Цифровое устройство для управления тиристорным преобразователем с дискретным сдвигом импульсов

тиристорным преобразователем с ди: - кретным сдвигом импульсов; на Фиг. 2- двухступенчатый тиристорно-импульсныи преобразователь с общим узлом коммутации без главных тиристоров, Обеспечивающий изменение выходного напряжения во всем диапазоне регулирования, т, е.5 0 Ф-" ( 1, где у - коэфФициент заполнения; на Фиг, 3 а - диаграммы напряжений в элементах двухступенчатого преобразователя на 1-й ступени ре.гулирования; на Фиг, Зб - на 11-ой ступени регулирования.Цифровая система управления содержит задающий генератор 1, представляющий собой генератор релаксационных колебаний, который соединен с тактовым счетчиком 2 импульсов, выполненным в виде двоичного счетчика, который своими 2 выходами (и - числоитриггеров в счетчике) соединен с дешифратором 3, выполненным в виде ди одной матрицы, которая своими 2 п входами соединена с выходами реверсивного счетчика 4 управления, выполненно,о в виде двоичйого счетчика со сквоз. ным переносом единицы. 25Управляющее устройство 5 потенциальным выходом связано с триггером б знака, имеющего раздельные входы и раздельные выходы. Кроме того, управляющее устройство 5 соединено с входами первого, второго третьего ичетвертого элементов И 7-10 совпадения, которые другими входами соединены с выходами триггера б знака, Влементы И 7-10 совпадения своими выхо дами подключены к реверсивному счетчику 4 управления. Кроме того, триггер знака своими выходами соединен с входами элементов И 11-16, другиеже входы элементов И 11, 12, 15 и 16 соединены с выходами дешифратора 3, 4 О а другие входы элементов И 13 и 14соединены с выходами триггеоов 17 и 18 со счетным входом, причем входтриггера 17 соединен с выходной шиной 19 тактового счетчика 2 импуль сов, а вход триггеров 18 - с выходной шиной 20 тактового счетчика 2 импульсов.Кроме того, цифровая система содержит выходную шину 21 дешифратора 3, соединенную с элементами И 11 и .15 и выходную шину 22, соединенную с элементами И 12 и 16, По шинам 21 и 22 следуют сдвигаемые во времени импульсы и смещенные относительно друг друга на 180 . Выход 23 дешифратора 3 "вязан раздельным входом триг,гера 6 знака. На выходе 23 появляется импульс при переходе со 11-й ступени регулирования на 1-ю. Выход 24 дешифратора 3, на котором появляетсяимпульс при переходе с 1-й ступени регулирования на 11-ю, соединен с реверсивным счетчиком 4 импульсов и с раздельным выходом триггера б знака, Выходная шина 25 возврата позиций уп- Я равляющего устройства 5 подключена к входам элементов И 7 и 8, а выходная шина 26 набора позиций управляющего устройства 5 подключена к элементам И 9 и 10. Входная шина 27 возврата позиций реверсивного счетчика 4 управления соединена с выходами элементов И 7 и 9, а входная шина 28 набора гозиций реверсивного счетчика 4 управления соединена с выходами элементов И 8 и 10. Выход 29 управляющего устройства, предназначенный для установки в исходное положение триггеров реверсивного счетчика управления 4 в начальный момент регулирования, соединен с реверсивным счетчиком 4 управления, а выход 30 управляющего устройства 5 соединен с раздельным входом триггера 6 знака. Раздельные входы 31 и 32 триггера б знака подключены к дешифратору 3. Вход 31 соединен с входом реверсивного счетчика 4, а вход 32 - с выходом управляющего устройства 5. Раздельный выход 33 триггера б знака соединен с элементами И 10, 13, 14, 15 и 16, а раздельный выход 34 триггера 6 знака подключен к элементам И 9, 11 и 12, Выхо ды 35 и 36 подсоединены к элементам И соответственно к 11, 14 и к 12, 13, предназначены для подачи управляющих импульсов на соответствующие тиристоры силового преобразователя.Двухступенчатый тиристорно-импульсный преобразователь с общим узлом коммутации содержит коммутирующие тиристоры 37, 38, 39 и 40; коммутирующие диоды 41 и 42; обратные диода 43 и 44; коммутирующие дроссели 45 и 46; коммутирующий конденсатор 47; двигатели 48 и 49.