Цифровое устройство для управления вентильным преобразователем Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть прим нено для автоматического управления вентильными преобразователями. Известно цифровое устройство для управления трехфазным вентильным преобразователем, солержгицее блок формирования импульсов синхронизации, подключенный к источнику переменного -напряжения питания преобразо вателя, два фазосдвигающих блока, вы полненных из общего блока формирования управляющего кода, подключенного к источнику управляющего сигнал и блока формирования опорного кода, содержшдего генератор опорной частот и счетчик импульсов, соединенный выходами разрядов с входами блока срав нения кодов, а также распределитель импульсов и блок усилителей-формиров телей, подключенный выходами к управляющим входам вентилей преобразователя fl . Однако известное устройство обладает ограниченными диапазоном измене ния угла управления (О-); быстродействием и функциональными возможностями. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее блокформирования импульсов синхронизации,подключенный первым входом к выходу для подключения источника переменного напряжения питавия преобразователя, блок выбора режима запуска, задатчик режима работы преобразователя, группу ключей, распределитель импульсов, блок усилителей-преобразователей , подключенный выходами к управляющим входам вентилей преобразователя, и фазосдвигаквдйй блок, состоящий из блока фоЕ мнрования управляющего кода, подключенного входом к источнику управляющего сигнала, блока начальных уставок, выполненного на блоке выбора уставок и запоминающем устройстве, а также блока Формирования опорного кода, выполненного на реверсивном счетчике и генераторе опорной частоты, причем иыход блока формирования импульсов синхронизации подключен к первому входу блока выбора режима запуска, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, выход задатчнка режима работы преобраэоват ля подключей ко второму входу блока форми рования импульсов синхронизации, к первому входу блока начальных уставок и к знаковому входу реверсивного счетчика, первый выход блока выбора режима запуска подключен к третьему входу блока формирования импульсов синхронизации, второй выход - ко второму входу блока начальных уставок, третий выход - к запускающему вход,у реверсивного сче чика и к входу распределителя импульсов, выходы которого подключены к четвертому входу блока формирования импульсов синхронизации и входам управления группы ключей, импульсные входы которых подключены к выхсэду блока сравнения кодов, а выходьа - к вхйдам блока усилителей Формирователей, выход блока начальных уставок подключен к установочному входу реверсивного счетчика, а выходы блоков формирования управляющего и опорного кодов подключены к входам блока сравнения ко дов 2 . Однако при резком увеличении сиг нала управления (например, скачка) преобразователь теряет работоспособ ность из-за выключения очередного в тиля. Поэтому на входе управляющего нала необходимо устанавливать инерц ное звено, ограничивающее скорость изменения входного сигнала управления,, что ограничивает частоту пропускания системы и ее быстродействи ухудшающее динамику системы управле ния. Кроме того, известное устройство имеет ограниченную область при менения, поскольку может быТь испол зовано только для управления трехфазньи мостовым вентильным преобразователем. Цельизобретения - повышение быстродействия устройства для управления и расширения его области применения. Цель достигается тем, что цифров устройство для управления вентильны преобразователем, содержащее блок формирования импульсов синхронизации, подключённый первым входом к источнику питания преобразователя, фазо.сдвигающий блок, состоящий из блока формирования управлякндего код подключенного входом к источнику управляющего сигнала, а выходами, разрядов - к первым входам блока сравнения кодов, подключенного втор ми входами к выходам блока форми-рования опорного кода, состоящего из генератора опорной частоты} соед нённый выходом со счетным входом реверсивного счетчика, блок формиро ванйяопорного кода дополнительно снабжен блоком перезаписи и реверсивным счетчиком, выходы разрядов которого через блок перезаписи кода подключены к установочным разрядным входам первого реверсивного счетчика, причем счетный и знаковый входы дополнительного реверсивного счетчика объединены с соответствующими счетным и знаковым входами первого реверсивного счетчика, установочный вход первого реверсивного счетчика, а также установочный и запускающий входы дополнительного реверсивного счетчика подключены соответственно к дополнительным третьему, четвертому и пятому выходам блока выбора режима запуска, шестой и седьмой дополнительные выходы которого подключены соответственно, к управляющим входам блока перезаписи кода и к входу распределителя импульсов. