Устройство для одноканального фазового управления тиристорным преобразователем

(19) (11) 1) НО 2 Р 131 ННЫЙ КОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИЙ ГОСУДАРСПО ДЕЛА ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ(71) Ульяновский политехнический институт(56) 1. Магазинник Г.Г Дудченко И.В. Универсальная система импул но-фазового управления вентильными преобразователями. Тезисы докладов У Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу. М., "Информстандартэлектро", 1968, с. 14-15.2. Авторское свидетельство СССР В 674182, кл. Н 02 Р 13/16, 1979.3. Анхимюк В.Л., Ильин О.П, и др Одноканальная система управления выпрямителем с широким диапазоном регулирования угла зажигания. "Электротехника", 1970, ( 1, с. 8- 10.(,54(57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКАНАЛЬ НОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЪМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее формирователь синхроимпульсов с швыходами, каждый из которых соедине с входом фазосдвигающего блока, распределитель управляющих импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности работы, фазосдвигаюший раентов соотяющего ьс ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ блок выполнен в виде генератоопорного напряжения и и элемсравнения, первые входы которых соединены с выходом генератора опорногонапряжения, а вторые, входы - светствующим источником управлнапряжения, равного П Р в (и)Псцгде П - напряжение смещения, расппеделитель управляющих импульсоввыполнен в виде в каналов по чисду фаз,каждый из которых состоит из й -блоков,и и -входового элемента ИЛИ, каждый блок.выполнен в виде элемента памяти, дифференцирующей цепи, элемента И и(шп-ш+) входового элемента ИЛИ, причем первый вход элемента памяти соеди-Жнен с соответствующим выходом формирователя синхроимпульсов, второй входс выходом (шп-ш+1) входового элемента ИЛИ, а выход - через дифференцирующую цепь - с первым входом элемента И, второй вход которого соединен сс выходом соответствующего элемента фсовпадения фазосдвигающего блока, авыход - с соответствующим входоми- входового элемента ИЛИ, первыйвход (шп-ш+1) входового элемента ИЛИсоединен с выходом соответствующегоэлемента сравнения фазосдвигающегоблока, а остальные входы - с выходамиэлементов И тех блоков, входы элементов памяти которых соединены сдругими выходами формирователя синхроимпульсов, Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано впреобразовательной технике для управления многофазными тиристорными преобразователями, в частности трехфазными регуляторами переменного напряжения, работающими в широком диапазоне изменения угла управления,Известны устройства одноканальногоуправЛения аналогового типа, содержащие один канал Формирования и фазового смещения управляющих импульсов, а также распределитель этих импульсов по тиристорам преобразователя 1 1 3 . 15Фазовое смещение управляющих им-.пульсов в диапазоне 180 эл.град, вданных устройствах обеспечивается приналичии трех последовательно включенных блоков временной задержки, 20Поочередное срабатывание всех трехблоков задержки, предшествующее выработке управляющего импульса, являетСя причиной запаздывания реакцииустройства на измецение управляющего 25сигнала. В связи с этим указанныеустройства управления имеют ограниченное быстродействие и сравнительнонизкую статическую и динамическуюточность. 30Известны также цифровые устройства одноканального управления тиристорами, в которых изменение Фазы управляющих импульсов в сколь угодно широком диапазоне удается обеспечить с35помощью одного блока задержки 2 3Однако вниду сложности применениепоследних для управления тиристорными регуляторами в большинстве случаев не целесообразно,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является аналоговое устройство для фазового управления, содержащее Формирователь синхроимпульсов, блок фазового смещения45выполненный на базе трех генераторовопорного напряжения, и распределительуправляющих импульсов 3 "1 . Недостатками известного устройства являются ограниченное быстродействие 50 и низкая точность в связи с запаздыванием реакции на изменение .