Устройство контроля параметров тиристорного преобразователя

(71) Специализированноское бюро с опытным прОтдела теплофизики АН(56) 1, Авторское свидИ, 1973.2. Авторское свидетУ 765812, 1980 (протот Машенцев,ова, С.Г.Обу,Маркин е конструктороизводствомУЗССР етельство ССС ельство СССип). ГОСУДАРСТВЕКНЬ 18 КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ,содержащее ц измерителей параметровпульт управления, блок печати, первый, второй и третий элементы ИЛИ,первый, второй, третий, четвертый,пятый и шестой элементы И, первый ивторой элементы НЕ, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и функциональных возможностей устройства за счетобеспечения контроля одновременно внескольких каналах управления тиристорного преобразователя и элементовего силового блока, в него введеныседьмой элемент И, третий элемент НЕ,четыре. триггера, одновибратор, й ключей, П восьмых элементов И, первыйдешифратор, задатчик адреса, блок.совпадения, второй блок памяти, генератор импульсов, блок команд, второйдешифратор и и пятых элементов ИЛИ,соединенных первыми входами с выхода"ми соответствующих ключей, вторымивходами - с выходами соответствующих восьмых элементов И, а выходами - с первыми входами блока совпадения, подсоединенного вторыми входами к первым выходам второго блока памяти, а выходом - к входу первого элемен, та НЕ, соединенного выходом с первым входом первого дешифратора, соединенного вторыми входами с входами второго блока памяти и с первыми выходами блока команд, соединенного первым и вторым входами соответственно с первым и вторым выходами пульта управления, третьим входом - с выходом генератора импульсов, четвертым входомс нулевым входом первого триггера, с первьцч входом второго элемента ИЛИ, Я с входом первого блока памяти и с третьим выходом пульта управления, пятыми входами - с выходами задатчи- Св ка адреса, подключенного входом к выходу третьего элемента ИЛИ, соединенного первым входом с вторым вьмо,дом блока команд, а вторым входом - с четвертым выходом пульта управления, подключенного пятым выходом к первому входу первого элемента И, первым входом - к выходу первого . блока памяти, вторым входом - к выходам второго и третьего элемента И, шестым выходом - к первому входу объ-. екта контроля и первому входу генера- тора импульсов, соединенного вторым входом с вторым входом объекта контроля и выходом первого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с первыми входами второго и третьего элементов И и с прямым выходом первого триггера, соединенного единичным входом с выходом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу1100610 Фи,Корректор И.Эрдейи . 80/37 Тираж 842 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и откр 035, Москва, Ж, Раушская набаказ 4 одписное а СССий 113 4/5 ППП "Патент", г. Ужго Проектная, 4 ил Составитель ЛишанскийРедактор М,Петрова Техред М. Гергель00610 11 одновибратора, а третьим входом - к выходу второго элемента НЕ, подключенного входом к выходу четвертого элемента И и к второму входу второго элемента ИЛИ, связанного выходом с нулевыми входами второго, третьего и четвертого триггеров, подключенных единичными входами соответственно к выходам пятого, шестого и седьмого элементов И, причем первый вход седьмого элемента И соединен с выходом третьего элемента НЕ, а второй вход - с пврвым входом четвертого элемента И и,с,прямым выходом второго триггера, соединенного инверсным выходом с вторым входом второго элемента И, второй и третий входы четвертого элемента И соединены соответственно с прямыми выходами второго и четвертого триггеров, связанных инверсчыми выходами соответственно с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, подключенного выходом к второму входу третьего элемента И, первые входыпятого и шестого элементов И соединены соответственно с первыми выходами объекта контроля, подключенноговторыми выходами к вторым входам пятого и шестого элементов И, а третьими выходами - к входам соответствующих измерителей параметров и к первым входам соответствующих восьмыхэлементов И, соединенных вторыми входами с первым выходом второго дешифратора, подключенного входами к вто"рым выходам второго блока памяти,а вторым выходом - к управляющим вхо. дам ключей, связанных информационными входами с выходами соответствующих измерителей параметров, вход одновибратора подключен к первому входу шестого элемента И, второй вход первого блока памяти соединен с блоком печати и ввходом первого дешифратора,второй вход пятого элемента И соеди"нен с входом третьего элемента НЕ.