Устройство для раздельного управления реверсивным тиристорным преобразователем

,90150я)4 Н 02 М 7 145 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ 4197057/24-2123.02.8723.08.89. Ьюп. К 31Азербайджанский политут им. Ч,ИльдрымаР.Р.Аббасов и А.-М.А621.314.27(088.8)Авторское свидетельс0716, кл. Н 02 М 7/1ханиэация и автоматиства. М 1986,3,АЗДЕЛ 1 НОГО УПТИРИСТОРНЫМ нический к электроеобразосит и 1.Абдулаев ть ис оже переклю- иристорн ления для упрап реверс телей сь изобре пользованочением групрообразовлением. Целнадежности во СССР 5, 1985. ация проаэдельным вышени управления здельно с Щ СО Ю С р.71503055 в переходцых режимах при бестоковойпаузе. Устройство содержит два двухпороговых компаратора 1, , нуль-орган 3, формирователь 7 паузы, выполненный ца логических ицверторах Я, 9,элементах И-ИЕ 10- 12, элементе И имультивибраторе 14, два симметричныхканала управления 15, 16, выполненныхна основном 17 и дополнительном 18 1 О Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для управления переключением групп реверсивцых тиристорцых преоб разователей с раздельным управлением.Цель изобретения - повышение надежности раздельного управления в переходных режимах при бестоковой паузе.25На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для раздельного управления реверсивным тиристорным преобразователем на фиг.2 - пример включения устройства в схему электро привода постоянного тока на фиг.3 - эпюры напряжения и тока преобразователя, управляемого предлагаемым устройством; на фиг.4 - временные диаграммы функционирования устройства.Устройство для раздельного управления реверсивным тиристорцым преобразователем, содержит два двухпороговых компаратора 1 и 2 и нуль-орган 3, входы 4-6 которых являются входа ми устройства и подключены к источникам сигналов задания рассогласования и тока нагрузки соответственно, формирователь 7 паузы, содержащий два инвертора 8 и 9, три элемента И-НЕ 45 10-12, элемент И 13 и мультивибратор 14, причем входы первых двух элемецтов И-НЕ 10 и 11, а также вход первого инвертора 8 соединены с соответствующими парафазными выходами второго двухпорогового компаратора 2, при этом выход первого ицвертора 8 соединен с другим входом второго элемента И-НЕ 11, выходы обоих элементов И-Ш; 10 и 11 - с входами третьего элемента И-Ш: 12, соединенного своим выходом с первым входом элемента И 13, выход которого соединен с ходом мультивибратсра 14, а вычод последтриггерах, восьмивходовом элементеР 1-11 ЛИ 33, ицверторах 21, 22, элементах 11 23-25, элементах И-ИЕ 29-32 иэлементах ШП 1 26-28. остижецие целиобеспечивается введением дополнительных элементов И-НЕ 34-36, элементовИ 38, 39, ицвертора 40, двух элементов ИЛИ 4 1, 42 и изменением связеймежду рядом остальных элементов. 4 ил. него - с входом второго инвертора 9,причем выходы обоих являются парафаз-ными выходами формирователя 7 паузы,два симметричных управляющих канала15 и 16, каждый из которых содержитосновной 17 и вспомогательный 18ЙБ-триггеры, при этом прямые выходы19 и 20 основных КБ-триггеров 17 являются выходами устройства, два инвертора 21 и 22, по три элемента И23-25 и ИЛИ 26-28, четыре элементаИ-ИЕ 29-32, а также элемент И-ИЛИ 33,причем первый вход первых двух элементов И 23, 24, первого элементаИЛИ 26 и элемента И-ИЛИ 33, а такжепятый вход последнего и оба входавторого элемента ИЛИ 27 соединены ссоответствующими парафазцыми выходамипервого двухпорогового компаратора 1,первый вход третьего элемента И 25,первого элемента И-НЕ 29, вход первого инвертора 21, а также третий входвторого элемента И 24 и седьмой входэлемента И-ИЛИ 33 соединены с соот-.ветствующими парафазными выходамивторого двухпорогового компаратора 2,второй вход первого элемента И-НЕ 29и вход второго инвертора 22 соединеныс выходами нуль-органа 3, а третийвход первого элемента И-.