Цифровое устройство для управления вентильным преобразователем

(22) Заявлено 040578 (21) 2611651/24-07с присоединением заявки НО(51)М, Кл,2 Н 02 Р 13/16 Государственный комитет СССР ло делам изобретений и открытий(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть применено для автоматического управления вентильными преобразователями. 5 Известно цифровое устройство дляуправления трехфаэным вентильнымпреобразователем, содержащее блокформирования импульсов синхронизации, подключенный к источнику переменного наттряжения питания преобразователя, два фаэосдвигающих блока, выполненйых из общего блока формирования управляющего кода, подключенного к источнику управляющегтз сигнала,и блока формирования опорного кода,содержащего генератор опорной частотыи счетчик импульсов соединенный выходами разрядов с входами блока сравнения кодов, а также распределительимпульсов и блок усилителей-формирователей, подключенный выходами к управляющим входам вентилей ттреобразователя 11 .25Однако известное устройство обладает ограниченными,циапаэоном изменения угла управления (О -- ), быстро 2 Лдействием и функциональными возможностями,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство,содержащее блок Формирования импульсов синхронизации,подключенный первым входом к выходу для подключения источника переменного напряжения питания преобразователя, блок выбора режима запуска, эадатчик режима работы преобразователя, группу ключей, распределитель импульсов, блок усилителей-преобраэователей, подключенный выходами к управляющим входам вентилей преобразователя, и фаэосдвигающий блок, состоящий из блока формирования управляющего кода, подключенного входом к источнику управляющего сигнала, блока начальных уставок, выполненного на блоке выбора уставок и запоминающем устройстве, а также блока Формирования опорного кода, выполненного на реверсивном счетчике и генераторе опорной частоты, причем выход блока формирования иМпульсон синхрониэации подключен к первому входу блока выбора режима запуска, второй вход которого подключен к вы:.:эду блока сравнения кодов, выход эадатп 1 ка режима работы преобраэоват ия подключен ко второму входу блока форми.рования импульсов синхронизации, кпервому входу блока начальных уставок и к знаковому входу реверсивного счетчика, первый выход блока выбора режима запуска подключен ктретьему входу блока формированияимпульсов синхронизации, второй выход - ко второму входу блока начальных уставок, третий выход вкзапускающему входу реверсивного счетчика и к входу распределителя импульсов, выходы которого подключены к четвертому входу блока формирования импульсов синхронизации и квходам управления группы ключей,импульсные входы которых подключены 15к выходу блока сравнения кодов, авыходы - к вхОдам блока усилителей -формирователей, выход блока начальных уставок подключен к установочному входу реверсивного счетчика, а выходы блоков формированияуправляющего и опорного кодов подключены к входам блока сравнения кодов 22Однако при резком увеличении сигнала управления например, скачка)преобразователь теряет работоспособность из-за выключения очередного вей-тиля,Поэтому на входе управляющего сигнала необходимо устанавливать инерцион.з 0ное звено, ограничивающее скоростьизменения входного сигнала управления, что ограничивает частоту пропускания системы и ее быстродействие,ухудшающее динамику системы управления. Кроме того, известное устройство имеет ограниченную область применения, поскольку может быть использовано только для управления трехфазным мостовым вентильным преобразователем.40Цель изобретения - повышение быстродействия устройства для управления и расширения егообласти применения.Цель достигается тем, что цифровоеустройство для управления вентильнымпреобразователем, содержащее блокформирования импульсов синхронизации, подключенный первым входом кисточнику питания преобразователя,фазосдвигающий блок, состоящий изблока формирования управляющего кода,подключенного входом к источникууправляющего сигнала, а выходамиразрядов - к первым входам блокасравнения кодов, подключенного вторыми входами к выходам блока форми-,рования опорного кода, состоящегоиз генератора опорной частоты соединенный выходом со счетным входомреверсивйого счетчика, блок формиро- Щвания"о 6 орного кода дополнительноснабжен блоком перезаписи и реверсивным счетчиком, выходы разрядовкоторого через блок перезаписикода подключены к установочным разрядным входам первого реверсивногосчетчика, причем счетный и знаковыйвходы дополнительного реверсивногосчетчика объединены с соответствующими счетным и знаковым входамипервого реверсивного счетчика, установочный вход первого реверсивногосчетчика, а также установочный изапускающий входы дополнительногореверсивного счетчика подключенысоответственно к дополнительнымтретьему, четвертому и пятому выходам блока выбора режима запуска, шестой и седьмой дополнительные выходы которого подключены соответственно, к управляющим входам блокаперезаписи кода и к входу распределителя импульсов.