Устройство для одноканального фазового управления вентильным преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А З(51) Н 02 Р 13 ИЕ ИЗОБР ТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ которого соединен с прямым выходомпервого Ю-триггера, а выход - сЯ-входом второго Р 5-триггера, вторымэлементом И, первый вход которогосоединен с прямым выходом второгоЙВ-триггера, а выход - с 5-входомпервого Я 5-триггера и вторым входомпервого элемента И, двухвходовым элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора,а выход - с вторым входом второгоэлемента И, двумя формирователямиимпульсов по переднему и заднемуфронтам, прямой вход Формирователяимпульсов по переднему фронту и инверсный вход формирователя импульсовпо заднему фронту, а также управляющий вход первого ключа сброса соединены с выходом генератора синхрони- Сзирующих импульсов, выход формирователя импульсов по переднему Фронтусоединен с первым входом двухвходово- аго элемента ИЛИ, выход формирователяимпульсов по заднему Фронту соеди- р 0нен с 5-входом второго Йб-триггера, ( ртрехвходовым элементом ИЛИ, входы екоторого соединены с выходами распределителя импульсов, а выход - сЯ-входом первого Й -триггера, первыйвход распределителя импульсов соединен с выходом второго компаратора,блоком ограничения углов открываниявход которого соединен с выходом первого генератора опорного напряжения,а выход - с вторым входом распределителя импульсов.2. Устройство по п. 1,.ч а ю щ е е с я тем, что гсинхронизирующих импульсовформирователь логических с отлиенератор содержит игналов УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) 1, Авторское свидетельство СССР. У 653719, кл. Н 02 Р 13/16, 1971.2Авторское свидетельство СССР У 693527, кл. Н 02 Р 1316, 1972.3. Анхимюк В.О. и др. Одноканальная система управления с широким диапазоном изменения угла зажигания. "Электротехника", 1970, В 11, с.8-10(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКА, НАЛЬНОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬ- НЬК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее ге" нератор синхронизирующих импульсов, входы которого соединены с клеммами сетевого напряжения, первый и второй генераторы опорного напряжения, первый и второй ключи сброса генераторов .опорного напряжения, первый и второй компараторы, первые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго генераторов опорного напряжения, а вторые входы - с источником напряжения управления, первый и второй Йб-триггеры, инверсный выход первого йбтриггера соединен с управляющим вхо" дом второго ключа сброса, распределитель импульсов управления, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено первым элементом И, первый вход1083325 анодных напряжений, входы которогосоединены с клеммами сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И,входы первого из которых соединеныс первым и третьим выходами формирователя логических сигналов анодныхнапряжений, входы второго - с первым 1Изобретение относится к управлению вентильными преобразователями злектроприводов постоянного тока с числом фаз более двух и широким диапазоном изменения угла регулирования.Известно устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее генератор синхронизирующего напряжения, интегратор с ключом сброса, компаратор, ЯЬ-триггер, первый вход которого соединен с выходом генератора синхронизирующего напряжения, второй вход - с выходом компаратора, выход - с формирователем вы- ходных импульсов и управляющим входом ключа сброса, а выход интегратора соединен с входом компаратора. Устройство обеспечивает управление двумя противофазными вентилями 1 .Недостатком устройства является возможность неполного сброса интегратора при предельных углах сдвига импульса управления, что приводит к неправильному отсчету угла открывания вентиля. Известно устройство для фазового управления вентильным преобразователем, содержащее синхронизатор, выход которого подключен к одному из входов Яб-триггера, выход ЯБ-триггера подключен к управляющему входу ключа сброса интегратора, выход интегратора подключен к одному из входов компаратора, на другой вход которого подключен источник управляющего сигнала, выход компаратора подключен к формирователю управляющих импульсов,. . дополнительный компаратор и источник постоянного напряжения, подключенный к одному из входов дополни" тельного компаратора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, а выход - к второму входу и вторым выходами указанного формирователя, входы третьего - с вторыми третьим выходами указанного формирователя, элементом ИЛИ-НЕ, входыкоторого соединены с выходами элементов И, а выход является выходом гене-.