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

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестйе системы управления для вентильного электропривода постояниого и переменного тока.5

Известно многоканальное импульс- . но-фазовое синхронное устройство для управления вентильными преобразователями 1, состоящие из каналов, чис- 10 ло которых соответствует числу тиристоров при последовательно соединенных в каждом канале узла синхронизации с питающей сетью, генератора развертывающего напряжения (чаще всего пи- |5 лообразного при необходимости работы в широком диапазоне углов), начинающего свою работу в момент прохождения опорной фильтрованной синусоиды через ноль, нуль-органа, на второй 20 вход которого подается сигнал управления, усилителя-формирователя, осуществляющего формирование импульсов по длительности и амплитуде и гальваническую развязку управляющей и си- 25 ловых цепей. Угол открывания тиристоров определяется моментом совпадения по величине напряжения управления и пилообразного развертывающего напряжения на входе нуль-органа. 30

Недостатком такого устройства являются большие габариты системы управления, обусловленные невозможностью качественной микроминиатюризации с помош&ю применения интегральных микросхем; увеличенная асимметрия, обусловленная нестабильностью генераторов пилообразного напряжения при работе в диапазоне температур из-за разброса величин емкостей и порогов срабатывания нуль-органов,что приводит к большим уравнительным тоKclM.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является многоканальное устройство для фазового управления 2, содержащее в каждом канале формирователь синхроимпульсов, блоки совпадения, счетчик импульсов, формирователь управляющих импульсов, триггеры и общий для всех каналов генератор высокочастотных импульсов, при этом генератор импульсов выполнен управляемым с частотой, зависящей от напряжения управ-пения, причем одни входы триггеров подключены к выходам формирователей синхронизирующих импульсов, выходы триггеров подключены к одним входам схем совпадения, другие входы которых подключе ны к генератору импульсов, а выходы к входам счетчиков импульсов, выходы разрядов счетчиков соединены с входа ми схем совпадений, подключенные к формирователям управляющих импульсов и к другим входам триггеров, В этом устройстве угол открывания тиристоров .определяется частотой генератора импульсов, определяющей момент появления выходного импульса при запо.лне нии канальных счетчиков от момента установки канальных триггеров каналь ными синхронизирующими импульсами. Генератор импульсов обычно выполняется на основе преобразователя напряжение-частота, выходная частота которого линейно зависит от входного управляющего напряжения. При этом преобразователь напряжение-час тота работает на основе метода пери одического интегрирования входного сигнала или, например, может быть выполнен по компенсационной схеме, отличающейся большой точностью и содержащей последовательно соединенные сумматор входного напряжения и напря жения с выхода цепи обратной связи, управляемого генератора, формировате ля импульсов и узла преобразователя частота-напряжение в цепи обратной связи, построенного, например, по схеме двухтактного конденсаторного частотомера. Недостатками такого устройства являются нелинейная (гиперболическая) зависимость угла открывания тиристоров от управляющего напряжения так как момент появления импульсов на выходе счетчика пропорционален Кп(-Т(а не выходной частоте генерато ра импульсов), где Kf,j - коэффициент пересчета счетчика, Т - период выход ной частоты генератора импульсов} сложность построения структуры,обус ловленная необходимостью иметь в каждом канале (по числу тиристоров) триггеры, схемы совпадения, счетчики . В этом устройстве при использова нии частотно-фазового управления в электропроводе для получения линейной зависимости угла открывания тиристоров от напряжения управления обычно перед генератором импульсов (ГИ) подсоединяется функциональный преобразователь, который выбирает н линейность, получаемую за счет дели телеП частоты.Но точность системы управления с функциональным преобра зователем, к примеру, выполненному ,на диодах, даже при самом тщательном его исполнении, при работе в ди пазоне температур будет низкая. Целью изобретения является умень шение нелинейности и упрощение устройства. Поставленная цель достигается те что многоканальное устройство для правления вентильным преобразоватеем снабжено в каждой фазе формироателем, а узел обратной связи генеатора импульсов выполнен в виде поледовательно соединенных генератора илообразного напряжения и запоминаюего блока, второй вход которого соеинен с выходом формирователя, устаовочный вход счетчика импульсов соеинен с инверсным выходом RS -триггеа, выход счетчика подсоединен ко вхоу формирователя импульсов, выходы оторого соединены с первыми входами элементов И иR -входом RS-триггера, второй выход формирователя синхроимпульсов подключен к S-входу RS триггера, выходы формирователя синхроимпульсов соединены со вторыми входами элементов И, выходами подключенных ко входам выходных формирователей. На фиг. 1 представлена структур-, ная схема многоканального устройства для управления вентильным преобразователем; на фиг. 2 - временные диаграммы работы генератора импульсов. Устройство состоит из последовательно соединенных относительно входного напряжения в каждой фазе формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3, RS-триггеров 4, 5, 6, ко входу S которых подсоединены канальные выходы формирователей синхроимпульссз в 1, 2, 3, генератора импульсов 7, включающего замкнутые в кольцо сумматор 8., управляемый генератор 9, формирователь 10, генератор пилообразного напряжения 11, запоминающий элемент 12, второй вход которого соединен с