Изобретение относится к контролюустройств дискретной автоматики иможет быть использовано для контроляи наладки систем управления и сило"вых блоков тиристорного преобразователя,Известно устройство контроля, параметров, содержащее запоминающие блоки, блоки записи, регистры тестов 10 и блоки сравнения, посредством которых в испытуемую схему вводятся контрольные сигналы и осуществляется анализ ее реакции Я .Недостатком известного устройства является сложность конструкции.Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство для контроля параметров цифровых блоков, содержащее блок измерения параметров, пульт уп" равления, элемент ИЛИ и блок обработки данных, выход которого соединен с входом блока печати и вторым входом блока памяти 2 .Однако данное устройство не позво ляет контролировать параметры (дли тельности импульсов разной полярности в широком диапазоне) одновременно в нескольких каналах системы управления тиристорного преобразователя. Кроме того, это устройство не позволяет контролировать элементы силового блока при функциональном режиме тиристорного преобразователя.Цель изобретения - расширение области применения и функциональных возможностей устройСтва за счет обеспечения контроля одновременно в нескольких каналах управления тирис" торного преобразователя и элементов его силового блока,Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее И измерителей параметров, пультр управления, блок печати, первый, второй и третий элементы ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, введены седьмой элемент И, третий элемент НЕ, четыре тригге" ра, одновибратор, И ключей, 11 восьмых элементов И, первый дешифратор, задатчик адреса, блок совпадения, второй блок памяти, генератор импульсов, блок команд, второй дешифратор и й11006 ройства. 3пятых элементов ИЛИ, соединенных первыми входами с выходами соответствующих ключей, вторыми входами в . с выходами соответствующих восьмых элементов И, а выходами - с первыми вхо-дами блока совпадения, подсоединенного вторыми входами к первым выходам второго блока памяти, а выходом - к входу первого элемента НЕ, соединенного выходом с первым входом пер О вого дешифратора, соединенного вторыми входами с входами второго блока памяти и с первыми выходами блока ко". манд, соединенного первым и вторым входами соответственно с первым и вторым выходами пульта управления, третьим входом - с выходом генератора импульсов, четвертым входом - с нулевым входом первого триггера, с первым входом второго элемента ИЛИ, 2 О с входом первого блока памяти и с третьим выходом пульта управления, пятыми входами - с выходами задатчика адреса, подключенного входом к выходу третьего элемента ИЛИ, соединенного первым входом с вторым выхо. дом блока команд, а вторым входом - с четвертым выходом пульта управления, подключенного пятым выходом к первому входу первого элемента И, первым входом - к выходу первого блока памяти, вторым входом - к выходам второго и третьего элемента И, шестым выходом - к первому входу объекта контроля и первому входу генератора импульсов, соединенного вторым входом с вторым входом объекта контроля и выходом первого элемента ИЛИ, соединенного вторым входом с первыми входами второго и третьего элементов И и с прямым выходом перво 40 го триггера, соединенного единичным входом с выходом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу одновибратора, а третьим входом - к45 выходу второго элемента НЕ, подключенного входом к выходу четвертого элемента И и к второму входу второго элемента ИЛИ, связанного выходом с нулевыми входами второго, третьего и четвертого триггеров, подключенных.50 единичными входами соответственно к выходам пятого, шестого и седьмого элементов И, причем первый вход седь" мого элемента И соединен с выходом третьего элемента НЕ, а второй вход -с первым входом четвертого элемента И и с прямым выходом второго триггера,голпиненного инверсным выходом с 10 4 вторым входом второго элемента И,второй и третий .