На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит блок 1 формирования импульсов синхронизации,содержащий коммутатор 2, входы 3 которого подключены к фазам А, Б, С ик нулю, а два выхода соединены снуль-органом 4, который подключенко входу блока 5 выбора режима запуска, выходом б соединенного с коммутатором 2, выходом 7 - с одним реверсивным счетчиком 8 блока 9 формировайия опорного кода. Выход генератора10 опорной частоты подключен к счетным входам реверсивных счетчиков8 и 11, подключенных знаковыми входами к выходу задатчика 12 режимаработы преобразователя и к выходам13-15 блока 5 выбора режима запуска.Разрядные выходы дополнительногореверсивного счетчика 11 соединеныс установочными входами реверсивного счетчика 8 через блок 16 перезаписи кода, который также подключенк выходу 17 блока 5 выбора режимазапуска, вход 18 которого соединенс выходом блока 19 сравнения кодовфаэосдвигающего блока 20, подключенного к выходу реверсивного счетчика. 8 и к выходу блока 21 формированияуправляющего кода, Кроме того,распределитель 22 импульсов, подключенный к выходу 23 блока 5 выборарежима запуска, выходом соединенс входом 24 коммутатора 2 и с однимвходом блока 25 ключей, другим вхо-дом соединенного с выходом блока 19сравнения кодов, а выходом подключенного к блоку 2 б усилителей-формирователей, имеющего выходы 27, подключенные к управляющим вентилямпреобразователя.Устройство работает следующимобразом.Угол управления а, зависящийот сигнала управления Цп, можетменяться в пределах 0-у и 2 -Ж, при,соответственно выпрямительном и инверторном режимах работы преобразователя, признаки которых формируются10 4 О задатчиком 12 режима работы преобразователя. Каждый вентиль преобразователя должен быть включен в момент с +4, где- момент его естественного включения, Момент действительного включения вентиля определяется в канале сдвига,нормальныйзапуск которогопроисходит в выпря-мительном режиме в момент с и в инверторном режиме в , в моментф.1 + 2, а величина сдвига равна соУ 2ответственно 4 н Ф, При 5) - ,У 27в выпрямительном или й)21 винверторном режиме, где и - числовентилей преобразователя, момент 15действительного включения предыдущего вентиля наступает по истечении .момента нормального запуска каналасдвига следующего вентиля, поэтомуон запускается с задержкой в момент,включения предыдущего вентиля. Вэтом случае сдвиг производится наОвеличину о; ф 4, с; где Ю,1 и д;углы управления очередного и предыдущего вентилей, в обоих режимах работы преобразователя. Таким образом, при изменении угла управленияЖ У % 2% в пределах 0(4(и 2(с" 2 + - ,канал сдвига работает в первом и 3 Отретьем нормальных режимах запуска,причем запуск канала сдвига произ/Г водится в моменты 1 и 10+ , а . сдвиг по фазе производится йа величину Ф и Ф- в, При изменении угла 35гйуправления в пределах(о (и+ щ (с(% канал сдвига работаетво втором и четвертом задержанныхрежимах и режиме запуска, причемзапуск канала сдвига производитсяв моменты включения предыдущего вентиля, а сдвиг по Фазе произво-,рУдится на величину+с, - Ф в обоих режимах.В блоке 1, состоящем из коммутатора 2 и нуль-органа 4, из трехфазного напряжения питания преобразователя формируются импульсы синхронизации в моменты 0 и+ 2 .в зависи- щ мости от признака режима работы преобразователя с выхода задатчика 12 и признака режима запуска на выходе б . Для вентилей, включаемых в нормальных режимах запуска, по признаку их работы, поступающему бт распределителя 22 импульсов, в коммутаторе 2 выбираются два входа напряжения питания, совпадающие значения которых (О = 04 или ОФ = О) соответствуют моменту запуска канала сдвига. На выходебО нуль-органа 4 формируется последовательность импульсов синхронизации. В блоке 5 выбора режима запуска Формируется признак задержанного или нормального режима запуска канала 6 сдвига. На основе логического анали за порядка поступления во времени импульсов синхронизации с выхода блока 1 и импульсов управления с выхода блока 19 на выходах блока 5 Формируются сигналы и признаки, управляющие работой блоков 20, 22, Сигналы на выходе 23,блока 5, формируемые в моменты запуска канала-" сдвига в любом из режимов его работы, переключают распределитель 22, одним из выходов которого в блоке 25 ключей подготавливается ключ, соответствующий очередному вентилю, а в коммутаторе 2 выбираются входы питающего напряжения, соответствующие следующему вентилю. На выход б блока 5 при этом выдается признак нормального запуска и в блоке 1 подготавливается формирование синхроимпульса в момент нормального запуска канала сдвига для следующего вентиля (в момент 0 при выпрямительном режиме и в момент+ впри инверторном).