Устройство для управления вентильным преобразователем

/ЦОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР)Р 873374, кл. Н 02 Р 13/16, 1981,2. Авторское свидетельство СССРУ 851729, кл. Н 02 Р 13/16, 1981(прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯВЕНТИЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ, содержащее в каждой фазе последовательновключенные релейный элемент, первыйвход сумматора, интегратор, усилительвыход которого соединен с вторымвходом сумматора, третий и четвертыйвходы которого подключены соответственно к источнику управляющего иопорного напряжений, формировательимпульсов управления, предназначенный для подключения к управляющемуэлектроду соответствующего вентиля,датчики тока и напряжения нагрузки,кнопочный замыкающий контакт, входкоторого соединен с первым источникомэталонного напряжения, о т л и ч аю щ е е с я тем, ч.о, с целью повышения надежности работы вентильногопреобразователя, оно в каждой фазе снабжено дифференцирующим элементом, демодулятором, ключевым элементом с зоной нечувствительности и элементом НЕ, первым элементом ИЛИ, ключевым элементом, элементом РАВНОЗНАЧНОСТЬ, общими для всех фаз, вторым источником эталонного напряжения, ЯЬ -триггером и вторым элементом ИЛИ, причем вход дифференцирующего элемента подключен к выходу релейного элемента, а его выход через демодулятор, ключевой элемент и элемент НЕ - к первому входу первого элемента ИЛИ, вторэй вход которого подключен к выходу ЯЬ-триггера, первый вход которого соединен с выходом кнопочногоконтакта, а второй вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика тока и напряжения, выход усилителя сое. ф динен с первым входом элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и с замыкающим контактом ключевого элемента, второй вход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ через размыкающий контакт ключевого элемента соединен с вторым источником эталонного напряжения, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом элемента ИЛИ, выход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к входу соответствующего формирователя импульсов управления.Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в силовых тиристорных преобразователяхсистем автоматического. управленияэлектроприводами технологических установок, например, прокатных станов.Известна система импульсно-Фазового управления преобразователем,содержащая в каждой фазе последовательно включенные сумматор, интегратор, усилитель и формирователь импульсов управления тиристорами силового блока, причем выход усилителясоединен с вторым входом сумматора,третий и четвертый входы которогоподключены соответственно к источнику управляющего сигнала Х и эталонного напРЯжениЯ Хо 111 .Однако устройство имеет низкуюнадежность из-за воэможности ложногосрабатывания формирователя импульсовуправления тиристорами силового блока под действием внешних помех, поступающих, например, со стороны питающего напряжения.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является устройстводля управления вентильным преобразователем, содержащее в каждой Фазепоследовательно включенные релейныйэлемент, первый вход сумматора, интегратор, усилитель, выход которогосоединен с вторым входом сумматора,третий и четвертый входы которогоподключены соответственно к источнику управляющего и опорного напряжений, формирователь импульсов управления, предназначенный для подключения к управляющему электроду соответствующего вентиля, датчики тока инапряжения нагрузки, кнопочный нормально разомкнутый контакт, вход которого соединен с первым источником эталонного напряжения 121 .Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за воз. можности ложного срабатывания формирователя управляющих импульсов. Кроме того, в известных устройствах при исчезновении синхронизирующего сйгнала (напряжения одной из фаз) СИФУ соответствующей фазы входит в режим собственных автоколебаний, ког да фронты ее выходного сигнала оказываются не фиксированы во времени по отношению к питающему напряжению. При появлении напряжения соответствующей фазы на тиристор силового 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 блока может быть подан случайный импульс управления, что вызовет ошибку процессов регулирования в системе, либо неработоспособность преобразователя.