Многоканальное цифровое фазосдвигающее устройство Советский патент 1982 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к преобразевательной технике и может быть использовано для регулирования фазы управляющих импульсов многоканальных тиристорных преобразователей.

Известны фазосдвигаквдие устройства, содержащие генератор импульсов постоянной частоты, регистр системы управления, формирователи синхронизирующих импульсов, счетчики, компараторы, а в каждом канале логические элементы и формирователи управляющих импульсов 1 .

Недостатками известных устройств являются невысокая стабильность и ограниченная область применения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по средствам и достигаемому результату является многоканальное цифровое фазосдвигающее устройство, содержащее последовательно соединенные генератор и распределитель импу51ьсов, выход которого соединен с первыми входами первых канальных формирователей синхроимпульсов, вторые входы которых подсоединены к клеммам для подключения фаз сети, и одновременно с первыми входами канальных счетчиков и компараторов, вторые и третьи входы компараторов подсоединены к выходу канальных счетчиков и регистра, при этом выход каждого канального коммутатора подсоединен к первым входам двух канальных элементов И, подсоединенных своими выходами через два канальных элемента ИЛИ ко входам соответствующих канальных формирователей управляющих импульсов U2.

10

Недостатками известного устройства являются невысокая стабильность и узкая область применения.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение ста15 .бильности.

Поставленная цель достигается тем, что каждый из каналов устройства снабжен дополнительными последовательно соединенными счетчиками периодов и

20 полупериодов, элементом И, триггером и элементом ИЛИ, причем первые входы обоих дополнительных счетчиков и дополнительного элемента И подсоединены к выходу распределителя импульсов , вто25рые входы дополнительных счетчиков к выходу первого формирователя синхроимпульсов, выход дополнительного счетчика полупериодов подсоединен ко второму входу дополнительного элемента

30 И, выход которого подсоединен к пёрвым входам дополнительного элемента ИЛИ и триггера, вторые входы которых подсоединены к выходу первого канального формирователя синхроимпульсов, выходы триггера подсоединены ко вторым входам основных элементов И.

В каждый канальный формирователь синхроимпульсов введен многовходовой элемент И, входы которого подсоединены к выходам вспомогательного счетчика, а выход - к первым входам основных элементов И.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема многоканального цифрового фазосдвигающего устройства; на фиг.2 - схема формирователя синхронизирующих импульсов; на фиг.Зи 4 - соответственно временные диаграмг ил работы устройства и формирователя синхронизирующих импульсов.

Устройство содержит (фиг.1) общие для всех каналов генератор 1 импульсов постоянной частоты, распределитель 2 импульсов, регистр 3 цифровой системы управления, общие для двух каналов формирователи 4 синхронизирующйх импульсов,- блоки 5 счетчиков периода, блоки 6 счетчиков полупериода, основной элемент И 7, дополнительные элементы ИЛИ 8, канальные счетчики 9, канальные триггеры 10 и компараторы 11 И, в каждом канале два элемента И 12 и 13, два элемента ИЛИ 14 и 15, и два формирователя 16 и 17, управляющих импульсов. Выход генератора 1 соединен со входом распределителя 2, выходы которого соединены с первыми входами блоков 4-7, 9,11. Выходы формирователей 4 соединены со вторыми входами блоков 5, первыми входами элементов ИЛИ 8 и триггеров 10. Выходы счетчиков 5 сое динены со входами блоков 6.

Выходы блоков б соединены со вторыми входами канальных элементов И 7 , выходы которых соединены со вторыми входами элементов ИЛИ 8 и триггеров 10, Выходы элементов ИЛИ 8 соединены с установочными входами блоков 9. Выходы блоков 9 соединены со вторыми входами компараторов 11, третьи входы которых соединены с выход1ами регистра 3. Выходы когипараторов 11 через элементы И 12 и 13 и элементы ИЛИ 14 и 15 соединены со входами форми кэвателей 16 и 17. Вторые входы элементов 12 и 13 соединены с выходами триггеров 10.

Формирователь 4 содержит (фиг.2) блок 18 усилителя-ограничителя, первый вход которого соединен с выходом источника фазного напряжения, а выходы соединены с первыми входами блока 19 реверсивного счетчика и блока 20 реверсивного счетчика вспомогателного, вторые входы которых и первые входы элементов И 21-23 совпадения,.

