устройства, включающие триггер со счетным входом и формироватепи-усипители импул1-,сов, два канала формирования управляющих импульсов силовых тиристоров, включающие фазоимпульсный инвертор, с первым и вторым выходами которого в каждом канале последовательно соединены сравнивающее устройство, пороговое устройство, управляемый ключ и формировательусилитель импульсов. В устройстве предусмотрен блок токоограничения, содержащий

управляемый ключ, одновибратор и пороговое устройство, вход которого подключен. к датчику тока, а один из входов соединен с управляющими входами ключей каналов формирования управляющих импульсов силовых тиристоров. Второй вход порогового устройства соединен через дифференцирующий элемент и одновибратор с управляющим входом ключа блока токоограниче- НИН, установленного между выходом генератора высокой частоты и одним из входов фазоимпульсного инвертора, второй вход которого подключен к одному из выходов генератора тактовых импульсов. Сравнивающие устройства подключены к источнику задающего сигналаГЗ.

Недостатком этого устройства является то, что при ограничении тока гасящее устройство может срабатывать от несколь ких единиц до нескольких десятков раз В действительности же дпя ограничения тока достаточно одно, максимум два срабатывания гасящего устройства. Излишнее количество срабатьюаний гасящего устройства приводит к излишним и неоправданным потерям, снижающим КПД преобразователя Кроме того, после двух срабатываний гасящего устройства в преобразователе мостового типа с поочередной коммутацией ток в коммутирующих обмотках трансформаторов (дросселей) становится равным нулю. Последующие срабатывания гасящего устройства последовательного типа при водят к устранению эффекта накопления энергий в коммутирующем конденсаторе, снижению коммутационной способности гасящего устройства и надежности работы преобразователя. Целью изобретения является повышение КПД преобразователя и надежности его работы. Паль достигается тем, что предлагаемое устройство для утфавления ревессивго триггера, счетный вход которого подключен к выходу другого элемента ЗАПРЕТ, подключенного разрешающим входом к третьему выходу порогового устройства блока токоограничения.

Это обеспечивает ограничение мгновенного значения тока нагрузки на заданном уровне за одно срабатывание гасящего устройства, что позволяет повысить КПД преббразователя и надежность его работы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы состояний основных элементов устройства.

