Устройство для управления вентильным преобразователем

Номер патента: 1774446

Автор: Фоменко

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХРЕСПУБЛИК)5 Н 02 М 7/15 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ТЕЛ ЬСТВ исследовательский ий и технологиче полупроводниковых ьство СССР/155, 1984.ЛЯ УПРАВЛЕНИЯРАЗОВАТЕЛЕМ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБ ЯО , 1774446 А 1(57) Устройство сов (1), формир триггер (3), совпадения (4), выходной фор формирователь фЬрмировател ь ратор (10), комп ключ (13), интег ключ (16), форм ограничвния ами (19). 2 ил. содержит генератор импульователь импульсов (2), ВЯ- двухвходо вой элемент счетчик (5), ВЯ-триггер (6), мирователь импульсов (7), импульсов ограничения (8), синхроимпульсов(9), интегаратор (11), ВЯ-триггер (12), ратор (14), компаратор (15), ирователь импульсов углов н и хмакс (17, 18), ВЯ-триггер10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве системы управления для вентильного электропривода постоянного и переменного тока.Известно многоканальное устройство для управления вентильным преобразователем по а.с, М 771848, состоящее из последовательно соединенных фазных формирователей синхроимпульсов, фазных ЙЯ-триггеров, счетчиков импульсов, формирователей импульсов, двухвходовых полуфазных схем И, ко вторым входам которых подсоединены полуфазные выходы фазных формирователей синхроимпульсов, выходных формирователей импульсов, а также общего для всех фаз генератора импульсов, подсоединенного к счетным входам счетчиков и состоящего из замкнутых в кольцо сумматора, управляемого генератора, формирователя, генератора пилообразного напряжениям, запоминающего элемента, причем ко второму входу запоминающего элемента подсоединен выход формирователя, а установочный вход Я триггера ВЯ- соединен с выходом формирователя импульсов.Недостатками данного устройства являются:- низкая надежность фазосдвигающего устройства из-за воэможности срыва колебаний генератора импульсов при минимальных входных управляющих напряжениях, что приведет к аварии преобразователя,- суженный диапазон углов управления из-за ограниченного диапазона частот генератора импульсов,- усложнение из-за необходимости введения амплитудного ограничения входного сигнала для предотвращения срыва генератора импульсов и зависимость выставления напряжения ограничения от выставления напряжения угла согласования при раздельном управлении, что осуществляется в генераторе импульсов,Известное фазосдвигающее устройство к тиристорной станции управления ТСУ- КЛУЗ ИЖКМ 626327,002 ЭЗ предназначенное для плавного регулирования скорости вращения асинхронных электродвигателей, серийно выпускаемых Запорожским электроаппаратным заводом с 1986 года и состоящее из последовательно соединенных блока задания, блока амплитудного ограничения входного сигнала, преобразователя напряжения-период, выполняющего функцию генератора импульсов и состоящего из последовательно соединенных источника опорного напряжения, интегратора, компаратора, а также ключа, подключенного параллельно интегратору, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора, канальных счетчиков выходных формирователей импульсов. а также формирователя синхроимпульсов, выходы которых подсоединены к установочным входам счетчиков,Недостатками данного устройства является суженный диапазон выставления углов из-за ограниченного диапазона частот преобразователя напряжение-период, что делает его непригодным для использования в полноценном электроприводе постоянного и переменного тока (получаемый диапазон углов 35 - 140 эл,град. вместо требуемых 10 - 170 эл.град.) амплитудное ограничение узлов управления, что делает его зависимым по помехоустойчивости от выходного сигнала и ухудшающим динамику электропривода.Известно устройство для управления вентильным преобразователем согласно а.с. М 1032982, содержащее последовательно соединенные формирователь синхроимпульсов, фазодвигающее устройство, две полуфазные двухвходные схемы совпадения, выходные формирователи импульсов, а также формирователь импульсов ограничения, состоящий из последовательно соединенных генератора импульсов ограничения,двухвходной схемы совпадения, счетчика, к выводам разрядов которого подсоединены формирователи импульсов ограничения смив и айзакс, своими выходами подсоединенные ко входам Я и Е триггера типа В-Я, выход которого подсоединен ко вторым входам полуфазных двухвходовых схем совпадения, второго триггера типа В-Я, выход которого подсоединен ко второму входу двухвходовой схемы совпадения, вход В соединен со входом счетчика и выходом формирователя синхроимпульсов, а вход Я соединен с выходом формирователя импульсов ограничения ам,. Недостатками данного устройства являются: непригодность для использования в качестве фазосдвигающего устройства к электроприводу из-за большой дискретности между соседними значениями углов и сложности их переключения, суженный диапазон выставления углов, недопустимая асимметрия из-за возможности использования его только в многоканальных фазосдвигающих устройствах.Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности, расширение диапазона углов управления, уп роще ние.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления вентильным преобразователем, содержащем в каждой фазе формирователь синхроимпульсов с выходами широких и узких импульсов, выход узких импульсов которого подключен к В-входу первого ВЯ-триггера, выход которого подключен к первому входу выходного формирователя импульсов, счетчик импульсов, вход В которого соединен с В-входом первого ВЯ-триггера. выход - со входом сборки Я первого ВЯ-триггера, формирователь импульсов ограничения, состоящий иэ первого и второго формирователей импульсов углов ограничения амин и амакс второго ВЯ-триггера, ко входу В которого подсоединен выход формирователя амин, ко входу Я - амакс, выход второго ВЯ-триггера подсоединен ко входу выходного формирователя импульсов, к третьему входу которого подсоединен выход широких импульсов формирователя синхроимпульсов, общий для всех фаз генератор импульсов, состоящий из последовательно соединенных источника опорного напряжения, интегратора и первого входа первого компаратора, а также ключа, выходами включенного параллельно первому интегратору, к другим входам первого компаратора подсоединены источники согласующего и управляющего напряжения. новым является то, что в каждую фазу введены третий ВЯ-триггер, двухвходовой элемент совпадения, общий для всех фаз третий формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с Я-входом третьего ВЯ-триггера и счетным входом счетчика, вход В третьего ВЯ-триггера соединен с выходом узких импульсов формирователя синхроимпульсов, инверсный выход соединен с первым входом двухвходового элемента совпадения, ко второму входу которого подключен выход первого формирователя импульсов амин блока формирователя импульсов ограничения, выход двухвходового элемента совпадения соединен с Я-входом первого ВЯ-триггера, в генератор импульсов введены вторые интегратор, ключ, компаратор, четвертый ВЯ-триггер, причем вход второго интегратора соединен со входом первого интегратора, выход соединен с третьим входом второго компаратора, первый и второй вход которого соединен с источниками управляющего и согласующего напряженный соответственно, к В и Я-входам четвертого ВЯ-триггера подсоединены соответственно выход первого и второго компараторов, прямой и инверсный выход чегвертого ВЯтриггера соединены с управляющими входами первого и второго ключа соответственно, причем прямой выход четвертого ВЯ-триггера является выходом генератора импульсов, а второй ключ подсоединен параллельно второму интегратору,На фиг.1 представлена структурная схема одной фазы устройства для управления вентильным преобразователем; на фиг.2 - диаграмма работы генератора импульсов,где а)выходное напряжение первого интегратора, б) выходное напряжение второго интегратора, в)выходные импульсы генератора импульсов. снимаемые с прямого выхода ВЯ-триггера,Устройство состоит из последовательно соединенных генератора импульсов 1, третьего формирователя импульсов 2, третьего ВЯ-триггера 3, двухвходовой схемы совпадения 4, счетчика 5 первого ВЯ-триггера 6, выходного формирователя импульсов 7, а также формирователя имульсов ограничения 8, формирователя синхроимпульсов 9, выход широких импульсов которого подсоединен ко второму входу выходного формирователя импульсов 7, а выход узких импульсов подсоединен ко входам В ВЯ- триггеров 3,6, счетчика 5. Генератор импульсов 1 состоит из последовательно соединенных относительно напряжения Ооп, первого интегратора 10, первого компаратора 11, выходы В ВЯ-триггера 12, прямой выход которого подсоединен ко входу первого ключа 13, своими выходами подсоединенного параллельно интегрирующей емкости первого интегратора 10, а также последовательно соединенных второго интегратора 14, второго компаратора 15, входа Я ВЯ-триггера 12, инверсный выход которого