Устройство для импульсно-фазового управления преобразователем

(19) (1 94 Н 02 М 7/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ выполненн релейных тах 10, 1 ты 12, 13 ническийкомсомола енцирующиуляторах22, 2 о СССР1981.СССР1981. ключевых блока дани пропа воляе ючение в временное го и третьего каналов при выходе . з строя первого канала. Резервные аналы преобразования функционируютрежиме частичного "горячего" резерО ва, когда они остаются подключенными щ к источнику напряжения питания системы управления, однако находятся в статическом режиме. Это повышает надежность устройства. 3 ил. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛ РАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВА Изобретение относитс ке, а именно к систе вторичных источнико 54),0 УП57) СНО-ФАЗОВО- и ЕЛЕМ кк электро- в тех м уира питани ле Цель изобретения - повыше ности. Устройство содержи ла преобразования сигнала е надеж три кан правления ОСУДАРСТВЕКНЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельсФ 873374, кл. Н 02 М 7/04Авторское .свидетельствКя 873354, кл . Н 02 М 7/04 ых на сумма элементах 7 1 ЗАПРЕТ14, пропо х звеньях 18, 19, 20 3, нормальн элементах 224 задержк е выходного орах 1, 2 3,8, 9, элеменделителях частоционально-диффе5, 16, 17, демоформирователяхразомкнутых27, 28, Введевремени насигнала не поз-,Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в системах управления технологическимипроцессами.Целью изобретения является повышение надежности работы устройства,На фиг. 1 представлена функцио -нальная схема устройства; на фиг.2 и3 - временные диаграммы ее сигналов,В состав устройства (фиг.1) входят 1 Осумматоры 1,2, 3, интеграторы 4, 5,6, релейные элементы 7, 8, 9, элементы ЗАПРЕТ 10,11, делители 12,13,14частоты, пропорционально-дифференци 1рующие звенья 15, 16, 17, демодуляторы 18, 19, 20, формирователи 21,22, 23 управляюших импульсов, блок24 задержки времени на пропаданиевыходного сигнала, элементИЛИ 25,,нормально разомкнутые ключевые элементы 26, 27, 28, клеммы 29, 30, 31для подключения источников сигналауправления Хц, напряжения сети Х (ь)и опорного напряжения Х соответственно и выходная клемма 32. 25Источник Хо служит для задания начального угла управления тиристорамисилового блока (не показан).С помощью сигнала Х (С) осуществляется синхронизация работы устройства с соответствующей фазой напряжения сети.Сигнал Х осуществляет сдвиг управляющих импульсов тиристорами относительно напряжения Х (г,).35Интеграторы 4,5,6 имеют передаточную функцию Ы(Р)=1/Тр, где Т -постоянная времени.Релейные элементы 7,8,9 имеютнулевое значение порогов переключе 40ния (фиг.2,ж) а их выходной сигналможет меняться в пределах +А,Выходной сигнал элементов ЗАПРЕТ10,11 повторяет форму импульсов навыходе релейных элементов 8,9 при45отсутствии сигнала на втором входе иравен нулю, если сигнал на второмвходе элементов 10, 11 соответствуетуровню логической "1".Формирователи 21, 22, 23 формируютимпульсы заданной длительности и мощности, необходимой для перевода тиристоров силового блока в открытоесостояние.,Делители 12, 13, 14 частоты (тригГеры) имеют коэффициент деления, равный 2,0, а их выходной сигнал типамеандрхарактеризуется нулевымзначением постоянной составляющей. Пропорционально-дифференцирующие звенья 15,16,17 выполнены с передаточной функциейт,Ы(Р) = -Тгр+1а постоянная времени Т 1 выбирает(ся с гаким расчетом., чтооы передать переменную составляющую выходного сигнала целителя частоты без искажений.Статическая характеристика демодуляторов 18 19, 20 показана нафиг.2,3.Сигнал на выходе блока 24 достигает уровня логической "1" синхронно с появлением логической "1" на еговходе и. уменьшается до нулевого уровня с задержкой 1- по отношению к моменту времени формирования логического "0",на выходе демодулятора 18.Принцип работы устройства следующий.Первый канал, образованный блоками 1,4,721, является основным каналом преобразования сигнала управления Х и преднахначен для формирования управляющих импульсов тиристоров силового блока, фазовый сдвиг которых по отношению к напряжению Х(Г.) является функцией сигнала Х.При отсутствии сигнала Х(г.) блоки 1,4,7 в совокупности образуют автоколебательную систему с частотно- широтно-импульсной модуляцией.Наличие сигнала Х, (Г) на входе 30 устройства приводит к синхронизации моментов переключения блока 7. с частотой напряжения сети устройства. Для этого амплитуда напряжения Х (ь) выбирается намного больше допустимого входного сигнала .