входы четвертого эле"мента И соединены соответственно спрямыми выходами второго и четвертоготриггеров, связанных инверсными выходами соответственно с первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, под" ключенного выходом к второму входу третьего элемента И, первые входыпятого и шестого элементов И соединены соответственно с первыми выходами объекта контроля, подключенного вторыми выходами к вторым входам пятого и шестого элементов И, а третьими выходами - к входам соответствующих измерителей параметров и к первым входам соответствующих восьмых элементов И, соединенных вторыми входами с первым выходом второго дешнфратора, подключенного входами к вторым выходам второго блока памяти, а вторым выходом - к управляющим входам ключей, связанных информационными входами с выходами соответствующих измерителей параметров, вход одновибратора подключен к первому входу шеотого элемента И второй вход первогоблока памяти соединен с блоком печа"ти и выходом первого дешифратора,вто 3 рой вход пятого элемента И соединен с входом третьего элемента НЕ.На фиг. 1 дана блок-схема устройства, на фиг.2 - схема, поясняющая работу контролируемого объекта (тиристорного преобразователя); на фиг.З - схема кольцевого счетчика; на фиг.4 и 5 - временные диаграммы работы устУстройство содержит блок 1 обработки данных, состоящий из блока 2 команд с входами 3,4,5,6,7 и выходами 8 и 9, генератора 10 импульсов, первого дешифратора 11, второго блока 12 памяти, первого элемента 13 НЕ и блока 14 совпадения, задатчик 15 адреса, третий элемент 16 ИЛИ, второй дешифратор 17, пятые элементы ИЛИ 18, ключи 19, восьмые элементы 20 И, измерители 21 параметров, блоки 22 сравнения с входами 23, 24, 25 и 26, Каждый блок 22 сравнения состоит из элементов И 27 (пятого), 28 (шестого) 29 .(четвертого), 30 (первого), 31 (второго), 32 (третьего), 33 (седьмого), элементов ИЛИ 34 (четвертого), 35 (второго), элементов НЕ 36 (третьего), 37 (второго), одновибратора 38 и триггеров 39 (второго), 40(первого). Устройство содержит такжепервый элемент ИЛИ 43, пульт 44 управления, блок 45 печати, первыйблок 46 памяти. 5Объект 47 контроля (фиг,2) состоит из блока 48 управления с входами49 и 50 и силового блока 51, содержащего тиристоры 52 и датчики 53 тока. Блок 48 управления состоит изформирователя 54 временных интервалов,распределителя 55 импульсов, эадатчи"ка 56 режима, задающего генератора57, генератора 58 опорной частоты,таймера 59, счетчика 60.15Блок 2 команд (фиг,3) состоит издевятых элементов И 61, 62, 63, пятыхтриггеров 64 и шестых триггеров 65.Устройство работает следующим образом,20Принцип действия тиристорного преобразователя, в частности трехфазного автономного инвертора напряжения,следующий,Блок 48 формирует последователь 25ность импульсов, в соответствии сФкоторой происходят переключения сило.вых и коммутирующих тиристоров силового блока 51. На вход счетчика 60и таймера 59 поступают импульсы тактовой частотытф 6 Огде 1 - частота первой гармоники выходного напряжения преобра" 35 зователя.Импульсы тактовой частоты формируются блоком . 57, На вход блока 54 поступают импульсные сигналы с 5 лока 56, несущие информацию о начале и40 окончании проводящего состояния ти. ристора. По началу н концу сигнала в блоке 54 формируются коммутирующие сигналы и временные интервалы, соответствующие времени восстановления45 тиристора. Для формирования импульсов постоянной длительности в блоках 54 и 59 используется частота о , по" ступающая на эти блоки от стабильного генератора 58, которая использует" 5 ся и для формирования сигналов блоками 56 и 57, что ведет к общей синхронизации системы управления и повышению устойчивости ее работы.55На входы распределителя 55 импуль"сов поступают сигналы с блоков 54,59 и 60 и формируются сигналы управления всеми тиристорами преобразователя,Сигналы управления подаются науправляющие входы тиристоров 52(входы 23 и 24 соответственно длясилового и коммутирующего тиристоров).