Устройство для управления автономным инвертором Советский патент 1979 года по МПК H02P13/18 

триггером и блоком формирования импульсов выключения, причем выход задающего генера- тора подключен к входам первого и второго логических элементов И, второй вход первого логического элемента И соединен через первый формирователь с шиной Пуск с которой также соединен первый вход триггера, выход первого логического элемента И подключен к первым входам коммутаторов, к выходу третьего (Логического элемента Инк входу второго формирователя, выход которого соединен с вто рым входом второго коммутатора, со входом третьего формирователя и логическим элементом НЕ, выход которого через второй логический элемент И подключен ко второму входу первого коммутатора, выход третьего формирователя через первый логический элемент ИЛИ соединенс первым логическим элементом И п трехвходовых логических элементов И, причем : все первые входы п трехвходовьк логических элементов И подключены к одноименным выходам : первогд коммутатора, вторые входы этих элеменi тов соединены с выходами блока формирования i импульсов выключения, кроме первого логическо го элемента И, который подключен к п-ому выхо;ду блока формирования импульсов выключения .через первый логический элемент ИЛИ, а третьи входы п трехвходовых логических элементов И соединены с выходами второго комл татора, смещенными на минус единицу, выходы п трехвходовых логических элементов И подключены к соответствующим выводам для подключения к силовым тиристорным цепям коммутации, выходы блока формирования импульсов выключения через второй логический элемент ИЛИ подключены к третьему входу второ го коммутатора и через блок контроля состояния тиристоров со вторым входом третьего логического элемента И, первый вход блока формирования импульсов выключения соединен со вторым входом триггера, выход которого подключен к первому входу третьего логического элемента И, а входы блока формирования импульсов, вы{ лючения соединены с вьшодами для подключения к силовым тиристЬрны1и цепям коммутации. На фиг. 1 представлено предлагаемое устрой ство; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит генератор 1, формирова тель 2, подключенный ic логическому элементу И 3, выходом подключенному к формирователю 4, подключенному к логическому элементу НЕ S, выходом подключенному к логическому элементу И 6, формирователь 7, подключенный к логическому элементу ИЛИ 8, п трехвходо вых элементов И 9, коммутаторы 10-11, сило вые тиристорные цепи 12 коммутации, блок 13 формирования импульсов включения, логический элемент ИЛИ 14, блок 15 контроля состояния тиристоров, триггер 16, логический элемент И 17. Генератор с частотой fj представляет собой преобразователь типа напряжение-частота. В зависимости от вида и характера нагрузки (различные конструкции мапштострикционного преобразователя) напряжение на входе преобразователя устанавливается или вручную оператором, или автоматически. При этом частота выбирается такой, при которой нагрузка имеет максимальный КПД, т. е. отдает наибольшую акустическую мощность. Максимальная возможная частота задающего генератора всегда должна быть меньще, чем собственная частота коммутирующего контура. Формирователь 2 разрешающего потенциала представляет собой устройство типа мультивибратор. Запускается при приходе команды Пуск. Эта же команда и поступает на установочный вход триггера 16. Формирователь формирует импульс длительностью (1,2-1,3) TI- На первый вход логического элемента И 3 поступают импульсы, с периодом следования Iffy на второй импульс длительностью Tj. Отселектированный импульс поступает на запуск формирователя 4 и одновременно на первона,чальную установку коммутаторов 10 и 11. Коммутатор 10 устанавливается в положение, при котором на его выходах нет импульсов и первый импульс появится только на первом выходе, когда на второй вход придет импульс с генератора 1 через элемент 6. Коммутатор 11 устанавливается в положение (п-1). Формирователь 4 представляет собой мультивибратор, запускаемый импульсом с элемента 3. Формирователь формирует импульс длительностью ДТ. Величина ее выбирается исходя из необходимого времени восстановления температуры структуры п-р переходов тиристоров при кратковременной перегрузке, на время срабатывания цепей защиты и времени окончания переходных процессов ё схемах и элементах. Значение ДТ должно удовлетворять выраже(аюо Т 0,25 (2к+1),где 1 3,5,7.9... Он же включает генератор 1. Кроме того, значение ДТ должно быть больше чем Т пуска, что обесцечивает безаварийное повторное включение при случайном сбое. Элемент НЕ 5 формирует запрещающий потенциал на входе элемента И 6 на время формирования формирователем 4 импульса длительностью ДТ. На первый вход элемента 6 поступают кмрульсы с генератора 1, на второй разрешающий потенциал от элемента 5. Запрещающий потенциал от элемента 5 формируется только во время действия команды Пуск. ,.