Х(фиг.2,а), определяемого линейным участком статической характеристики блоков 1,4,7, Напряжение Х (ь) приводит к формированию на входе интегратора 4 синусоидального сигнала У(г.)(фиг.2,б), сдвинутого по отношению к синхронизирующему воздействию (фиг,2,а) на угол порядка (30-90) эл.град (в зависимости от параметров блоков 4,7 и характеристик синхронизирующего воз" действия - амплитуды и частоты).Переключение релейного элемента 7 происходит в моменты времени выполнения условия У(й) = 0 (фиг,2,б).Синхронно. с моментом времени изменения знака импульсов на выходе блока 7 формирования переднего илизаднего Фронта сигнала У на выходе формирователя 21 Формируетсяимпульс У стабильной длительности и мощности, достаточных для надежного включения тиристоров силового 5блока (фиг.2,в).С помощью опорного напряжения Хоустанавливается начальный угол включения,силовых тиристоров,Под действием результирующего сиг нала Хс -- Уу + Х (фиг. 2, г) сигнална выходе интегратора 4 (фиг. 2,д)смещается "вертикально относительнонулевого уровня, что вызывает изменение скважности импульсов У 7(С) на выходе релейного элемента 7. Это влечетза собой фазовый сдвиг импульсовУ,(Т) (фиг.2,е) по отношениюк напряжению сети (фиг.2,а). В результате изменяется продолжительность 20включенного состояния тиристоровсилового блока.Второй и третий каналы, образованные блоками 2,5,8,10 и 3,6,9,11, являются резервными по отношению к 25первому каналу,Диагностирование работоспособности каналов преобразования сигнала управления СИФУ производится с помощью блоков диагностирования, в сос:тав которых входят блоки (12, 15, 18),(13,16,19) и (14,17,20). Принципих действия идентичен. Рассмотримтракт 12., 15, 18 .Переключение делителя 12 частоты35происходит синхронно с моментомвремени формирования импульсов навыходе формирователя 21 (фиг,З,а).При этом на выходе делителя 12 частоты Формируется сигнал У (г.) типамеандр" со средним нулевым значением (фиг.З,б).В демодуляторе 18 выходные импульсы пропорционально-дифференцирующегозвена 15 (фиг,З,в) выпрямляются и(фиг.З,г),Таким образом формируется сигнал, логической "1", свидетельствующий 1о нормальной работоспособности кана ла 1,4,7,21. Под действием сигнала У (г;) ключевой элемент 26 (фиг.1) замыкается и выход 32 устройства подключается к выходу формирователя 21 управляющих импульсов (фиг.З,г), 55Наличие сигнала логической. "1" на выходе блока 18 приводит к формированию сигнала логического "0" на выходе э.пемента ЗА 11 РЕТ 10, пс -этому сигнал У;на вых;де формирователя 22 равен нулю,Под действием постоянной. составляющей управляющего Х и опорного Хосигналов выходной сигнал интегратора5 достигает уровня зоны "насыщениястатической характеристики операционного усилителя, на основе котороговыполнены блоки 4,5,6, В результатенапряжение на выходе релейного элемента 8 фиксируется в одном из состояний +А (фиг.2,ж), например в положительном +А (фиг.З,д) .Отсутствие импульсов на выходеформирователя 22 приводит к появлению. на выходе демодулятора 19 сигналов У (г.) логического 0 , поэтомуключевой элемент 27 находится в ра-зомкнутом состоянии.Напряжение логической "1" на выходе блока 24 формируется синхроннос сигналом логической "1" на выходедемодулятора 18, что приводит к появлению сигнала .логической "1" на выходе элемента 25. В результате напря -жение на выходе блоков 11, 23 равнонулю и ключ 28 находится в исходномразомкнутом состоянии. НапряжениеУз(Т) так же, как и сигналы У 8 У (Т), Ус, (С), фиксируется в одномиз состояний +А(фиг.1 и Зд),Предположим, что первый канал в момент времени Со(фиг.З,е) оказалсянеработоспособным, что приводит вдиапазоне 1 ) С к отсутствию управляющих импульсов У (г.) на входеделителя 12 частоты и фиксации напряжения У 4 (С), например, в отрицательном" состоянии (фиг.З,ж). Учитывая, что пропорционально-дифференцирующее звено 15 не пропускаетпостоянной составляющей напряжения,сигнал Ущ (С) на выходе блока 18уменьшается до нуля (Фиг.З,в)В момент времени(фиг.З,з)когда У 48 = О, ключевой элемент26 размыкается, а на выходе элементаЗАПРЕТ 10 появляется сигнал У, (С),повторяющий знак и уровень напряжения на выходе релейного элемента 8,Это влечет за собой синхронизациюсигналом Х (С) второго канала, и наего выходе появляется сигнал,(фиг.