Цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем

(19) (11) эи Н 02 Р 13/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 01 НРЫТИ(72) И.А.Курило, И.Н.Намацалюк, Н.Г.Приходько и В.П.Татарин (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(53) 621.316.727,10(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССРНГ )1748783, кл. Н 02 Р 13/16, 1980.2. Чиженко И.М,Татарин В.П. Проходько Н.Г. Цифровые системы управления на интегральных микросхемах, "Вестник Киевского политехнического института. Сер.электроэнергетики 1976, Р 13976(54)(57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее датчик уровня напряжения, первый вход которого предназначен для подключения к выходу преобразователя, первую пару двухвходовых элементов И, к первым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, а выходы соединены с входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, счетный вход3 которого предназначен для подключения к генератору счетных импульсов, установочный вход соединен с выходом синхронизатора кроме того, выход элемента сравнения предназначен для соединения через распределительный блок и выходной блок к управющему входу тиристорного преобравателя, о т л и ч а ю щ е е с я м, .что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения технологичности и точности регулирования, оно снабжено формирователем ступенчато возрастающего напряжения, блоком задания уровня, формирователем нижнего уровня зоны нечувствительности, формирователем верхнего уровня зоны нечувствительности, четырьмя 18 -триггерами, второй паройэлементов И, выходы Р 3 -триггеров, соединенных попарно, через элемент И соединены с вторым входом первой пары двухвходовых элементов И, вы-О ход датчика уровня подключен к к - входу первого 113. -триггера первой пары и 3 -входу первого кь -тригге- Сф ра второй пары, 3 -вход второго РЗ-триггера первойпары и-вход второго РЗ -триггера второй пары соединены соответственно с выходами формирователя верхнего уровня и формирователя нижнего уровня, к входам которых подключены соответственно выход задания верхнего уровня и выход задания нижнего уровня, блока задания уровня, остальные входы РЯ-триг" геров соединены с выходом синхрони-, затора, к одному из входов блока задания уровня подключен сигнал задания уровня, к другому - выход двоичного счетчика, вход формирователя ступенчато возрастающего напряжения соед нен с выходом синхронизатора, а в формирователя ступенчато возраста щего напряжения соединен с вторым входом датчика уровня напряжения,11112 Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам управления тиристорными преоораэователями, и может быть использовано дляуправления практически любым преобразователем, где требуется высокая точность регулирования и стабильностьвыходнь 1 х параметров.Известно цифровое устройство дляуправления гиристорным преобразователем, содержащее синхронизатор, генератор счетных. импульсов, реверсивный и двоичный счетчики, элемент срав"кения, распределительное и выходныеустройства 113, 15Недостатком устройства являетсянизкая точность.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяцифровое устройство для управления 20тиристорным преобразователем, содер-жащее датчик уровня напряжения,к одному входу которого подключенисточник задающего напряжения, к рто.рому входу - выход преобразователя, 25оба выхода датчика уровня соединеныс одним из входов двух двухвходовыхэлементов И, к вторым входам которыхподключен генератор тактовых импульсов, выходы элементов И соединеныс входами реверсивного счетчика,выход которого соединен с одним входом элемента сравнения, на второйвход которого подключен двоичныйсчетчик, счетный вход которого соединен с генератором счетйых импульсов, а установочный вход - с выходомсинхронизатора, выход элемента сравнения через последовательно соединенные распределительный и выходной блоки соединен с управляющим входомпреобразователя 12. Недостатком данного устройства является то, что .