Одноканальное устройство для фазового управления статическим преобразователем Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления тиристорами выпрямительных и инверторных установок, j

Известны одноканальные асинхронные системы импульсно-фазового управления вентильными преобразователями, содержащие общий управляеьвлй генератор, частота которого является функцией JQ сигнсша ошибки, и распределитель импульсов по фазам вентильного преобразователя. Системы такого типа охватываются обратной связью по регулируемому выходному параметру прербразова-., теля (напряжению, току, скорюсти двигателя и т. д.), позволяющей осуществлять астатическое регулирование параметра без применения дополнительных регуляторов ti.20

Однако в этих системах, являющихся разновидностью систем фазовой автопостройки частоты, функцию фазового детектора выполняет объект регулирования, что ограничивает их область 25 применения.

Известны также одноканальные асинхронные сЛ стемы в которых обратная СВЯЗЬ по углу регулирования замыкается при помощи фазового компаратора.

сравнивающего фазы двух сигналов: питающего напряжения и импульсов с одного из выходов распределителя 2J,

Такие систекы обладают универсальностью синхронных систем фазового управления, т. е. способностью работать как в замкнутом, так и в разомкнутом контуре регулирования.

Недостаток известных систем растянутость переходного процесса, а также возмэжная неустойчивость управляемого ими преобразователя при пуске. Последнее обстоятельство обусловлено отсутствием привязки последовательности управляющих импульсов на выходе распределителя к существующему на момент пуска фазовому состоянию сети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является одноканальное устройство фазового управления статическим преобразователем, в котором генератор импуЛьсов связан с распределителем импульсов, состоящим из триггеров и диодной матрицы, через ключевой элемент 13J.