управляющего напряжения.Цель изобретения - повышение быст-. родействияи точности работы устройства.55Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для одноканального фазового управления тиристорным пре-,образователем,содержащем формировательсинхроимпульсов с щ выходами, каждый из которых соединен с входомфазосдвигающего блока, распределительуправляющих импульсов, фазосдвигающий блок выполнен в виде генератораопорного напряжения и и элементовсравнения, первые входы которых соединены с выходом генератора опорного напряжения, а вторые входы - ссоответствующим источником управляющего напряжения, равного Бпр(и) 1 где У - напряжение смещения, распределитель управляющихимпульсов выполнен в виде щ каналов,по числу фаз, каждый из которых состоит из п блоков и и-входовогоэлемента ИЛИ, каждый блок выполнен ввиде элемента памяти, дифференцирующей цепи, элемента И и (щп-щ+1) входового элемента ИЛИ, причем первыйвход элемента памяти соединен с соответствующим выходом формирователясинхроимпульсов, второй вход - с выходом (щп-щ+1) входового элементаИЛИ, а выход через дифференцирующуюцепь - с первым входом элемента И,второй вход которого соединен с выходом соответствующего элемента совпадения Фазосдвигающего блока, авыход - с соответствующим входоми-входового элемента ИЛИ,.первыйвход 0 пп-щ+1) входового элементаИЛИ соединен с выходом соответствующего элемента сравнения фазосдвигающего блока, а остальные входы - свыходами элементов И тех блоков, входы элементов памяти которых соединены с другими выходами формирователясинхроимпульсов.На фиг,1 представлена блок-схемаустройства; на фиг, 2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу напримере возрастающего напряженияуправления.Силовая часть преобразователявыполнена на симметричныМ тиристорахсимисторах), и питание ее, как иустройства управления, происходит отобщей трехфазйой.сети,Устройство содержит формирователь1 синхроимпульсов с тремя выходами2-1, фазосдвигающий блок 5, состоящий из генератора 6 опорного напряжения, элементов 7-9 сравнения,распределитель управляющих импульсов, выполненный в виде трех каналов 10-12, Канал 10 распределителясостоит иэ трех блоков, каждый из10912 которых содержит элемент памяти (триггеры )13 - 15, двухвходовые элементы И 16 - 18, дифференцирующую цепь 19-21, (шп-ш+1)-входовые элементы ИЛИ 22-24 и входовой эле" 5 мент ИЛИ 25, причем первые входы элементов памяти 13-15 соединены с соответствующими выходами формирователя синхроимпульсов, а вторые входы - с выходом (шп"ш+1) входовых 1 О элементов ИЛИ 22-24, выходы элементов 13-15 памяти через дифференцирующие цепочки 19-21 соединены с пер" вым входом элементов И 16-18, выходы элементов И 16-8 соединены с входами и-входового элемента ИЛИ 25. Канал 11 распределителя содержит три блока, каждый из которых содержит элемент памяти (триггеры) 26-28, двух входовой элемент И 29-31, дифференцирующую цепь 32-34, (шп-ш+1)- входовой элемент ИЛИ 35-37, и-входовой зле, мент ИЛИ 38,канал,. 12 распределителя содержит три блока, каждый из которых содержит элемент памяти (триггеры) 25 39-41, двухвходовойэлемент И 42-44, дифференцирующую цепь 45-47, (шп-ш+)-входовой элемент ИЛИ 48-50, и-входовой элемент ИЛИ 51.Принцип соединения элементов блоков. 30 каналов 11 и 12 аналогичен принцип)ф соединения элементов блоков канала 10.Выход элемента 7 сравнения соединен с входами элементов И 16 - 18 и с первым входом (шп-ш+1)-входового элемента ИЛИ 22, 35 и 48 соответственно. Выход элемента 8 сравнения соединен с входами эле. ментов И 17, 30 и 43 и с первым входом (шп-ш+1)-входового элемента ИЛИ 23, 36 и 49 соответственно.