подсоединен ко входу второго ключа 16, своими выходами подсоединенного параллельно интегрирующей емкости второго интегратора 14. Ко вторым и третьим входам первого и второго компараторов 11, 15 подсоединены напряжения согласоВания Ос 0 гл и напряжения управления Оунр соответственно. Формирователь импульсов ограничения 8 состоит из первого и второго формирователей импульсов углов ограниче- НИЯ амин И амакс 17, 18 СоотавтСтВЕННО, СВО- ими выходами подсоединенных ко входам В и Я соответственно ВЯ-триггера 19, выход которого подсоединен к третьему входу выходного формирователя импульсов 7. Выход первого формирователя импульсов 17 подсоединен, кроме того, ко второму входу двухвходовой схемы совпадения 4,Выход третьего формирователя импульсов 2 подсоединяется к счетным входам счетчика фаз В, С. Ко входу фазного форми 1774446рователя синхроимпульсов 9 подсоединенисточник синхронизирующео напряженияФ.А.Фээосдвигающее устройство в предлагаемом многоканальном устройстве горизонтального типа как обладающее меньшейассиметрией, ограничение углов управления, формирующее зону. изменения углов -импульсное.Генератор импульсов (ГИ) представляетсобой двухканальный преобразователь напряжения - период следования импульсов синтеграторами 10, 14, компараторами 11,15, ключами 13, 1 б, ВЯ-триггера 12 на интегральных операционных усилителях и логических элементах любой серии. Третийформирователь импульсов (ФИ) 2 представляет собой в простейшем случае дифференцирующую цепочку, состоящую изразделительной емкости С и сопротивленияЯ, формирующий узкий импульс с сигналаЯЯ-триггера 12, ЯЯ-триггера 3, б, 19, схемасовпадения 4, счетчик 5 обычного типа, выполненный на логических интегральныхсхемах. Формирователи импульсов (ФИ) ограничения амин и амакс 17, 18 логут бытьвыполнены по любому принципу, например,в виде генератора импульсов ограничения,счетчика импульсов, к выводам разрядов которого подсоединены формирователи узкихимпульсов. ФИ 2 может быть выполнен и ввиде просто разделительного конденсатора, если выходом ГИ 1 является выход ком.паратора 11,Формирователь синхроимпул ьсов (Ф СИ)9 обычно состоит из активного фильтра дляформирования неискаженной помехами синусоиды, компаратора для формированияпрямоугольного напряжения в моменты перехода этой синусоиды через ноль (формирователь широких синхроимпульсов) идифференцирующих цепочек для формирования узких синхроимпульсов в моменты перехода синусоиды через ноль.Выходной формирователь импульсов. (ВФИ)7 из широких полуфазных синхроимпульсов и импульса управления, появляющегося в соответствующий Оупр момент,формирует полуфазные импульсы управления, потом усиливает и гальванически разделяет от силовой схемы,Работает устройство следующим образом,На фиг.1 изображена структурная схемаобщего для всех фаз генератора импульсов1 и канала фазосвдигающего устройства дляодной фазы, Один из узких канальных синхронизирующих импульсов в ФСИ 9 устанавливает по входам В в исходное (нулевое) состояние ЯЯ-триггера б, 3 и счетчик 5, Фа 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зосдвигающее устройство согласно структурной схемы фиг.1 частотно-фазовое горизонтального типа, в котором угол отпирания формируется в момент появления выходного импульса последнео разряда счетчика 5 после его заполнения от момента его обнуления пропорционально частоте генератора импульсов 1, которая определяется нэпряхением управления Оупр, Выходной импульс счетчика 5 по входу сборки Я ЙЯ-триггера б устанавливает его в "1" состояние, которое будучи поданным на первый вход ВФИ 7 при наличии соответствующего полуфаэного синхронизирующего широкого импульса с ФСИ 9 на втором входе ВФИ 7 способствует выработке ВФИ 7 импульса управления тиристорным преобразователем, (если его положение находится в зоне возможного изменения углов управления Ймин хмакс, которая вы рабаты вдется ВЯ- триггером 19 ФИО 8), Генератор импульсов представляет собой двухканальный преобразователь напряжения-период, в котором на вход интеграторов 10, 14 подается опорное напряжение Ооп, которое, например, для данного случая является отрицательным, цтобы образовать на выходе интеграторов положительное развертывающее напряжение(фиг,2 а, б). На выходы компараторов 11, 15 подается кроме соответствующих напряжений интеграторов еще напряжение управления Оупр и напряжение согласования Осогл, необходимое для обеспечения возможности сравнения в компараторэх 11, 15 однополярного пилообразного напряжения с интеграторов 