ратора синхронизирующих импульсов. К 6-триггера. Устройство обеспечиваетуправление двумя противофазными вентилями23.Недостаток устройства - возмож ность неполного сброса интегратора , из-за изменения частоты питающей сети, так как время сброса устанавливается от момента равенства опорногонапряжения постоянному напряжению до 10 момента поступления очередного синхронизирующего импульса.Для исключения указанного недостатка необходимо устанавливать заранее больший интервал сброса, чемнеобходимо при постоянной частотепитающей сети.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, содержащее блок синхро О низации, первую и вторую фазосдвигающие ячейки, каждая из которых состоит из формирователя опорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и устройства сравнения опор ного напряжения с напряжением управления, первый триггер управления,первый вход которого соединен с выходом блока синхронизации, а выход -с управляющим входом первого ключа ЗО сброса, второй триггер управления,первый вход. которого соединен с вто.рым входом первого триггера и через :дифференцирующее устройство - С выходом первой фазосдвигающей ячейки, Зд а первый выход соединен с вторымключом сброса, второй вход второготриггера и вход распределителя импульсов соединены через дифференцирующее устройство с выходом второго 46 компаратора. Устройство обеспечиваетодноканальное формирование импульсовуправления вентилями трехфазного выпрямителя с нулевым выводом при широ3 1083ком диапазоне изменения угла регулирования Г 3 3,Недостаток известных устройств "необходимость выполнения несколькихдифференцирующих устройств для пере"5дачи сигнала от первой ячейки к вто"рой и от второй ячейки к распределителю импульсов. Кроме того, они неудобны с точки зрения технологии привыполнении схемы на интегральных элементах, обладают разбросом параметкров и не обеспечивают стабильной длительности импульсов, что приводит квозможности более быстрого сбросапервой ячейки, чем происходит запусквторой ячейки.Для исключения этого недостатканеобходимо увеличение импульса навыходе дифференцирующего устройства,что несколько уменьшает диапазон изменения угла сдвига импульса в ячейке, а также приводит к сбою триггеров управления при малых углах сдвига, т.е. появляется возможность одно"временного наличия сигналов на обоих входах триггера. При кратковременных увеличениях напряжения управлениявозМожен сбой в работе первой ячейки, так как она не может выдать импульс на вторую ячейку к моменту прихода очередного синхронизирующегоимпульса.Цель изобретения - упрощения иповышение надежности системы управления.Поставленная цель достигается тем,что устройство для одноканальногофазового управления вентильным преобразователем, содержащее генераторсинхронизирующих импульсов, входыкоторого соединены с клеммами сете 40вого напряжения, первый и второй генераторы опорного напряжения, первыйи второй ключи сброса генераторовопорного напряжения, первый и второйкомпараторы, первые входы которыхсоединены с выходами соответственнопервого и второго генераторов опорного напряжения, авторые входы - систочником напряжения управления,первый и второй ВЭ-триггеры, инверсный выход первого Р 5-триггера соединен с управляющим входом второго ключа сброса, распределитель импульсовуправления, снабжено первым элементом И, первый вход которого соеди%нен с прямым выходом первого РЬ -триггера, а выход - с Й-входом второгоКЬ-триггера,. вторым элементом И,325 4первый вход которого соединен с прямым выходом второго К 5-триггера, авыход - с 5 -входом первого Рб -триггера и вторым входом первого элемента И, двухвходовым элементом ИЛИ,второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход -с вторым