Выход элемента 9 сравнения соединен с входами элементов И 18, 31 и 44 и с первым входом (шп-ш+1)-входового элемента ИЛИ 24, 37 и 50 соответствен 45 но. Остальные входы (шп-ш+1)-входовогоэлемента ИЛИ 22 соединены с выходамиэлементов И 7 18, 29, 30,42 и 44,остальные входы (шп-ш+1)-входового50элемента 23 соединены с выходамиэлементов И 16,18,30,31,42 и 43,остальные входы (шп"ш+1)-входовогоэлемента ИЛИ 24 соединены с выходамиэлементов И 16,17,29,31,43 и 44, остальные входы (шп-ш+1) входовогоэлемента ИЛИ соединены с выходами элементов И 16,18,30,31,42 и 43; осталь. 98,ще входы (шп-ш+1)-входового элемента ИЛИ 36 соединены с выходамиэлементов И 16, 17, 29,31, 43 и 44,остальные входы (шп-ш+1)- входовогоэлемента ИЛ 1 37 соединены с выходами элементов И 17,18,29,30,42 я 44, остальные входы (шп-ш+) входовогоэлемента ИЛИ 48 соединены с выходами элементов И 16, 17,29,31,43и 44, остальные входы (шп-ш+1)-входового элемента 49 соединены с выходами элементов И 17,8,29,30,42и 44, остальные входы (шп-ш+1)-вхо дового элемента ИЛИ 50 соединены свыходами элементов И 16,18,30,31,42и 43.На фиг.2 обозначены выходныесигналы формирователя синхроимпульсов Б - УЭ 04выходные сигналыгенератора опорного напряжения Бсигналы, поступающие на вторые входы элементов сравнения 7-9, 11Ы соответственногде напряжейие смещения постоянно иравно амплитуде опорного напряжениягенератора 6 опорного напряжения, вы.ходные сигналы блоков 7,8,9,13,4,15,25,26,27,28,38,39,40,41,51 11 ч 118 119111 Э 1114 11 16 1125 112 ь21 26 38 394 О 41 У 1соответственно.Устройство работает следующимобразом.При подаче напряжения сети на вход формирователя синхроимпульсов на еговыходах 2-4 формируются кратковременные импульсы, фаза которых совпадаетс моментами перехода напряжений черезноль (фиг. 2), При этом импульсы навыходе 2 опережают на 60 эл.град. импульсы на выходе 3, а последние также опережают импульсы на выходе 4, Г приходом каждого синхроимпульса происходит запуск генератора 6 опорного напряжения поэтому частота опорного нап. ряжения в шесть раз превышает частоту сети. В моменты равенства управляюще" го и опорного напряжений на выходах элементов 7-9 сравнения появляютсякратковременные управляющие импульсы. Однако, если управляющее напряжениепо величине не превышает амплитудыопорного напряжения О с 0 у 4 Ущ , управляющие импульсы появятся лишь навыходе элемента 7. сравнения, так какв этом случае результирующий управляющий сигнал на выходах элементов 8 и 9сравнения будет иметь отрицательныйзнак. Тогда, если в исходном состоя 09125нии канала 10 все элементы памяти находились в состоянии 1", с приходом синхроимпульса с выхода 3 на первый вход элемента 13 последний перейдет в состояние 0. Первый управляющий импульс, выделившийся после этого на выходе элемента 7 сравнения, поступит на вход (шп-ш+1) входового элемента ИЛИ 22 и далее на второй вход, элемента 13, возвращая последний в О состояние "1", При этом благодаря наличию дифференцирующей цепи 19 на первом входе элемента И 16 выделяется кратковременный импульс полоожительной полярности. Одновременно 5 такой же импульс поступает на второй вход элемента И 16 с выхода элемента 7 сравнения, Ввиду наличия сигнала высокого уровня на обоих входах элемента 16 совпадения, управляю щий импульс выделится на выходе этого элемента и далее будет подан на один из входов п-входового элемента ИЛИ 25, выполняющего Функции суммирования сигналов, поступающих 25 с элементов 16-18, С выхода элемента ИЛИ 25 управляющий импульс поступает на управляющий электрод симистора Фазы А с задержкой относительно на-дала полуволны фаэного напряжения на угол управления 120 о 4 К 1 180 , при этом устройство управления возвращается в исходное состояние.Если управляющее напряжение возрастет и оказывается в пределах ПУ20 п , то управляющие импульсы вйделяются лишь на выходе элемента 8 сравнения. В этом случае с приходом синхроимпульса с выхода 4 на первый вход элемента 4 памяти, последний 4 О переходит в состояние 0. Вновь всостояние "1" его возвращает управляющий импульс, поступивший на вход элемента ИЛИ 23 с выхода элемента 8 и далее на второй вход элемента 14. 