Устройство для дискретного управ-лЕНия шиРОТНО-иМпульСНыМи пРЕОбРА-зОВАТЕляМи пОСТОяННОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ШИРОТНОИМПУЛЬСНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями постоянного тока для многодвигательных электроприводов электроподвижных средств.

Известно устройство для дискретного управления широтно-импульсными преобразователями постоянного тока, обеспечивающее регулирование выходного напряжения преобразовате ля 1 .

Недостатком данного устройства является возможность срыва коммутации тиристоров преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, обеспечивающее дискретное управление широтно-импульсным преобразователем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и п-разрядный счетчик и два усилителя 2J.

Недостатками этого устройства являются отсутствие модуляции импульсов несинфазного управления двумя преобразователями мостоянного тока и независимого автоматического ограничения относительной выдержки времени между модулированными импульсэ

ми в зависимости от токов нагрузки соответствующего преобразователя.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено к-разрядным счетчиком, двумя элементами (n-l) И, элементами ЗИ, (п-З)И и кИ, двумя блоками дешифрации, каждый из кото0рых содержит цифровой элемент сравнения, регистр-счетчик С-, Р- и Vвходы которого связаны по ЗИ, пороговый элемент, RS-триггер, S-входы которого связаны по ЗИ, элемент 2И

5 и формирователь импульсов, третьим и четвертым усилителями, и двумя датчика ш токов нагрузок, причем прямой выход последнего разряда п-разрядного счетчика соединен с тактовым вхо0дом к-разрядного счетчика, входы одного элемента {п-1)И подключены к инверсным выходам первого и третьего разрядов и к пряшам выходам второго и с четвертого по(п-1)-й разряды

5 п-разрядного двоичного счетчика, входы второго элемента (п-1)И соединены с инверсными выходами с первого по третий разрядов и с прямьоми выходами с четвертого по (п-1)-и разряды