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит блок 1 формирования импульсов синхронизации, содержащий коммутатор 2, входы 3 которого подключены к фазам А, Б, Си к нулю, а два выхода соединены с нуль-органом 4, который подключен ко входу блока 5 выбора режима запуска, выходом 6 соединенного с коммутатором 2, выходом 7 - с одним реверсивным счетчиком 8 блока 9 формирования Опорного кода. Выход генератора 10 Опорной частоты подключен к счетным входам реверсивных счетчиков 8 и 11, подключенных знаковыми входами к выходу задатчика 12 режима работы преобразователя и к выходам 13-15 блока 5 выбора режима запуска. Разрядные выходы дополнительного реверсивного счетчика 11 соединены с установочными входами реверсивного счетчика 8 через блок 16 перезаписи кода, который также подключен к выходу 17 блока 5 выбора режима запуска, вход 18 которого соединен . с выходом блока 19 сравнения кодов фазосдвигакнцего блока 20, подключенного к выходу реверсивного счетчика 8 и к выходу блока 21 формирования управлякнцего кода. Кроме того, распределитель 22 импульсов, подключенный к выходу 23 блока 5 выбора режима запуска, выходом соединен с входом24 коммутатора 2 и с одним входом блока 25 ключей, другим входом соединенного с выходом блока 19 сравнения кодов, а выходом подключенного к блоку 26 усилителей-формирователей, имеющего выходы 27, подключенные к управляющим вентилям преобразователя. Устройство работает следующим образом. Угол управления с/. , зависящий от сигнала управления Uypp, может меняться в пределах О-ум- -ЗГ при. соответственно выпрямительном и йн- . верторном режимах работы преобразователя, признаки которых формируются задатчиком 12 режима работы преобразователя. Каждый вентиль преобра зователя должен быть включен .в момент tj, +(Х, где tp - момент его естественного включения. Момент действительного включения вентиля рпре деляется в канале сдвига, нормальнь1 запуск которого происходит в выпря мительном режиме в момент to и в и верторном режиме -, в момент ijft + -5- а величина сдвига равна соSответственно Л л(Л-|-. При Л Тп , .21 в выпрямительном или л / ,1 в инверторном режиме, где m - число вентилей преобразователя, момент действительного включения предыдуще го вентиля наступает по истечении .момента нормального запуска канала сдвига- следующего вентиля, noBTON y он запускается с задержкой в момент включения предыдущего вентиля. В этом случае сдвиг производится на 2Г , , величину гтГ , где и «Л углы управления очередного и предьщ щего вентилей, в обоих режимах работы преобразователя. Таким образом, при изменении угла управления в пределах О 4iJ 4 и жканал сдвига работает в первом и третьем нормальных режимах запуска, причем запуск канала сдвига производится в моменты to и -j а сдвиг по фазе произ водится на велич ну Л и сА-J- . При изменении угла управления в пределах сд 4 + c445i канал сдвига работает во втором и.четвертом задержанных режимах и режиме запуска, причем запуск канала сдвига производится в моменты включения предыдущего вентиля, а сдвиг по фазе произво дится на величину riT в обо режимах. В блоке 1, состоящем из коммутатора 2 и нуль-органа 4, из трехфазного напряжения питания преобразова теля формируются импульсы синхрониз If ции в моменты IQ и t - 2 зависимости от признака режима работы пре образователя с выхода задатчика 12 признака режима запуска на выходе 6 Для вентилей, включаемых- в нормальн режимах запуска, по признаку их раб ты, поступающему от распределителя 22 импульсов, в коммутаторе 2 выбираются два входа напряжения питания совпадающие значения которых (и или , 0) соответствуют моменту запуска канала сдвига. На выходе нуль-органа 4 формируется последова тельность импульсов синхронизации. В блоке 5 выбора режима запуска формируется признак задержанного ил нормал1;ного режима запуска канала сдвига. На основе логического анализа порядка поступления во времени импульсов синхронизации с выхода блока 1 и импульсов управления с выхода блока 19 на выходах блока 5 формируются сигналы и признаки, управйййщйё работой блоков 20, 22. Сигналы на выходе 23 ,блока 5, формируемые в моменты запуска канала сдвига в любом из режимов его работы, переключают распределитель 22, одним из выходов которого в блоке 25 ключей подготавливается ключ, соответствующий очередному вентилю, а в коммутаторе 2 выбираются входы питающего напряжения, соответствующие следующему вентилю. На выход б блока 5 при этом выдается признак нормального запуска и в блоке 1 подготавливается формирование синхрюимпульса в момент норма,т1ьного запуска канала сдвига для следующего вентиля (в момент 1„ при выпрямительf 1 Т ном режиме и в момент t(j + у- при о инверторном).