а также вторые входы усилителя-ограничителя 18 соединены с выходами распределителя 2. Выходы блока 20 соединены со входами дополнительного элемента И 24, выход ,которого соединен со вторыми входами основных элементов И 21-23.

Многоканальное цифровое фаэрсдвигающее устройство работает следующим образом.

Импульсы генератора 1 поступают на распределитель 2, формирующий требуемое количество последовательностей импульсных напряжений, сдвинутых во времени, которые используются для работы блоков устройства. Фазные напряжения тиристорных преобразователей поступают на формирователи 4, которые формируют синхронизирующие импульсы, в момент перехода фазных напряжений через нуль из минуса в плюс.

Эти импульсы устанавливают в нуль блоки 5 и 6, триггеры 10 и через элементы 8 устанавливают в нуль блоки 9. Блоки 5 ведут счет импульсов, поступающих от распределителя 2, причем ИХ количество, насчитанное к моменту очередной установки, блоков 5 в нуль, пропорционально величине периода фазного напряжения.

В момент поступления импульсов от блоков 4, код числа, равного половине числа импульсов, насчитанных за период Т, переписывается в блоках 6, предварительно установленных в О импульсами от блоков 4. Реверсивный счет этого числа ведется блоками 6 с помощью импульсов от распределителя 2. По прошествии времени, равного половине периода Т, код в блоках 6 становится равным 00...0. В это время с приходом импульса от распределителя 2 элементы 7 формируют импульсы, которые устанавливают в 1 триггеры 10, а через элементы 8 устанавливают в О блоки 9.

После каждой установки в О блоки 9- начинают вести счет импульсов, поступающих от распределителя 2.

8моменты совпадения кодов блоков

9и крда регистра 3 в момент поступления импульсов от распределителя 2 компараторы 11 формируют импульсы, которые через элементы И 12 и 13, управляемые триггерами 10, через элементы ИЛИ 14 и 15 и формирователи 16 и 17 поступают на выход устройства.

Работа устройства поясняется временной диаграммой (фиг.З), где 25 фазные напряжения и , и , и -тиристорного преобразователя,26,27,28 - импульсные напряжения формирователей 4, относящиеся к моментам перехода фазных напряжений через нуль из минуса в 29-31 - интервалы счета блоков 5; 32-34 - импульсные напряжения

элементов 7, относящиеся к моментам перехода фазных напряжений через нул из плюса в минус 35-37 - выходны напряжения триггеров 10; 38-40 - выходные импульсные напряжения компараторов 11J 41-46 - выходные импульсные напряжения формирователей 14.

Код числа импульсов, полученный за время Т периода в блоках 5, может быть использован в цифровой системе управления в качестве нормирующего коэффициента для учета величины периода Т при всех возможных изменения этого периода во времени при вычислении величины управляющего кода, котОрый записывается системой управления в регистр 3 и определяет положение (фазу) управляющих импульсов устройства.

Формирователь 4, выполненный по схеме (фиг.2), работает следующим образом.

Фазное напряжение тиристорного преобразователя поступает на вход усилителя-ограничителя 18, который превращает входное синусоидальное напряжение в напряжение прямоугольной формы, перепады которого синхронизированы с импульсами распределителя 2. Прямой и инверсный сигналы блока 18 поступают на управляющие входы прямого и реверсивного счета блоков 1-9 и 20. За время, в течение которого прямой выходной сигнал блока 18 имеет высокий уровень, происходит прямой счет импульсов, поступающих от распределителя 2 в блок 19, а при низком уровне происходит реверсивный счет (вычитание импульсов). Одна четвертая часть полученной в блоке 11 разности числа импульсов записывается в блок 20, который ведет реверсивный счет записанного числа. В момент совпадения импульса последовательности импульсов распределителя 2 с кодом 00...О в блоке 20 происходит формирование импульса элементом 24. Этот импульс поступает на управляющие входы элементов И 21-23, на вторые входы которых поступают последовательности импульсов от распределителя 2. Во время существования импульсов на выходе элемента И 24 на выходе каждого из элементов И 21-23 появляется по одному импульсу, причем между собой эти импульсы смещены во времени.

