Изобретение относится к системам управления тир.чсторньки преобразователями постоянного тока и может быть использовано в промыишенном электроприводе, электровозах и электропоездах постоянного тска, Известны устройства для умрэБлекия тиристорно-импульоным преобразователе с дискретным сдвигом импульсов, жаш.ие задаюинй 1енератор, тактовый счетчик импульсов, дешифратор, реверсивный счетчик управления, координирующее устройство, управляющее устрой ство 1 и 2 . Наиболее близким к иэобретеньпо по технической сущности является устройство, содержащее тактозь.тй и суеверсивный счетчики, задающий ген---гратор, управляющий блок с шинами набора и возврата позиций, элементы И, триггер знака, дешифратор с шинами сдвигаемЪй последовательности импульсов 3J, Однако такие устройства не обеспечивают управление работой тиристоров двухступенчатых тиристорно-импульсных преобразователей с общим узлом коммутации . без главных тиристопов. Цель изобретения - расгггнрение области применения цифровог-с устройства для управления тиp -;c:тopньi - г:р(збразо диссретным сдвигом импульсов , У ;азанная цель достигается тем, что устройстЕО дополнительно снабжено двумя счетными триггерами, причем один зкход триггера знака подключен к одному входу элемента И, соединенного выходом с шиной возврата позиций реверсивного счетчика и вторым входом соединенного с шиной набора позиций управляюшего блока, подсоединенной к одному из входов второго элемента И, вь ходом. подключенного к шине набора позиций реверсивного счетчика, крутим входом подключенного ко второ;--гу выходу триггера знака соединенному с входом третьего элемента И, второй рход которогО подключен к шине воэЕфата позиций управляющего блока, а вьазчод подсоединен к шине возврата позиций реверсивного счетчика, входы счетных триггеров подключены к соответствующим выходс1М несдвигаемых импульсоз тактового счетчика, выходы -упомянутых триггеров подключены к одним входам четвертого и пятого элементов i х другие входы которых соединены со вторым выходом триггера знака, йа фиг, i представлена блок-схема щ-сррового устройства для управления
тиристорным преобразователем с дискретным сдвигом импульсов; на фиг. 2- двухступенчатый тиристорно-импульсный преобразователь с общим узлом коммутации без главных тиристоров, обеспечивающий изменение выходного напряжэния во всем диапазоне регулирования, т. е
04у4 1, где 2р - коэффициент заполнения; на фиг. 3 а - диаграммы напряжеиий- в элементах двухступенчатого преобразователя на 1-й ступени регулирования; на фиг, Зб - на 11-ой ступени регулирования.
Цифровая Система управления содери ит задающий генератор 1, представляющий собой генератор релаксационных колебаний, который соединен с тактовым счетчиком 2 импульсов, выполненным Б виде двоичного счетчика, который своими 2 выходами (п - число триггеров в счетчике) соединен с дешифратором 3, выполненным в виде диодной матрицы, которая своими 2 л входами соединена с выходами реверсивного счетчика 4 управления, выполненно1о Б виде двоичного счетчика со сквозным переносом единицы.
Управляющее устройство 5 потенциальным выходом связано с триггером 6 знака, имеющего раздельные входы и раздельные выходы. Кроме того, управляющее устройство 5 соединено с входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И 7-10 совпа,цения, которые другими входами соединены с выходами триггера б знака. Элементы И 7-10 совпадения своими BIJXOдами подключены к реверсивному счетчику 4 управления. Кроме того, триггер знака своими выходами соединен с входами элементов И 11-16, другие же входы элементов И 11, 12, 15 и 16 соединены с выходами дешифратора 3, а лругие входы элементов И 13 и 14 соединены с выходами триггеров 17 и 18 со счетным входом, причем вход триггера 17 соединен с выходной шиной 19 тактового счетчика 2 импульсов, а вход триггеров 18 - с выходной шиной 20 тактового счетчика 2 импульсов .