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Б момент времени 1 происходит открытие коммутирующего тиристора 37. Коммутирующий конденсатор 47 перезаряжается на обратную полярность по цепи; конденсатор 47 - коммутирующий диод 42 - коммутирующий дроссель 46 коммутирующий тиристор 37, В связи с тем, что нижний тиристор моста 39 закрыт, к,цвигателю 49 напряжение не прикладывается. Учитывая, что реальный контур всегда обладает активным сопротивлением, величина напряжения на конденсаторе 47 после перезаряда на обратную полярность будет ниже первоначального заряда на величину потерь й П в перезарядном контуре Фиг. За). При одновременном открытии тиристоров 37, 39, в момент времени 1; коммутирующий конденсатор 47 дозаряжается до первоначального напряженйя через цепь двигателя 49 и источник питания, т, е. в момент к ,цвигателю 49 будет приложено напряжение, равное величине потерь Ь П. Для перезаряда на обратную полярность конденсатора 47 открывается тиристорО 15 20 35 40 45 щую цепь - диод 42 и дроссель 46. Для увеличения напряжения, псдводимого к двигателю, необходимо увеличивать рассогласование во времени включения тиристоров 37, 40 относительно тиристора 38 и 38, 39 относительно тиристора 37, Уменьшение напряжения на двигателях происходит в обратной последо.вательности.Как следует из описания работырассмотренного тиристорно-импульсно б 5 38, момент времении конденсатор 47 перезаряжается на обратную полярность по цепи: конденсатор 47 - коммутирующий диод 41 - коммутирующий дроссель 45 - коммутирующий тиристор 38 - конденсатор 47Как и в предшествующем случае уровень напряжения на конденсаторе 47 после перезаряда будет ниже первоначального на величину потерь Ь 1) (фиг, За) в переэарядном контуре. При одновременном открытии тиристоров 38 и 40 момент времениконденсатор 47 доэаряжается до первоначального уровня через двигатель 48 и источник питания. В момент паузы ток в двигателях 48, 49 поддерживается через обратные диоды 43, 44.Для повышения напряжения на двигателе на 1-й ступени регулирования необходимо уменьшить рассогласование во времени включения тиристоров 37 и 37,.39, а также 38 и 38, 40. Максимальное напряжение на 1-й ступени регулирования будет прикладываться к двигателю в случае одновременного включения тиристоров 37, 39 и 38, 40.Дальнейшее увеличение напряжения на двигателе достигается 11-й ступенью регулирования. В момент времени(фиг. Зб) происходит открытие тиристоров 37, 40 и к двигателю 48 прикладывается напряжение источника питания. Для закрытия тиристорон 37, 40 происходит открытие тиристора 38, момент времени. К тиристору 37 прикладывается обратное напряжение конденсатора 47.После переэаряда конденсатора 47 через тиристоры 38, 40 и одновременно через диод 41 и дроссель 45 на обратную полярность прекращается подача напряжения на двигатель 48, момент времени 1. Во второй полупериод, момент времени 1 , открывается тиристор 38 одновременно с тиристором 39 и к двигателю 49 прикладывается напряжение источника питания, Одновременно происходит переэаряд конденсатора 47 на обратную полярность, через диод 41 и коммутирующий дроссель 45. В момент времени 1 открывается тиристор 37 и к тиристору 38 прикладывается обратное напряжение, благодаря чему последний закрывается, а конденсатор 47 переэаряжается на обратную полярность через тиристоры 37, 39 и двигатель 49, а также через коммутируюгс преобразователя (фиг. 2), у которого алгоритм работы тиристорсв на 1-й ступени регулирования отличается от алгоритма работы тирис:оров на 11-ой ступени регулирования. Устройство упранления, указанное н качестве известного, не может обеспечить работу рассматриваемого преобразователя, так как н известном устройстве формирование управляющих импульсов происходит н другой логической последовательности.От управляющего блока 5 по выхо - ду 29 подается сигнал на реверсинный счетчик 4 управления, устанс.