выходом формирователя 10. На второй вход «сумматора 8 подается управлякяцее напряжение, а выход генератора импульсов 7 соединен со счетными входгми счетчиков 13, 14, 15, выполненных в виде делителей частоты, выходы формирователей 16,.17, 18 соединены со входами R триггеров 4, 5, б и первыми входами элементов И 19-24, вторые входы которых соединены с канальными выходами формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3 соответственно. Выходы элементов И 19-24 соединены с выходными формирователями импульсов 25-30 соответственно, инверсные выходы триггеров 4, 5, .6 соединены с установочными входами счетчиков 13, 14, 15 соответственно. Устройство работает следующим образом. Один из канальных синхронизирующих импульсов с формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3 устанавливают по входам RS-триггеры 4, 5, б в единичное положение. Импульс с инверсного выхода триггеров 4, 5, б устанавливает в исходное положение счетчики импульсов 13, 14, 15. На счетные входы счетчиков импульсов 13, 14, 15 подаются импульсы генератора импульсов 7, который функционирует следую щим образом: входное напряжение пос тупает на вход сумматора 8 (на опер ционном усилителе),где сравнивается с напряжением обратной связи, имеющим знак, противоположный входному напряжению и создаваемым запоминающим элементом 12 (обычно через согласующий усилитель). Сигнал рассогласования, добавленный ко входному сигналу, управляет частотой управля мого генератора 9, который является простейшим преобразователем напряжение-частота с разомкнутой структ рой и выполнен, например, по принципу заряда токостабилизирующим трехполюсником интегрирующего конденсатора и последующим разрядом ег через двухбазовый диод при достижении его напряжения срабатывания.Короткие прямоугольные импульсы, полу ченные после формирователя 10, явля ются выходными и одновременно запус кают генератор пилообразного напряжения 11, выходное напряжение которого начинает .увеличиваться по линейному закону до некоторого значения, которое зависит от выходной час тоты ГИ 7. При появлении очередного входного импульса на входе узла обратной связи по переднему фронту его производится мгновенная выборка в запоминающий элемент 12 значения на пряжения с генератора пилообразного напряжения 11 посредством ключевой схемы, разряд конденсатора и повтор ный запуск его по заднему фронту. Таким образом, каждому входному импульсу узла обратной связи соответ ствует определенный уровень выходно го сигнала, зависящий от временного интервала (периода) между данньом импульсом и предыдущим, что формирует линейную зависимость выходного напря жения узла обратной связи от периода входных импульсов. Это, в свою очередь, определяет и линейную за висимость периода выходных импульсов генератора импульсов 7 до входного напряжения в целом. Кутульсы регулируемой частоты поступают на вход счетчиков 13, 14, 15. На выходе счетчиков 13, 14, 15 в моменты времени, отсчитанные от времени подачи разрешающих устанавливающих сигналов с инверсных выходов триггеров4, 5, б соответственно и определяемые коэффициенты деления К.., появляется сигнал, подаваемый на форгдирователи 16, 17, 18. Сигнал с формирователей импульсов 16, 17, 18 устанавливает в исходное состояние триггеры 4, 5,6(Запрещающие подсчет импульсов в счетчиках 13, 14, 15, до прихода очередного канального синхроимпульса с формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3 соответственно каждой из полуволн сетевого напряжения. Одновременно выходные сигналы с формирователей 16, 17, 18 проходят через элементы И 19-24 и выходные формирователи импульсов к тиристорам соответственно наличию канальных синхроимпульсов с формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3. Изменение частоты задакхчего генератора импульсов соответствует изменению угла открывания тиристоров в диапазоне 0180 эл.гргщ. Предлагаемое изобретение позволяет повысить линейность системы управления при обеспечении высокого, быстродействия за счет автоматической компенсации нелинейности делителя частоты нелинейностью генератора импульсов при мгновенной выборке напряжения с генератора пилообразного напряжения соответственно изменению частоты ГИ посредством выполнения узла обратной связи ГИ в виде последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения и запоминающего устройства, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов. Данное устройство повышает линейность и упрогвает систему управления за счет безовшбочной отработки угла открывания согласно заданному управляющему напряжению, так как отсутствует функциональный преобразователь, который обычно выполняется на диодах и не является достаточно точным и стабильным при работе в диапазоне температур. Кроме того,упрощение устройства по сравнению с прототипом достигается посредством использования по одному счетчику импульсов и одному триггеру для каждой фазы, а не для каждого тиристора,что, к примеру, в случае использования устройства для управления нереверсивной мостовой схемой выпрямителя позволяет использовать три триггера и три счетчика вместо шести триггеров и шести счетчиков, что одновременно повышает надежность устройства. Возможность использования интегральных микросхем в данном устройстве снижает весогабаритные показатели его, а также обеспечивает использование устройства в системах управления выпрямителями, ведомыми сетью, инверторами, преобразователей частоты с непосредственной связью. Кроме того, данное устройство имеет поддающиеся унификации с системой управления инвертором узлы (генератор импульсов), делитель частоты и т.д. и технологично в производстве. Формула изобретения Многоканальное устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее в каждой фазе формирователь синхроимпульсов, первым ныходом подключенный к S -Bxojiyf fl-TpMpre