уставка стабилизируемого напряжения, также как и срав. ф 5 нение этого напряжения с опорным, производится в аналоговой форме. Информация о результате сравнения выдается также в аналоговой форме, что плохо согласуется с цифровым50 методом ее последующей обработки и дискретным характером работы тиристоров преобразователя, в результате чего снижаются функциональные возможности устройства, 55Кроме того, точность стабилизации зависит от точности подбора параметров (настройки) элементов аналоговойГ 47 2части. Необходимость такой настройки снижает технологичность изготовления и наладки устройства, усложняет его эксплуатацию.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей цифрового усгройства для управления тиристорным преобразователем, повышение технологичности и точности регулирования. Цель достигается тем, что цифровоеустройство для управления тиристорнымпреобразователем, содержащее датчикуровня напряжения, первый вход которого предназначен для подключенияк выходу преобразователя, первуюпару двухвходовых элементов И, к первым входам которых подключен генератор тактовых импульсов, а выходысоединены с входамй реверсивного счетчика, выход которого соединенс первым входом элемента сравнения,второй вход которого соединен с выходом двоичного счетчика, счетный вход которого предназначен для подключения к генератору счетных импульсов, установочный вход соединен с выходом синхронизатора, кроме того, вЫход элемента сравнения предназначен для соединения через распределительный блок и выходной блок к,управляющему входу тиристорного преобразователя, снабжено формирователем ступенчато возрастаю" щего напряжения, блоком задания уровня, формирователем нижнего уровня. зоны нечувствительности, формирователем верхнего уровня зоны нечувствительности, четырьмя 18 -триггерами, второй парой элементов И, выходы К 8-триггеров, соединенных попарно, через элемент И соединены с вторым входом первой пары двух входовых элементов И, выход датчика уровня напряжения подключен к 1 ;входу первого ЙЗ,-триггера первой пары и ф - входу первого к 3 -триггера второй пары, 3 "вход второго ЙЗ -триггера первой пары и Й -вход второго 18 - триггера второй пары соединены соответственно с выходами формирователя верхнего уровня, и Формирователя нижнего уровня к входам которых подключены соответственно выход задания верхнего уровня и выход задания нижнего уровня блока задания уровня,. остальные вхоцыЙЗ -триггеров соединены с выходом синхронизатора,2 З 7 4 Один вьмод блока 12 задания уровня соединен с формирователем 13 нижнего уровня зоны нечувствительности, второй - с формирователем 1 З верхнего уровня зоны нечувствительности. 45 Вход формирователя 15 ступенчато возрастающего напряжения соединен с выходом синхронизатора 9. Выход формирователя 15 ступенчато возраста" ющего напряжения подключен к второму 50 входу датчика 1 уровня, причем выходы ,-триггеров 16-19 соединены через . вторую пару элементов с первыми входами элементов И 2 и 3 первой лары, выход датчика 1 уровня соединен 55 с ;,.-входом первого ф,-триггера 16 первой парй и ф -входом первого 1;-триггера 1.8 второй лаРы,-вход,3 1111 к одному из входов блока задания уровня, подключен сигнал задания уровня, к другому - выход двоичного счет- чика, вход формирователя ступенчатого возрастающего напряжения соединены с вьмодом синхронизатора, а выход формирователя ступенчато возрастающего напряжения соединен с вторым входом датчика уровня напряжения.На фиг. 1 изображена блок-схема 10 предлагаемого цифрового устройства для управления тиристорным преобразователегф на фиг.2 - его временные диаграммы.Датчик 1 уровня одним входом сое динен с выходом преобразователя. К вторым входам первой пары элементов и 2 и 3 подключен гегэратор З тактовых импульсов. Выходы элементов И 2 и 3 соединены соответственно с вхо дами прямого и обратного счета реверсивного счетчика 5.