Кроме того, цифровая система содержит выходную шину 21 дешифратора 3, соединенную с элементами И 11 :;i 15 и выходную шину 22, соединенную с элементами И 12 и 16, По шинам 21. и 22 следуют сдвигаемые во времени импульсы и смещенные относительно дру друга на 180° . Выход 23 дешифратора, 3 связан раздельным входом триггера б знака. На выходе 23 появляется импульс при переходе со 11-й ступени регулирования на 1-ю. Выход 24 де- шифратора 3, на котором появляется импульс при переходе с 1-й ступени регулирования на 11-ю, соединен с реверсивным счетчиком 4 импульсов к с раздельным выходом триггера 6 нака. Выходная шина 25 возврата позиций управляющего устройства 5 подключена к входам элементов И 7 и 8, а выходная шина 26 Е-:абора позиций управлякхцего устройства 5 подключена к элементам И 9 и 10. Входная шина 27 возврата позиций реверсивного счетчика 4 управления соединена с выходами элементов И 7 и 9, а входная шина 28 набора позиций реверсивного счетчика 4 управления соединена с выходами- элементов И 8 и 10. Выход 29 управляющего устройства, предназначенный для установки в исходное положение триггеров реверсивного счетчика управления 4 в начальный момент регулирования, соединен с реверсивным счетчиком 4 управления, а выход 30 управляющего устройства 5 соединен с раздельным входом триггера 6 знака. Раздельные входы 31 и 32 триггера 6 знака подключены к дешифратору 3. Вход 31 соединен с входом реверсивного счетчика 4, а вход 32 - с выходом управляющего устройства 5. Раздельный выход 33 триггера 6 знака соединен с элементами И 10, 13, 14, 15 и 16, а раздельный выход 34 триггера 6 знака подключен к элементам И 9, 11 и 12. Выходы 35 и 36 подсоединены к элементам И соответственно к 11, 14 и к .12, 13, предназначены для подачи управляющих импульсов на соответствующие тиристоры силового преобразователя.
Двухступенчатый тиристорно-импульсный преобразователь с общим узлом коммутации содержит коммутирующие тиристоры 37, 38, 39 и 40; коммутирую-ш,ие диоды 41 и 42; обратные диодш 43 и 44; ко -п гутирующие дроссели 45 и 46 коммутирующий конденсатор 47; двигатели 48 и 49.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В момент времени: t происходит открытие коммутирующего тиристора 37. Коммутирующий конденсатор 47 перезаряжается на обратную полярность по цепи; конденсатор 47 - коммутирующий диод 42 - коммутирующий дроссель 46 - коммутирующий тиристор 37, В связи с тем, что нижний тиристор моста 39 закрыт, к двигателю 49 напряжение не прикл.адывается. Учитывая, что реальный контур всегда обладает активным сопротивлением, величина напряжения на кондденсаторе 47 после перезаряда на обратную полярность будет ниже первоначального заряда на величину потерь и и в перезарядном контуре (ф.иг. За) . При одновременном открытии тиристоров 37, 39, в момент времени t коммутирующий конденсатор 47 доэаряжается до первоначального напряжения через цепь двигателя 49 и источник питания, т. е. в момент к двигателю 49 будет приложено напряжение, равное величине потерь ди. Для перезаряда на обратную полярность конденсатора 47 открывается тиристор 38,момент времени t, и конденсатор 47 перезаряжается на обратную полярность по цепи: конденсатор 47 - коммутирующий диод 41 - ко умутирующий дроссель 45 - коммутирующий тиристор 38 - конденсатор 47. Как и в предшествующем случае уровень напряжения на конденсаторе 47 после перезаряда будет ниже первоначального на величину потррь MJ (фиг. За) в перезарядном крнтуре. При одновременном открытии тиристоров 38 и 40 момент времени tj конденсатор 47 дозаряжает ся до первоначального уровня через двигатель 48 и источник питания. В момент паузы ток в двигателях 48, 49 поддерживается через обратные диоды 43, 44. Для повышения напряжения на двигателе на 1-й ступени регулирования необходимо уменьшить рассогласование во времени включения тиристоров 37 и 37 39,а также 38 и 38, 40. Максимальное напряжение на 1-й ступени регулирования будет прикладываться к двигателю в случае одновременного включения тиристоров 37, 39 и 38, 40. Дальнейшее увеличение напряжения на двигателе достигается 11-й ступенью регулирования. В момент времени t (фиг. 36) происходит открытие тирис торов 37, 40 и к двигателю 48 прикладывается напряжение источника питания. Для закрытия тиристоров 37, 40 ; происходит открытие тиристора 38, мо мент времени tj. К тиристору 37 прикладывается обратное напряжение конденсатора 47. После перезаряда конденсатора 47 через тиристоры 38, 40 и одновременно через диод 41 и дроссель 45 на об ратную полярность прекращается подача