Устройство для управления реверсивным тиристорным широтноимпульсным преобразователем

(22) Заявлено 2 5) М. Кл. Н 02 Р 13/16 соединением заявкиГосударственный помет есср по делам изобретено и открмтнй23) П итет Опублнковано 15.04.79.Бюллетень1 3) УДК 621.3 ,727 (088.8 ата опубл исання 19.04.7 2) Авторы изобретения Коровкин А. Н. Пискарев и А.(54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМТИРИСТОРНЫМ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ вми такого устр ельная спожност и высок ются относи Изобретение относится к обпасти авоматики и может быть использовано в реверсивных регуляторах напряжения, системах электропривода и следящих системах постоянного тока с тиристорными широтно-импупьсными преобразоватепями. тИзвестно устройство для управления статическими преобразователями, в том числе реверсивными щиротно-импульсными преобразователями (ШИП), выполненными на тиристорах, содержащее два канала уп равнения реверсивным щиротно-импульсным преобразоватепем, генератор тактовых импульсов, два бцока сравнения, два формирователя управпяющих импульсов и логический блок, выполненный на одном 15 триггере с раздепьными входами, четыре дифференцирующие и две интегрирующие цепи и одновибратор задержки 1В этом устройстве задержка при перекпючении с одного канала управления на другой осуществляется параметрическим способом с по.,1 ощью одновибраторв задержки, Однако величина этой задержки 2зависит от частоты коммутации и требует иинивидуапьной подстройки. Устранение подстройки за счет завыщения временной задержки приводит к неоправданному ухудшению динамических характеристик,Известно также устройство, содержащее два канада управления, включающее генератор тактовых импульсов, два блока сравнения, триггер с двумя раздельными входами и выходами, две дифференцирующие цепи с разделительными диодами, два элемента И с тремя входами и одним выходом, два элемента И с двумя входами и одним выходом, два кпюча и два усилителя-формирователя управляющих импупьсов2 1 .Недостатк ойства являстоимость,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления реверсивным тиристорным щиротно-импульсным преобразователем,содержащее генератор высокой частоты, подключенный через депитепь частоты ко входу генератора тактовых импульсов, два кацапа формированияуправляющих импульсов гасяшеь о устройства, включающие триггер со счетным 5входом и формирователи-усилители импульсов, два канала формирования управляющихимпупьсов силовых тиристоров, включающие фазоимпупьсный ицвертор, с первыми вторым выходами которого в каждомкацапе последовательно соединены сравниваюшее устройство, пороговое устройство, управляемый ключ и формироватепьусилитель импульсов. В устройстве предусмотрен блок токоогранььчения, содержащийуправпяемый ключ, одновибратор и пороговое устройство, вход которого подключен.к датчику тока, а один из входов соединенс управпяюшими входами ключей каналовформирования управляющих импульсов силовых тиристоров. Второй вход порогового устройства соединен через дифференцируюший элемент и одновибратор с управляющим входом кпюча блока токоограниче 25ния, установленного между выходом генератора высокой частоты и одним из входов фазоимпупьсного инвертора, второйвход которого подключен к одному из выходов генератора тактовых импульсов.Сравниваюшие устройства подключены кисточнику задающего сигнала;31,Недостатком этого устройства является то, что при ограничении тока гасящееустройство может срабатывать от нескольких единиц до нескольких десятков раз,В действительности же дпя ограничениятока достаточно одно, максимум два срабатывания гасяшего устройства. Изпищнееколичество срабатываний гасящего устройства приводит к излишним и неоправданнымпотерям, снижаюшим КПД преобразователя.Кроме того, после двух срабатываний гасящего устройства в преобразоватепе мотового типа с поочередной коммутациейток в коммутируюших обмотках трансформаторов (дроссепей) становится равнымнулю. Последуюшие срабатывания гасяшего устройства последовательного типа приводят к устранению эффекта накопленияэнергий в коммутируюшем конденсаторе,снижению коммутационной способности гасящего устройства и надежности работыпреобразователя.Белью изобретения является повышениеКПД преобразователя и надежности егоработы.Пель достигается тем, что предпагаьмое устройство дпя управления ревепсивцым тиристорць,м широтно-импульсным преобразователем дополнительно снабжено элементом И-НЕ, двумя эпемецюльи ЗАПРЕТ, элементом ИЛИ и дополнит пьцымтриггром со счетным входом и двумяраздельными выходами, при этом один извходов элемента И-НЕ и запрешаюшийвход одного элемента ЗАПРЕТ подкльочены к выходу высокочастотного генератора, выходы эпемеььта И-НЕ и одного эпемецта ЗАПРЕТ соединены с входом элемента ИЛИ, выход которого подключенк счетному входу дополнительного триггера, соединенного раздельными выходами с соответствуюшими входами основного триггера, счетный вход которого подключен к выходу другого элемента ЗАПРЕТ, подключенного разрещаюшим входомк третьему выходу порогового устройстваблока токоограничения.