Ключевой элемент управляется блоком синхронизации, связанным с питающей сетью, одним из выходов диодной матрицы и блоком установки триггеров распределителя в исходное состояние. Счетные триггеры распределителя, соед нены по схеме последовательного грех разрядного счетчика с обратной связь единичного выхода триггера третьего разряда и единичного входа триггера второго разряда. Данная обратная свя исключает два лишних состояния распр . Нулевые входы триггеров пе вого и третьего разрядов и единичный вход триггера второго разряда подключен к выходу блока установки триг геров в исходное состояние. Причем это исходное состояние совпадает с одним из рабочих состояний распредалителя. Недостаток такого устройства заключается в том, что исходное состоя ние распределителя совпадает с одним из его рабочих состояний в момент пуска или повторной синхронизации, когда ключевой элемент закрыт и импульсы от управляющего генератора на счетный вход распределителя не проходят, на его выходе при установке исходного состояния появляется импульс управления, который без принятия специальных мер приводит к лож ному включению вентилей преобразователя. При управлении узкими импульса ми данный недостаток устраняется под клю ением соответствующей исходному состоянию шины диодной матрицы диод к выходу ключевого элемента. При необходимости управления вентиля преобразователя широкими импуль самл, особенно при работе с сетью пяременной частоты удобно получать сто двадцати градусные импульсы управления путем логического сложения соответствующих пар сигналов на выходе распределителя, В этом случае принцип действия известного устройст ва не дает простой схемной возможнос ти для устранения данного недостатка Реализация распределителя при помощи последовательного счетчика с об ратной связью приводит, во-первых, к ассиметрии управляющих иг-отульсов, вызванной задержками переключения триггеров, и, во-вторых к появлению ложного импульса, в данном случае к;а выходе триггера второго разряда, вызванного действием обратной связи, Применение известного устройства утя управления реверсивным преобразователем невозможно ввиду того, что при изменении последовательности фаз питающей сети потребуется полключевие к блоку синхронизации другого кахода распределителя. Ограничение по величине начального угла управления обусловлено тем, что. импульсы с выхода управляемого генератора следуют с интервалов в 60 электрических градусов, а nepejcraeчение распределителя из исходмого состояния в следующее происколмт ближайшим по отношению к импульсу синхронизации импульсом с выхода управляемого генератора. Цель изобретения - повышение надежности устройства и расширение области его применения. Поставленная цель достигается тем, что в усогройстве для фазового управления статическим преобразователем, в распределителе импульсов триггеры выполнены синхронными с конъюнктораки на управляющих УК-входах, причем выход ключевого элемента подключен к синхронным входам этих триггеров, основной выход триггера первого разряда подключен к первым входам конъюнкторов D и К триггеров второго и третьего разрядов, основной выход триггера второго разряда подключен ко втором входу конъюнктора 3 триггера третьего разряда, инверсный выход которого соединен со вторым входом конъюнктора 3 триггера второгоразряда, а входы установки упомянутых триггеров подключены к выходу блока установки триггеров распределителя в исходное состояние . Кроме того, с целью обеспечения управления преобразователем при реверсе последовательности фаз питающего напряжения, дополнительно введены первый и второй конъюнкторы, дезъюнктор, триггер и датчик последовательности фаз питающего напряжения, причем выходы датчика подключены к установочным входам триггера, основной выход которого подключен к первому входу первого конъюнктора, инверсный гвыход - к первому входу второго конъюнктора, вторые входы первого и второго конъюнкторов подключены к выходным шинам диодной матрицы, а выходы - ко входам дезъюнктора, выход которого подключен к блоку синхронизации. С целью расширения диапазона установки начального угла регулирования, устройство снабжено блоком запрета, состоящим из делителя напряжения и блока регулируемой задержки, причем делитель напряжения подключен к об1аей точке источника управляющих сигналов и генератора импульсов, средняя точка делителя подключена к регулирующему входу блока регулируемой задержки, запускающ 1й вход которого подключен к клеммам для подключения к питающей сзти, а выход - к блоку синхронизации, На чертеже представлена функциональная схема данного устройства. йа вход генератора 1 импульсов и йяока 2 запрета воздействует управляющее напряжение . Uy, а выход генератора подключен к ключевому элементу 3, управляющие входы которого соединены с включающим 4 и отключающим 5 выходами блока 6 синхронизации, а выход - со входом распределителя 7 импульсов, собранного на трех синхронных триггерах а, У и 1U с конъюнкторами н управляющих 3 и К входах. Выходы триггеров 8, 9 и Ю подключены к диодной матрице И, выходные шины 12 - 17 которой связаны с цепями уп равления силовых вентилей преобразователя. Для осуществления начальной синхр чизации и ее контроля при прямой и обратной последовательностях фаз питающей сети ьслходы 12 и 15 диодной матрицы подключены к конъюнкторам 18 и 19, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера 20, установочные входы которого связаны с датчиком 21 последовательности, фаз питающего напряжения. Выходы конъюнкторов 18 и 19 подключены ко входам дезъюнктора 22, вых которого соединен с блоком 6 синхронизации на другие входы которого поступают соответственно сигнал с выхода блока 2 запрета, переменное напряжение и одной из фаз питающей сети и выходное напряжение генератора 1. Блок 2 запрета, состоящий из делителя 23 и 24 напряжения и устройства 25 регулируемой задержки, регулирующий вход 26 которого подключен к средней точке делителя, а запускающий вход 27 - к напряжению U питающейсети. Входы установки триггеров 8, 9 и 10 соединены с выходом блока 28 установки триггеров распределителя в исходное состояние, не совпадающее ни с одним из его рабочих состояний. Для исключения двух лищних состояний одним из которых является исходное, а также обеспечения перехода от исходного состояния распределителя 7 к последовательности его рабочих состо яний при воздействий импульсов от ге нератора 1 через ключевую схему 3 на синхронные входы триггеров 8, 9 и 10 основной выход триггера 3 подключен к первым входам конъюнкторов Э и К триггеров 9 и 10, основной выход триггера 9 подключен к второму входу конъюнктора D триггера 10, инверсный выход которого подключен к второму входу конъюнктора 3 триггера 9. Устройство работает следующим образом. При включении устройства в работу импульсы с генератора 1 в первый мо мент времени на вход распределителя 7 не поступают, так как ключевая схе ма 3 отключена. Одновременно от блока 28 установки триггеров распредели теля в исходное состояние на входы установки триггеров 8, 9 и 10 поступает импульс, устанавливающий их в исходное состояние, при этом на одной 12-17 выходной шине диодной матрицы распределителя импульс управления не появляется. Одновременно подготавливается к работе блок 2 запрета. Часть управляющего напряжения с выхода делителя 23 и 24 поступает на регулирующий вхо.ц 26 устройства задержки. При появлении синхронизирую1дего импульса питающего напряжения устройство задержки формирует импульс запрета, поступающий вместе с синхронизирующими на входы блока б синхронизации. Длительность этого импульса пропорциональна части управляющего напряжения. Ключевая схема 3 открывается после его окончания. В результате распределитель переводится из исходного состояния в рабочее не обязательно первым после импульса синхронизации импульсом с выхода генератора, а тем который действитель ю соответствует заданному на момент пуска значению угла регулирования. Таким образом, первый импульс уп- равления всегда появляется на шине 12 диодной матрицы, причем возможная величина его фазового сдвига относительно синхронизирующего напряжения определяется исключительно заданным значением управляющего напряжения, Контроль синхронизации осуществляется путем сравнения фазы синхронизи-. рующего импульса и импульса с контролиpye tыx выходов шины 12 или 15 расаределителя в зависимости от заданного направления преобразования. Пе еключение контролируемых выходов при реверсе производится при помощи логической схемы,- состоящей из триггера 20, двух конъюнкторов 18 и 19, дезъюнктора 22. При нарушении синхронна еиции фазы этих импульсов не совпадают, на выходе 5 блока синхронизации появляется импульс который воздействуя, на ключевую схему 3, отключает счетный вход распределителя от генератора 1 и устанавливает распределитель 7 в исходное состояние путем воздействия на блок 28 установки. Очередной синхронизирующий импульс с выхода.4 блока синхронизации производит повторную синхронизацию. При наличии синхронизации отключающий импульс на выходе 5 отсутствует. Благодаря применению синхронных триггеров с конъюнкторами на управЛЯЮ1ЦИХ Э К входах отсутствует ассимметрия управляющих импульсов на выходе распределителя, обусловленная задержками переключения триггеров. Кроме того, действие обратных и прямых связей между выходами и управляющими вxoдa vи триггеров, необходимых дня- искл-ячения лишних состояний и задания нужной последовательности переключения триггеров, не приводит к появлению ложных импульсов на выходных шинах 12-17 распределителя. Структура предлагаемой одноканальной системы импульсно-фазового управления вентильным преобразователем дает возможность осуществления как синхронного, так и асинхронного принципа управленияi Последнее достигается за счет того или иного варианте реализации схемы управляемого генератора, или еще проще, способом подключения управляемого генератора им-пульсов и формирования управляющего напряжения. Кроме того, изобретение позволяет просто и надежно осуществлять начальную привязку и последующий контроль синхронизации управляюцуих импульсов распределителя с прямой или обратной (при реверсе) последовательностью фаз питсиощей сети, оптимальным образом формировать limpoкие управляющие импульсы и обеспечивать пуск преобразователя с любым заданным значением угла управления.

