Одноканальное устройство для фазового управления статическим преобразователем

О П ИС"А-Н И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСИОМУ СВИ ЕПЛЬСТВУ Союз Советских Социалисткческик Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 290977 (21) 2528465/24-07,(5 Цм, кл, Н 02 Р 13/16 с присоединением заявки Ио -Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 2505,80 Бюллетень М 19 Дата опубликования описания 30, 05. 80( 54) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления тиристорами выпрямительных и инверторных установок. 5Известны одноканальные асинхронныесистемы импульсно-фазового управлениявентильными преобразователями, содержащие общий управляемый генератор,частота которого является функциейсигнала ошибки, и распределитель импульсов по фазам вентильного преобразователя, Системы такого типа охватываются обратной связью по регулируемому выходному параметру преобраэова"15теля (напряжению, току, скорости двигателя и т. д.), позволяющей осуществлять астаткческое регулирование параметра без применения дополнительныхрегуляторов,11,20Однако в этих системах, являющихся разновидностью систем фазовой автопостройки частоты, функцию фазовогодетектора выполняет объект регулирования, что ограничивает их областьприменения,Известны также одноканальные асинхронные Системы в которых обратная.связь по углу регулирования замыкается при помощи фазового компаратора,сравнивающего Фазы двух сигналов: питающего напряжения и импульсов с од" ного иэ выходов распределителя 21,Такие системы обладают универсальностью синхронных систем Фазового управления, т. е. способностью работать как в замкнутом, так и в разомкнутом контуре регулирования.Недостаток известных систем - растянутость переходного процесса, а также возможная неустойчивость управляемого ими преобразователя при пуске, Последнее обстоятельство обусловлено отсутствием привязки последовательности управляющих импульсов на выходе распределителя к существующему на момент пуска Фазовому состоянию сети.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является одноканальное устройство фазового управ" ления статическим преобразователем, в котором генератор импульсов связан с распределителем импульсов, состоя" щим иэ триггеров и диодной матрицы, через ключевой элемент 3) .Ключевой элемеит управляется блоком сичхронизации, связанным с питающей сетью, одним иэ выходов диоднойматрицы и блоком установки триггеров распределителя в исходное состояние. Счетные триггеры распределителя. соединены по схеме последовательного трех- разрядного счетчика с обратной связью единичного выхода триггера третьего разряда и единичного входа триггера второго разряда. Данная обратная связь исключает два лишних состояния распределителя. Нуленые входы триггеров первого и третьего разрядов и единичный вход триггера второго разряда подключен к выходу блока установки триггеров в исходное состояние, Причем это исходное состояние совпадает с одним из рабочих состояний распределителя. 15Недостаток такого устройства заключается в том, что исходное состояние распределителя совпадает с одним нз ега рабочих состояний н момент пуска или повторной синхронизации, когда ключевой элемент закрыт и импульсы ат управляющего генератора на счетный вход распределителя не проходят, на ега выходе при установке исходного состояния появляется импульс управления, который без принятия специальных мер приводит к лажному включению вентилей преобразователя. При управлении узкими импульсами данный недостаток устраняется подклю ением соответствующей исходному состоянию шины диодной матрицы через диод к выходу ключевого элемента. При необходимости управления вентиля.н преобразователя широкими импульсаи, особенна при работе с сетьк 1 переменной частоты удобно получатьта двадцати градусные импульсы управления путем логического сложении соответствующих пар сигналов на выходе распределителя, Б этом случае 40 принцип действия изнестнога устрсйства не дает простой схемной возможнасдля устранения данного недостатка.Реализация распределителя при помощи последовательного счетчика с об- , ратной связью приводит, но-первых, к ассиметрии управляющих импульсов, вызванной задержками переключения триггеров, и, но-вторых, к появлению лажного импульса, в данном случае на выходе триггера второго разряда, вы.званного действием обратной связи.Применение иэвестнога устройства для управления реверсивним преобразователем невозможно ввиду того, чта при изменении последовательности Фаэ 55 питающей сети потребуется подключение к блоку синхронизации дуугога ныхода распределителя.Ограничение по величине начальиага угла управления обусловлено тем, що что.импульсы с выхода управляемога генератора следуют с интервалов в 60 электрических градусов, а переключение распределителя из исхаднога са"таяния в следующее происходит ближайшим па отношению к импульсу синхронизации импульсом с выхода управляемога генератора.