Это обеспечивает ограничение мгновенного значения тока нагрузки ца заданномуровне за одно срабатывание гасяшегоустройства, что позволяет повысить КПДпреобразователя и надежность его работы.На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - временные диаграммы состоянийосновных эпементов устройства,Устройство для управления реверсивнымтиристорцым широтно-импульсным преобразоватепем содержит генератор высокойчастоты 1, депитель частоты 2, генератор тактовых импульсов 3 с одним входоми выходами 4, 5, с которых снимаетсянапряжение прямоугопьной и пилообразнойформы, управляемые ключи 6-8, одновибратор 9, фазоимпупьсный инвертор 10,сравниваюшие устройства 11 и 12, пороговые устройства (триггеры Шмитта) 1315, элемент И-НЕ 16, элементы ЗАПРЕТ17 и 18 с двумя входами (запрешаюшими разрешающим) и одним выходом, эпементИЛИ 19, триггер 20 с двумя раздельнымивходами, одним счетным входом и двумяраздельными выходами, триггер 21 сосчетным входом и двумя раздельными выходами, формирователи-усилители импульсов 22-25. Генератор высокой частоты 1 подключен через делитель частоты 2 к входу генератора тактовых импупьсов 3, один выход которого подключен к входу элемента И-НЕ 16 и к запрешаюшим входам элементов ЗАПРЕТ 17 и 18, а другой выход - к входу фазоимпупьсцого инвертора 10, второй вход которого через уп равлямый ключ 6 подключен к выходугенератора вьсокой частоты 1, К этомувыходу также подключены второй входэлемента ИЕ 16 и разрещаюицй входэлемента ЗЛПРЕТ 17. Выходы элементов 5И,-НЕ 16 и ЗЛПРЕТ 17 соединены с входом элемента ИЛИ 19, выход которогоподключен к счетному входу дополнительного триггера 21. Выходы последнегоподключены к раздельным входам основного триггера 20, счетный вход которогосоединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 18.Один из выходов триггера 20 подключенк входу формирователя-усилителя 23, адругой выход - к входу формирователяусилителя импульсов 24.Триггер 20 и формирователь-усилитель23 образуют первый, а тот же триггер иформирователь-усилитель 24 - второйканал формирования управляюших импульсов, 20отпираюших тиристоры гасящего устройства (на фиг. не показано). Фазоимпульсныйинвертор 10 и последовательно соединенные сравнивающее устройство 11, пороговое устройство 13, управляемый ключ7 и формирователь-усилитель 22 образуютпервый канал формирования управляюшихимпульсов силовых тиристоров. Второйканал того же назначения образован фазоимпульсным инвертором 10 и последовательно соединенными сравнивающим устройством 12, пороговым устройством 14,управляемым ключом 8 и формирователемусилителем 25. Первый канал управляетодной парой, а второй канал - другой парой силовых тиристоров из противоположцых плеч выходного каскада мостовоготипа (на фиг. не показан).Устройство работает следующим обра 40зом,Генератор высокой частоты 1 генерирует прямоугольные импульсы с периодомповторения Т, (фиг. 2 а), которые черезделитель частоты 2 синхронизируют ге 45нератор тактовых импульсов 3 с периодомповторения Т 2.Напряжение пилообразной формы с выхода 5 генератора тактовых импульсов 3поступает на один из входов фазоимпульсного инвертора 10. Если устройство токоограничения не работает, что соответствуетнапряжению на втором входе фазоимпульсного инвертора, равному нулю, то на выходах последнего напряжение имеет пилообразную форму (фиг. 2, интервал 1 =1 ),При этом напряжение ца одном выходе фазоимпульсного инвертора 10 противоположно по фазе напряжению на ирутом его выход". Далее пилообразное напряжение с выходов фазоимцульсцого ицвертора 1 0 сравнивается в устройствах 1 1 и 12 соответствукнцего канала управления и подаетсяца пороговые устройства 13 и 14, навыходах которых формируются импульсыпрямоугольной формы с относительнойпродолжительностью, пропорциснальцой величине входного сигнала (в зависимостиот полярности входного сигнала один канал работает, а другой отключен). С выходов пороговых устройств 13 и 14 импульсы прямоугольной формы через управляемые ключи 7, 8 поступают на входыформирователей-усчлителей 22, 25. Указанная на фиг. полярность входного сигнала соответствует случаю, когда работаетпервый канал управления, а второй каналотключен. Этому соответствует указанная полярность входного сигнала, замкнутое состояние ключа 7, разомкнутое состояние ключа 8 и функционирование формирователя-усилителя 22 (фиг. 2 д). Последний отпирает одну, например, первуюпару силовых тиристоров противоположных плеч выходного каскада преобразователя мостового типа и обеспечивает на нагрузке напряжение определенной полярности.