Запуск формирователя 7 осуществляется срезом импульса ДТ. Формирователь представляет собой мультивибратор и формирует импульс длительностью 0,5 l/fg, который является имтацией срабатывания п-й цепи коммутации 12, в момент пуска.

На первый вход элемента ИЛИ 8 приходит . импульс имитации срабатывания п-й коммутиру ющей цепи в режиме Пуск, на второй реальный импульс коммутации п-й цепи в режиме Работа.

Коммутатор 10 представляет собой кольцевой распределитель на п выходов и имеет два входа. Первый - для установки в исходное состояние, второй связан с выходом генератора 1 через элемент 6.

Коммутатор И представляет собой кольцеЬой распределитель на п выходов и имеет три Ьхода. Первэш связан с выходом элемента 3 и служит для установки в состояние п-1, ( второй связан с выходом формирователя 4 и служит для установки его через время ДТ в положение п, третий связан С выходом, элемента ИЛИ 14.

В блоке формирования импульсов выключения импульс выключения формируется в моменты времени, когда ток через контур коммутации с максимального достигает нулевого значения и когда появляегся обратный ток в таристоре. Этот импульс опережает следующий за ним импульс с коммутатора 10.

Элемент ИЛИ 14 на п входов подключен к третьему входу коммутатора 11 и служит для последовательного формирования потенциалов выходов.

Блок 15 контроля состояния представляет собой п формирователей, формирующих импульсы длительностью 1,5/1з.

В режиме Работа носле появления первого импульса с блока 13 формирователь 7 начинает формировать запрещающий потенциал, который прикладывается к одному из входов элемента 17. Первый вход триггера 16 связан с щиной Пуск и формирует на выходе запрещающий потенциал на входе элемента И 17. Второй вход триггера связан с первым выходом блока 13 и формирует на выходе (в режиме Работа ) разрещающий потенциал на входе элемента И 17.

В режиме на входе элемента И 17 - запрещающий потенциал. В режиме Работа i на входе элемента разрещающий потенциал с триггера 16 и запрещающий потенциал с блока 15. При пропуске импульса с блока 13 на выходе блока 15 формируется разрещаюц0с( импульс и он запускает формирователь 4.

Рассмотрим работу устройства.

В качестве исходного примем, что число п 4, импульсы с генератора 1 соответствуют фиг. 2а, а импульс Пуск фиг. 26.

При приходе импульса Пуск триггер 16 выдает на элемент И 17 запрещающий потенциал и отключает блок 15 контроля. Одновременно формирователем 2 формируется импульс длительностью l/fg т (фиг. 2в), который селектирует импульс от генератора 1 (фиг. 2г) и при этом запускается формирователь 4.

Импульс длительностью ДТ (фиг. 2д|) поступает через элемент НЕ 5 на вход элемента 6 и отключает коммутатор 10 на время ДТ.

В начале формирования импульса длительностью ДТ коммутатор 10 устанавливается в иходное положение (п), а коммутатор 11 в п-1 (фиг. 2ej):

Срезом импульса длительностью ДТ (фиг. 2ef формируется импульс с формирователя 7, который имитирует срабатывание п-й цепи блока 13 в режиме Т1уск, и через элемент ИЛИ 8 поступает на вход первого элемента И 9.

Срезом импульса длительностью ДТ формируется на выходе коммутатора 11 разрещающий потенциал. Таким образом, на первом элементе И из п трехвходовых элементов И 9 формируется импульс с коммутатора 11 (фиг. 2е2 а с формирователя 7 (фиг, 1 и 2) следующий. Первый импульс с коммутатсфа Ш формирует первый импульс с выхода первого элемента И из п трехвходовых элементов И 9 (фиг. 2к1), который формирует первую полуволну тока в цепях коммутации 12 (фнг. 2-л). Bi момент, когда ток равен О, формируется импульс выключения первш цепи 12 (фиг. 2И2), который поступает через элемент 14 на вход коммутатора 11, формируя (щрещающий потенциал (фиг. 2еЗ) и за0рещаюцр1ё потенциал на выходе блока 15 (фиг. 2мЗ). На выходе второго элемента И из п трехвходовых элементов И 9 формируется импульс (фиг. 2 к 2), который формирует вторую полуволну тока в цепях 12. Далее цшсл повторяется.