Если до наступления этого момента появится импульс управления на выходе блока 19, то сформированный в блоке 1 сигнал используется для нормального запуска, в блоке 5 он Формирует сигналы управления на выходах 7, 13, 23, соответствующие нормальному запуску, Если же импульс управления появится по истечении момента естественного включения следующего вентиля, то в блоке 5 на выходах "7, 14, 15,23 формируются сигналы управления, соответствующие задержанному режиму запуска. В блоке 20 осуществляется сдвиг запускающего импульса в зависимости от управляющего сигнала3 О на величиныи 6- - в перПР 2 вом и третьем режимах запуска кана 2 л ла сдвига и на величину и, фф Ф;, (во втором и четвертом режимах запус 1 ка,Запускающими импульсами включается блок 9 формирования опорного кода, образованный генератором 10 опорной частоты, двумя реверсивными счетчиками 8,11 и блоком 16 перезаписи кода. В выпрямительном режиме управляющий сигнал при а-О имеет максимальное значение и с увеличением уменьфшается до нуля при Ф= вв инвертор 2ном же режиме управляющий сигнал увеличивается с нуля при о=до3 Г максимального значения при Й=) Соответственно, в счетчиках 8 и 11 импульсы генератора 10 опорной частоты суммируются в инверторном режиме и вычитаются из начального кода в выпря- мительном режиме. установка режимовработы счетчиков 8 и 11 ,на вычитание или сложение) производится сигналом от задатчика режима работы преобразователя, поступающим на знаковые входы счетчиков, В реверсивном счетчике 8 формируется текущее значение опорного кода, которое непрерывно сравнивается в блоке 19 с текущим значением управляющего кода, Формируемым на выходах блока 21, который представляет собой быстродействующий преобразователь "аналог-код" или "частота-код" при частотном представлении управляющего сигнала, Если же управляющий сигнал Формируется на выходе цифрового регулятора с кодовым выходом то блок 2.", не используется, а сигнал управления в виде параллельного кода подается непосредственно на блок 19 сравнения. В момент совпадения сравниваемых кодов на выходе блока 19 формируется сигнал управления вентилем, который поступает на второй вход блока 5 и через открытый ключ в блоке 25 - на соответствующий усилитель-формирователь в блоке 2 б, с выхода которого импульс управления поступает на управляющий вход соответствующего вентиля преобразователя включая его в работу. В выпрямительном режиме в реверсивных счетчиках 8 и 11 устанавливается максимальный начальный опорный код М о, = 1 Т,о где , - частота опорного генерато 1ра 10, Т =- интервал времени,ссоответствующий сдвигу по Фазе на - , величина- которого определяется требуемой погрешностью дискретности д=100,Ъ. При выборе емкости"мокссчетчиков 8 и 11, равной й ц, , установка максимального начального опорного кода производится подачей сигнала управленкя на единичные входы разрядов счетчиков. Поступающие на счетный вход счетчиков 8 и 11 импульсы 1 с выхода генератора 10 начинают уменьшать записанный код.с коэффициентом пропорциональности К = Т . Списание кода Ио изМищссчетчиков происходит через интервал времени Т, соответствующий сдвигу по фазе на впри Г = сопят В инверторном режиме в реверсивны счетчики 8 и 11 устанавливается нуль подачей сигнала на нулевые входы разрядов счетчиков. Поступающие на счетный вход импульсы частотыс выхода генератора 10 суммируются в счетчиках к на их выходах разрядов текущий код возрастает с нуля при 2 до й при 3, что происходит через йнтервал времени Т, При нормальном запуске (первый и третий режимы) работает только реверсивный счетчик 8. В первом режиме запуска по сигналу на выходе 7 в реверсивном счетчике 8 устанавливафтся код смаке -- 2 - 1, где и число разрядов счетчика, Сигналом с выхода задатчкка 12 счетчик 8 устанавливается на вычитание, Сигналом, поступающим по выходу 13 блока 5, счетчик 8 запускается и на его счетный вход начкнают поступать импульсы , с выхода генератора 10. Текущее знаение кода на выходах разрядов счетчика 8 убывает по зависимостиЬоп( ) иакс о о(Т ) При =Т счегчкк 8 обнуляется,В третьем режиме запуска в счетчик 8 устанавливается нуль, при этом происходит его установка на сложение. Импульсы частоты Го, поступающие на счетный вход, увеличивают число импульсов в счетчике. Текущее значение выходного кода равно(г) (2)досгигая при 1=Т величины НВ,задержанных режимах запускавступает в работу второй реверсквный счетчик 11, который запускается,в момент естественного включенияочередного вентиля. В этот моментпо сигналу на выход 14 в счетчик11 устанавливается М с, во второмрежиме или нуль в четвертом режиМе.