нлинающий триггеры и исходное состояние. Одновременно пс выходу 30 от управляющего блока подается сигнал на раздельный вход 32 триггера б знака, устанавливающий триггер 6 в устойчивое состояние, при котором на раздельном выходе 34 появляется сигнал.С задающего генератора 1 на тактовый счетчикимпульсов поступают так тоные импульсы с частотой иГ = йр2 (1)где й - частота тиристоров преобраэона еляи - число триггеров в двоичныхсчетчиках (в реверсивном ив тактовом счетчиках), которые изменяют состояния триггеров тактового счетчика импульсов.С противоположных плеч последнеготриггера тактового счетчика 2 импульсон по выходным шичам 19, 20 импульсыс частотой 1 следуют соответственнона тиристсры 37 и 38 (фиг. 2).ьМинимальное напряжение на 1-й сту. пени регулирования будет прикладываться к двигателям при максимальном рассогласовании вс включении тиристора 37 относительно одновременного открытия тиристорсн 37 и 39, тиристсра 38 относительно одновременного открытия тиристоров 38 и 40, Поэтому исходное состояние триггеров ренерсинного счетчика 4 управления определяет требуемый максимальный сдвиг. Для увеличения поднсдимого напряжения на 1-й ступени регулирования необходимо осуществлять уменьшение сдвига вс времени включения указанных тиристоров.При поступлении от управляющего блока 5 сигнала пс шине 26 набора позиций на элемент И 9, на другой вход которого поступает сигнал от триггера б знака по раздельному выходу 34, с выхода элемента И 9 сигнал пройдет на шину 27 возврата позиций реверсивного счетчика 4 управления, который изменит состояния триггеров реверсивного счетчика 4 управления.При совпадении состояний триггеров тактового счетчика 2 импульсов и триг герон реверсивного счетчика 4 управ736341 выходных шинах 21, 22 дешифпоявляются импульсы с чассмещенные относительно друг 180 и на идущими по выходным шинам 35, Зб, который раненгде Т - период переключения тирис./)торов ;К - число позиций на 1-й ступени регулирования; (2 -1) - емкость двоичных счетчиков;д - дискретность квантования относительно соответствующихимпульсов, идущих по выходным шинам 19, 20 тактовогосчетчика 2 импульсон.По выходной шине 19 тактового счетчика 2 импульсов упранляющие импульсы следуют на тиристор 37 (фиг. 2) по выходной шине 20 - на тиристор 38, по выходнойшине 35 - на тиристор 39 и по выходной шине 36 - на тиристор 40 Учитывая, что с выходной шины 1 дешифратора импульсы поступают на элемент И 11, на другой вход которого поступает сигнал с выхода 34 триг гера б знака, с выхода элемента И 11 импульсы поступают на выходные шины 19 и 35, что позволяет осуществить одновременное включение тиристорон 37 и 39. Через 0,5 Т, появляются имнпульсы на выходной шине 22 дешифратора, одновременно с которыми с выхода элемента И, на входы которого поступает сигнал с выхода 34 триггера б знака и с выходной шины 22 дешифратора, поступают импульсы на выходную шину 20 тактового счетчика 2 импульсов, и на выходную шину 36.Последнее обеспечивает однонременное открытие тиристоров 38 и 40 (фиг, 2) в соответствии с диаграммами (Фиг.За), При дальнейшем поступлении сигналов от управляющего устройства 5 по шине 26 набора позиций происходит изменение состояний триггеров реверсивного счетчика 4 управления, при совпадении состояний которых с состояниями триггеров тактового счетчика 2 импульсов происходит уменьшение сдвига во времени между импульсами, идущими по выходным пинам 19, 20 относительно ссответствующих импульсон, идущих по выходным шинам 35, 36, так как в данном случае управляющие сигналы от управляющего устройства 5, идущие по шине набора позиций 26, поступают ка шину 27 возврата позиций реверсивного счетчика через элемент И 9. Последнее соответствует увеличению напряжения, подводимого к двигателям. При достижении минимального сдвига во времени, между импульсами, идущими по выходным шинам 19, 20 тактового счетчика 2 импульсон и импульсами,на выходе 24 дешифратора 3 появляется сигнал, который, поступая по раздельному входу 31 триггера б знака,переводит его в другое устойчивоесостояние, при котором появляетсясигнал уже на выходе 33 и исчезаетс выхода 34,Одновременно сигнал с выхода 24,поступая на реверсинный счетчик 4,переводит триггеры в состояние, соответствующее исходному для 11-ойступени регулирования.