Если до наступления этого момента появится импульс управления на выходе блока 19, то сформированный в блоке 1 сигнал используется для нормального запуска, в блоке 5 oti формирует сигналы управления на выходах 7, 13, 23, соответствующие нормальному запуску. Если же импульс Управления появится по истечении момента естественного включения следующего вентиля, то в блоке 5 на выходах 17, 14, 15,23 формируются сигналы управления, соответствующие задержанному режиму запуска. В блоке 20 осуществляется сдвиг запускающего импульса в зависимости от управляющего сигнала на величины (Л и сА- „- -в первом и третьем режимах запуска канала сдвига и на величину пгГ с. во втором и четвертом режимах запусj a,Запускающими импульсами включается блок 9 формирования опорного кода, образованный генератором 10 опорной частоты, двумя реверсивными счетчиками 8,11 и блоком 16 перезаписи кода. В выпрямительном режиме управляющий сигнал при л-о имеет максимальное значение и с увеличением уменьшается до нуля при , в инверторном ххе режиме управляющий сигнал увеличивается с нуля при «Л Д° максимального значения при . Соответственно, в счетчиках 8 и 11 импульсы генератора 10 опорной частоты суммируются в инверторном режиме и вычитаются из начального кода в выпрямительном режиме. Установка режимов работы счетчиков 8 и 11 (на вычитание или сложение) производится сигналом от задатчика режима работы преобразователя, поступающим на знаковые входы счетчиков. В реверсивном счетчике 8 формируется текущее значение опорного кода, которое,непрерывно сравнивается в блоке 19 с текущим значением управляющего кода, формируемым на выходах блока 21, который представляет собой быстродействующи преобразователь аналог-код или частота-код при частотном представлении управляющего сигнала.Если же управляющий сигнал формируется на выходе цифрового регулятора с кодовым выходом,, то блок 2Х не используется, а управления в виде параллельного кода подается непосредственно на блок 19 сравнения. В момент совпа,цения сравниваемых кодов на выходе блока 19 формируется сигнал управления вентилем, . который поступает на второй вход блока 5 и через открытый ключ в блоке 25 - на соответствующий усилитель-формирователь в блоке 26, с выхода которого импульс управления поступает на управляющий вход соответствующего вентиля преобразовател включая его в работу. В выпрямител ном режиме в реверсивных счетчиках 8 и 11 устанавливается максимальный начальный опорный код f Т, где fg - частота опорного генерато ра 10, Т интервал времени соответствующий сдвигу по фазе навеличина- которого определяется требуемой погрешностью дискретности (f ,%. При выборе емкости счетчиков е и 11, равной N , ус тановка максимального начального опорного кода производится подачей сигнала управления на единичные входы разрядов счетчиков. Поступающие на счетный вход счетчиков 8 и 11 импульсы fp с выхода генератора 10 начинают уменьшать записанный ко .с коэффициентом пропорциональности X ЁИ2Й. Списание кода Н, из счетчиков происходит через интервал времени Т, соотвётствугощий сдвигу по фазе на - при f, const. В инверторном режиме в реверсивные счетчики 8 и 11 устанавливается нуль подачей сигнала на нулевые входы разрядов счетчиков. Поступающие на счетный вход импульсы частот fg с выхода генератора 10 суммируются в счетчиках и на их выходах разрядов текущий код возрастает с нуля при 2 до при Sf, что происходит через интервал вррмени При нормальном запуске (первый и третий режимы) работает только реверсивный счетчик 8. В первом режим запуска по, сигналу на выходе 7 в реверсивном счетчике 8 устанавлива 9ТСЯ код N число разрядов счетчика. Сигналом с выхода задатчика 12 счетчик 8 устанавливается на вычитание. Сигналом, поступающим по выходу 13 блока 5, счетчик 8 запускается и на его счетный вход начинают поступать импульсы f(-) с