О состоянии тиристоров (включен илиотключен) можно судить по реациидатчика 53 тока (сигнал "1" или "0"на входах 25 и 26 с датчиков, токасилового и коммутирующего тиристоров), Силовой блок 51 автономного инвертора напряжения состоит из шестипар (по две пары на каждую фазу),состоящих из силового и коммутирующего тиристоров. Количество выходныхканалов системы управления соответствует количеству тиристоров в сило-вом блоке (для трехфазного автономного инвертора напряжения количествоканалов равно двенадцати).В различных тиристорных преобразователях может быть разное число партиристоров, поэтому в устройстверассмотрено подключение блоков к ийпаре тиристоров.Устройство предназначено дляконтроля состояния любого тиристорного преобразователя в двух режимах егоработы. Первый режим - функциональный контроль параметров" (длительности импульсов) блока 48. Второй режим " функциональный контрочь всегоконтролируемого объекта 47, т.е. двухего блоков 48 и 51.Работа устройства рассмотрена напримере контроля параметров тяговыхвентильных преобразователей, в часткости трехфазного автономного инвертора по двенадцати каналам (шестиканалам 23 - для силовых тиристоров,шести каналам 24 - для коммутирующихтиристоров), в соответствии с временной диаграммой, представленнойна фиг,4. Реакция блока 51 (состоянндатчиков 53 тока) от воздействия уп 1равляющих импульсов блока 48 показана на фиг.5 на примере включениясилового и коммутирующего тиристоров 52 при активной нагрузке преобразователя. На фиг,4 представленадиаграмма для одного такта из шести.В каждый следукнщий такт последовательность импульсов сдвигается на60 град.При функциональном контролеблока 48 требуется контролироватьдлительности всех импульсов обеих цр110067лярностей, формируемых блоком 48 по всем двенадцати каналам. Особенность этих импульсов такова, что их длительность может быть от единиц микросекунд до сотен миллисекунд 5 (в зависимости от типа и режима преобразователя).При функциональном контроле параметров блока 48 устройство работает следующим образом. 10С пульта 44 управления устройство устанавливается в исходное состояние либо включением питания (не показано), либо от сигнала сброса (вход 5) после устранения неисправности. Кроме того, с пульта 44 задается один из режимов: первый режим - контроль коротких импульсов выходом 6 или контроль длинных импульсов выходом 7, иливторой режим, при котором выдается сигнал с блока 44 на блок 22 и сигнал по выходу 6 нли 7 в блок 2. С блока 44 запускаются одновременно (выход 50) генератор 1 О импульсов устройства и генератор 58 контролируемого Ьбъекта. При пуске генератор 10 импульсов запускает по вхрду 3, в зависимости от, того, по какому входу 6 или 7 поступает сигнал, счетчик, сос" тоящий из триггеров 64, или счетчик, ЗО состоящий из триггеров 65. Например, установлен сигнал по входу 6 (контроль коротких импульсов). На фиг.4 видно, что в единицу времени импульсы могут присутствовать одновременно З 5 во всех каналах (в общем виде), причем длительность импульсов значительно меньше, чем время, необходимое для их последовательного контроля устройством. Это вызывает необходч мость наличия блоков 21 по числу каналов блока 48. Блоки 21 программно опрашиваются блоком 1 при отсутствии сигнала по входу 49, т.е. блок 2 выходами 8 задает адрес ячейки в блоке 12, адресные выходы которого через блок 17 выбирают блок 21. Выбранный блок 21 выдает в цифровом виде значение параметра через ключи 19 и элементы ИЛИ 18 в блок 24. В блоке 50 14 значение параметра выбранного блока 21 сравнивается с программным значением, которое поступает с йнформационных выходов блока 12. В случае несоответствия блок 13 формирует сиг нал неисправности при котором блок43 выходом 49 блокирует генераторы 10 и 58, а блок 11 формирует сигнал 10. 