входом второго элемента И,двумя формирователями импульсов по переднему и заднему фронтам, прямой вход формирователя импульсов по переднему фронту и инверсный вход формирователя импульсов по заднему фронту, а также управляющий вход первого ключа сброса соединены с выходомгенератора синхронизирующих импульсов, выход формирователя импульсовпо переднему фронту соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, выход формирователя импульсов по заднему фронту соединен с5-входом второго ЙЬ-триггера, трехвходовым элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами распределителя импульсов, а выход - с 5-входом первого Р 5 -триггера, первый входраспределителя импульсов соединен свыходом второго компаратора, блокомограничения углов открывания, входкоторого соединен с выходом первогогенератора опорного напряжения, авыход - с вторым входом распределителя импульсов,Кроме того, генератор сннхронизирующих импульсов содержит формирователь логических сигналов анодныхнапряжений, входы которого соединеныс клеммами сетевого напряжения, тридвухвходовых элемента И, входы первого из которых соединены с первыми третьим выходами формирователя логических сигналов анодных напряжений, входы второго - с первым и вторым выходами указанного формирователя, входы третьего - с вторым итретьим выходами, указанного формирователя, элементом ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с выходами элементов И, а выход является выходом генератора синхронизирующих импульсов,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства управления;на фиг. 2 - линейные диаграммы, поясняющие работу устройства управленияпри кратковременных повышениях напряжения управления.Устройство управления (фиг, 1)содержит генератор 1 синхронизирующих импульсов, первый Ю -триггер 2,ходам второго Ю -триггера 7, 5-вход второго Рб -триггера 7 соединен с выходом формирователя 16 импульсов по заднему фронту. 5 -вход триггера 7 соединен с выходом первого элемента И 5, первый вход которого соединен с прямым выходом первого Й 8 -триггера 2, а второй вход элемента И 5 соединен с выходом второго элемента И 10 и 5 -входом первого й 5-триггера 2, Инверсный выход первого К 5-триггера 2 соединен с управляющим входом второго ключа 8 сброса, выходы которого соединены с дополнительными входами второго генератора 9 опорного напряжения 9. Выход последнего соединен с первым входом второго компаратора 11, второй вход кото-. рого соединен с источником напряжения управления О. Выход второго компаратора 11 соединен с первым входом распределителя 12 импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока 17 ограничения углов открывания. Вход последнего соединен с выходом первого генератора 4 опорного напряжения. Выходы распределителя 12 соединены с входами трехвходового элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с вторым входом первого Йб- триггера 2.Входы формирователя 18 сигналов анодных напряжений соединены с зажимами источника анодных напряжений. Первый выход формирователя 18 сигналов анодных напряжений соединен с первыми входами первого 19 и второго 29 элементов И, второй выход соединен с вторым входом второго элемента И 20 и первым входом третьего эле. мента И 21, третий выход соединен с вторыми входами первого 19 и третьего 21 элементов И, Выходы элементов И 19-21 соединены с входами элемента ИЛИ-НЕ 22. Выход последнего соединен с выходом генератора 1 синхронизирующих импульсов.На выходе генератора 1 синхронизирующих импульсов (фиг, 1) в исход 11 И ном состоянии имеется сигнал 1 первый 3 и второй 8 ключи сброса замкнуты, на прямых выходах второго 7 и первого 2 Р 5 -триггеров имеются сигналы "0". При поступлении с выхода генератора 1 синхронизнрующих импульсов сигнала "0" второй формирователь 16 импульсов по заднему фронту с инверсным входом формирует на своем выходе короткий импульс, кото 5 1083325первый ключ 3 сброса, первый генератор 4 опорного напряжения, первыйэлемент И 5, первый компаратор 6,второй Р-триггер 7, второй ключ 8сброса, второй генератор 9 опорногонапряжения, второй элемент И 10,второй компаратор 11, распределитель 12 импульсовтрехвходовый элемент ИЛИ 13, двухвходовый элемент ИЛИ 14, формирователь 15 импуль Осов по переднему фронту, формирователь 16 импульсов по заднему фронту,блок 17 ограничения углов открывания, формирователь 18 сигналов анодных напряжений генератора 1 синхронизирующих импульсов, первый, второйи третий элементы И 19-21 генератора 1 синхронизирующих импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 22 генератора 1 синхронизирующих импульсов. 