Работа формирователя 4 поясняется временной диаграм1.1Ой (фиг.4), где показаны фазное напряжение 47 тиристорного преобразователя, напряжение 48 на выходе блока 18, импульсное напряжение 49 установки нуля блока 1 интервалы 50 прямого счета блока 19, интервалы 51 реверсивного счёта блойа 19, импульсное напряжение 52 установки нуля блока 20} импульсное напржение 53 записи разности из блока 19

в блок 20, интервалы 54 реверсивного счета блока 20, импульсное напряжение 55-на выходе элемента И 24, импульсные напряжения 56 на выходах элементов И 21-23.

Импульсные напряжения 49,52,53, показанные на одних и тех же позициях в представленном масштабе, не совпадают между собой, что обеспечено использованием для их формирования различ0ных последовательностей импульсов от распределителя 2. А именно, вначале .происходит установка нуля блока 20, потом запись разности из блока 19 в блок 20, а затем установка нуля блока 19. Аналогично смещенными во вре5мени являются импульсные напряжения 56 для различных элементов И 21-23.

Точность работы Формирователя 4 обусловлена следующим.

Уровень срабатывания блока 18 (т.е. уровень, при котором напряжение на выходе блока 18 переходит из низкого в высокое, и наоборот) может смещаться ввиду нестабильности аналоговых элементов, что влечет за собой сме5щение во времени перепадов напряжения на выходе блока 18, но при этом смещение перепада в одну сторону от момента перехода фазного напряжения через нуль из минуса в плюс с

0 высокой точностью равно смещению перепада в другую сторону относительно момента перехода фазного напряжения через нуль из плюса в минус. По этой причине в результате прямого

5 и реверсивного счета в блоке 19 образуется число, пропорциональное смещению перепада напряжения блока 18 относительно момента перехода фазного напряжения через нуль. Осуществляя реверсивный счет четверти этого

0 числа в блоке 20 от момента положительного перепада выходного напряжения блока 18, получаем в момент равенства нуль кода в блоке 20 на выходе элемента 24 импульс, совпадающий

5 с нулем фазногонапряжения.

Изобретение позволяет расширить область применения фазосдвигающего устройства на случай, когда частота сети не является синхронной с частотой генератора импульсов постоянной частоты, поскольку введение счетчиков периодов и полупериодов позволяет учесть все возможные изменения частоты сети. Кроме того, соединение

5 распределителя импульсов с формирователями синхронизирующих импульсов позволяет обеспечить цифровую обработку входных фазных напряжений, при которой учитываются временные уходы напряжений аналоговых элементов, в результате чего обеспечивается высокая стабильность синхронизирующих импульсов, а,следовательно, и высокая стабильность выходных импуль5сов устройства. Формула изобретения 1. Многоканальное цифровое фазосдвигающее устройство, содержащее последовательно соединенные генератор и распределитель импульсов, выход которого соединен с первьоми вхо дами первых канальных формирователей синхроимпульсов, вторые входы которых подсоединены к клеммам для подключения фаз сети, и одновременно с первыми входами канальных счет чиков и компараторов, вторые и третьи входы компараторов подсоединены к выходу канальных счетчиков и регистр в, при этом выход каждого канального компаратора подсоединен к первым входам двух канальных элемен тов И, подсоединенных своими выхода через два канальных элемента ИЛИ к входам соответстующих канальных формирователей управляющих импульсо отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения стабильности, кажды из его каналов снабжен дополнительными последовательно соединенными счетчиками периодов и полупериодов, элементом И, триггером и элементом ИЛИ, причем первые входы обоих дополнительных счетчиков и дополнител ного элемента И подсоединены к выходу распределителя импульсов, вторые входы дополнительных счетчиков к выходу первого формирователя синхроимпульсов, выход дополнительного счетчика полупериодов подсоединен ко второму входу дополнительного элемента И, выход которого подсоединен к первым входам дополнительного элемента ИЛИ и триггера, вторые входы которых подсоединены к выходу первого канального формирователя синхроимпульсов, выходы триггера подсоединены ко вторым входам основных элементов И. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, в нем в каждый - кa aльный формирователь синхроимпульсов введен многовходовой элемент И, входы которого подсоединены, к выходам вспомогательного ре- . версивного счетчика, а выход - к первым входам основных элементов И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2774549/24-07, кл. Н 02 М 1/08, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 3214737, кл. Н 02 М 1/08, 01.12.1980.