З,и) Ущо , аналогичный напря-.жению (фиг.2,б,д) Утпри работоспособности первого канала.Наличие импульсов на выходеэлемспта 10 приводит к формированиюуправляющих импульсов на выходе формирователя 22 (фиг,3,к) и появлениюсигнала У (ь) логической "1" науправляющем входе ключевого элемента527 (фиг,1), В результате выходнаяклемма 32 подключается к выходуработоспособного второго канала,Блок 24 служит для исключениявозможности одновременного включениявторого и третьего каналов при вьгходе из строя первого канала,При формировании сигнала Улогического "О" (фиг.З,з) сигнална выходе, блока 24 уменьшается донулевого уровня с задержкой ь , величина которой соответствует врейени формирования напряжения У 9 (г)логической "1" на выходе демодулятора 19,20Когда сигнал на выходе блока 24становится равным нулю, напряжениена выходе демодулятора 19 достигаетединичного уровня, что обеспечиваетйеизменность сигнала логической "1на втором входе элемента 11, в результате чего у= Уго (с) = ОЕсли нерабоспособным оказываетсявторой канал, то сигнал на выходе демодулятора 19 уменьшается до нуля,30обеспечивая тем самым нулевой уровеньнапряжения на выходе элемента 2 ИЛИ25, При этом третий канал "охватыва.ется" внешней обратной связью и входит в режим синхронизации с напряжением сети, Напряжение Уонавыходе демодулятора 20 (фиг,1) увеличивается до логической "1, иключевой элемент 28 замыкается.Предположим, что в процессе ра 40 боты сначала оказался неработоспособ-, ным второй канал, а затем вышел из строя первый.Тогда наличие сигнала Улогического "О" не приводит к возникновению во втором канале режимов внеш 45 ней синхронизации, и по истечении времени (блок 24) на выходе элемента 25 появляемся сигнал логического "О". В результате устройство сразу "переходит" на третий работоспособный канал преобразования сигнала управления.В предлагаемом устройстве резервные каналы преобразования функционируют в режиме частичного "горячего" резерва, когда они остаются подключенными к источнику напряжения питания СИФУ, однако вследствие "насыщения" интеграторов 5,6 находятсяв статическом режиме,Слецоватепьно, надежность предлагаемой СИФУ выше по сравнению с известным устройством,Применение изобретения позволяетповысить надежность работы устройства, так как резервые блоки находятся в ждущем режиме под питанием, нобез переключений.Формула из обретенияУстройство для импульсно-фазового управления преобразователем, включающее три канала преобразования сигнала управления, каждый из которых содержит последовательно включенные сумматор., интегратор и релейный элемент, последовательно включенные формирователь угравляющих импульсов и замыкающий ключевой элемент, выход которого предназначен для подключения к входу преобразователя, последовательно включенные делитель частоты,пропорционально дифференцирующее звено и демодулятор, выход которого подключен к управляющему входу замыкающего ключевого элемента, вход делителя частоты соединен с выходом формирователя управляющих импульсов, в опорном канале выход релейного элемента подключен к входу формирователя управляющих импульсов и первому входу сумматора, во втором и третьем каналах вход формирователя импульсов соединен с первым входом соответствующего сумматора, второй, третий и четвертый входы сумматоров всех каналов предназначены для подключения к источнику сигнала управления, напряжения сети и источнику опорного напряжения соответственно, первый и второй элементы ЗАПРЕТ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено элементом 2 ИЛИ и блоком задержки на пропадание выходного сигнала, причем выход релейного элемента второго и третьего каналов подключен к первому входу первого и второго элементов ЗАПРЕТ соответственно, выход которых соединен с входом соответствующего формирователя управляющих импульсов, выход демодулятора первого канала подключен ко второму входу элемента ЗАПРЕТ второго канала и входу блока задержки на пропадание выходного сигнала, выходкоторого подключен к первому входуэлемента 2 ИЛИ, второй вход которогоподключен к выходу демодулятора второго канала, выход элемента 2 ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента ЗАПРЕТ.12447 бЯ у,ю 6 р Ув едактор Н,Швыдкая рректор А.Тяс Техред М.Ходан Заказ 392 б/57 Тираж 631 ПодписнВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изооретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная