Многоканальное цифровое фазосдвигающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 1955417(22) Заявлено 21280 (21) 3225132/24-07с присоединением заявки Мо -(23) ПриоритетОпубликовано 300882, Бюллетень Но 32Дата опубликования описания 300882 151 М. Кл. Н 02 М 1/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ЦИФРОВОЕ ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к преобра= зовательной технике и может быть использовано,цля регулирования фазы управляющих импульсов многоканальных тиристорных преобразователей.Известны фазосдвигающие 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 фаэосдвигающее устройство, содержащее последовательно соединенные генератор и распределитель импульсов, выход которого соединен с первыми входами первых канальных формирователей синхроимпульсов, вторые входы которых подсоединены к клеммам для подключения фаэ сети, и одновременно с первыми входами канальных счетчиков и компараторов, вторые и третьи входы компараторов подсоединены к выходуканальных счетчиков и регистра, приэтом выход каждого канального коммутатора подсоединен к первым входамдвух канальных элементов И, подсоединенных своими выходами через дваканальных элемента ИЛИ ко входамсоответствующих канальных формирователей управляющих импульсов 121.Недостатками известного устройства являются невысокая стабильностьи узкая область применения.Цель изобретения - расширение области применения и повышение ста бильности. Поставленная цель достигается тем, что каждый из каналов устройства снаб-, жен дополнительными последовательно соединенными счетчиками периодов и полупериодов, элементом И, триггером и элементом ИЛИ, причем первые входы обоих дополнительных счетчиков и дополнительного элемента И подсоединены к выходу распределителя импульсов, вто рые входы дополнительных счетчиков к выходу первого формирователя синхроимпульсов, выход дополнительного счетчика полупериодов подсоединен ко второму входу дополнительного элемента И, выход которого подсоединен к пер 955417вым входам дополнительного элементаИЛИ 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 10основных элементов И.(На фиг.1 приведена принципиальная. электрическая схема многоканальногоцифрового фазосдвигающего устройства; на фиг.2 - схема формирователя 15 синхронизирующих импульсов; на фиг.З 20 25 и 4 - соответственно временные диаграммы работы устройства и формирователя синхронизирующих импульсов. Устройство содержит (фиг,1) общие для всех каналов генератор 1 импульсов постоянной частоты, распределитель 2 импульсов, регистр 3 цифровойсистемы управления, общие для двухканалов формирователи 4 синхронизирующих импульсов, блоки 5 счетчиков периода, блоки 6 счетчиков полупериода, основной элемент И 7, дополнительные элементы ИЛИ 8, канальныесчетчики 9, канальные триггеры 10и компараторы 11 И, в каждом канале два элемента И 12 и 13, два элемента ИЛИ 14 и 15, и два формирователя 16и 17, управляющих импульсов. Выходгенератора 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 итриггеров 10. Выходы счетчиков 5 сое динены со входами блоков 6. Выходы блоков 6 соединены со вторыми входами канальных элементов И 7, выходы которых соединены со вторыми 45 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 выходами регистра 3. Выходы компараторов 11 через элементы И 12 и 13 и элементы ИЛ 14 и 15 соединены со входами форми 1 ователей 16 и 17. Вторые входы элементов 12 и 13 соединены с выходами триггеров 10.Формирователь 4 содержит (фиг,2) блок 18 усилителя-ограничителя, пер- вый вход которого соединен с выходом источника фазного напряжения, а вы ходы соединены с первыми входами блока 19 реверсивного счетчика и блока 20 реверсивного счетчика вспомогательного, вторые входы которых и первыевходы элементов И 21-23 совпадения, 65 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 фазосдвигающее 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 "0" 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 000, 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 "0" блоки 9.После каждой установки в "0" блоки 9. начинают вести счет импульсов, поступающих от распределителя 2. В моменты совпадения кодов блоков 9 и кдда 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 25фазные напряжения Оо, О, Ос тиристорного преобразователя,26,27,28 - импульсные напряжения формирователей 4, , относящиеся к моментам перехода фазных напряжений через нуль из "минуса" в "плюс"; 29-31 - интервалы счета блоков 5; 32-34 - импульсные напряженияэлементов 7, относящиеся к моментам перехода фазных напряжений через нуль из "плюса" в "минус",35-37 - выходные напряжения триггеров 10, 38-40 - выходные импульсные напряжения компараторов 11, 41-46 - выходные импульс ные напряжения формирователей 14.Код числа импульсов, полученный за время Т периода в блоках 5, может быть использован в цифровой системе управления в качестве нормирующего 1 О коэффициента для учета величины периода Т при всех возможных изменениях 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 реверсивно- ЗО го счета блоков 19 и 20. За время, в течение которого прямой выходной сигнал блока 18 имеет высокий уровень, происходит прямой счет импульсов, поступающих от распределителя 35 2 в блок 19, а при низком уровне происходит реверсивный счетвычитание импульсов). Одна четвертая часть полученной в блоке 11 разности числа импульсов записывается в блок 20, ,д который ведет реверсивный счет записанного числа. В момент совпадения импульса последовательности импульсов распределителя 2 с кодом 000 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 поясняет- ся временной диаграммой фиг.4), где показаны фазное напряжение 47 тиристорного преобразователя, напряжение 48 на выходе блока 18, импульсное напряжение 49 установки нуля блока 19,ф интервалы 50 прямого счета блока 19, интервалы 51 реверсивного счета блойа 19, импульсное напряжение 52 установки нуля блока 20; импульсное напря-. жение 53 записи разности из блока 19 45 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 различных последовательностей импульсов отраспределителя 2А именно, вначалепроисходит установка нуля блока 20,потом запись разности из блока 19 вблок 20, а затем установка нуля блока 19. Аналогично смещенными во времени являются импульсные напряжения56 для различных элементов И 21-23Точность работы Формирователя 4обусловлена следующим,Уровень срабатывания блока 18 (т.е,уровень, при котором напряжение навыходе блока 18 переходит из низкогов высокое, и наоборот) может смещаться ввиду нестабильности аналоговых элементов, что влечет за собой смещение во времени перепадов напряжения на выходе блока 18, но при этом смещение перепада в одну сторонуот момента перехода фазного напряжениячерез нуль из "минуса" в "плюс" с высокой точностью равно смещению перепада в другую сторону относительно момента перехода фаэного напряжения через нуль из "плюсаф в "минус". По этой причине в результате прямогои 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 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, совпадающийс нулем фазного напряжения.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, соединениераспределителя импульсов с Формирователями синхронизирующих импульсов позволяет обеспечить цифровую обработку входных Фазных напряжений, прикоторой учитываются временные уходы напряжений аналоговых элементов, в результате чего обеспечивается высокая стабильность синхронизирующих импульсов, аследовательно, ивысокая стабильность выходных импульсов устройства.Формула изобретения 1. Многоканальное цифровое фазосдвигающее устройство, содержащее последовательно соединенные генератор и распределитель импульсов, 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 канальным счетчиков и регистра, при этом выход каждого канального компаратора подсоединен к первым входам двух канальных элементов И,подсоединенных своими выходами через два канальных элемента ИЛИ к входам соответстующих канальных формирователей управляющих импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения стабильности, каждый из его каналов снабжен дополнительными последовательно соединенными счетчиками периодов и полупериодов, элементом И, триггером и элементом ИЛИ, причем первые входы обоих дополнительных счетчиков и дополнительного элемента И. подсоединены к выходу распределителя импульсов, вторые входы дополнительных счетчиковк выходу первого формирователя синхроимпульсов, выход дополнительногосчетчика полупериодов подсоединенко второму входу дополнительного элемента И, выход которого подсоединенк первым входам дополнительного элемента ИЛИ и триггера, вторые входы10 которых подсоединены к выходу первого канального формирователя синхроимпульсов, выходы триггера подсоединеныко вторым входам основных элементов И,5 2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, в нем вкаждый каяальный формирователь синхроимпульсов введен многовходовойэлемент И, входы которого подсоединены к выходам вспомогательного реверсивного счетчика, а выход - кпервым входам основных элементов И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2774549/24-07,кл. Н 02 М 1/08, 1979.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3214737,кл. Н 02 М 1/08, 01,12.1980.аз бВНИ 130 Р уш д, 4/5илиал ППП Патент , г. Ужгород, ул, Проектная Тираж И Государственного делам иэобретений 35, Москва, Ж, 2комитета ССоткрытийа ская наб