Выход реверсивного счетчика подключен к первому входу элемента 6 сравнения. К второму входу, элемента р 5 сравнения подключен выход двоичного. счетчика 7, счетный вход которого соединен с генератором 8 счетнык импульсов а к установочному входу двоичного счетчика 7 подключен синхронизатор 9, выход элемента сравнения 6 соединен с распределительным блоком 10, который через выходной блок 11 соединен с управляющим входом преобразователя. Выход двоичного счетчика 8 соединен также с одним из входов блока 12 задания уровня, второй вход которого предназначен .для подключения сигнала задания уровня (УУ).40 второго 3 -триггера 17 первой пары и К -вход второго Я -триггера 19 второй пары соединены соответствен., но с формирователями верхнего 1 З и нижнего 13 уровня, остальные входы Й-триггеров соединены с выходом синхронизатора 9.На фиг.2 представлены выходные сигналы: 2 а - с выхода синхронизатора 26 - с выхода формирователя ступенчато возрастающего напряжения 2 в - с выхода датчика уровня, 2 г - с вьмода формирователя нижнего уровня 2 д - с выхода формирователяверхнего уровняф, 2 (е-к 1- соответственно с выходов В-триггеров 16-19, 2 г - с выхода элемента И 2, 2 л -с выхода элемента И 3.Цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем работает следующим образом.В исходном состоянии в реверсивном счетчике 6 записано определенное .число К. Импульс сбора (фиг.2 а) с синхронизатора 9 поступает на установочный вход двоичного счетчика 7 соответствующие входы К -триггеров 16-19 и на формирователь 15 ступенчато возрастающего напряжения. При этом в формирователе 15 начинает формироваться с нулевого значения ступенчато возрастающее напряжение (фиг.26), Я -триггеры 16 и 19 устанавливаются в состояние " 1" (фиг.2 е, к), а триггеры 17 и 18 - в состояние "0" (фиг.2 ж,и), в двоичный счетчик записывается "0". Импульсная последовательность с генератора 8 счетньм импульсов поступает на счетный вход двоичного счетчика 7, увеличивая в нем текущее значение числа от нуля до максимального значения, которое определяется количеством разрядовсчетчика. Периодически при совпадении чисел в реверсивном 5 и двоичном7 счетчиках элемент 6 сравнениямиФормирует импульс, поступающий через распределительный блок 10 и выходной блок 11 на управляющий вход преобразователя. Число К, записанное в ревер.сивном счетчике 5, определяет текущее значение. задержки управляющегоимпульса относительно момента поступления импульса с синхронизатора,9,С той же периодичностью, придостижении в двоичном счетчике числа,соответствующего сигналу задания уровня У, блоком 12 задания уровня посредством формирователя 13 нижнегоуровня эоны нечувствительности форми-руется сигнал "0" (фиг.2 г), устанавливающий 1 Ъ-триггер 19 в "0" (фиг,2 к).Аналогично с формирователя 14 верхнего уровня получается соответствующийопределенному числу двоичного счетчика 7 сигнал "0" (фиг,2 д). Таким образом формирователи 13 и 14 выделяютиз числовой последовательности двойчного счетчика 7 в виде сигналов(фиг.2 гд) числа Си С, ограничивающие зону нечувствительности И .-1 с-ОВ датчике уровня, куда поступают 15ступенчато возрастающее напряжениеразвертки и выходное напряжение преобразователя, в момент их равенстваформируется сигнал "О" (фиг.2 в),устанавливающий ЯЗ триггер 16 в состояние "0" (фиг.2 е), а Й 3 триггер18 в состояние "1" (фиг.2 и). Сигналыс выходов элементов И 20 и 21 появляются при совпадении единичныхсостояний,13 -триггеров 16 и 17 или 2518 и 19.Поступление сигнала с датчика 1уровня характеризуется тремя возможными случаями.30Сигнал с датчика уровня поступаетраньше, чем сигнал с формирователя13 нижнего уровня эоны нечувствительности, что соответствует выходномунапряжению преобразователя ниже нормы (требуется уменьшение задержкиуправляющих импульсов преобразователя)В этом случае сигнал с датчика уровня переводит КЗ. -триггер 18 в состояние "1" (фиг.2 и) Я 5 - триггер 19 на0ходится в исходном состоянии 1(фиг . 2 к ) . Совпадение единичных состояний Я 3 -триггеров 1 8 и 1 9 определяет- .ся элементом И, который выдает сигнал" 1 " на один вход элемента И 3 , чтосоответствует разрешению поступленияимпульсной последовательности (фиг . 