45 При этом на обоих входах элемента 17 совпадения выделяется импульс положительной полярности, что приводит к появлению управляющего импульса навыходе элемента ИЛИ 25. Однако в отличие от рассмотренного вьппе случаяуправляющие импульсы будут подаватьсяна симистор фазы А в диапазоне углов60 4 о 4 120 , так как синхроимпульсы, поступающие на вход элемента 14, отстают от синхроимпульсов, поступающих55на вход элемента 13, на 60Наконец, если управляющее напряжение окажется по величине в пределах 2 Б ( БЗБто управляющие импульсы начнут выделяться на выходе элемента 9 сравнения. Тогда эти импульсы будут подаваться на второй вход элемента 5 памятивозвращая его в исходное состояние "1" после прихода синхроимпульса с выхода 2 Формирователя . При этом принцип действия устройства будет аналогичен рассмотренному. Однако,ввиду отставания синхроимпульсов, поступающих на вход элемента 15 от синхроимпульсов на входе элемента 4 на 60 управляющие импульсы будут подаваться с выхода элемента ИЛИ 25 на симистор фазы А в диапазоне углов управления 0о60оОстальные каналы распределителя работают аналогично. Для того, чтобы исключить воэможность одновременной выработки ймпульсов в разных каналах распределителя, управляющие импульсы, поступающие на выход канала, одновременно с этим переводят в состояние "1" элементы памяти всех тех блоков, которые подключены к двум другим Фазам на выходе формирователя синхроим пульсов. С этой целью выходы элементов И соединены с вторыми входами соответствующих элементов памяти посредством семивходовых элементов ИЛИ.Каждая из этих элементов суммирует импульсы, вырабатываемые во всех других блоках распределителя, кроме двух блоков, подключенных к.той же фазе на выходе формирователя синхроимпульсов. Такое пострОение распределителя исключает появление ложных импульсов и одновременно делает возможным выработку управляющих импульсов при быстрых изменениях управляющего напряжения от нуля от максимума в течение одного периода опорного напряжения.Диапазон регулирования описанного устройства лежит в пределах 0 4 0Ф 80 , так как при возрастании управляющего напряжения свьше Б ) ЗБформирование управляющих импульсов элементов 7"9 сравнения становится невозможным. При необходимости расширения диапазона регулирования увеличи вается число схем сравнения и ячеек распределителя.Использование одного генератора опорного напряжения вместо трех выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа,так как при этом исключается запаздывание в процессе формирования управляющих импульсов.В результате обеспечивается повышение быстродействия и точности устройства, что особенно важно при использовании его в замкнутык системах автоматического регулирования. Устройство обеспечивает возможность ус,тановки нулевого угла управления,что необходимо для полного использования тиристорных преобразователейпо мощности. Возможность изготовления этого устройства на базе простей.ших типовых элементов современноймикросхемотехники упрощает егоизготовление, наладку и эксплуатацию, обеспечивает высокую надежность в работе. Отмеченные достоинства расширяют области применения устройства; одной из них может стать ав томатизированный тиристорный электропривод. По сравнению с базовым предлагаемое устройство имеет неоспоримое 10 преимущество, заключающееся в повышенной симметрии и точности формирования управляющих импульсов, а также простоте и технологичности изготовления.1091298 096/52 Тираж бб 7 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушЗак Подписноемитета СССР ткрыти я наб. 4/5 лиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Составитель Н,Савинова едактор С.Юско Техред В,Далекорей Корректор 1 С.Шекма