Способ управления тиристорным импульсным усилителем мощности Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

I Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к способам управления тиристорными импульсными усилителями мощности с широтно-импульсной модуляцией, и предназначено для использования в электроприводах постоянного и переменного тока с тиристорными импульсными усилителями мощности. По основному авт. св. № 508890 известен способ управления тиристорным импульсным усилителем мощности, устрюйства коммутации которого обладают возрастающей ком утационной способностью, заключающийся в том, что в статическом режиме работы нагрузки осуществляют широтно-импульсную модуляцию, а в динамических режимах поддерживают постоянство абсолютных приращений тока нагрузки.на коммутационных интервалах 1. Известный способ предусматривает, что постоянство абсолютных приращений тока нагрузки поддерживают повышенисм частоты коммутации в постоянное число раз. Недостатком известного способа является низкое быстродействие при реализации способа в одномостовой схеме тиристорного импульсного усилителя мощности. Это обусловлено снижением коэффициента использования напряжения источника питания, уменьшающим как скорость нарастания тока, так и максимальное значение тока. Целью изобретения является повышение быстродействия. Цель достигается тем, что сравнивают текущее значение приращения с заданным и при достижении заданного значения осуществляют дополнительную внетактовую коммутацию. На фиг. 1 представлена блок-схема реверсивного электропривода, в котором реализуется предлагаемый способ/ на фиг. 2 показаны формы импульсов на выходе элементов привода. Реализация описываемого способа в представленном электроприводе осу ществляется следующим образом. Входной сигнал электропривода поступает .на пороговые устройства 1 и 2, которые совместно с генератором 3 тактовых импульсов, соединенным своим выходом а с пороговыг1и устройствами 1 и 2, образуют широтноимпульсный модулятор. При одной полярности входного сигнала широтно-импульсную .модуляцию осутдествляет одно пороговое устройство, при другой полярности другое. Дополнительный ге нератор 4, частота импульсов которого в целое число раз превышает часто ту тактового генератора, синхронизирует тактовый генератор 3. Каждое из пороговых устройств 1 и 2 .управляет через соответствующий логический элемент И.5 или б, усилитель 7 ,и 8 импульсов рабочими тиристорами импульсного усилителя 9 мощности. Усилитель 7 импульсов управляет тиристорами, обеспечивающими одну полярность выходного напряжения, усилитель 8 импульсов управляет тиристорами, обеспечивающими противополохную полярность выходного напряжения. Генератор 3 тактовых импульсов другим своим выходом б - выходом тактовых прямоугольных импульсов через логический элемент ИЛИ 10 управляет счетным триггером 11.Каждый из выходов счетного триггера 11 управляет через соответствующий импульсный усилитель 12 и 13 тиристором устройства искусственной коммутации импульсного усилителя мощности. Тиристорный импульсный усилитель 9 с поочередной коммутацией нагружен якорем двигателя 14 постоянного тока Трансформатор 15, включенный в якорную цепь двигателя, совместно с интегрирующим звеном 16, параллельно интегрирующему конденсатору которого подсоединен управлякядий ключ 17, служит для измерения приращения тока якоря в. течение интервала импуль са. Логический элемент ИЛИ 18 управ ляет положением ключа 17 таким обра зом, -ЧТО в интервале паузы, когда работает устройство искусственной коммутации импульсного усилителя мощ ности, ключ 17 замкнут и напряжение на интегрирующем конденсаторе в, течение интервала паузы снижается до нуля, в интервале импульса ключ 17 разомкнут, на вход интегрирующего звена 1& поступает сигнал, пропорци нальный производной тока якоря, на выход звена 16 - сигнал, соответствующий текущему значению приращения тока в данном такте. Логический элемент ИЛИ 18 управляется выходами логических элементов И 5 и б. Сравнение текущего зна чения приращения тока в интервале импульса с заданныг/1 приращением осу ществляется двумя пороговыми устрой ствами 19 и 20, входы которых соеди . йены с выходом интегрирующего звена 16. Выход каждого из пороговых устройств 19, 20 подключен через соответству сщий двухвходовой элемент И 21 и 22 к логическому элементу ИЛИ 23, который своим выходом соединен через синхронизирующее звено 24 с входом логического элемента И 25,второй вход логического элемента И 25 соединен с выходом дополнительного генератора 4. Выход логического элемента И 25 соединен со входом логического элемента ИЛИ 10. На фиг. 2а показаны импульсы напряжения на выходе дополнительного генератора 4, на фиг. 26 - импульсы напряжения на тактовом выходе б генератора 3, на фиг. 2в-импульсы на выходе порогового устройства 1. На фиг. Зппоказана форма тока якоря при осуществлении предлагаемого способа, на фиг. 2д - форма напряжения на выходе Интегрирукадего звена 16, на фиг, 2е - форма импульсов на выходе логического элемента И 5, на фиг.2ж импульсы на выходе импульсных усилителей 12 и 13 (без разделения по каждому из усилителей), на фиг. 2з показаны только внетактовые импульсы на, выходе усилителей 12 и 13, которые были сформированы при сравнении приращений тока, на фиг. 2и - импульсы на выходе синхронизирующего звена 24. На фиг. 2к - импульсы на входе синхронизирующего звена 24. Полярность входного сигнала электропривода определяет, на выходе какого из пороговых устройств 1 или 2 наблкиается широтно-модулированные импульсы. Сравнение текущего значения приращения тока с заданным осуществляется сравнением выходного напряжения интегрирукадего звена 16 с уровнем срабатывания пороговых устройств 19 и 20. На вход интегрируквдего звена 16 поступает сигнал от трансформатора 15, пропорциональный величине у , а величина сигнала на выходе равна приращению тока, так как в момент коммутации ключ 17 замыкается и конденсатор интегратора разряжается полностью. В статических режимах работы привода приращения тока в интервалах коммутации меньше, чем значение, определяемое пороговыми устройствами 19 и 20, поэтому длительность импульсов напряжения на якоре двигателя 14 в точности соответствует длительности импульсов на выходе порогового устройства 1 или 2 широтно-импульсного модулятора, сигнал на выходе логического элемента ИЛИ 23 соответствует логическому нулю, такой же сигнал на выходе синхронизирующего звена 24, на выходе элемента И 25 логический ноль, симметричный триггер 11 переключается с тактовой частотой, обусловленной работой генератора 3 тактовых импульсов. При этом передний фронт широтно-модулированного импульса усиливается усилителем 7 или 8 импульсов, и подается в виде импульса на рабочие тиристоры импульсного усилителя 9 мощности, а задний фронт усиливается поочередно усилителями