напряжения на двигатель 48, момен времени t, . Во второй полупериод, мо мент времени t, открывается тиристор 38 одновременно с тиристором 39 и к двигателю 49 прикладывается напр жение источника питания. Одновременн происходит перезаряд конденсатора 47 на обратную полярность, через диод 41 и коммутирующий дроссель 45. В мо мент времени ty открывается тиристор 37 и к тиристору 38 прикладывается обратное напряжение, благодаря чему последний закрывается, а конденсатор 47 перезаряжается на обратную полярность через тиристоры 37, 39 и двигатель 49, а также через коммутирующую цепь - диод 42 и дроссель 46. Дл увеличения напряжения, подводимого к двигателю, необходимо увеличивать рассогласование во времени включения тиристоров 37, 40 относительно тирис тора 38 и 38, 39 относительно тиристора 37. Уменьшение напряжения на дв гателях происходит в обратной послед вательности. Как следует из описания работы рассмотренного тиристорно-импульсного преобразователя (фиг. 2), у которого алгоритм работы тиристоров на 1-й ступени регулирования отличается от алгоритма работы тиристоров на 11-ой ступени регулирования. Устройство управления, указанное в качестве известного, не может обеспечить работу рассматриваемого преобразователя, так как в известном устройстве формирование управляющих импульсов происходит в другой логической последовательности. От управляющего блока 5 по выхо цу 29 подается сигнал на реверсивный счетчик 4 управления, устанавливающий триггеры в исходное состояние. Одновременно по выходу 30 от управляющего блока подается сигнал на раздельный вход 32 триггера бзнака, устанавливающий триггер 6 в устойчивое состояние, при котором на раздельном выходе 34 появляется сигнал. С зада}ощего генератора 1 на тактовый счетчик 2 импульсов поступают тактовые импульсы с частотой где fp. частота тиристоров преобразователя;число триггеров в двоичных счетчиках (в реверсивном и в тактовом счетчиках), которые изменяют состояния триггеров тактового счетчика импульсов. С противоположных плеч последнего триггера тактового счетчика 2 импульсов по выходным шинам 19, 20 импульсыс частотой fp следуют соответственно на тиристоры 37 и 38 (фиг. 2). Минимальное напряжение на 1-й ступени регулирования будет прикладываться к двигателям при максимальном рассогласовании во включении тиристора 37 относительно одновременного открытия тиристоров 37 и 39, тиристора 38 относительно одновременного открытия тиристоров 38 и 40. Поэтому исходное состояние триггеров реверсивного счетчика 4 управления определяет требуемый максимальный сдвиг. Для увеличения подводимого напряжения на 1-й ступени регулирования необходимо осуществлять уменьшение сдвига во времени включения указанных тиристоров. При поступлении от управляющего блока 5 сигнала по шине 26 набора позиций на элемент И 9, на другой вход которого поступает сигнал от триггера 6 знака по раздельному выходу 34, с выхода- элемента И 9 сигнал пройдет на шину 27 возврата позиций реверсивного счетчика 4 управления, который изменит состояния триггеров реверсивного счетчика 4 управления. При совпадении состояний триггеров тактового счетчика 2 импульсов и триггеров реверсивного счетчика 4 управлення на выходных шинах 21, 22 дешиф ратора 3 появляются импульсы с частотой fp, смещенные относительно дру друга на 180 и на -5 где Т - период переключения тирис-торов;К число позиций на 1-й ступени регулирования; (2 -1)- емкость двоичных счетчиков; С/ - дискретность квантования от носительно соответствующих импульсов, идущих по выходным шинам 19, 20 тактового счетчика 2 импульсов. По выходной шине 19 тактового счетчика 2 импульсов управляющие импульсы следуют на тиристор 37 (фиг. по выходной шине 20 - на тиристор 38 по выходнойшине 35 - на тиристор 39 и по вы одной шине 36 - на тиристор Учитывая, что с выходной шины 21 дешифратора импульсы поступают на элемент И 11, на другой вход которого поступает сигнал с выхода34 триг гера 6 знака, с выхода элемента И 11 импульсы поступают на выходные шины 19 и 35, что позволяет осуществить одновременное включение тиристоров . 