При этом управляющие сигналы, продолжая поступать от управляющего2 О блока 5 по шине 26 набора позиций,следуют на вход элемента И, на другой вход которого поступает сигналс выхода 33 триггера б знака и с выхода элемента 10 сигналы поступают25 .Уже на шину 28 набора позиций реверсинного счетчика 4, что приводит квыполнению операции сложения.На данной стадии регулированиясигналы исчезают с элементов И 11,12 и с выхода 33 поступают на элементы И 13, 14, 15, 16.На 11-й ступени регулирования всоответствии с диаграммами (фиг. Зб)в момент временипо выходной шине 19 тактового счетчика 2 импульсов.импульс поступает на триггер со с 4 етным входом 17,который находится в таком состоянии,при котором в момент поступления импульса с шины 19,с ныходатриггера 17 сигнал поступает на входэлемента И 13, на другой вход которого поступает сигнал с раздельного выхода 33 триггера б знака. Последнееявляется необходимым услонием появления импульса на выходной шине 36,45 т. е. происходит одновременная подача импульсов на тиристоры 37 и 40(фиг. 2),В момент времени(фиг. Зб) приЗсовпадении состояний триггеров такто 5 О ного счетчика 2 и триггеров реверсивного счетчика 4 на выходной шине 21 дедешифратора 3 появляется импульс, который поступает на элемент И 15, надругой вход которого подается сигналс раздельного выхода 33 триггера бзнака. При совпадении сигналов на ныходе элемента И 15 появляется импульс,который поступает на выходную шину 20,т. е. проходит на тиристор 38 (Фиг, 2),Одновременно этот же импульс поступает60 на триггер 18 со счетным входом, лереводя его в такое состояние, .при котором на выходе триггера отсутствуетсигнал, т. е. происходит подготовкатриггера к появлению на его выходе65 сигнала при поступлении следующего,и т. д. Через 180 , в момент временио (фиг, Зб), на выходной шине 20 такто вого счетчика 2 импульсов появляется импульс, который одновременно следует на вход триггера 18 со счетным входом. учитывая, что триггер 18 находится в таком состоянии, когда при поступлении на вход импульса на его выходе появляется сигнал, который следует на элемент И 14, на другой вход которого подается сигнал с раздельного выхода 33 триггера 6 знака, на выходе 35 появляются импульсы одновременно с появлением на выходе 20, что соответствует одновременной подаче управляющих импульсов на тиристоры 38, 39 преобразователя (фиг. 2) .Через полпериода после подачи управляющего импульса на тиристор 38 (фиг. 2), в момент времени 1, при совпадении состояний триггеров тактового .счетчика 2 с состоянием триггеров реверсивного счетчика 4, на выходной шине 22 дешифратора 3 появляется импульс, который поступает на элемент И 16, на другой вход которого проходит сигнал с выхода 33 триггера 6 знака. При совпадении указанных сигналов с выхода элемента И 16 импульс поступает на выходную шину 19, т. е. на тиристор 37 (фиг, 2), Одновременно сигнал поступает на триггер 17 со счетным входом, который переводит его в другое состояние, при котором на еговыходе отсутствует сигнал.При поступлении последующих сигналоэ от управляющего блока 5 по шине набора позиций 26 будет происходить изменение состояний триггеров реверсивного счетчика 4, при котором увеличивается рассогласование в открытии тиристоров 37, 40 относительно тиристора 38 и тиристоров 38, 39 относительно тиристора 37 в соответствии с диаграммами (фиг, Зб). Логика прохождения импульсов в системе аналогична описанной, При достижении последней ступени регулирования происходит фиксация позиции.