10, 14 с двухполярным напряжением управления ( Опр), подаваемым с выхода регулятора тока (для реверсивного электропривода), Обычно необходимо обеспечить при Оупр=О угол согласования аогл = 90 - 100 эл,град, для обеспечения линейности регулированных характеристик, улучшению гармонического состава тока сети, для чего используют согласующий каскад на операционном усилителе, При такой структуре фаэосдвигающего устройства (ФСУ) можно обойтись подачей Ооогд на компараторы 11, 15. Тогда отрицательное напряжение будет соответствовать выпрямленному режиму, положительное - инверторному, причем минимальному углу уп равл ения тп 1 будет соответствовать максимальное отрицательное напряжение,Максимальная частота одноканального преобразователя напряжение-период огрэничена конечным временем разряда интегрирующей емкости интегратора (например, при использовании быстродействующих операционных усилителей типаструктурах дают амплитудное ограничение 40 45 50 55 КР 5444 У 2 и компараторов К 554 СЛ для интегратора и компаратора соответственно 1 мэкс=150 кГц), что соответствует углу управления амнн =-25 зл.град., что недостаточно для электропривода).Поэтому предлагаемая двухканальная схема преобразователя напряжение- период, в котором каждый канал, состоящий из интегратора с разрядным ключом, компаратора работает поочередно, причем управляет каналами ЙЯ- триггер, переключающийся узкими импульсами компараторов 11, 15 по входам Й и Я и управляющий поочередно работой ключей 13, 16, Формирование выходных импульсов ВЯ-триггера 12 показано на фиг.2 в. Данная структура преобразователя напряжение-период обеспечивает четкую поочередную (за счет триггера 12) работу каналов, а конечное время разряда емкостей интеграторов 10, 14 не ограничивает 1 макс так как каждый канал переключается в момент достижения развертывающими напряжениями интеграторов порогового значения напряжения Оп 0 р, определяемого суммарным воздействием напряжений Осогл и Оупр на компарэторы 11, 15, Это дает возможность поднять максимальную частоту 1 мэкс до 450 кГкчто соответствует углу управления аупр =5 - 8 эл,град. Максимальная частота ГИ 1 образуется при приближающейся к нулю амплитуде пилообразного напряжения, т,е, суммарное напряжение Оупр и Осогл, подаваемое на входы компараторов Опор приближается к нулю, При Оп 0 р=0 неизбежен срыв работы ГИ 1, ЯЯ-триггер 12 "залипает" в одном из состояний (О или 1), пропуск импульсов ФСУ может вызвать авария электропривода. Поэтому в подобных Оупр (отрицательного, максимального, например) с большой жесткостью (наклон , меньше 0,1/ из-за гипербологической зависимости Оупр от Оупр), что требует применения сложных ограничителей (2). Изменение угла вызывает необходимость в перестройке и ограничении Оупр. Выставление ограничения Оупр с запасом суживает диапазон изменения углов управления. Для устранения этого недостатка в предлагаемом устройстве введен узел опознавания пропадания импульсов ГИ 1 и заведения в ФСУ в этом случае угла апа, состоящего из ФИ 2, ЯЯ-триггера 3, схемы совпадения 4. Работа схемы происходит следующим образом, С прямоугольного выходного напряжения (меандр) ГИ 1 с помощью ФИ 2 (в простейшем случае дифференцирующая цепочка) формируются узкие импульсы, кото 5 10 15 20 25 30 35 рые подсчитываются счетчиком 5 и устанавливают ВЯ-триггер 3 в "1", до этого установленный узкими синхроимпульсами в "0" состояние. Через некоторое время идущий после синхроимпульсов импульс амнн с ФИ 17 формирователя импульсов ограничения 18 не проходит через схему совпадения 4, так кэк на другом ее входе присутствует "0" с инверсного выхода триггера 3, В случае срыва импульсов ГИ 1 его ВЯ-триггер 12 "залипает".в состоянии "0" или "1". Это состояние не передается на вход ВЯ-триггера 3 из-за наличия в составе ФИ 2 емкости дифференцирующей цепочки,Обнуленный синхроимпульсами с ФСИ 9 ВЯ-триггер 3 не перекидывается в "1" состояние первым импульсом с ГИ 1, на первом входе схемы совпадения 4 присутствует разрешающая "1", импульс амин с ФИО 18 через второй вход схемы совпадения 4 проходит на сборку ВЯ-триггера 6, переключая его в "1" состояние. Фазосдвигающее устройство формирует угол управления, соответствующий амин. Таким образом при срыве ГИ 1, вызванном слишком большим по величине(выше допускаемого) Оупр устройство управления вентильным преобразователем формирует угол амин. Необходимость в амплитудном ограничении сигнала Оупр отпадает. амнн мы можем выставить в ФИО 18 как угодно малым (8-10 эл.