37 и 39. Через 0,5 Т появляются импульсы на выходной шине 22 дешифратора, одновременно с которыми с выхода элемента И, на входы которого поступает сигнал с выхода 34 триггера 6 знака и -с выходной шины 22 дешифратора, поступают импульсы на выходную шину 20 тактового счетчика 2 импульсов, и на выходную шину 36. Последнее обеспечивает одновременное открытие тиристоров 38 и 40 (Фиг. 2) в соответствии с диаграммами (фиг. За При дальнейшем поступлении сигналов от управляю1це1о устройства 5 по шине 26 набора позиций происходит изменение состояний триггеров реверсивного счетчика 4 управления, при совпадении состояний которых с состояниями триггеров тактового счетчика 2 импульсов происходит уменьшение сдвига во времени между импульсами, идyщи -lи по выходным иинам 19, 20 относительно ссответствующих импульсов, идущих по выходным шинам 35, 36, так как в данном случае управляющие сигналы от управляющего устройства 5, илущие по шин€ набора позиций 26, поступают на шину 27 возврата позиций реверсивного счетчика через элемент И 9. Последнее соответствует увеличению напряжения, подводимого к двигателям. При достижении минимального сдвига во времени; между импульсами, идущими по выходным шинам 19, 20 тактовог счетчика 2 импульсов и импульсами, идущими по выходным шинам 35, 36, который ранен на выходе 24 дешифратора 3 появляется сигнал, который, поступая по раздельному входу 31 триггера 6 знака, переводит его в другое устойчивое состояние, при котором появляется сигнал уже на выходе 33 и исчезает с выхода 34. Одновременно сигнал с выхода 24, поступая на реверсивный счетчик 4, переводит триггеры в состояние, соответствующее исходному для 11-ой ступени регулирования. При этом управляющие сигналы, продолжая поступать от управляющего блока 5 по шине 26 набора позиций, следуют на вход элемента И, на другой вход которого поступает сигнал с выхода 33 триггера 6 знака и с выхода элемента 10 сигналы поступают .уже на шину 28 набора позиций реверсивного счетчика 4, что приводит к выполнению операции сложения. На данной стадии регулирования сигналы исчезают с элементов И 11, 12 и с выхода 33 поступают на элементы И 13, 14, 15, 16. На 11-й ступени регулирования в соответствии с диаграммами (фиг. 35),, в момент времени t,, по выходной шине 19 тактового счетчика 2 импульсов, импульс поступает на триггер со с4етным входом 17,который находится в таком состоянии,при котором в момент поступления импульса с шины 19,с выхода триггера 17 сигнал поступает на вход элемента И 13, на другой вход которого поступает сигнал с раздельного выхода 33 триггера 6 знака. Последнее является необходимым условием появления импульса на выходной шине 36, т. е. происходит одновременная подача импульсов на тиристоры 37 и 40 (фиг. 2). В момент времени t (фиг. Зб) при совпадении состояний триггеров тактового счетчика 2 и триггеров реверсивного счетчика 4 на выходной шине 21 де;дешифратора 3 появляется импульс, который поступает на элемент И 15, на другой вход которого подается сигнал с раздельного выхода 33 триггера 6 знака. При совпадении сигналов на выходе элемента И 15 появляется импульс, который поступает на выходную шину 20, т. е. проходит на тиристор 38 (фиг. 2). Одновременно этот же импульс поступает на триггер 18 со счетным входом, переводя его в такое состояние, .при котором на выходе триггера отсутствует сигнал, т, е. происходит подготовка . триггера к появлению на его выходе Сигнала при поступлении следующего импульса в соответствии с таблицей состояний триггера. (фиг. 36), на выходной шиге 20 такто вого счетчика 2 импульсов появляетс импульс, который одновременно следует на вход триггера 18 со счетным входом. Учитывая, что триггер 18 на ходится в таком состоянии, когда пр поступлении на вход импульса на его выходе появляется сигнал, который следует на элемент И 14, на другой вход которого подается сигнал с раздельного выхода 33 триггера 6 знака на выходе 35 появляются импульсы одновременно с появлением на выходе 20, что соответствует одновременной подаче управляющих импульсов на тиристоры 38, 39 преобразователя (фиг. 2). Через полпериода после подачи уп равляющего импульса на тиристор 38 (фиг. 2), в момент времени t, при совпадении состояний триггеров тактового счетчика 2 с состоянием триг геров реверсивного счетчика 4, на выходной шине 22 дешифратора 3 появ ляется импульс, который поступает на элемент И 16, на другой вход которого проходит сигнал с выхода 33 триггера 6 знака. При совпадении указанных сигналов с выхода элемента И 16 импульс поступает на выходную шину 19, т. е. на тиристор 37 (фиг, Одновременно сигнал поступает на триггер 17 со счетным входом, который переводит его в другое состояние, при котором на еговыходе отсутствует сигнал. При поступлении последующих сигналов от управляющего блока 5 по ши не набора позиций 26 будет происходить изменение состояний триггеров реверсивного счетчика 4, при котором увеличивается рассогласование в открытии тиристоров 37, 40 относитель но тиристора ЗЬ и тиристоров 38, ЗУ относительно тиристора 