Прямоугольные импульсы с выхода 4генератора тактовых импульсов 3 и с выхода генератора высокой частоты 1 поступают ца входы элемента И-НЕ 16, на выходе которого в интервалыформируются "ругольные импульсы (фцг. 2 ж). Этиимпульсы проходят через элемент ИЛИ19 и передним фронтом переключают триггеры 20 и 21, выходные сигналы которых поступают ца формирователи-усилители 23 и 24 (фиг. 2 кл). Сигналы формирователей-усилителей 23 и 24 отпирают тиристоры гасящих устройств, послечего В моментыэ1 ч 1Осу шествляется выключение силовых тиристоров анодной, а затем катодной группы мостового типа выходного каскада преобразователя.При достижении током якоря определенной величины (1 сраб.) в момент 1.9срабатывает пороговое устройство 15, сИгнал с выхода которого размыкает ключи 7 и 8 и подает сигнал через разрешающий вход элемента ЗАПРЕТ 18 на счетный вход триггера 20, переключая его передним фронтом, после чего ца выходах формирователей-усилителей 23 и 24 формируются импульсы, отпцрающие тирис657568 торы гасящего устройства, и включаются силовые тиристоры, соответствуюшей (ацодцой или катодной) группы преобразователя мостового типа. При этом включение силового тиристора осуществляется 5 за одно срабатывание гасящего устройства и практически без задержек, что обеспечивает ограничение мгновенных значений тока якоря. Затем после выключения силового тиристора соответствующей группы, О ток якоря начинает уменьшаться. Когда этот ток достигает определенной величины ( 1 отп.) в момент Е а, пороговое устройство 15 возвращается в исходное состояние, При этом запускается одцовиб ф ратор 9, который на время действия импульса Т (фиг. 2 м), равного примерно 1,2 Т , замыкает ключ 6, и на второй вход фазоимпульсного инвертора 10 с выхода гецератора высокой частоты 1 пос тулают прямоугольные импульсы с периодом повторения Т , При этом на выходе фазоимпульсцого инвертора 10 будут присутствовать прямоугольные импульсы с периодом повторения Т 1 (фиг. 2, в интер вал 1, = Й , которые в соответствующем канале управления формируют им пульсы, равные числу импульсов генератора высокой частоты 1 за время Т Эти импульсы отпирают силовые тирйсторы после отпускация порогового устройства 1 5 с временной задержкой не более одного периода Т 1 генератора 1.Таким образом, в данном устройстве ограничение мгновенных значений тока якоря осуществляется на заданном уровне ( 1 сраб.) за одно срабатывание гасящего устройства. Отключение источника питания за одно срабатывание более эко 46 цомично, чем отключение источника прео 6- разователя за несколько срабатываний. Коммутационная способность при срабатывании устройства токоограцичения при этом повышается в 1,5 - 2 раза. Это4 обеспечивает повышение КПД преобразователя и надежности его работы. формула изобретенияЮ Устройство для управления реверсивным тирцсторным широтно-импульсным преобразователем, содержащее генератор высокой частоъ, подключенный через делитель частоты к входу генератора тактовых им 55 пульсов, два канала формирования управляюших импульсов гасялего устройства,включающее триггер и формирователиусилители импульсов, два канала формирования управляющих импульсов силовых тиристоров, включающие фазоимпульсцый ицвертор, с первым и вторым выходами которого в каждом канале последовательносоединены сравнцваюшее устройство, пороговое устройство, управляемый ключ иформирователь-усилитель импульсовблоктокоограничения, содержащий управляемыйключ, одновибратор и пороговое устройство, подключенное входом к датчику тока,одним из выходов - к управляющим входамключей каналов формирования управляюцихимпульсов силовых тиристоров и другимвыходом через одновибратор - к управляющему входу ключа блока токоограпичения,установленного между выходом генератора высокой частоты и одним из входовфазоимпульсного инвертора, второй входкоторого подключен к одному из выходов генератора тактовых импульсов, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД преобразователя инадежности его работы, оно дополнительно снабжено элементом И-НЕ, двумя элементами ЗАПРЕТ, элементами ИЛИ и триггером со счетным входом и двумя раздельными выходами, причем один из входов, элемента И-НЕ и запрещающие входыэлементов ЗАПРЕТ подкшочены к другомувыходу генератора тактовых импульсов,второй вход элемента И-НЕ и разрешаюший вход первого элемента ЗАПРЕТ подкшочены к выходу высокочастотного генератора, выходы элемента И-НЕ и первого элемента ЗАПРЕТ подключены к входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу дополнительноготриггера, соединенного разделительнымивыходами с соответствующими входами,основного триггера; счетный вход которого подключен к.выходу второго элементаЗАПРЕТ, подключенного разрешающемвходом к третьему выходу порогового устройства блока токоограничения. Источники информации, прицятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мо 303702, кл. Н 02 Р 13/18, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР% 314276, кл. Н 02 Р 13/16, 1971,ЗАвторское свидетельство СССР Мо 350123, кл. Н 02 Р 13/16, 1972.657568 Парфеновандрейко ректор В К нов 20/55 Тираж 856 ЦИИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Гациская наб