Целью изобретения является повышение надежности работы вентильного преобразователяПоставленная цель достигается тем что устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее в каждой фазе последовательно включенные релейный элемент, первый вход сумматора, интегратор, усилитель, выход которого соединен со вторым входом сумматора, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к источнику управляющего и опорного напряжений, формирователь импульсов управления, предназначенный для подключения к управляющему электроду соответствующего вентиля, датчики тока и напряжения нагрузки, кнопочный замыкающий контакт, вход которого соединен с первым источником эталонного напряжения, в каждой Фазе снабжено дифференцирующим элементом, демодулятором, ключевым элементом, с зоной нечувствительности и элементом НЕ, первым элементом ИЛИ, ключевым элементом, элементом РАВНОЗНАЧНОСТЬ, общими для всех фаз, вторым источником эталонного напряжения, 85 -триггером и вторым элементом ИЛИ, причем вход дифференцирующего элемента подключен к выходу релейного элемента, а его выход через демодулятор, ключевой элемент и элемент НЕ - к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу 85-триггера, первый вход которого соединен с выходом кнопочного контакта, а второй вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчикрв тока и напряжения, выход усилителя соединен с первым входом элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ и с замыкающим контактом ключевого элемента, второй вход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ через размыкающий контакт ключевого элемента соединен с вторым источником эталонного напряжения, а управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом элемента ИЛИ, выход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к входу соответствующего формирователя импульсов управления.129 1 3 1094На фиг. 1 показана функциональная схема устройства на фиг, 2-4временные диаграммы его сигналов.Устройство содержит последовательновключенные релейные элементы 1 - 3 5сумматоры 4 . - 6, интеграторы 7 - 9,усилители 10 - 12, элементы 13 - 15РАВНОЗНАЧНОСТЬ, формирователи 16 - 18импульсов управления, блок 19 венти.1 ей, нагрузки 20, блоки 21 - 23, дифференцирующий элемент 24, демодулятор 25, ключевой элемент 26 с зонойнечувствительности и логический элемент НЕ 27, каждый из. блоков 21 - 23включает в себя входные 28 - 30 и вы. ходные 31 - 33 клеммы, ключевые элементы 34 " 36 первые элементы ИЛИ 3-39, датчик 40 тока, датчик 41 напряжения, второй элемент ИЛИ 42, триггер43, кнопочный контакт 44, клемма 45для подключения сигнала управленияХ, клемма 46 для подключения,источника Хо опорного напряжения, клеммы47 и 48 для подключения источниковэталонного сигнала Х , Х , входные клеммы 49 и 50 датчиков тока инапряжения соответственноУстройство работает следующим образом.Датчики 40 и 41 (фиг. 26,3) включают в себя непосредственно преобразователи 51 и 52 контролируемого параметра (тока, напряжения), в аналоговый сигнал например, каскады, выполненные по принципу "модулятор-де 1135модулятор с разделительным трансформатором, (характеристика на фиг.26)и выходные пороговые элементы 53 и54 с характеристикой, показанной нафиг; ЗЗ,Порог срабатывания звеньев 53 и54 соответствует максимально допустимому уровню токаи напряжения в цепинагрузки вентильного преобразователя,Релейные элементы 1 - 3 (фиг. 1) 45имеют нулевое значение порогов переключения и предназначены для преобразования напряжения соответствующейфазы питания (фиг. 2 е) в сигнал типа"меандр" со средним н:,левым значени 1 ем (фиг. 2 Ж).50 10 - 12. Усилители 10 - 12 имеют неинвертирующую характеристику.Под действием выходного сигнала релейного элемента 1 (фиг. ЗО) звенья 4, 7, 10 переходят иэ режима автоколе баний в режим принудительной синхронизации с частотой напряжения фазы С.В интервале времени(фиг, 38) изменение выходного сигнала У И)интегратора 7 происходит под действием разности сигналов УИ) (фиг. ЗО) и Ую 1) (фиг. ЗБ)В момент времени изменения знака сигнала на выходе релейного элемента 1(фиг. 1 и За) происходит смена знака производной выходного сигнала интегратора 7Переключение усилителя 10 осуществляется в момент времени 1 перехода выходным сигналом интегратора 7 нулевого уровня. В интервалах , 14 формирование развертывающей функции УЯ) происходит аналогичным образом. В результате на выходе усилителя 10 формируется сигнал (фиг. 36) с периодом То равным перно" ду сетевого напряжения (фиг. Зо 1), но отстающеи от него по фазе на угол по рядка 60-80 эл.град который зависит от амплитуды синхронизирующего сигнала на входе сумматора 4Под действием сигнала управления (фиг.36) подаваемого на клемму 45 (фиг1), выходной сигнал интегратора 7 смещается вертикально относительно нуля устройства, причем в сторону, противо. положную знаку управляющего воздействия (фиг. 32). При этом изменяется положение во времени фронтов выходного сигнала усилителя 10 по отношению к синхронизирующему воздействию(напряжению соответствующей фазы).