0 п-разрядного счетчика, входы элемента .Л подключена к инверсным выходам .вых трех разрядов указанного счет чика, входы лог ического элемента ,V - 3) И связаны с прямыми выходами всех разрядов п-разрядного счетчика кроме первых двух и последнего, а входы логического элемента кИ подключенрл к выходам к-разрядного счетчика, в каждом блоке дешифрации первые входы цифрового элемента сравнения соедине ны с соответствующими прямыми выхода ми регистр-счетчика, два С-входа которого соединены соответственно с выходом цифрового элемента сравнения и с прямым выходом порогового элемен та, прямой выход порогового элемента соединен также с R-входом RS -триггера, два S-входа RS-триггера соединены соответственно с инверсным выходом порогового элемента и выходом элемента 2И, а прямой выход RS-триггера соединен с .первыми R и V -входа ми регистр-счетчика, вход формирователя импульсов связан с выходом цифрового элемента сравнения, вторые вхо ды цифровых элементов сравнения кроме последних соединены с инверсныьт выходами с четвертого по (п-1)-й разряды п -разрядного счетчика, а последние входы цифровых элементов срав нения двух блоков дешифрации соединены соответственно с прямым и ин версным выходами последнего разряда п -разрядного счетчика, вторые R и V -входы регистр-счетчика и один вход элемента 2И одного блока дешифрации соединены с инверсным выходом послед него разряда п -разрядного счетчика вторые R и V-входы регистр-счетчика и один вход элемента 2И второго блока дешифрации соединены с прямым выходом последнего разряда IT -разрядного счетчика, третьи R-, V и С-входы регистр-счетчиков соответственно свя заны с выходами элементов {n-l); и ЗИ, третьи S-входы RS-триггеров под ключены к выходам элемента кИ, а вторые входы логических элементов 2И в блоках дешифрации соединены с выходом логического элемента {п-3)И, выходы формирователей импульсов и выхо ды элементов 2И соединены с входс1ми соответствующих усилителей А, выходы датчиков токов нагрузки подключены к вход;ам пороговых элементов соответствующих блоков дешифрации. На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства и его соединение с тиристорно-импульсными преоб разователями; на фиг. 2 - структурная схема блока синхронизации; на фиг. 3 - структурная схема блоков де шифрации импульсов управления тиристорно-импульсными преобразователякм. Устройство содержит задающий гене ратор 1, блок 2 синхронизации, включающий п -разрядный счетчик 3, k-раз рядный счетчик 4, элементы (п-1)И 5 и 6, элементы ЗИ 7, (п-З)И 8 и kMj 9, блоки 10 и 11 дешифрации, включаквдие цифровой элемент 12 сравнения регистр-счетчик 13, пороговый элемент 14, RS-триггер 15, элемент 2И 16, формирователь 17 импульсов и блок 18 усилителей 19, 20, 21 и 22, широтноимпульсные преобразователи 23 и 24 с общей коммутационной ветвью 25, включающие силовые 26 и 27 и коммутирующие 28 и 29 тиристоры и диоды 30 и 31 , шунтирующие активно-индуктивные нагрузки 32 и 33 преобразователя, и датчики 34 и 35 токов нагрузки. Выходы элементов 36-51, а установленные входы регистр-счетчиков- - 52. Устройство работает следующим образом . Задающий генератор 1 формирует импульсы с периодом Т , поступающие на вход счетчика 3, который работает в режиме вычитания. На выходах 41 и 42 элементов 5 и б, формируются импульсы -длительностью Т 4ih, а на выходе 45 элемента 8 - к, 4Т . Период всех импульсов равен периоду импульсов на выходе предпоследнего разряда счетчика 3. Импульсы на ВЕз1Ходах 41 и 42 задержаны по отношению к началу периода импульсов на выходе предпоследнего разряда 3 на . и Т1 соответственно. На выходе 43 элемента 7 формируются импульсы длительностью Т:, с периодом 81 , задержанные на время 7Т по отношению к началу периода. На выходах 48 и 49 элементов 16 блоков 10 и 11/ форм1 руются импульсы длительностью 4Т, смещенные относительно друг друга на половину периода работы счетчика 3. Сигнал на выходе элемента 12 равен 1, если двоич11ыИ код сигналов на первых входах больше, чем дхвоичный код сигналов на вторых входах. Так как код на вторых входах элементов 12 циклически меняется, то на выходах этих элементов формируются импульсы, период которых равен периоду работы счетчика 3, а их длительность может меняться в зависимости от числа, записанного в соответствующий регистр-счетчик 13 , причем если число записанное в регистр-счетчик равно то импульсы на выходе элемента 12 не формируются. Импульсы на выходах элементов 12 в блоках 10 и 11 сдвинуты относительно друг друга на половину периода, а моменты окончания этих импульсов совпадают с началом периода импульсов на выходе предпоследнего разрада счетчика 3 ,, Возможны два режима работы регистров-счетчиков 13. В первом режиме ток нагрузки не превышает допустимого значения и сигнал на выходе элемента 14 равен О. После включения устройства регистр-счетчики 13 и RS-триггеры 15 в блоках 10 и 11, а также счетчики

.5 и 4 устпнствливаются в произвольное с(сточние. Если состояние RS-триггера 15 О, то низкий потенциал на его прямом выходе Q запрещает поступление импульсов на R и V-входы регистр-счетчика 13, а нулевой сигнал на выходе элемента 14 блокирует С-вхо этого счетчика. Таким образом состояние регистр-счетчика 13 остается неизменным. Через несколько периодов работы счетчика 3, число которых определяется начальным состоянием счетчика 4,на выходе 44 элемента 9 появляется сигнал, который разрешает опрокидывание триггера 15 под действием импульса с выхода элемента 16. Моменты переключения триггеров 15 в блоках 10 и 11 сдвинуты относительно друг друга на полпериода работы счетчика 3. При установке триггера 15 в состояние 1 под действием сигналов на выходах 41 и 42 элементов 5 и 6 произ водится последовательное обнуление счетчика 13 и установка его в новое состояние, определяемое сигналами на установочных входах 52. В результате па выходе элементов 12 появляются импульсы, запускагацие формирователи 17, на выходах 46 (47) которых формируются короткие импульсы смешенные относительно импульсов на выходах 48 (49) элементов 16. Выходные импульсы элементов 16 и 17 усиливаются и подаются на управляющие электроды соответствующих тиристоров преобразователя. Уггравление преобразователями осуществляется с периодом равным периоду работы счетчика 3, относительная продолжительность открытого состояния силовых тиристоров 26 и 27 определяется состоянием счетчиков 13.