37 в соответ ствии с диаграммами (фиг. 36}. Логика прохождения импульсов в системе аналогична описанной. При достижении последней ступени регулирования происходит фиксация позиции. Для осуществления возврата позиций от управляющего-блока 5 подаетс сигнал по шине 2Ь возврата позиций, который поступает на элемент И 7, н другой вход которого подается сигнал с раздельного выхода 33 триггера ь 10 гнака. При совпадении сигналов, с выода элемента И сигнал поступает на ину возврата позиций 27 реверсивноо счетчика 4, который переводит риггеры в такое состояние, при совадении состояний которых с состояими триггеров тактового счетчика 2 роисходит уменьшение рассогласоваия во времени поступления импульсов о шине 19 относительно импульсов, оступающих по шине ЗЬ и импульсов, дущих по шине 20 относительно импульсов, поступающих по шине 36, так как в данном случае выполняется операция вычитания. С каждым последующим сигналом, поступающим от управляющего блока 5 по шине 25 возврата позиций, происходит уменьшение длительности импульсов выходного напряжения насГ, При окончании регулирования на 11-й ступени, на которой для снижения уровня напряжения на двигaтeляk требуется уменьшать рассогласование во времени открытия соответствующих тиристоров преобразователя, для перехода на 1-ю ступень регулирования на выходной шине 23 дешифратора 3 появляется сигнал, который поступая на раздельный вход 32 триггера 6 знака, переводит его в другое устойчивое состояние. При этом на раздельном выходе 33 сигнал исчезает и соответственно на элементах И 8,9, 11,12. Для уменьшения выходного напряжения преобразователя на 1-й ступени регулирования, необходимо производитьувеличение рассогласования во времени включения тиристора 37 относит.ешьно одновременного открытия тиристоров 3/, ЗУ и тиристора ЗВ относительно тиристоров ЗЬ, 40. При поступлении сигналов на Г-й ступени регулирования от управляющего блока 5 по шине 2Ь возврата позиций сигналы подаются на элемент И Ь, на другой вход которого поступает сигнал с выхода 34 триггера 6 знака. Теперь сигналы проходят от управляющего блока 5 на шину 28 набора позиций реверсивного счетчика 4, при поступлении которых производится операция сложения, т. е. увеличение рассогласования во времени появления импульсов на шине 19 относительно импульсов, появляющихся на шине 35 и импульсов, появляющихся на 1яине 20 относительно импульсов, появляющихся на шине 36. Логика появления импульсов на указанных шинах аналогична описайной ранее при осуществлении набора позиций на 1-й ступени регулирования в обратной последовательности. Таким образом, выполняя построение устройства для управления в соответствии с описанием, представляется
возможность расширить область применения последнего.
Формула изобретения
Цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем с дискретным сдвигом импульсов, содержащее задсоощий генератор, соединенный с та1 товым счетчиком с двумя выходами несдвигаемых импульсов, подключенным к дешифратору с шинами сдвигаемой последовательности импульсов и с шинами, контролирую аими окончание регулирования на первой и второй сту пенях, элементы И, управляющий блок с шинами набора и возврата позиций, триггер знака, реверсивный счетчик с шинами набора и возврата позиций, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, он дополнительно снабжен двумя счетными триггерами, причем один выход триггера знака подключен к одному входу элемента И, соединенного выходом с шиной возврата позиций реверсивного счетчика и вторым входом соединенного с шиной набора позиций управляющего блока, подсоединенной к одному из входов второго элемента И, выходом подключенного к шине набора позиций реверсивного счетчика, другим входом подключенного ко второму выхос- ду триггера знака соединенному с входом третьего элемента И, второй.вход которого подключен к шине йозврата позиций управляющего блока, а выход подсоединен к шине возврата позиций реверсивного счетчика, входы счетных триггеров подключены к соответствующим выходам несдвигаемых импульсов тактового счетчика, выходы упомянутых триггеров подключены к .одним входам четвертого и пятого элементов И, другие входы которых соединены со вторым выходом триггера знака.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 20 1. Авторское свидетельство СССР № 366540, кл. Н 02 Р 13/16, 1У6У.
2,Авторское свидетельство СССР № 394907, кл. Н 02 Р 13/16, 1971.
3.Авторское свидетельство СССР 25 по заявке № ; 16 755U/07 , .
кл, Н 02 Р 13/16, 1975 (прототип).
(}
1
38 ж 42
W W3
л
h
,3
г:
3
3,39
36
3SW
Uc
м
(
