Способ управления -фазным преобразователем и устройство для его осуществления

(51) Н 02 Р 13/1ц тиеф ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(7 1) Харьковское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (53) 621.316,727(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 630718, кл. Н 02 М 1/12, 1977.2. Вчерашний В.П Повышение точности устройства импульсно-фазового управления вентилями.-Сб."Электротехническая промышленность", сер. "Преобразовательная техника", вып. 3 (98) 1978, с. 13-15.(57) 1. Способ управления ш-фазнымпреобразователем, заключающийся в том,что выделяют основную гармонику изодной фазы сетевого нанряжения, формируют импульсы высокой частоты Й,формируют импульсы пониженной частоты ГО/ш, определяют число И .импульсовпониженной частоты за каждый периодосновной гармоники сетевого напряжения, запоминают число.м на время.каждого последующего периода основнойгармоники сетевого. напряжения, формируют в последующем периоде основнойгармоники сетевого напряжения первыйуправляющий импульс синхронно сосновной гармоникой сетевого напряжения, формируют последующие шуправляющие импульсы путем деления импуль-,сов высокой частоты, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше-. ния симметрии управляющих импульсов, определяют число К импульсов высокой частоты после Н-го импульса пониженной частоты на каждом периоде основной гармоники сетевого напряжения, запоминают число К на время каждого последующего периода основной гармоники, формируют в кажпом последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения К управляющих импульсов из шуправляющих импульсов путем деления импульсов высокой частоты на И+1, а остальные из шуправляющих импульсов. - путем деления импульсов высокой частоты на Ю.2. Устройство для управления . ш-фазным преобразователем, содержащее последовательно включенные источник однофазного сетевого напряжения, фильтр нижних частот и формирователь синхронизирующих импульсов; источник импульсов высокой частоты, счетчик-делитель на ш и счетчик импульсов пониженной частоты, снабженные входами установки, счетными входами и информационными. выходами, регистр памяти, распределитель импульсов на ш каналов, снабженный счетным входом и входом установки, причем выход формирователя синхронизирующих импульсов соединен с входами установки упомянутых счетчиков; распределителя и входом управления регистра памяти, выход источника импульсов высокой частоты соединен со счетным входом счетчика-делителя на ш, выход счетчика-делителя на ш соединен со счетным входом счетчика импульсоэ пониженной частоты, информационные выходы которого соединены с информационными1115200 входами регистра памяти, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения симметрии управляющих импульсов, оно имеет управляемый делительчастоты, снабженный входами управления, счетным входом и входом установки, двухвходовыми элементами И и ИЛИ,двухступенчатым Р-триггером и вычитающим счетчиком импульсов, снабженнымсчетным входом, входом управления иинформационными входами, причемсчетный вход управляемого делителячастоты соединен с выходом двухвходового элемента И, его управляющиевходы соединены с информационнымивыходами регистра памяти, а входустановки соединен с ш-м выходомраспределителя на ш каналов, первыевходы Р-триггера и двухвходовогоэлемента И соединены с выходом источИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления ведомых сетью многофазных тиристорных преобразователей и повышенными требованиями к качеству их выходного напряжения и работающими от искаженной нестабильной питающей сети,Известен способ управления преобразователями путем формирования управляющих импульсов ш-фазного преобразователя из одной фазы сетевого напряжения, инвариантный к несимметрии и искажению питающей сети и позволяющий получить симметричную систему управляющих импульсов Ц 3. сОднако использование данного способа для управления многофазными преобразователями (в=12; 24) приводит к значительному усложнению систе. мы управления.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ формирования управляющих импульсов ш-фазного преобразователя, заключающийся в том, что выделяют основную гармонику из одной фазы сетевого напряжения, формируют импульсы высокой частоты , формируют импульсы пониженной частоты Г /ш,ника импульсов высокой частоты, второй вход двухвходового элемента Исоединен с выходом двухвходовогоэлемента ИЛИ, первый вход двухвходового элемента ИЛИ соединен с инверсным выходом Р-триггера, второй входдвухвходового элемента ИЛИ соединенсвыходом вычитающего счетчика,входы управления вычитающего счетчика соединены с информационнымивыходами счетчика-делителя на ш,вход установки вычитающего. счетчикасоединен с выходом формирователясинхронизирующих импульсов, а счетный вход вычитающего счетчика,.