Применяя изобретение можно решить задачу управления реверсивным вентильным преобразователем в режимах выпрямления и инвертирования,, при работе на индуктивную нагрузку или ЭДС двигателя .

Формула изобретения

1. Одноканальное устройство д.ля фазового управления статическим преобразователем, содержащее генератор импульсов, подключенный к источнику управляющих сигналов, связанный через ключевой элемент с распределителем импульсов, состоящим из триггеров и диодной матрицы, блок синхронизации, подключенный к клеммам для подключения ( питающей сети и управляющеtvfy входу ключевого элемента и блок установки триггеров распределителя в исходное состояние, соединенный с блоком синхронизации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьдиения надежности и расширения области применения, в распределителе импульсов триггеры выполнены синхронны; с конъюнкторами на управляющих 3 К--входах, причем выход ключевого элемента подключен к синхронным входам этих триггеров, основной выход триггера первого разряда подключен к первым входам конъюнкторов 3 и К триггеров второго и третьего разрядов, основной выход триггера второго разряда

подключен ко второму входу конъюнктора 3 триггера третьего разряда, инверсный выход которого соединен со вторым входом конъюнктора 3 триггера второго разряда, а входы установки упомянутых триггеров подключены к выходу блока установки триггеров распределителя в исходное состояние.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения управления преобразователем при реверсе последовательности фаз питающего напряжения, в него дополнительно введены первый и второй конъюнкторы, дезъюнктор, триггер и датчик последовательности фаз питающего напряжения, причем выходы датчика последовательности фаз питающего напряжения подключены к установочным входам триггера, основной выход которого подключен к первому входу первого конъюнктора, инверсный выход - к первому входу второго коньюнктора, вторые входы первого и второго конъюнкторов подключены к выходным шинам диодной матрицы, а выходы - ко входам дезъюнктора, выход которого подключен к блоку синхронизации.

3.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что, с целью расширения диапазона установки начального угла регулирования, оно снабжено блоком запрета, состоящим из делителя напряжения и блока регулируемой задержки, причем делитель напряжения подключен к общей точке источника управляющих сигналов и генератора импульсов, средняя точка делитешя подключена к регулирующему входу Влока регулируемой задержки, запускающий вход которого подключен к клеммам для отключения к питающей сети, а выход - к блоку синхронизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 440758, кл. Н 02 Р 13/16, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 218289, кл. Я 02 Р 13/16, 1967.

3.Авторское свидетельство СССР № 317157, кл. Н 02 Р 13/16, 1969,

Г

Si

20