Устройство для управления реверсивным тиристорным широтно-импульсным преобразователем содержит генератор высокой частоты 1, делитель частоты 2, генера- ным ти(1псторш.1м щиротио-импуиьсным гфообразоватеием дополнительно снабжено элементом И-МЕ, двумя элементами 3AffРЕП, элементом ИЛИ и дополнительным трипсром со счетным входом и двумя раздельтлми выходами, при этом один из входов элемента И-ИЕ и запрещающий вход одного элемента ЗАПРЕТ подключены к выходу высокочастотного генератора, выходы элемента И-НЕ и одного элемента ЗАПРЕТ соединены с входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу дополнительного триггера, соединенного раздельными выхода- ми с соответствующими входами основнотор тактовых импуттьсов 3 с одним входом И выходами 4, 5, с которых снимается напряжение прамоутопьной и пилообразной формы, управляемые ключи 6-8, одновибратор 9, фазоимпупьсный инвертор 10, сравнивающие устройства 11 и 12, пороговые устройства (триггеры Шмитта) ISIS, элемент И-НЕ 16, элементы ЗАПРЕГГ 17 и 18 с двумя входами (запрещающим и разрешающим) и одним выходом, элемент ИЛИ 19, триггер 20 с двумя раздельными входами, одним счет1ым входом и двумя раздельными выходами, триггер 21 со счетным входом и двумя раздельными выходами, формирователи-усилитэли импульсов 22-25. Генератор высокой частоты 1 подключен через делитель частоты 2 к входу генератора тактовых импульсов 3, один выход которого подключен к входу элемента И-НЕ 16 и к запрещающим входам элементов ЗАПРЕТ 17 и 18, а другой выход - к входу фазоимпульсного инвертора 1О, второй вход которого через управляомый кпюч G подключен к выходу генератора BbicoKoii часто-пл 1. К этому выходу также подключены второй вход элемента И-НЕ 16 и разрешающий вход элемента ЗАПРЕТ 17, Выходы элементов tVHE 16 и ЗАПРЕЕТ 17 соединены с входом элемента ИЛИ 19, выход которого подключен к счетному входу дополнительного триггера 21. Выходы последнего подключены к раздельным входам основного триггера 20, счетный вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 18 Один из выходов триггера 20 подключен к входу формироватепяр-усилителя 23, а другой выход - к входу формирователяусилителя импульсов 24. Триггер 20 и формирователь-усилитель 23 образуют первый, а тот же триггер и формирователь -усилитель 24 - второйканал формирования управляющих импульсов, отпирающих тиристоры гасящего устройства (на фиг. не показано). Фазоимпульсный инвертор 10 и последовательно соединенные сравнивающее устройство 11, пороговое устройство 13, управляемый ключ 7 и формирователь-усипитепь 22 образуют первый канал формирования управляющих импульсов .силовых тиристоров. Второй канал того же назначения образован фазо- импульсным инвертором 1О и последовательно соединенными сравнивающим устройством 12, пороговым устройством 14, управляемым ключом 8 и формироватепемусилителем 25. Первый канал управляет одной парой, а второй канал - другой парой силовых тиристоров из противоположных плеч выходного каскада мостового типа (на фиг. не показан). Устройство работает следующим образом. Генератор высокой частоты 1 генерирует прямоугольные импульсы с периодом повторения Т. (фиг. 2а), которые через делитель частоты 2 сишсронизируют генератор тактовых импульсов 3 .с периодом повторения Т2. Напряже1ше пилообразной формы с выхо да 5 генератора тактовых импульсов 3 поступает на один из входов фазоимпупьсного инвертора 1О. Если устройство токоограничения не работает, что соответствуе напряжению на втором входе фазоимпульс ного инвертора, равному нулю, то на вы.ходах последнего напряжение имеет пилообразную форму (фиг. 2, интервал ) При этом напряжение на одном выходе фа- зоимпульсного инвертора 10 противополож но по фазе напряжению на другом его вы086ходе. Далее пипообразное нащзяжение с выходов ф азоимпул1,сного инвертора 10 сравннвпотся в устройствах 11 и 12 соответствующего качала управления и подается на пороговые устройства 13 и 14, на выходах KOTOptiix формируются импульсы прямоугольной формы с относительной продолжительностью, щэопорциснальной ве;личинс входного сигнала (в зависимости от поля(7ности входного сигнала один канал работает, а другой отключен). С выходов пороговых устройств 13 и 14 импупьсы прямоугольной формы через управляемые ключи 7, 8 поступают на входы формирователей-усилителей 22, 25. Указанная на фиг. полярность входного сигнапа соответствует случаю, когда работает первый канал управления, а второй канал отключен. Этому соответствует указанная полярность входного сигнала, замкнутое состояние ключа 7, разомкнутое состояние ключа 8 и ф т1кционирование формирователя-усилителя 22 (фиг. 2д). Последний отпирает одну, например, первую пару силовых тиристоров противоположных плеч выходного каскада преобразователя мостового типа и обеспечивает -на нагрузке напряжение определенной полярности. Прямоугольные импульсы с выхода 4 генератора тактовых импульсов 3 и с выхода генератора высокой частоты 1 поступают на входы элемента