При исправной работе инвертора формируются-потенциалы (фиг. 2е1-е6, 2И1-И4, 2К1,) и формируются полуволны тока в цепях 12 в режиме Работа.

: Допустим, что пропал импульс, следующий за импульсом (фиг. 2 м6), а следующий импульс оказался во времени.согласно фиг. 2м8. Тогда блок 15 формирует на своем выходе потенциал (фиг. 2-0), который через элемап И 17 осуществляет запуск формирователя 7 (фиг. 2д2), что равнозначно тому, что повторился бы режим Пуск. I

Рассмотрим работу устройства для трех раэличшлх случаев: 1- помехи сбивают коммутаторы 10 и 11 и в них помимо истинных единиц появляются ложр1ые. В этом случае ложные единицы, возникшие в одном из коммутаторов Ю или II, не пройдут через п трехвходовые элементы И 9, и схема при наличии сбоев будет продолжать синфазную работу. 2- в коммутаторах 10 и 11 вместо единицы появляются нули. В этом случае срабатывает блок 15, включается пауза на ЛТ, восстанавливается синфазность схемы. 3- в цепях 12 и блоке 13 не сформировалось импульсов (фиг. 2и1-И4). В этом случае устройство после паузь ДТ запускается вновь. Другие случаи являются Лромежуточными и укладьшаются в один из трех рассмотренных вариантов. Таким образом, основными преимуществами устройства по сравнению с известным являются повышение помехоустойчивости за счет уменьшення вероятности вхождения устройства в аварийный режим на участке времеуш безотказной работы, автоматическое включение устройства при наличии сбоя, через время, достаточное для восстановления всех схем и элементов в исходное состояние. Формула изобретения Устройство для з равления автономным инчвёртором, состоящее из генератора, двух коммутаторов, шины Пуск, ,отличающеес я тем, тто, с целью повышения помехоустойчивости и надежности работы инвертора, оно снабжено тремя формирователями, тремя логическими элементами И, п трехвходовымн элементами И, логическим элементом НЕ, двумя логическими элементами ИЛИ, блоком контро ля состояш тирдсторов, триггером и блоком формирования импульсов выключения, причем выход задающего генератора подключен к входам первого и второго логических элементов И, второй вход первого Логического элемента И соединен через первый формирователь с шиной Пуск, 1C которой также соединен первый вход триггера, выход первого логического элемента И подключен к первым входам коммута торов, к выходу третьего логического элемента И и к входам второго формирователя, вьхход которого соединен со вторым входом второго коммутатора, со входом третьего формирователя и логическим элементом НЕ, выход которого через второй логический элемент И подключен ко второму входу первого коммутатора, выход третьего формирователя через первый логический элемент ИЛИ соединен с первым логическим элементом И п трехвходовых логических элементов И, причем все первые входы п трехйходовых логических элементов И подключены к одноименным выходам первого коммутатора, вторые входы этих элементов соединены с выходами блока формирования импульсов выключения, кроме первого логического элемента И, который подключен к п-му выходу блока формирования импульсов выключения через первый логический элемент ИЛИ, а третьи входы п трехвходовых логических элементов И соединены с выходами второго коммутатора, смешенными на минус единицу, лыходы п трехвходовых логических элементов И подключены к соответствующим выводам для подключения к силовым тиристорным цепям коммутации, выходы блока формирования импульсов выключения через второй логический элемент ИЛИ подключены к третьему входу второго KOMNfyraTOpa и через блок контроля состояния Тиристоров со вторым входом третьего логического элемента И, первый вход блока формирования импульсов выключения соединен со вторым входом триггера, выход которого подключен к первому входу третьего логического элемента И, а входы блока формирования импульсов выключения соединены с вьгоодами подключения к силовым тиристорным цепям коммутации. Источншси информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 311365, кл. Н 02 Р 13/16, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР N 581115, кл. Н 02 Р 13/18, 1968. 3.Черномашенцев В. Г., Пацкевич В. А., Система управления многоячейковым ультразвуковым преобразователем частоты, сб. Всесоюзной научно-технической конференции Разработка и промышленное применение полупроводниковых преобразователей частоты в машиностроении (17-19 мая 1977 г., Уфа). Тезисы докладов, М., 1977, выпуск сборника осуществлен ЩШТО Машпрома и Уфимским авиационным институтом имени Орджоникидзе, с. 98-100, рис. 1.