С помощью опорного напряжения Хо, подключаемого к клемме 46 (фиг. 1), производится начальная установка угла, при котором открывается соответствующий вентиль блока 19.Принцип работы остальных фаз аналогичный рассмотренному.Знак выходного сигнала элементов 13 - 15 соответствует произведению знаков сигналов на их входах, В исходном состоянии ключей 34 - 36, показанном на фиг. 1, на второй вход эле Каскады образованные сумматорами 4 - 6, интеграторами 7 - 9 и усилите. лями 10 - 12 представляют собой системы, которые в исходном состоянии работают в режиме автоколебаний, частота которых нормируется инерционностью интеграторов 7 - 9 и усилителей Ментов 1315 подключен источник эталонного сигнала Х(фиг. 1, клемма 47) положительной полярности. Это обеспечивает формирование на выходе элементов 13 - 15 сигналов, ко" торые полностью повторяют форму вы. ходных импульсов звеньев 10 - 12.Формирователи 16 - 18 выполнены на основе одновибраторов, синхронизация которых может осуществляться как от переднего, так и от заднего фронтов выходных импульсов усилителей 5 10 - 12, Выходные сигналы Формирователей 16 - 18 подаются на управляющие электроды соответствующих тиристоров блока 19 (на фиг. 1 с целью упрощения рисунка отсутствует линия связи бло ка 19 с сетевым напряжением - Осещи),Постоянная времени дифференцирующего элемента 24 выбирается таким образом, чтобы передать с минимальными искажениями на вход демодулятора 25 15 переменную составляющую выходного сигнала релейного элемента 1(фиг.4 О,ЙВ демодуляторе 25 выходной сигнал дифференцирующего элемента 24 (фиг. 5 и 6) выпрямляется (фиг,46) 20 и усиливается таким образом, чтобы его амплитуда при нормальном режиме работы устройства превышала бы зону нечувствительности С ключевого элемента 26. В этом случае на выходе ключевого элемента 26 формируется сигнал, постоянного уровня (Фиг. 4 г), который обеспечивает нулевое значение напряжения на выходе элемента НЕ 27 (фиг. 4). Предположим, что в момент 30 времени 1 = 0 напряжение фазы С оказалось равным нулю. Тогда выходной сигнал релейного элемента 1 принимает фиксированное, например, положительное значение (фиг. 40). Это приводит 35 к уменьшению до нуля выходного сигнала дифференцирующего звена 24 и демодулятора 25 (фиг. 4 ж). При выполнении условия ,- (1) с С ключевой элемент 26 закрывается (Фиг. 4), а 40 на выходе элемента НЕ 27 появляетсясигнал (Фиг. 5 и), под действием которого переключается ключевой элемент 34. В результате оба входа элемента 13 оказываются подключенными к выхоФду усилителя 10. При этом независимо от знаков импульсов на выходе блока 10 выходной сигнал элемента 13 принимает положительное значение, что исключает возможность формирования импульсов управления вентилями на выходе блока 16. При появлении напряжения фазы С ключевой элемент 34 переходит в исходное состояние послетого, как за. канчивается переходной процесс синхронизации в фазе управления. Это до стигается путем соответствующего выбора постоянной времени блока 21. Работа блоков 22 и 23 аналогична рассмотренной,Таким образом, в устройстве исклю. чается подача ложных импульсов управления тиристорами при исчезновении соответствующей фазы напряжения питания преобразователя.Второй элемент ИЛИ 42 и КБ-триггер 43 служит для отключения усилителей 10 - 12 от формирователей 16 - 18 в случае превышения выходными координатами преобразователя (ток, напряжение в цепи нагрузки) допустимых уровней. При этом на выходе второго элемента ИЛИ 42 формируется сигнал логической "1", который переводит В 5 - триггер 43 в состояние, при котором на вход первых элементов ИЛИ 37 - 39 также подается логическая "1".Это приводит к переключению ключевых элементов 34 - 36 и фиксации выходного напряжения элементов 13 - 15 на положительном уровне, когда исключается возможность запуска Формиро вателей 16 - 18. Для перевода КЬ- триггера 43 в исходное состояние логического "0" служит кнопочный контакт 44 и источник эталонного сигнала Х (Фиг. 1, клемма 48) . Выходной сигнал второго элемента ИЛИ 42 может подаваться также в схему отключения блока 19 от напряжения сети.Таким образом, предлагаемое устрой ство характеризуется более высокой надежностью при работе в системах управления технологическими процессами. Это достигается за счет устранения возможности Формирования импульсов управления тиристорами при исчезновении напряжения какой-либо из Фаз и отключение преобразователя от сети при одновременном снятии напряжения с управляющих электродов тиристоров силового блока ВП.1094129 Лузан оставитель С хред М.Тепер орректор А. Фе ор едактор Анд Подписно го комитета СССР ий и открытий увская наб., Тирам б 67 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Р