Цель изобретения - повышение надежности устройства н расширение областиега применения,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для фазового управления статическим преабразанателем,н распрецелителе импульсов триггерывыполнены синхронными с конъюнкторами на управляющих УК-входах, причемвыход ключевого элемента подключен ксинхронным входам этих триггеров, основной выход триггера первого разрядаподключен к перным входам канъюнкторов Л и К триггеров второго и третьега разрядов, основной выход триггеравторого разряда подключен ко второмувходу конъюнктора 3 триггера третьего разряда, иннерсный выход катсрагасоединен са вторым входом коньюнктара3 триггера второго разряда, а входыустановки упомянутых триггеров падключены к выходу блока установки триггеров распределителя в исходное состояние.Кроме того, с целью обеспеченияуправления преобразователем при реверсе последанательности фаэ питающегонапряжения, дополнительно введеныпервый и второй каньюнкторы, дезъюнктор, триггер и датчик последовательности фаз питающего напряжения, причем выходы датчика падключень. к установочным входам триггера, основной выхад которого подключен к первому входу первого конъюнктора, инверсный выход - к первому входу второго конъюнктора, вторые входы первого и второгоканъюнктаров подключены к выходнымюжанам диаднай матрицы, а выходы - ковходам деэъюнктора, выход которогоподключен к блоку синхронизации,С целью расширения диапазона установки начального угла регулирования,устройство снабжено блоком запрета,состоящим из делителя напряжения иблока регулируемой задержки, причемделитель напряжения подключен к общей так источника управляющих сигналан и генератора импульсов, средняя точка делителя подключена к регулирующему входу блока регулируемойзадержки, запускающий вход которогоподключен к клеммам для подключенияк питающей сети, а выход - к блокусинхронизации.На чертеже представлена функцианалььая схема даннага устройства.На вход генератора 1 импульсов иблока 2 запрета воздействует управляющее напряжение.У , а выход генератора подключен к ключевому элементу3, управляющие входы каторага соединены с включающим 4 и отключающим 5выходами блоха Ь синхронизации, а выход - са входом распределителя 7 импульсов, собранного на трех синхран736344 ных триггерах Ю, 9 и 10 с конъюнкторами на управляющих 3 и К входах. Выходы триггеров 8, 9 и 10 подключены к диодной матрице 11, выходные шины 12 - 17 которой связаны с цепями управления силовых вентилей преобразователя.Для осуцествления начальной синхрочизации и ее контроля при прямой и обратной последовательностях Фаэ питающей сети ьыходы 12 и 15 диодной матрицы подключены к конъюнкторам 18 и 19, вторые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера 20, установочные входы которого связаны с датчиком 21 последовательности, Фаэ питающего 5 напряжения.Выходы конъюнкторов 18 и 19 подключены ко входам дезъюнктора 22, выход 20 25 30 35 40 4555 60 50 которого соединен с блоком 6 синхронизации на другие входы которого поступают соответственно сигнал с выхода блока 2 запрета, переменное напряжение П одной из фаз питающей сети и выходное напряжение генератора 1. Блок 2 запрета, состоящий из делителя 23 и 24 напряжения и устройства 25 регулируемой задержки, регулирующий вход 26 которого подключен к средней точке делителя, а запускающий вход 27 - к напряжению П питающей. сети. Входы установки триггеров 8, 9 и 10 соединены с выходом блока 28 установки триггеров распределителя в исходное состояние, не совпадающее ни с одним из его рабочих состояний. Для исключения двух лицних состояний, одним иэ которых является исходное, а также обеспечения перехода от исходного состояния распределителя 7 к последовательности его рабочих состояний при воздействии импульсов от генератора 1 через ключевую схему 3 на синхронные входы триггеров 8, 9 и 10, основной выход триггера 3 подключен к первым входам конъюнкторов Э и К триггеров 9 и 10, основной выход триггера 9 подключен к второму входу конъюнктора Л триггера 10, инверсный выход которого подключен к второму входу конъюнктора 3 триггера 9.Устройство работает следующим образом.При включении устройства в работу импульсы с генератора 1 в первый момент времени на вход распределителя 7 не поступают, так как ключевая схема 3 отключена. Одновременно от бло" ка 28 установки триггеров распределителя в исходное состояние на входы установки триггеров 8, 9 и 10 поступает импульс, устанавливающий их в исходное состояние, при этом на одной 12-17 выходной шине диодной матрицы распределителя импульс управления не появляется. Одновременно под готавливается к работе блок 2 запре" та. Часть управляющего напряжения с выхода делителя 23 и 24 поступает нарегулирующий вхоц 26 устройства задержки. При появлении синхраниэнруюЩего импульса питающего напряженияустройство задержки Формирует импульсзапрета, поступающий вместе с синхронизирующими на входы блока 6 синхронизации. Длительность этого импульсапропорциональна части управляющегонапряжения. Ключевая схема 3 открывается после его окончания. В результате распределитель переводится иэ исходного состояния в рабочее не обязательно первым после импульса синхронизации импульсом с выхода генератора, а тем который действительно соответствует заданному на момент пусказначению угла регулирования,Таким образом, первый импульс управления всегда появляется на шине 12диодной матрицы, причем возможная величина его фазового сдвига относительно синхрониэирующего напряжения определяется исключительно заданным значением управляющего напряжения.