12 и 13 и подается в виде импульса на тиристоры устройства искусственной коммутации импульсного усилителя 9 мощности.

В интервале импульса при сигнале логической единицы на выходе логического элеме нта ИЛИ 18 ключ 17 разомкнут, интег зирующее звено интегрируе.т сигнал, пропорциональный величине 4iВ течение времени импульса выходное напряжение интегрирунлцего звена непрерывно изменяется, повторяя форму изменения тока в данном такте. По оконча1 ии импульса, в интервале паузы j в то время когда работает коммутирующее устройство, ключ 17 замкнут конденсатор интегрирующего устройства разряжается до нуля и к очередному такту процесс повторяется.

В динамических режимах скорости роста тока существенно выше, поэтому выходное напряжение интегрирукяцего звена 16, соответствукяцее текущему значению приращения тока нагрузки, достигает уровня, соответствуквдего срабатыванию порогового устройства, ранее, чем закончится широтно-модулированный импульс порогового устройства. При этом на выходе одного из логических элементов И 21 или 22 появляется сигнал логической единицы и выход дополнительного генератора 4 подключается через логические элементы И 25 и ИЛИ 10 ко входу счетного триггера 11. При этом выходной импульс генератора 4 обеспечивает дополнительное внетактовое срабатывание коммутирующего устройства на время работы коммутирующего устройства, равное длительности импульса генератора 4, логический элемент ИЛИ 10 блокирует через логический элемент И 5 или б выход порогового устройства, и на это же время замыкается ключ

17. Сразу по окончании процесса коммутации опять включается отключенный рабочий тиристор (передним фронтом импульса на выходе логического элемента 5 или 6) и процесс начинается с снова. Максимальное число дополнительных коммутаций, которые могут быть осуществлены в течение одного периода основного тактового генератора 3, равно кратности частот генераQ тора 4 и 3. Для более четкой работы между выходом логического элемента И 23 и входом логического элемента И 25 включено синхронизирующее звено 24, обеспечивающее подачу и съем команды только в определенные фиксированные по отношению к периоду дополнительного генератора 4 моменты времени.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить быстродействие

0 электропривода, являющегося нагрузкой управляемого усилителя в том случае, когда применяется одномостовой тиристорный усилитель мощности, и не уступает в тех случаях, когда

5 применяется двухмостовой усилитель.

Формула изобретения

Способ управления тиристорным им3D

пульсным усилителем мощности по авт. св. № 508890, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия, сравнивают текущее значение приращения с заданным и при

35 достижении заданчого значения осуществляют дополнительную внетактовую коммутацию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 40 1. Авторское свидетельство СССР № 508890, кл. Н 02 Р 13/16, 1973.