Многоканальное устройство для управления вентильным преобразователем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 250978 (21) 2669637/24-07с присоединением заявки йо(5)М. Кл. Н 02 Р 13/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве системы управления для вентильного электропривода постоянного и переменного тока. 5 Известно многоканальное импульсно-фазовое синхронное устройство для управления вентильными преобразователями 11, состоящие иэ каналов, чис ло которых соответствует числу тиристоров при последовательно соединенных в каждом канале .узла синхронизации с питающей сетью, генератора развертывающего напряжения (чаще всего пилообразного 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 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 помощью применения интегральных микросхем; увеличенная асимметрия, обусловленная нестабильностью генераторов пилообразного напряжения при работе в диапазоне температур иэ-за разброса величин емкостей и порогов срабатывания нуль-органов,что приводит к большим уравнительным токам. 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 управления, причем одни входы триггеров подключены к выходам формирователей "инхронизирующих импульсов, выходы триггеров подключены к одним входам схем совпадения, другие входы которых подключены к генератору импульсов, а выходы -к входам счетчиков импульсов, выходыразрядов счетчиков соединены с входами схем совпадений, подключенные кформирователям управляющих импульсови к другим входам триггеров. В этомустройстве угол открывания тиристоров .определяется частотой генератораимпульсов, определяющей момент появления выходного импульса при заполнении канальных счетчиков от моментаустановки канальных триггеров канальными синхронизирующими импульсами.Генератор импульсов обычно выполняется на основе преобразователя "напряжение-частота", выходная частотакоторого линейно зависит от входного управляющего напряжения. Приэтом преобразователь "напряжение-частота" работает на основе метода пери-одического интегрирования входногосигнала или, например, может бытьвыполнен по компенсационной схеме,отличающейся большой точностью и содержащей последовательно соединенныесумматор входного напряжения и напряжения с выхода цепи обратной связи,управляемого генератора, формирователя импульсов и узла преобразователячастота-напряжение в цепи обратнойсвязи, построенного, например, посхеме двухтактного конденсаторногочастотомера.Недостатками такого устройстваявляются нелинейная (гиперболическая) зависимость угла открывания тиристоров от управляющего напряжения,так как момент появления импульсовна выходе счетчика пропорционаленКд Т (а не выходной частоте генератора импульсов), где Крс - коэффициентпересчета счетчика, Т - период выходной частоты генератора импульсов;сложность построения структуры,обусловленная необходимостью иметь вкаждом канале (по числу тиристоров)триггеры, схемы совпадения, счетчики,В этом устройстве при использовании 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 нелинейность, получаемую за счет делителей частоты.Но точность системы управления с функциональным преобразователем, к примеру, выполненному ,на диодах, даже при самом тщательном его исполнении, при работе в диапазоне температур будет низкая.Целью изобретения является уменьшение нелинейности и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство дляуправления вентильным преобразователем снабжено в каждой Фазе Формирователем, а узел обратной связи генератора импульсов выполнен в виде последовательно соединенных генераторапилообразного напряжения и запоминаю"щего блока, второй вход которого соединен с выходом формирователя, установочный вход счетчика импульсов сое"динен с инверсным выходом К 5 -тригге 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ра, выход счетчика подсоединен ко входу Формирователя импульсов, выходыкоторого соединены с первыми входамиэлементов И и Й -входом ЙЯ -триггера,второй выход формирователя синхроимпульсов подключен к Я -входукь -триггера, выходы Формирователя синхроимпульсов соединены со вторыми входами элементов И, выходами подключенных ко входам выходных Формирователей,На фиг. 1 представлена структур-,ная схема многоканального устройствадля 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,Я 5-триггеров 4, 5, б, ко входу Я которых подсоединены канальные выходыформирователей синхроимпульсов 1, 2,3, генератора импульсов 7, включающего замкнутые в кольцо сумматор 8., управляемый генератор 9, формирователь10, генератор пилообразного напряжения 11, запоминающий элемент 12, второй вход которого соединен с выходом формирователя 10. На второй вход1 сумматора 8 подается управляющее напряжение, а выход генератора импульсов 7 соединен со счетными входамисчетчиков 13, 14, 15, выполненных ввиде делителей частоты, выходы формирователей 16 17, 18 соединены совходами Й триггеров 4, 5, б и первыми входами элементов И 19-24, вторыевходы которых соединены с канальными выходами Формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3 соответственно. Выходы элементов И 19-24 соединены свыходными формирователями импульсов25-30 соответственно, инверсные выходы триггеров 4, 5, б соединеныс установочными входами счетчиков13, 14, 15 соответственно.