для осуществления возврата позиций от управляющего блока 5 подается сигнал по шине 25 возврата позиций, который поступает на элемент И 7, на другой вход которого подается сигнал с раздельного выхода 33 триггера Ь зйака. При совпадении сигналоэ, с выхода элемента И сигнал поступает нашину возврата позиций 27 реверсивного счетчика 4, который переводиттриггеры в такое состояние, при совпадении состояний которых с состояними триггеров тактового счетчика 2происходит уменьшение рассогласования во времени поступления импульсовпо шине 19 относительно импульсов,поступающих по шине 35 и импульсов,идущих по шине 20 относительно импульсов, поступающих по шине 36, таккак в данном случае выполняется операция вычитанияС каждым последующим сигналом, поступающим от управляющего блока 5по шине 25 возврата позиций, происходит уменьшение длительности импульсов выходного напряжения на сГ,При окончании регулирования на 2( 11-й ступени, на которой для снижения уровня напряжения на двигателяхтребуется уменьшать рассогласованиеэо времени открытия соответствующихтиристоров преобразователя, для пе рехода на 1-ю ступень регулированияна выходной шине 23 дешифратора 3появляется сигнал, который поступаяна раздельный вход 32 триггера 6 знака, переводит его в другое устойчивое состояние. При этом на раздельном выходе 33 сигнал исчезает и соответственно на элементах И 8, 9, 11,12,Для уменьшения выходного напряжения преобразователя на 1-й ступени регулирования, нееобходимо производить увеличение рассогласования во времени включения тиристора 37 относительно одновременного открытия тиристоров 37, ЗУ и тиристора 38 относительно 40 тиристоров 38, 40.При поступлении сигналов на 1-йступени регулирования от управляющего блока 5 по шине 25 возврата позиций сигналы подаются на элемент И 8, 45 на другой вход которого поступаетсигнал с выхода 34 триггера 6 знака.Теперь сигналы проходят от управляющего блока 5 на шину 28 набора позиций реверсивного счетчика 4, при по ступлении котоРых производится операция сложения, т, е. увеличение рассогласования во времени появления импульсов на шине 19 относительно импульсов, появляющихся на шине 35 и импульсов, появляющихся на шине 20 относительно импульсов, появляющихся на шине 36. Логика появления импульсов на укаэанных динах аналогична описанной ранее при осуществлении набора позиций на 1-й ступени регу лирования в обратной последовательности.Таким образом, выполняя построение устройства для управления в соот ветствии с описанием, представляетсявозможность расширить область применения последнего.Формула изобретенияЦифровое устройство для управления тиристорным преобразователем с дискретным сдвигом импульсов, содержащее задающий генератор, соединенный с тактовым счетчиком с двумя выходами несдвигаемых импульсов, подключенным к дешифратору с шинами сдвигаемой последовательности импульсов и с шинами, контролирующими окончание регулирования на первой и второй ступенях, элементы И, управляющий блок с шинами набора и возврата позиций, триггер знака, реверсивный счетчик с шинами набора и возврата позиций, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения, он дополнительно снабжен двумя счетными триггерами, причем один выход триггера знака подключен к одному входу элемента И, соединенного выхолом с шиной возврата позиций реверсивного счетчика и вторым входом соединенного с шиной набора позиций управляющего блока, подсоединенной к одному иэ входов второго элемента И, выходом подключенного к шине набора позиций реверсивного счетчика, другимвходом подключенного ко второму выходу триггера знака соединенному с входом третьего элемента И, второй входкоторого подключен к шине Возвратапозиций управляющего блока, а выходподсоединен к шине возврата позицийреверсивного счетчика, входы счетныхтриггеров подключены к соответствующим выходам несдвигаемых импульсовтактового счетчика, выходы упомянутыхтриггеров подключены к одним входам 15четвертого и пятого элементов И друРгие входы которых соединены со вторымвыходом триггера знака. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 20 1, Авторское свидетельство СССР Р 366540, кл, Н 02 Р 13/16, 1969. 2. Авторское свидетельство СССР 9 394907, кл. Н 02 Р 13/16, 1971. 3. Авторское свидетельство СССР