град.), не опасаясь нарушения работы системы управления из-зэ срыва работы ГИ 1,Технико-экономические преимущества видны по сравнению с прототипом, так как предложенное устройство позволяет:- повысить надежность работы вентиль- ного преобразователя за счет устранения влияния пропадания импульсов ГИ 1 при недопустимом изменении величины Оупр на образование импульсов фазосдвигающим устройством (в этом случае на выход будет проходить импульс амнн).- расширить диапазон углов управления вентильным преобразователем (10-170 эл.град) за счет выполнения ГИ 1 по двухканальной схеме, что устраняет влияние конечного времени разряда емкостей интеграторов на получение максимальной частоты, повышение которой уменьшает минимальные углы управления. Кроме того, введение элементов схемы опознавания пропадания импульсов ГИ 1, позволяет опустить амнн в ФИО 8 до нужной величины без запаса на нестабильность узла амплитудного ограничения (в случае отсутствия элементом 2,3,4 со своими связями),177444 Ь Составитель В.фоменкоТехред М,Моргентал Корректор С,Патрушева Редактор Заказ 3933 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101- упростить фазосдвигающую систему управления и ее регулировку и эксплуатацию за счет отсутствия специального узла амплитудного ограничения по цепи Оупр в том числе устраняется элемент регулировки).Формула изобретения Устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее в каждой фазе формирователь синхроимпульсов с выходами широких и узких импульсов, выход узких импульсов которого подключен к В- входу первого ВЯ-триггера, выход, которого подключен к первому входу выходного формирователя имульсов, счетчик импульсов, вход В которого соединен с В-входом первого ВЯ-триггера, выход - с Я-входом сборки первого ВЯ-триггера, формирователь импульсов ограничения. состоящий из первого и второго формирователей импульсов углов ограничения амин и амакс второго ВЯ-триггера, к В-входу которого подсоединен выход формирователя амин, к Я-входу амакс, выход второго ВЯ-триггера подсоединен к входу выходного формирователя импульсов, к третьему входу которого подсоединен выход широких импульсов формирователя синхроимпульсов, общий для всех фаз генератор импульсов, состоящий из последовательно соединенных источника опорного напряжения, интегратора и первого входа первого компаратора, а также ключа, выходами включенного параллельно первому интегратору, к другим входам первого компаратора подсоединены источники согласующего и управляющего напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона углов управления при одновременном повышении надежности и упрощения, в каждую фазу введены третий ЙЯ-триггер, двухвходовой элемент 5 совпадения, общий для всех фаз третийформирователь импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с Я-входом третьего ВЯ- триггера и счетным входом счетчика, В-вход 10 третьего ЙЯ-триггера соединен с выходомузких импульсов формирователя синхроимпульсов, инверсный выход соединен с первым входом двухвходового элемента совпадения, к второму входу которого под ключен выход первого формирователя импульсов амин блока формирователя импульсов ограничения, выход двухвходового элемента совпадения соединен с Я-входом первого ВЯ-триггера, в генератор 20 импульсов введены вторые интегратор,ключ, компаратор, четвертый ВЯ-триггер, причем вход второго интегратора соединен с входом первого интегратора. выход соединен с третьим входом второго компаратора, 25 первый и второй входы которого соединены с источниками управляющего и согласующего напряжений соответственно, к В и Я-входам четвертого ВЯ-триггера подсоединены соответственно выход первого и 30 второго компараторов, прямой и инверсныйвыходы четвертого ВЯ-триггеров соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно, причем прямой выход четвертого ВЯ-триггера является выхо дом генератора импульсов, а второй ключподсоединен параллельно второму интегратору.

Смотреть

Заявка

4898011, 02.01.1991

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ, ПРОЕКТНО КОНСТРУКТОРСКИЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ

ФОМЕНКО ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: H02M 7/155

Метки: вентильным, преобразователем

Опубликовано: 07.11.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1774446-ustrojjstvo-dlya-upravleniya-ventilnym-preobrazovatelem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для управления вентильным преобразователем</a>

Похожие патенты