20На диаграмме (фиг. 2) обозначеныЧс, Ч Чс - анодные напряжения вентилей выпрямителя;а, в, с - логические сигналы анодных напряженьЯ; 25О - синхронизирующие импульсмсы;О - первое опорное напряжеОние;Оо - второе опорное напряжение;0 - напряжение управления;0 - сигнал на первом выходе,1первого Й 5-триггера;Ц 00 - импульсы на выходе рас- Зпределителя импульсов.Генератор 1 синхронизирующихимпульсов (фиг. 1) подключен своимивходами к клеммам сетевого напряжения, а его выход соединен с управляю-щим входом первого ключа 3, с прямым .входам формирователя 15 импульсовпо переднему фронту и инверсным входом формирователя 16 импульсов позаднемУ фРонту, Выходы ключа 3 соединены с дополнительными входамипервого генератора 4 опорного напряжения. Выход последнего соединен спервым входом первого компаратаФа 6,второи вход которого соединен с ис 50точником напряжения управления О,Выход первого компаратора 6 соединенс вторым входом двухвходового элемента ИЛИ 14, первый вход которого соединен с выходом формирователя 1555импульсов по переднему фронту. Выходэлемента ИЛИ 14 соединен с вторымвходом второго элемента И 10, первыйвход которого соединен с прямым вырый замыкает ключ 8 и производит сброс интегратора 9. При превышении напряжения управления допустимой величины импульс управленьл формируется блоком 17 ограничения углов открывания. При этом сброс интегратора 9 осуществляется аналогично и устройство управления переходит в описанное состояние. Так как ограничение углов формируется от опорного напряжения первого генератора 4 опор-. ного напряжения, то второй генератор 9 всегда будет сброшен и подготовлен к повторному запуску раньше, чем поступит иипульс на запуск второго генератора с первого компаратора 6.Если равенство первого опорного напряжения напряжению управления не поступило к моменту прихода сигнала "1" с выхода генератора 1 синхронизирующих импульсов, то, в момент появления сигнала "1" на выходе генератора 1 формирователь 15 импульсов по переднему фронту формирует узкий, импульс, который через элемент ИЛИ 14 и элемент И 10 поступает на 5 -вход первого й 5 -триггера 2, переключает его и осуществляет запуск второго генератора 9 опорного напряжения, После переключения первого РЯ-триггера 2 тот же импульс через элемент И 5 осуществляет сброс второго 65-триггера 7.Таким образом, предлагаемое устройство управления формирует узкие импульсы для запуска последующей фазосдвигающей ячейки и сброса предыдущей без операции дифференцирования, а длительность этих импульсов ограничивается самими же переключаемыми элементами. Как только происходит необходимое переключение Й 5-триггеров сразу же снимается импульс, вызвавший это переключение, Причем отключение первого Рб -триггера 2 происходит только после включения второго (последующего) ЙВ -триггера 7, Тем самым исключается потеря (пропуск) информации в устройстве управления и отпадает необходимость в подборе оптимальных параметров дифференцирукицих устройств. Включение же формирователя 15 импульсов па переднему франту на вход элемента ИЛИ 14 позволяет исключить нарушение отсчета угла открывания при кратковременном превышении напряжением управления дапустимога уровня. 7 1083325 рый наступает на вход второго Я 5- триггера 7 и переключает его. На пряl мом выходе Ю -триггера 7 появляется сигнал "1", Одновременно сигнал "0" с выхода. генератора 1 размыкает 5 ключ 3 сброса и первый генератор 4 начинает формировать опорное напряжение, которое поступает на первый вход первого компаратора 6. Если до момента появления на выходе гене- О ратора 1 .логической "1" произошло сравнение (наступило равенство) опорного напряжения с напряжением управления, поступающим на второй вход первого компаратора 6, то на выходе. 