2 л)с генератора 4 тактовых импульсовна вход обратного счета реверсивногосчетчика 5 . При этом происходит уменьше ние числа К, а следовательно , и50уменьшение задержки .управляющего импульса, Поступление импульсов на входобратного счета продолжается до прихода сигнала с формирователя нижнегоуровня нечувствительности (фиг.2 г),который устанавливает К -триггер19 в состояние "0". (фиг,2 к), Сигнал,с формирователя 14 верхнего .уровня зоны нечувствительности (фиг.2 д) переводит Я 2 -т ри г и е р 1 7 в состояние 1 но поскольку Я С -триггер 1 6 уже переведе и в состояние " 0", состояние выходов элементов И 2 О и 2 1 н е изменяется .Сигнал с датчика уровня ( фиг . 2 в ) находится между сигналами с формир ователей нижнего 1 3 и верхнего 1 4 уровней зоны нечувствительности , т . е . в зону нечувствительности, чт о с о оттс твует норме выходного напряжения преобразователя , и регулирование выходного напряжения н е требуется . При этом происходят указанные переключения триггеров , однако совпадения единичных состояний Й 3 -триггеров 1 б и 1 7 , или 1 8 и 1 9 отсутствуют и , следоват ель но, не происходит изменение числа в реверсивном счетчике .Сигнал с датчика 1 уровня поступает позже , чем сигнал с формиро ват еля 1 4 верхне го уровня зоны нечув с твительности , чт о соответствует выходному напряжению преобразователя вьппе нормы ( тр ебуется увеличение з адержки управляющих импульсов пре образ оват еля ) . При этом Яь -триггер 1 6 находится в исходном состоянии Поступление сигнала с формирователя 1 4 верхнего уровня зоны нечувствит ельност и (фи г . 2 д ) переводит в с ост ояние " 1 " ЯВ триггер 1 7 ( фи г . 2 ж) . При совпадении единичных состояний Яъ-триг геров 1 6 и 1 7 элемент И 2 О вы. дает сигнал на элемент И 2 ( фиг . 2 з ) для поступления импульсной последоват ельности с генератора 4 тактовых импульсов на вход прямог о счета ревер сивног о счетчика 5, чт о с оответ с твует увеличению числа в реверсивном счетчике, а следовательно и увеличению задержки управляющих импульсов, преобразователя . Поступление импульсной последовательности с г енер а- тора 4 на вход прямого счета пр екраща ется с приходом сигнала с датчи. ка 1 уровня (фиг , 2 в ) , устанавливающего КВ-триггер 16 в состояние "0" (фиг.2 е).Точность стабилизации выходного напряжения определяется шириной зоны нечувствительности, минимальное значение которой равно периоду следования импульсов с генератора 4 счет ных импульсов, Уменьшение зоны нечувствительности достигается увеличе 1 кием разрядности счетчиков 5 и 7 и1111247 ддВатия У ра 8 лйящий ЬФ арейрагодамелв элемента 6 сравнения, а также повышением частоты ф ц генератора счетных импульсов 4, которая связанас частотой преобразователя Ур количеством условных фаз преобразователя /йч и разрядностью счетчиков л соотношением Следовательно, степень стабилизации выходного напряжения преобразователя может быть установлена с наперед заданной точностью без применения подстроечных элементов, При ф=8 точность стабилизации выходного напряжения преобразователя при изменении нагрузки в полном диапазонесоставляет менее +0,5 Х,Введение в цифровое устройстводля управления тиристорным преобра 5 эователем блока логического управ.ления, блока задания уровня, фор.мирователей нижнего и верхнего уровней зоны нечувствительности и формирователя ступенчато возрастающегоЮ напряжения, в которых используетсяобработка информации в цифровой форме,позволяет реализовать устройства наинтегральных микросхемах либо на базе микропроцессора, что упрощает уст-,15 ройство и повышает его технологич"ность) Вьи Вьа. 1 Г Хе ж) Вых Р 7 8 ых.2 8 ых.х 8 л) их.Я иг. Составитель Н, Савиновдактор Л. Веселовская Техред А. Кикемезей ектор О. Тигор Заказ 6324/43Тираж ббб ВНИИПИ Государственного комитета ССС ло дележ изобретений и открытий 113035; Москва, 31-35, Раушская наб , одписное тент Филиал а .Вьц, 13 Ю) Вих, Э е) Вых. Ужгород, ул. Проектная, 4