И-НЕ 16, на выходе которого в интервалы t t , -fc -1 формируются прямо- . угольные импульсы {фиг. 2ж). Эти импульсы проходят через элемент ИЛИ 19 и передним фронтом переключают триггеры 20 и 21, выходные сигналы которых поступают на формирователи-усилители 23 и 24 {фиг. 2 кл). Сигналы формирователей-усилителей 23 и 24 отпирают тиристоры гасящих устройств, после чего в моменты t,-b ,1 , t осуществляется выключение силовых тиристоров анодной, а затем катодной группы мостового типа выходного каскада преобразователя. При достижении током якоря опредепенной величины (i сраб.) в момент. срабатьшает пороговое устройство 15, Сигнал с выхода которого размыкает ключи 7 и 8 и подает сигнал через разрешающий вход элемента ЗАПРЕТ 18 на Счетный вход триггера 20, переключая его передним фронтом, после чего на выходах формирователей-усилителей 23 и 24 формируются импупьсы, отпирающие тиристоры гасшцего устройства, и включаются силовые тиристоры, соответствующей (анодной или катодной) группы преобразователя мостового типа. При этом включ©- ние силового тиристора осуществляется за одно срабатывание гасящего устройства и п1- актически без задержек, что обеспе чивает ограничение мгновенных значений тока якоря. Затем после выключения силового тиристора соответствующей группы, ток якоря начинает уменьшаться. Когда этот ток достигает О1феделе1гаой величины (t отп.) в момент 1 ю , пороговое устройство 15 возвращается в исходное состояние. При этом запускается одновибратор 9-, который на время-действия импульса Т 2, (фиг. 2м), равного примерно 1,2 Т, , замыкает кпюч 6, и на второй вхо-д фазоимпульсного инвертора 10 с выхода генератора высокой частоты 1 поступают прямоугольные импульсы с периодом повторения Т . При этом на выходе фазоимпульсного инвертора Ю будут при- сутствовать прямоугольные импульсы с периодом повторения Т. (фиг. 2, в интервал t 13 которые в соответствующем канале управления формируют им-пульсы, равные числу импульсов генератора высокой частоты 1 за время Т„ . Эти импульсы отпирают силовые тиристоры после отпускания порогового устройства 15с временной задержкой не более одного периода Т| генератора 1. Таким образом, в данном устройстве ограничение мгновенных значений тока якоря осуществляется на заданном уровне ( 1 сраб.) за одно срабатывание гасящего устройства. Отключение источника питания за одно срабатывание более экономично, чем отключение источника преобразователя за несколько срабатываний. Коммутационная способность при срабатывании устройства токоограничения при этом повыщается в 1,5 - 2 раза. Это обеспечивает повышение КПД преобразователя и надежности его работы. Формула изобретения Устройство для управления реверсивным тириСторным широтно-импульсным преобразователем, содержащее генератор высокой частоты, подключённы; череа делитель частоты к входу генератора тактовых им, пульсов, два канала формирования управля668в юших импульсов гасяшаго устройства, вкпючаюпгее триггер и формироватепиусипители импульсов, два канала формирования управляющих импульсов силовых тиристоров, включающие фазоимпупьсный инвертор, с первым и вторым выходами которого в каждом канале последовательно соединены сравнивающее устройство, пороговое устройство,. управляемый ключ и формирователь-усилитель импульсов, блок токоограничения, содержащий ущэавляемый ключ, одновибратор и пороговое устройство, подключенное входом к датчику тока, одним из выходов - к управляющим входам ключей каналов формирования управляющих импульсов силовых тиристоров и другим выходом через одновибратор - к управляющему входу ключа блока токоограничения, установленного между выходом генерато,ра высокой частоты и одним из входов фазоимпульоного инвертора, второй вход которого подключен к одному из выхоДов генератора тактовых импульсов, о т - личающееся, тем, что, с целью повышения КПД преобразователя и надежности его работы, оно дополнительно снабжено элементом И-НЕ, двумя элементами ЗАПРЕТ, элементами ИЛИ и триггером со счетным входом и двумя раздельными выходами, причем один из входов, элемента И-НЕ и запрещающие входы элементов ЗАПРЕТ подключены к другому выходу генератора тактовых импульсов, второй вход элемента И-НЕ и разрешающий вход первого элемента ЗАПРЕЕТ подключены к выходу высокочастотного генератора, выходы элемента И-НЕ и первого элемента ЗАПРЕТ подключены к входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу дополнительного триггера, соединенного разделительными выходами с соответствующими входами, основного триггера,- счетный вход которого подключен к. выходу второго э лемента ЗАПРЕТ, подключенного разрешающем входом к третьему выходу порогового устройства блока токоограничения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 303702, кл. Н 02 Р 13/18, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 314276, кл. Н 02 Р 13/16, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР № 35О123, кл. И О2 F 13/16, 1972,

11J t

LL innn nnnnnnnnnnnnnnnn. a