счетный вход распределителя импульсов на щ каналов и второй вход Ь -триггера соединеныс выходом управляемого делителячастоты. 2определяют число ы импульсов пониженной частоты за каждый период основной гармоники сетевого напряжения, запоминают число Й на время каждого последующего периода основной гармоники сетевого напряжения, формируют в последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения первый управляющий импульс синхронно с основной гармоникой сетевого напряжения и формиру" ют последующие шуправляющие импульсы путем периодического деления импульсов высокой частоты на И Г 23. Недостаток известного способа - наличие несимметрии формируемых управляющих импульсов при некратных частотах Е и ЕСзначение которой достигает величины.а = Т(ш)где Тц - период частоты Г ,ш - фазность преобразователя,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления ш-фазным преобразователем, содержащее последовательно включенные источник однофазного сетевого напряжения, фильтр нижних частот и формирователь синхронизирующих импульсов источник импульсов высокой частоты, счетчик-де3 11152литель на ш и счетчик импульсов пониженной частоты, снабженные входами .установки, счетными входами и информационными входами, регистр памяти,распределитель импульсов на ш каналов, снабженный счетным входом ивходом установки, причем выход формирователя синхронизирующих импульсовсоединен с входами установки упомянутых счетчиков, распределителя и 1 Овходом управления регистра памяти,выход источника импульсов высокойчастоты соединен со счетным входомсчетчика-делителя на ш, выход счетчика-делителя на ш соединен со счетным вхоцом счетчика импульсов пониженной частоты, информационныевыходы которого соединены с информационными входами регистра памяти С 22, гоНедостатком йзвестного устройстваявляется недостаточная симметрияуправляющих импульсов при некратныхвысокой частоте 1 и частоте питающейсети, 5Цель изобретения - повышение симметрии управляющих импульсов ш-фазного преобразователя,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления ш-фаз 30 ным преобразователем, заключающемуся в том,что выделяют основную гармонику из одной фазы сетевого напряжения, формируют импульсы высокой частоты Г формируют импульсы пониженной час тоты Г /ш, определяют число й имульсов пониженной частоты за каждый период основной гармоники сетевого .напряжения, запоминают число И на время каждого последующего периода 4 О основной гармоники сетевого напряжения, формируют в последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения первый управляющий импульс синхронно с основной гармоникой сетевого 45 напряжения, формируют последующие шуправляющие импульсы путем деления импульсов высокой частоты, определяют число К импульсов высокой частоты после Я-го импульса понижен ной частоты на каждом периоде основ- . ной гармоники сетевого напряжения, запоминают число К на время каждого последующего периода основной гармоники, формируют в каждом последующем 55 периоде основной гармоники сетевого напряжения К управляющих импульсов из шуправляющих импульсов путем4деления импульсов высокой частоты на 00 0+1, а остальные из шуправляющих импульсов - путем деления импульсов высокой частоты на Я.Указанная цель достигается такжетем, что устройство для управленияш-фазным преобразователем, содержащеепоследовательно включенные источникоднофазного сетевого напряжения,фильтр нижних частот и формировательсинхрониэирующих импульсов; источникимпульсов высокой частоты, счетчикделитель на ш и счетчик импульсовпониженной частоты, снабженные входа,ми установки, счетными входами и информационными выходами, регистр памяти, распределитель импульсовна ш каналов, снабженный счетнымвходом и входом установки, причемвыход формирователя синхронизирующихимпульсов соединен с входами установки упомянутых счетчиков, распределителя и входом управлениярегистра памяти, выход источникаимпульсов высокой частоты соединенсо счетным входом счетчика делителяна ш, выход счетчика-делителя на шсоединен со счетным входом счетчикаимпульсов пониженной частоты, информационные выходы которого соеДиненыс информационными входами регистрапамяти, имеет управляемый делительчастоты, снабженный входами. управле-.