Причем счетчик 11 выходом с задатчика 12 устанавливается на вычитание (второй режим) или на сложение (четвертый режим), После запуска счетчика 11 по сигналу на выходе15 блока 5 код на выходах счетчикауменьшается по зависимости (1) вовтором режиме или увеличиваетсяпо зависимости (2) в четвертом режиме. Опорный код в реверсивном счетчике 8 прк этом продолжает изменяться до тех пор, пока не станет равным управляющему коду, Сигналомравенства сравниваемых кодов с выхода блока 19 в блоке 5 формируютсясигналы управления,по которым обнуляется счетчик 8 (по выходу 7) ипереносится (сигналом по выходу 17)через открытый блок 1 б текущий кодиэ счетчика 11 в счетч ик 8, послечего код продолжает изменять:я ужев счетчике 8,Таким образом, введение дополнительного счетчика 11 позволяет выделить в нем код, пропорциональныйинтервалу времени запаздывания, прошедший с момента естественного зажи"гания очередного вентиля до моментавключения предыдущего вентиля.Введение этого кода в реверсивный счет- И чик 8 в момент включения предыдущего вентиля позволяет сформироватьсигнал управления для очередного вентиля при любой скорости измененияуправляющего сигнала, тогда как в 65 известном устройстве скорость изменения управляющего сигнала должна быть ограничена из-за воэможности пропуска включения очередного вентиля в задержанных режимах запуска.формула изобретенияЦифровое устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее блок формирования импульсов синхронизации, подключенный входом к выводу для подключения к источнику питания преобразователя, фаэосдвигающий блок, состоящий из блока формирования управляющего кода подключенного входом к источнику управ- ляющего сигнала, а выходами - к первым входам блока сравнения кодов, подключенного вторыми входами к выходам блока формирования опорного кода, состоящего из генератора опорной частоты; соединенного выходом 20 со счетным входом реверсивного счетчика импульсов, выход блока формирования импульсов синхронизации подключен к первому входу блока выбора режима запуска, второй вход которо го подключен к выходу блока сравнения кодов, выход задатчика режима работы преобразователя подключен ко второму входу блока формирования импульсов синхронизациии к 30 знаковому входу реверсивного счетчика, первый выход блока выбора режима запуска подключен к третьему входу блока формирования импульсов синхронизации, второй выход - к . З 5 эапускакщему входу реверсивного счетчика, выходы распределителя импульсов подключены к четвертомувходу блока формирования импульсовсинхронизации и к входам управленияблока ключей, импульсный вход которого подключен"к выходу блокасравнения кодов; а выход - к"вхо-ду блока усилителей - формирователей, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с цельюпоВьыения быстродействия,блок формирования опорного кодаснабжен дополнительным блоком перезаписи и реверсивным счетчиком,выходы разрядов которого через блокперезаписи кода подключены к установочным разрядным входам первогореверсивного счетчйка причемсчет-ный и знаковый входы дополнительного реверсивного счетчикаподключены к соответствующим счетный"изнаковым входам первого реверсивного счетчика, установочйый входпервого реверсивного счетчика, атакже установочный и запускающийвходы дополнительного реверсивногосчетчика подключены соответственнок третьему, четвертому"и Пятомувыходам блока выбора режима запуска,шестой и седьмой выходы которогоподключены соответственно к управляющим входам блока перезаписи кода ик входу распределителя импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ситник Н.Х. и Шурупов Г.Н.Силовые кремниевые вентильные блоки."Энергия", 1972, с. 29-38,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 200524 3/24-07,кл. Н 02 Р 13/16, 1974.748783 Составитель А Техред М. Петк г иниченко Корректо ктор овч екма 5 фйлиал ППП "Патент", г. ужгород, ул, Проектная,4 Заказ 4256 ) Тираж 7цНИИПИ ГосУДапо делам из13035, Москва, Ж венногоетений5, Рауш Подписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д.