НЕ 29 - с выходом второго элемента ИЛИ 27, вторыевходы третьего элемента И 25, второгоэлемента И-НЕ 30, а также второй итретий входы элемента И 13 формирователя 7 паузы соединены с соответству-,ющими прямыми и инверсными выходамивспомогательных Ю-триггеров 18 обоихканалов 15 и 16, причем четвертыйвход элемента И 13 формирователя 7паузы соединен с выходом второго инвертора 22, парафазные выходы формирователя 7 паузы соединены с четвертым входом второго элемента И 24 иэлемента И-ИЛИ 33, а также с восьмым5 5030 Входом Гаследц его, ьх аль баих уа - мянутых элементов соединены с входам третьего элемецта ИЛИ 28, соедицец - ного своим выходол с входом третьего элемента И-НЕ 31 другой вход кото 5 рого соединен с выходом первого элемента ИЛИ 26, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И 23, второй и третий входы последнего соединены с выходами первого инвертора 21 и четвертого элемента И-НЕ 32 соответственно, входы которого соединены с выходами второго элемента И-НЕ 30 и третьего элемен 5 та И 25, причем другой вход второго элемечта И-НЕ 30 соединен с выходом второго инвертора 22, а выход первого инвертора 21 - с соответствующими входами элемента И-ИЛИ 33, вта рого элемента И 24 и первого элемента И-НЕ 10 формирователя 7 паузы, пятый, шестой и седьмой элементы И-НЕ 34-36, четвертый, пятый и шестой элементы И 37-39, третий инвертор 40, 25 четвертый и пятый элементы ИЛИ 41 и 42, причем первый элемент И-НЕ 29 снабжен дополнительным входом, соединенным с входами четвертых элементов ИЛИ 41, И 37, шестого элемента И-НЕ 35, а также - с входом третьего инвертора 40 и выходом пятого элемента И-НЕ 34, первые три входа которого соединены с соответствующими выходами обоих двухпороговых компараторов 1 и 2 и нуль-органа 3, а два других - с инверСными выходами вспомогательных КЯ-триггеров 18 обоих каналов 15 и 16, при этом выход третьего инвертора 40 соединен с входом пятого элемента ИЛИ 42, а два других входа40 обоих дополнительных элементов ИЛИ 41 и 42 соединены с прямыми и инверсными выходами основного КБ-триггера 17, причем выходы элементов ИЛИ 41 и 42 соединены с входами седьмого элемен 45 та И-НЕ 36, выход ицвертара 22 соединен с другим входом шестого элемента И-НЕ 35, соединенного своим выходом с входом шестого элемента И 39,50 другой вход которого саедице с выходом первого элемента И-НГ 29 и с .входом пятого элемента И 38, выход третьего элемента И-НЕ 31 соединен с другим входом четвертого элемента И 37, а другой вход пятого элемента И 38 соединен с инверсным выходом основного КЯ-триггера 17 противоположного канала, входы установки основ 55ас 17 и вспомогательного 18 КВтриггеров соединены с выходами четвертага элемента И 37 и седьмого элемента И-НЕ 36 соответственно, входы сброса - с выходами шестого 39 и пятого 38 элементов И.Эектропривод постоянного тока (фиг.2) содержит двигатель 43 постоянцога тока и подключенный к его якорю реверсивный тиристорный преобразователь 44, последовательно соединенные регуляторь 45, 46 частоты вращения и тока двигателя, подключенные к соответствующим входам последних датчики 47, 48 частоты вращения и тока двигателя, логическое переключающее устройство (ЛПУ) 49, входы 4 и 5 которого подключены к задающему входу и выходу регулятора 45 частоты вращения, а вход 6 - к выходу датчика 48 така (ДТ), последовательно соединенные вводные устройства (ВУ) 50 и 51, фазосдвигающие устройства (ФСУ) 52 и 53, формирователи 54 и 55 импульсов (ФИ), выходные каскады (ВК) 56 и 57, причем входы управления ФСУ 52 и 53 соединены с выходами 1920 ЛПУ 49 соответственно, а вход управляющего напряжения - с выходом регулятора 46 тока, входы ВУ 50 и 51 соедицень с питающей сетью, а выходы ВК 56 и 57 - с управляющими электродами реверсивного тиристорнаго преобразователя 44.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии электропривода в соответствии с сигналами задания, рассогласования и тока нагрузки на входах 4-6 двухпороговых компараторов 1 и 2 и нуль-органа 3 на выходах последних сигналы Х 1-Х 5 устанавливаются на уровне логического 0. Управляющие каналы 15 и 16 при этом обеспечивают нулевое состояние прямых выходов основных 17 и вспомога тельных 18 КБ-триггеров (У 1, У 2, 2 2 ), что запрещает прохождение отпирающих импульсов с выходов ФСУ 52 и 53 ца обе группы тиристарного преобразователя 44. При поступлении сигнала Б положительной полярности с задающего входа регулятора 45 на вход 4 двухпорогового компаратара 1 уровни сигналов Х 1 и Х 2 на выходах последнего принимают значения