ния, счетным входом и входом установки, двухвходовыми элементами Ии ИЛИ, двухступенчатым Э-триггероми вычитающим счетчиком импульсов,снабженным счетным входом, входоМуправления и информационными входами, причем счетный вход управляемого делителя частоты соединен с.выходомдвухвходового элемента И, его управляющие входы соединены с информационными выходами регистра памяти, авход установки соединен с ш-м выходомраспределителем на ш каналов, первыевыходы 0-триггера и двухвходовогоэлемента И соединены с выходом источника импульсов высокой частоты, второй вход. двухвходового элемента Исоединен с выходом двухвходовогоэлемента ИЛИ, первый вход двухвходового элемента ИЛИ соединен с инверсным выходом В-триггера, второй вход двухвходового элемента ИЛИ соединенс выходом вычитающего счетчика,входы управления вычитающего счетчикасоединены с информационныав выходамисчетчика-делителя на ш, вход установки вычитающего счетчика соединен свыходом формирователя синхронизируницихимпульсов, а счетный вход вычитающего счетчика, счетный вход распределителя на ш каналов и второй входР-триггера соединены с выходомуправляемого делителя частоты.На чертеже представлена схема устройства, осуществляющего формирование 10управляющих импульсов согласно предлагаемому способу.,Устройства формирования управляющих импульсов ш-Фазного преобразователя содержит источник однофазногосетевого напряжения 1, подключенныйчерез фильтр 2 нижних частот к Формирователю 3 синхронизирующих импульсов. Выход формирователя 3 подключенк входу установки в "О" счетчика-делителя 4 на ш, счетный вход которогосоединен с выходом генератора 5высокочастотных импульсов частотыХо, а выход подключен к счетному25входу счетчика б пониженной частоты.Информационные выходы счетчика 6подключены,к информационным входамрегистра 7 памяти, вход управлениязаписью которого объединен с входомустановки в "0" счетчика б.и подклю.чен к выходу формирователя 3. Информационные выходы регистра 7 подкпючены к входам управления управляемогоцифровым кодом делителя 8 частоты,между основным входом которого и 35выходом генератора 5 включен логический элемент И 9, Выход делителя 8подключен к счетному входу счетчикараспределителя 10 на ш состояний,вход начальной установки которогосоединен с выходом формирователя 3,а ш выход подключен к входу начальнойустановки делителя 8 Выход генератора 5 подключен к входу синхронизациидвухступенчатого Р-триггера 11, инФормационный вход которого соединенс выходом делителя 8 и счетным входом вычитающего счетчика 12 импульсов емкостью ш. Вход управлениязаписью счетчика 12 подключен к входу 50управления записью регистра 7. Информационные входы счетчика 12 подключены к информационным входам кольцевого счетчика 4. Выход счетчика 12и инверсный выход Р-триггера 11 5поключены к входам элемента ИЛИ 13,выход которого подключен к другомувходу элемента И 9,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии напряжение фазы сети 1 и напряжение на выходе фильтра 2 не равны нулюъ.выходные импульсы формирователя 3 отсутствуют; на ш выходе счетчика-распределителя 10 установлена логическаяблокирующая работу управляемого делителя 8 частоты. Управляющие импульсы на выходах счетчика 10 не формируются, Генератор 5 постоянно формирует высокочастотные импульсы частоты Г которые пересчитываются кольцевым счетчиком 4 по модулю ш .и на его выходе формируются импульсы частоты йо/ш. На информационных выходах счетчика 4 формируется текущее значение кода числа К, значение которого изменяется от 0 до ш. Счетчик 6 подсчитывает число импульсов частоты Го /ш за период сетевого напряжения, ограничиваемый выходными импульсами формирователя 3При переходе через ноль в положительном направлении выходного напряже,ния фильтра 2 на выходе формирователя 3 формируется синхронизирующий импульс между импульсами частоты Г,. Зтот импульс устанавливает счетчик- распределитель 10 в начальное состояние, что вызывает формирование 1-го управляющего импульса на его выходе и снятие блокировки с управляемого делителя частоты 8; осуществляет запись выходного кода Б счетчика 6 в регистр 7 памяти и подачу этого кода на вход управления делителя 8, начальную установку реверсивного счетчика 12 в соответствии с цифровым кодом К, снимаемым с информационных выходов кольцевого счетчика 4; осуществляет очистку счетчика 4 и счетчика 6 импульсов и подготовку их к записи новой информации. Далее начинается накопление кода в счетчике 6 под действием импульсов частоты Го /ш, которое продолжается до прихода следующего синхронизирующего испульса с выхода Формирователя 3. Предположим, что импульсы с выхода генератора 5 во всех режимах работы устройства беспрепятственно проходят через элемент И 9; На выходе управляемого делителя 8 частоты под действием, управляющего кода М с регистра 7 и частоты Го формируются импульсы,частота следования которых определяется соотношениемо о8(3)30Несимметрия управляющих импульсовотсутствует. При некратных частотах Е и Гс при формировании импульсов в соответствии с соотношением (1) возникает несимметрия, так как соотношение (2). не выполняется.