выхода генератора 10. Текущее значение кода на выходах разрядов счетчика 8 убывает по зависимости,«-V oCT-t) (1) При счетчик 8 обнуляется. В третьем режиме запуска в счетчик 8 устанавливается нуль, при зтом происходит его установка на сложение. Импульсы частоты f, поступающие на счетный вход, увеличивают число импульсов в счетчике. Текущее значение выходного кода равно ) , (2) достигая при величины N В,задержанных режимах запуска вступает в работу второй реверсивНЕлй счетчик 11, который запускается , в момент естественного включения очередного вентиля. В этот момент по сигналу на выходе 14 в счетчик 11 устанавливается N, во втором режиме или нуль в четвертом режиме. Причем счетчик 11 выходом с задатчика 12 устанавливается на вычитание (второй режим) или на сложение (четвертый режим). После .запуска счетчика 11 по сигналу на выходе 15 блока 5 код на выходах счетчика уменьшается по зависимости (1) во втором режиме или увеличивается по зависимости (2) в четвертом режиме. Опорный код в реверсивном счетчике 8 при этом продолжает изменяться до тех пор, пока не станет равньм управляющему коду. Сигналом равенства сравниваем ж кодов с выхода блока 19 в блоке 5 формируются сигналы управления,по которым обнуляется счетчик 8 {по выходу 7) и переносится {сигналом по выходу 17) через открытый блок 16 текущий код из счетчика 11 в счетчик 8, после чего код продолжает изменяться уже в счетчике 8. Таким образом, введение дополнительного счетчика 11 позволяет выделить в нем код, пропорциональный интервалу времени запаздывания, прошедший с момента естественного зажигания очередного вентиля до момента включения предыдущего вентиля.Введение этого кода в реверсивный счетчик 8 в момент в слючения предыдущего вентиля позволяет сформировать сигнал управления для очередного вентиля при любой скорости изменения управляющего сигнала, тогда как в известном устройстве скорость изменения управляющего сигнала должна быт ограничена из-за возможности пропус ка включения очередного вентиля в задержанных режимах запуска. Формула изобретения Цифровое устройство для управления вентильным преобразователем, со держащее блок формирования импульсо синхронизации, подключенный входом к выводу для подключения к источцику питания преобразователя, фазосдв гающий блок, состоящий из блока фор мирования управляющего кода, подключ енного входом к источнику управ ляющего сигнала, а выходами - к пер вым входам блока .сравнения кодов, подключенного вторыми входами к выходам бло,ка формирования опорного кода, состоящего из генератора опор ной частоты; соединённого выходом со счетным входом реверсивного счет чика импульсов, выход блока формиро вания импульсов синхронизации подключен к первому входу блока выбора режима запуска, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, выход задатчика режима работы преобразователя подключен ко второму входу блока формирования импульсов синхронизации и к знаковому ВХОДУ реверсивного счетчи ка, первый выход блока выбора режима запуска подключен к третьему входу блока формирования импульсов синхронизации, второй выход - к запускающему входу реверсивного счетчика, выходы распределителя импульсов подключены к четвертому входу блока формирования импульсов синхронизации и к входам управления блока ключей, импульсный вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов/ а выход- к входу блока усилителей - формирователей, отличающееся тем, что, с целью пй1вгышёй|ИЯ быстродействия, блок формирования опорного кода снабжен дополнительным блоком перезаписи и реверсивным счетчиком,выходы разрядов которого 4igpe3 блок перезаписи кода подключены к установочным разрядным входам первого реверсивного счетчика, П1рйче 1 счёт- ный и знаковый входы дополнительного реверсивного счетЧика подключены к соответствукхцйм с 1ётныМ и знаковым входам первого реверсивного счетчика, уста новочйый вход первого реверсивного счетчика, а также устайовочный и запускающий входы дополнительного реверсивного счетчика подключены соотйетственно к TpeTbei iiy, чётв1ер гШу --йТ№тЬ Г;у выходам блока выбора режима запуска, естой и седьмой выходы которого подключены соотвётстбенно к управлйщим ,входам блок.а перезаписи кода и к входу распределителя импульсов. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Ситник Н.Х. и Шурупов Г.Н. иловые кремниевые вентильные блоки. Энергия, 1972, с. 29-38. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке 2005243/24-07, л. Н 02 Р 13/16, 1974.