соответственно логических " 1" и "0". Одновременно с выхода регулятора 45 появляется сигнал рассогласования (задания тока)1503055 5Высокий уровень выхода 19 ЛПУ 49воздействует на ФСУ 52, что разрешает генерацию отпираюцих импульсов длясоответствующей группы 44.1 преобра зователя 44. Таким образом, имеетместо двигательный режим работы электропривода, при этом сигнал О с выхода ДТ 48 (текущее значение тока нагрузки) поступает на нход 6 нуль-ор гана 3 и обеспечивает высокий уровеньпеременной Х 5, Работа управляющегоканала 15 в рассматриваемом режиме( 30сигналы на выходах соответстненно элементонИ 23, ИЛИ 28 и И-НЕ 29,определяющие моментывключения, пеРеключения 35и отключения канала 15ЛПУ;сигнал паузы,Т71, У 2,гф сигнал прямых ВыходОВ 40 основных и вспомогательных КБ-триггеров обоих каналов 15 и 16.При изменении полярности сигнала рассогласования Ор (превышение теку щим значением частоты вращения двигателя с выхода датчика 47 сигнала задания О вследствие возмущений со стороны нагрузки) изменяется полярность управляющего сигнала с выхода регулятора 46 тока. Импульсы ФСУ 52 работающего комплекта преобразователя 44 сдвигаются в зону инвертора, а импульсы ФСУ 53 - в зону выпрямителя. Имеет место спадание тока нагрузки (фиг.3). При достижении сигналом О порога срабатывания прои ходитРпереключение двухпорогового компаратора 2 (ХЗ = " 1", Х 4 = "0", фиг,4),О, который приводит к изменению состояний днухпорогоного компаратора 2(Х 4 = " 1", ХЗ = "0"), При этом на выходе элемента И-ИЛИ 33 имеет место высокий уровень, который с выхода элемента ИЛИ 28 "., совместно с высоким уровнем сигнала с выхода элеМента ИЛИ 26 (У 1 в = " 1") воздействует на элемент И-НЕ 31. Низкий уровеньс выхода последнего переводит элемент И 37 в состояние логического "0" ивключает основной КБ-триггер 17(У 1 = "1"), При этом изменение входных сигналов элементов И-НЕ 10-12, И 13 инверторов 8, 9, формирователя7 паузы, а также элементов ИЛИ 27 .и И-НЕ 29 (пуск и двигательный режим) не приводит к изменению сигналов Т Х 1 = Х 4 = Х 5 = У = УВ 1 И сигналы задания;сигналы рассогласоваи У, (Уд = Т = "1"), что сохраняетвключенное состояние основного КБтриггера 17. что приводит к формированию на выходе элемента И-НЕ 29 сигнала отключения У, = О, который, воздействуя на элемент И 39, обеспечинает сброс КБ- триггера 17 (К, Б, , фиг.4). Это приводит к запиранию работающей группы вентилей. Одновременно с достижением током порога чувствительности ДТ 48 (Х 5 = 0) на выходе элемента И 13 формирователя 7 паузы появляется им 1 пульс, который запускает мультивибратор 14, последний генерирует одиночный импульс заданной длительности, определяющий бестоковую паузу, в течение которой должны включиться вентили вышедшей из работы группы. По окончании паузы восстанавливается высокий уровень выходного сигнала мультивибратора 14, что сопровождается появлением сигналов логической " 1" на выходах элементов И 24 и ИЛИ 28 канала 16 (Т = Уя = 1, фиг.4).Таким образом, включается основной КБ-триггер указанного канала, и на выходе 20 ЛПУ 49 устанавливается сигнал нысокого уровня (У 2 = "1", фиг,4). Последний обеспечивает генерацию отпирающих импульсов ФСУ 53 и, следовательно, работу другого комплекта преобразователя 44. Начинается тормозной режим работы электропривода, что н замкнутой системе автоматического регулирования (фиг,2) приводитустранению возникшего рассогласо 150 10 55нания 0 . Гепс рация импупг с ов ФС. 53 происходит теперь в зоне инверторного режима и начинается спад тока. Снижение сигнала (1 приводит к переключснию двухпорогоного компаратора 2 (ХЗ = О, Х 4 = 1), изменению состояний элементов И 24 и ИЛИ 27, 28 и И-НЕ 29 канала 16, (г и = Уго = О). Происходит сброс основного КБ-триггера указанного канала (У 2 = О, фиг.4) и прекращается генерация отпираюших им. пульсов ФСУ 53, что означает запирание вентилей тормозной группы преобразователя 44, Аналогично рассмотрен ному двигательному режиму снижение тока до 0 (Х 5 = 0) сопровождается формированием бестоконой паузы, по окончанию которой включается КВ-триггер 17 канала 15, начинается генерация импульсов ФСУ 52 и имеет место двигательный режим работы.