Устройство работает следующим образом.Один из канальных синхронизирующих импульсов с формирователей синхроимпульсов 1, 2, 3 устанавливают повходам Кб -триггеры 4, 5, б в единичное положение. Импульс с инверсноговыхода триггеров 4, 5, б устанавливает в исходное положение счетчикиимпульсов 13, 14, 15. На счетные входы счетчиков импульсов 13, 14, 15подаются импульсы генератора импуль 771848сов 7, который функционирует следующим образом: входное напряжение поступает на вход сумматора 8 (на операденсатора и последующим разрядом его через двухбазовый диод при достижении его напряжения срабатывания.Короткие прямоугольные импульсы, полученные после формирователя 10, явля- Щются выходными и одновременно запускают генератор пилообразного напряжения 11, выходное напряжение которого начинает .увеличиваться по линейному закону до некоторого значения, которое зависит от выходной частоты ГИ 7. При появлении очередноговходного импульса на входе узла обратной связи по переднему фронту его производится мгновенная выборка взапоминающий элемент 12 значения напряжения с генератора пилообразногонапряжения 11 посредством ключевойсхемы, разряд конденсатора и повторный запуск его по заднему фронту.Таким образом, каждому входному 35 импульсу узла обратной связи соответствует определенный уровень выходного сигнала, зависящий от временногоинтервала (периода) между данным импульсом и предыдущим, что формирует 40 линейную зависимость выходного напряжения узла обратной связи от периода входных импульсов. Это, в свою очередь, определяет и линейную зависимость периода выходных импульсов генератора импульсов 7 до входного напряжения в целом.Импульсы 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 триггеров 4, 5, б соответственно и определяемые коэффициенты деления К , появляется сигнал, подаваемый на формирователи 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 иэ полуволн сетевого напряжения. Одновременно выходные сигналы 45 50 60 65 ционном усилителе),где сравниваетсяс напряжением обратной связи, имеющим знак, противоположный входномунапряжению и создаваемым запоминающим элементом 12 (обычно через согласующий усилитель)Сигнал рассогласования, добавленный ко входномусигналу, управляет частотой управляемого генератора 9, который являетсяпростейшим преобразователем "напряжение-частота" с разомкнутой структурой и выполнен, например, по принципу заряда токостабилиэирующимтрехполюсником интегрирующего кон 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 задающего генератора импульсов соответствует изменению угла открывания тиристоров в диапазоне О эл.град.Предлагаемое изобретение позволяет повысить линейность системы управления при обеспечении высокого быстродействия эа 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 упрощает систему управления эа счет безошибочной отработки угла открывания согласно заданному управлякщему 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 испольэовать 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 технологичнов производстве.Формула изобретенияМногоканальное устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее в каждой Фаза формирователь синхроимпульсов, первым выходом подключенный к 5 -входуй,",-тригге771818 8 Составитель О. Парфеноваенская Техред М.Рейвес Корректор Н. Бабин едактор Подписное ираж 783твенного комитета СССРретений и открытийЖ, Раушская наб.,6715/70ВНИИПИ Государспо делам изо113035, Москва к д. 4/ Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 лиал ПП ра, счетчик импульсов, два элементаИ, два выходных формирователя и общий для всех фаз генератор импульсов,подсоединенный к счетным входам счетчиков и состоящий иэ замкнутых вкбльцо сумматора управляемого генератора формирователя, узла обратнойсвязи, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения линейности иупрощения, оно снабжено в каждой фазе формирователем, а узел обратнойсвязи генератора импульсов выполненв виде последовательно соединенныхгенератора пилообразного напряженияи запоминающего блока, второй входкоторого соединен с выходом формирователя, установочный вход счетчикаимпульсов соединен с инверсным выходом Й 5 -триггера, выход счетчика подсоединен ко входу формирователя импульсов, выходы которого соединены с первыми входами элементов И и 5 - входом кь -триггера, второй выход формирователя синхроимпульсов подключен к 8 -входу Й 5 -триггера, выходы формирователя синхроимпульсов соединены со вторыми входами элементов 3, выходами подключенных ко входам выходных формирователей.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Писарев А.Л. Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями, "Энергия", 1975, с. 22-27.2. Авторское свидетельство СССР 9 550755, кл. Н 02 Р 13/16, 1974.