Контроль синхронизации осуцествляется путем сравнения фазы синхронизирующего импульса и импульса с контролируемых выходов шины 12 или 15 расяределителя в зависимости от заданного направления преобразования. Переключение контролируемых выходовпри реверсе производится при помощилоги .еской схемы; состоящей из триггера 20, двух конъюнкторов 18 и 19,деэъюнктора 22. При нарушении синхронизации Фазы этих импульсов не совпадают, на выходе 5 блока синхронизации появляется импульс которыйвоздействуя на ключевую схему 3, отключает счетный вход распределителяот генератора 1 и устанавливает распределитель 7 в исходное состояниепутем воздействия на блок 28 установки. Очередной синхронизируюций импульс с выхода .4 блока синхронизациипроизводит повторную синхронизацию.При наличии синхронизации отключающий импульс на выходе 5 отсутствует,Благодаря применению синхронныхтриггеров с конъюнкторами на управляющих Э К входах отсутствует ассимметрия управляющих импульсов на выходе распределителя, обусловленнаязадержками переключения триггеров.Кроме того, действие обратных и пряьых связей между выходами и управляющими входами триггеров, необходимыхдля исключения лишних состояний и задания нужной последовательности переключения триггеров, не приводит кпоявлению ложных импульсов на выходных шинах 12-17 распределителя.Структура предлагаемой одноканальной системы импульсно-фазового управления вентильным преобразователемдает возможность осуществления каксинхронного, так и асинхронного принципа управления. Последнее достигает 736344ся за счет того или иного варианта реализации схемы управляемого генератора, или еще проще, способом подключения управляемого генератора им пульсов и Формирования управляющего напряжения. Кроме того, изобретение позволяет просто и надежно осуществлять начальную привязку и последующий контроль синхронизации управляющих импульсов распределителя с прямой или обратной (при реверсе) последовательностью Фаз питающей сети, оптимальным образом формировать широкие управляющие импульсы и обеспечивать пуск преобразователя с любым заданным значением угла управления,Применяя изобретение можно решить 15 задачу управления ренерсивным вентильным преобразователем в Режимах выпрямления и инвертирования, при работе на индуктивную нагрузку или ЭДС двигателя. 20Формула изобретения1. Одноканальное устройство для фазового управления статическим преобразователем, содержащее генератор импульсов, подключенный к источнику управляющих сигналов, связанный через ключевой элемент с распределителем импульсов, состоящим иэ триггеров и диодной матрицы, блок синхрончэации, подключенный к клеммам для подключения к питающей сети и управляющему входу ключевого элемента и блок установки триггеров распределителя н исходное состояние, соединенный с блоком синхронизации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, н распределителе импульсон триггеры выполнены синхронными с 40 конаюнкторами на управляющих 3 К-входах, причем выход ключевого элемента подключен к синхронным входам этих триггеров, основной выход триггера первого разряда подключен к первым входам конъюнкторов 3 и К триггеров второго и третьего разрядов, основной выход триггера второго разряда подключен ко второму входу конъюнктора Л триггера третьего разряда, инверсный выход которого соединен совторьм входом конъюнктора 3 триггеравторого разряда, а входы установкиупомянутых триггеров подключены к выходу блока установки триггеров распределителя в исходное состояние.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюобеспечения управления преобразователем при реверсе последовательностиФаз питающего напряжения, в него дополнительно введены первый и второйконъюнкторы, дезъюнктор, триггер идатчик последовательности Фаэ питающего напряжения, причем выходы датчика последовательности фаэ питающегонапряжения подключены к установочнымвходам триггера, основной выход которого подключен к первому входу первого конъюнктора, инверсный выход - кпервому входу второго конъюнктора,вторые входы первого и второго коньюнкторов подключены к выходным шинамдиодной матрицы, а выходы - ко входамдеэъюнктора, выход которого подключенк блоку синхронизации.3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения диапазона установки начального угла регулирования, оно снабжено блоком запрета, состоящим иэ делителя напряжения и блока регулируемой задержки, причем делитель напряжения подключен к общей точке источника управляющих сигналов и генератора импульсов, средняя точка делителяподключена к регулирующему входу Блока регулируемой задержки, запускающийвход которого подключен к клеммам дляотключения к питающей сети, а выход -к блоку синхронизации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 440758, кл. Н 02 Р 13/16, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 218289, кл. Н 02 Р 13/16, 1967,3, Авторское свидетельство СССР9 317157, кл. Н 02 Р 13/16, 1969,73 Ь 344Составитель О. Наказная Редактор А, Мотыль Техред М,Петко КорректорМ. лароши Заказ 2284/11 Тираж 783 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5,Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4