Если ток в нагрузке превышает допустимое значение регистр-счетчик 13 переходит во второй режим. При этом на выходе элемента 14 появляется сигнал 1, который переводит триггер 15 в состояние О, одновременно запрещается поступление сигналов на вход этого триггера. 2диничные сигналы и выходов элементов 12 и 14 разрешают поступление на С вход счетчика 13 импульсов с выхода 43 элемента 7. В результате число, записанное в счетчик 13 начинает уменьшаться, что приводит к уменьшению длительности проводящего состояния силовых тиристоров и ограничению тока, нагрузки. В начале следующего периода коммутации сигнал на.выходе элемента 12 стано5зится равным О, при этом запрещается поступление импульсов с выхода 43 на С-вход счетчика 13, что обеспечивает устранение возможных ошибок при ограничении тока. После уменьшения тока до допустимой величины на выходе элемента 14 появляется нулевой сигнал и счетчик 13 переходит в перрыи режим.

Таким образом устройство обеспе-чивает дискретное регулирование выходного напряжения преобразователей с ограничением тока нагрузки. Попеременная коммутация преобразователей устраняет возможность срывов коммутации .

Формула изобретения

Устройство для дискретного управления широтно-импульсными преобразователями постоянного тока,, содержащее последовательно соединенные задакадий генератор и п-разрядный счетчик, и два усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено к-разрядным счетчиком, двумя элементами (п-1)И, элемен.тами ЗИ, (п-З)И, и кИ, двумя блоками дешифрации, каждый из которых содержит цифровой элемент сравнения, регистр-счетчик .С-, R- и V/- входы которого связаны по ЗИ, пороговый элемент, Rj-триггер, S- входы которого свя.зг.ны по ЗИ, элемент 2И и формирователь импульсов, третьим и четвертым усилителями и двумя датчиками токов нагрузок, причем прямой выход последнего разряда п -разрядного счечика соединен с вводом К-разрядного счетчика, входы одного элемента {п-1 соединены с инверсными выходами первого и третьего разрядов и с прямыми выходами второго и с четвертого по (г1-1)-и разряды п-разрядного счетчи ка, входы второго элемента (п-1}И соединены с инверсными выходами первых трех разрядов и прямыми выходами с четвертого по (п-1)-й разряды п разрядного счетчика, входы логического элемента ЗИ соединены с инверсными выходами первых трех разрядов указанного счетчика, входы элемента (п-З)И соединены с прямыми выходами с третьего по (п-1)-й разрядов того же счетчика, а входы элемента кИ соединены с прямыми выходами К-рарядного счетчика, в каждом блоке дешифрации первые входы цифрового элемента сравнения соединены с соответствующими прямыми выходами регистрсчетчика, два С-входа которого соединены соответственно с выходом цифрового элемента сравнения и с пряjviHM выходом порогового элемента, прямой выкод порогового элемента подключен к R -входу RS-триггера, два S -входа которого соединены соответственно с инверсным выходом порогового элемента и выходом эдемента 2И, прямой в.ыход RS-триггера соединен с первыми R- и /-иходами регистрсчетчика, вход формирователя импульсов соединен с выходом цифрового элемента сравнения, вторые входы цифрового элемента сравнения соединены с инверсными выходами с четвертого по (|г)-1)-й разряды п-раэрядного счетчика, а последние разряды вторых входов цифровых элементов сравнения в двух блоках дешифрации соединены соответственно с прямым и инверсным выходами последнего разряда п-разрядного счетчика, вторые R и У-входь регистр-счетчика и один вход элемента 2И одного блока дешифрации соеди йены с инверсным выходом последнего разряда п-разрядного счетчика вторые R- и V-входы регистр-счетчика и один Вход элемента 2И второго блока дешифрации соединены с прямым выходом последнего разряда того же счетчика, Третьи R-, V- - и С-гвходы регистр-счет чиков соответственно соединены с выхо дами обоих элементов (п-1)И и ЗИ, третьи S-входы RS-триггеров связаны с выходом элемента kM, к вторые входы элементов 2И соединены с выходом элемента (п -3)И, выходы формирователей импульсов.и элементов 2И соединены с входами соответствующих усилителей, а выходы датчиков тока соединены с соответствующих пороговых элементов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР й 424290, кл. Н 02 Р 13/16, 1974. 2 , Авторское свидетельство СССР I 564704, кл. Н 02, 13/16, 1977.