15 компаратара 6 появляется сигнал "1", который через элемент ИЛИ 14 поступает на второй вход второго элемента И 10. Так как на первом входе элемента И. 10 имеется сигнал "1" с пря мого выхода второго триггера 7, то на выходе элемента И 10 появляется сигнал "1", который поступает на вход первого Я 5-триггера 2 и переключает его. При этом на инверсном вы ходе первого Ю -триггера 2 появляет" ся сигнал."0", который размыкает второй ключ 8 сброса и начинается формирование опорного напряжения на выходе второго генератора 9 опорно-. з 0 го напряжения, Одновременно на прямом выходе первого Ю -триггера 2 появляется сигнал "1", который поступает на первый вход первого элемен-, та И 5. На выходе последнего появляется сигнал "1", так как на второй ега вход также поступает сигнал "1" с выхода второго элемента И 10. Сиг- . нал "1" с выхода первого элемента И 5 поступает на 5 -вход второго 40 ЙВ-триггера 7 и переключает его При этом на прямом выходе первого ЙВ-триггера 7 появляется сигнал "О", поступающий на первый вход второго элемента И 10. На выходе элемен та.И 10 появляется сигнал "О". Соответственно. на б -входах первого 2 и второго 7 ЙЭ -триггеров появляются сигналы "0". При равенстве опорного напряжения второго генератора напря-, 50 жения управления на выходе компаратора 11 появляется сигнал "1", который поступает на первый вход распре делителя 12 импульсов, Импульс с вы" хода распределителя 12 через элемент ИЛИ 13 поступает на 5 -вход пер ваго 05 "триггера 2, переключает его и формирует на инверсном выходе первого Р-триггера 2 сигнал "1", кото10833На фиг. 2 показано, что синхронизирующие импульсы формируются длительностью 60 в середине диапазонаоизменения угла открывания вентиля, т.е. от 50 до 120 для каждого венти ля катодной группы. Импульсы формируются из логических сигналов анодных напряжений Ю, Ь, с. В промежутках между синхронизирующими импульсами длительностью 60 ф формируется опорное напряжение первой фазосдвигающей ячейки, которое используется одновременно для формирования ограничений минимального и максимального углов открывания. Длительность первого опорного напряжения О 1 всего да составляет 60 о. Сброс первого опорного напряжения осуществляется синхронизирующим.импульсом, Сигнал на первом выходе первого К 5-триггера О. существует с момента началаТ 1формирования первого опорного напряжения О и до момента равенства первого опорного напряжения Онапряжению управления О (или, что то же самое, до момента включения второго триггера, т.е. начало формирования второго опорного напряжения Оо ). Второе опорное напряжение О 0 формй 2 руется с момента выдачи сигнала с. 30 первого компаратора и до момента равенства второго опорного напряжения напряжению управления О . В момент сравнения осуществляется сброс второго опорного напряжения и выдача импульсов управления Ос О 1 и Ос .Опорное напряжение второй фазосдвигающей ячейки может иметь дли 25 10тельность до 120 и имеет крутизнув два раза меньше первого опорногонапряжения. Второе опорное напряжение О сдвинуто относительно первого опорного напряжения Оц на уголфазового сдвига импульса управленияв первой фазосдвигающей ячейке. Еслипроисходит кратковременное превышение напряжением управления допустимого максимального уровня, то, каквидно из линейных диаграмм, может непроизойти сравнения первого опорногонапряжения 00 с напряжением управления О, так как первое опорное напряжение сбрасывается через 60 а.При этом не выдается импульс с первой фазосдвигающей ячейки на вторую,второй опорное напряжение не формируется, и импульс управления не формируется, Если второе опорное напряжение формируется, то импульс управления на выходе устройства управления формируется с углом сдвига, определяемым сдвигом импульса в первой ивторой ячейках,Таким образом, надежность предлагаемого устройства управления повышается путем обеспечения сброса предьщушей ячейки только после включения последующей ячейки за счет обеспечения гарантированного минимального интервала сброса интеграторов, а также исключения сбоев в формировании угла открывания при кратковременном повьппении напряжения управления.Тираж 667 Подписно Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. 4/ лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4