Для исключения несимметрии при некратных частотах выходная частота делителя 8 должна составлятьо ош6ЕВ КМш+КН+- ш 35 40 45 где И - целое число;К-- дробное число;К - код счетчика 4 (шЪКъО).При этом временные ин тервалы между, смежными управляющими импульсами будут одинаковы и равны: 50 КТо Тн = Т,Ю+ --ш(5). Формирование импульсов в соответ ствии с соотношением (5) трудно выполнимо практически, Поэтому целесообразно рассмотреть другой способ форГо шгде Тс - период частоты питающейсети.1Под действием этих импульсов счет чик-распрвделитель 10 переключается и формируется 2, , шуправляющие импульсы на его выходах. При формировании делителем 8 ш-го импульса блокируется работа делителя 8 до прихода следующего синхронизирующего импульса формирователя 3, что обеспечивает формирование каждого 1-го управляющего импульса из напряжения ,питающей сети. Далее процессы в устройстве повторяются,При кратных частотах 1 о и 2 выполняется соотношение6(2) и временные интервалы между любыми смежными импульсами одинаковы и рав- нымирования частоты, заключающийся втом, что период следования управляющих импульсов за интервал Тс изменяется на небольшую величину, равнуюцелому числу, и выполняется полученное из соотношение (5) уравнение Тс = ш ТоБ + КТо, (6) исключающее накопление ошибки.Преобразуя формулу (6), получим закон изменения частоты следования управляющих импульсов, позволяющий уменьшить их несимметрию при некратных частотах Го и Е(7) Из соотношения (7) следует, что для уменьшения несимметрии необходимо формировать К импульсов с часто 2 о0+1той -- и (ш-К) импульсов с частотой следования ,каждый период сетевого напряжейия. При этом максимальная несимметрия импульсов составит Т что в (ш) раз меньше, чем при формировании импульсов в соответствии с соотношением (1).Рассмотрим работу устройства (фиг. 1) при некратных частотах Го и Е без учета ранее принятого предположения о беспрепятственном прохождении выходных импульсов генератора 5 через элемент И 9.По импульсу с формирователя 3 вычитающий счетчик 12 устанавливается в отличное от "0" состояние К, что вызывает появление на его выходе переноса логического "0", поступающего на вход элемента ИЛИ 13. Двухступен" .чатый Э-триггер 11 под действием выходных импульсов.с генератора 5 и делителя 8 формирует логический ".0" на другом входе элемента 13 на время прохождения йервого (после каждого выходного. импульса с делителя 8) импульса частоты Го с выхода генератора 5,:что приводит к блокировке одного из импульсов частоты Го, поступающих на вход делителя 8 и эквивалентно увеличению кода управления им на единицу При этом выходные импульсы делителя 8 следуютГос частотой в в . Блокировка импульсов0+1(и формирование частоты Го ) продол-ж+1 жается до тех пор, пока под действием К-го выходного импульса с делит",ля 81115200 А тков рректор В. Синицкая м раж 666 678 дписное ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж,Раушская наб., д. г. Ужгород, Проектная,ППП "Патен фил счетчик 12 не установится в "0". В этом состоянии счетчик 12 блокируется до следующей его установки по выходному импульсу формирователя 3 и последующие ш-К управляющих импульсов формируются. с частотой ГоЯТаким образом, предлагаемое устройство функционирует в соответствии с соотношением (7), что позволяет умень 1 б шить несимметрию его импульсов управленияпо сравнению с известнымм. Составител Редактор А. Козориз Техред М.Для управления щ-фаэным преобразователем выходные импульсы распределителя 10 поступают на его тиристоры через многоканальное фазосмещающее устройство. При использовании последнего оно синхронизируется суммой выходных импульсов делителя 8 и формирователя 3.Осуществление предлагаемого способа управления ш-фазным преобразователем позволяет снизить несимметрию управляющих импульсов в шраз по сравнению с известным способом.