8отображающий номер канала блока 48, в котором параметр не соответствуеф норме. При этом информация с блока 11 выводится в блок 45 печати и блок 44, После устранения неисправности блок 44 устанавливает необходимые блоки в исходное состояние по выходу 5 и запускает устройство и контролируемый объект вновь по выходу 50,При контроле длинных импульсов (порядка миллисекунд и более) устройство может работать, не используя блоки 21. При импульсах такой длительности устройства успевает проконтролировать все каналы, не пропустив ни один импульс. В этом случае с пульта 44 управления выдается сигнал по выходу 7 и сигнал на вход блока 16, который разрешает. блоку 15 задать код в блок 2 по выходам 4. Триггеры 65 кольцевого счетчика 2 устанавливаются в соответствии с кодом блока 15. При пуске блок 2 задает адрес в блок 12, начиная с установленного кода, после заполнения счетчика 2 (триггеры 65) выход 9 вновь разреша-ет блоку 15 установить исходный код. Блок 12 в соответствии с кодом на входах 8 подключает блоком 17 элементы И 20 (количество элементов И равно количеству каналов блока 48), на которых уже установлен двенадцати- разрядный код, соответствующий состоянию импульсов в каналах. Этот код через блоки 18 поступает в блок 14, где он сравнивается с программным кодом заданной ячейки блока 12. При несоответствии блок 14 и блок 13 формируют на выходе сигнал. Далее. аналогично описанному блокируются блоки 10 и 58 иинформация о неисправности выводится в блоки 45 и 44.1При втором режиме контроля тиристорного преобразователя (функциональном контроле блоков 48 и 51) контролируются как параметры системы управления, так и реакции тиристорав 52 при воздействии на них,управляющих импульсов. Ответные реакции тиристо ров выдаются датчиками 53 тока и поступают на входы блока 22 сравнения (вход 25 с датчика, тока силового тиристора, вход 26 с коммутирующего тиристора). На другие входы блока 22 поступают управляющие воздействия с блока 48 (вход 23-24 - воздействие соответственно на управляющий вход силового и коммутирующего тирисоров)9 1100Диаграмма, поясняющая включение тиристоров блока 51 под воздействиемсигналов блока 48, показана на фиг.5.Блок 22 осуществляет контроль работы одной пары тиристоров (силовогои коммутирующего) и работает следующим образом.Триггеры 39, 40 и 41 фиксируютпоявление сигналов в соответствиис состоянием 1,2,3 диаграммы нафиг.5. По заднему фронту импульсана входе 24 (состояние 3 диаграммы)одновибратор 38 формирует синхроимпульс. Сигнал с выхода элемента ИЛИ35 устанавливает триггеры 39, 40 и41 в исходное состояние,При неисправности какого-либо тиристора сигналы с соответствующихдатчиков 53 тока отсутствуют. Соответствующий триггер 39, 40, 4 1 неперебрасывается. В этом. случае элемент ИЛИ 35 по синхроимпульсу с блока 38 и наличии сигнала с блока 44(режим) перебрасывает триггер 42.Появление сигнала с триггера 42 фиксирует общую неисправность в паретиристоров блока 51. Выявление неисправного тиристора осуществляется эле"ментами И 31 и 32. Появление сигналана выходе блока 31 соответствует не 30исправности коммутирующего тиристора,610 1 О на выходе блока 32 ; неисправности силового тиристора. Неисправность индицируется в блоке 44, а выход с блока 42 блокирует генераторы 10 и58. После устранения неисправности контролируемый объект запускается вновь с блока 44 по входу 50. Во втором режиме контроля одновременно с блоком 51 контролируется и блок 48. Контроль блока 48 осуществляется аналогично, как и в первом режиме.При изменении типа тиристорного преобразователя нли режима его работы изменяется диаграмма. При этом надо изменить программу блока 12 в блоке 1 обработки данных. Схема блока 22 при этом. меняется.Предлагаемое устройство позволяет контролировать параметры (длительность импульсов) при функционировании тиристорного преобразователя, когда управ" ляющие импульсы в системе управления тиристорного преобразователя могут быть сформированы в любой последовательности по всем канапам. Кроме того, это устройство позволяет контролировать элементы сипового блока при функциональном режиме тиристорного преобразователя.