В случае появления тока нагрузки на интервале отсчета бестоковой паузы, при незапертых вентилях вышедшей 25 из работы группы (вызванного, например, заклиниванием двигателя, а следовательно, снижением его ЭДС), а также возможном нарастании этого тока для положительных полуволн питающего напряжения необходимо интенсивное гашение тока (фиг.З)Последнее осуществляется повторным включением ранее работавшей группы вентилей, отпирающие импульсы которой к рассматриваемому моменту (Х 5, Т, фиг.4) сдвинуты35 в зону инверторного режима. Надежное, раздельное управление в рассматриваемой ситуации может быть достигнуто только при однозначном включении управляющего канала указанной группы вентилей. Правильный выбор канала, т.е, выходного КБ-триггера (а следовательно, и группы), реализуется введением в сигнал включения информации 45 о предшествующем состоянии выходов ЛПУ 49, а также о направлении вращения электропривода (задания), наличия рассогласования и тока нагрузки. В канале 15 такой сигнал образуется на50 выходе элемента И-НЕ 34 и при появлении тока на интервале отсчета паузы (Х 5 = 1) устанавливается а уровне логического "0" (Х 5, У 1, У 2, бросок тока, фиг.4). Указанный сигнал воздействует на элемент И 37, с выхода которого сигнал низкого уровня включает основной КЬ-триггер 17, вышедшггй из работы группы 44.1 вентилей. Выходной сигнал элемента И-НЕ 34 одновременно воздействует на элемент И-НЕ 29, и поддерживает таким образом состояние высокого уровня сигнала отключения Уг , препятствуя тем самым сбросу укаэанного триггера. Правильное определение канала в данном случае достигается за счет сигналов двухпороговых компараторов и инверсных выходов вспомогательных триггеров 18 обоих каналов, поступающих на входы элемента И-НЕ 34,При этом сочетание Х 1 = ХЗ = "1" однозначно определяет укаэанный элемент в канале 15, так как высокий уровень переменной Х 1 соответствует заданному направлению вращения (сигнал 1 на входе регулятора 45), которое не зависит,от внешних возмущений, а высокий уровень переменной ХЗ (при задании Х 1 = "1") возможен только при отклонении сигнала обратной связи от установленного задания Н, что определяется соответствующей полярностью сигнала рассогласования НР и характеризует тормозной режим работы электропривода (Х 1 = Х 4 = "1" при Б ) О, 11 ( 0 - двигательный реХ 1 = Хз = "1" "р" из О, иР) О- тормозной режим). Состояние высокого уровня нуль-органа 3 и инверсных выходов вспомогательных КБ-триггеров обоих каналов (Х 5 = 2, = Х = "1") характеризует интервал отсчета паузы и момент броска токаПри этом соединения прямых и инверсных выходов основных КБ-триггеров 17 каналов 15 и 16 с соответствующими входами элементов ИЛИ 41 и 42 сохраняют требуемое состояние вспомогательных КБ-триггеров 18 обоих каналов 2, = 2 =1 на все время возникновения и гашения тока в паузе. Указанные значения пе- ременных однозначно определяют состояние выходных сигналов ЛПУ 49 к началу отсчета паузы (в предшествующий момент) и необходимы для формирования сигнала включения основного КЯ- триггера 17 канала вышедшей иэ работы группы. Отсутствие указанных сигналов в составе входных сигналов элемента И-НЕ 34 не обеспечивает однозначной привязки его выходного сигнала к интервалу отсчета паузы, так как комбинация Х 1 = ХЗ = Х 5 = "1" возможна до отсчета паузы (Х 1, ХЗ, Х 4, Х 5, Т, фиг,4) и может быть отнесена к началу тормозного режима, что эначи 1503055 12тльцо ц)жает цалРжцРст разГге:ьцо ного режима.Работа ЛПУ 49 при реверсе электро- привода осуществляется изменением полярности задающего сигнала 0 з) которое приводит к переключению двух- порогового компаратора 1 (Х 2 = " 1", Х 1 = "О".), и вступлению в работу канала 16 ЛПУ 49. Работа последнего аналогична рассмотренному для канала 15 ЛПУ 49 при Х 1 = "1" Х 2 = "О". 50 Формула изобретения Устройство для раздельного управ 55 ления реверсивным тиристорным преобразователем, содержащее два двухпороговых коми, ратора и нуль-орган) входы которых являются входами стго управления.Таким образом, комбинация переыенцых Х 1 = ХЗ = Х 5 = I =- 2= 1 одно .-7зцачцо определяет элемент И-НЕ 34 иканала 15 и низкий уровень сигналавкючеция),что обеспечивает вьсокийуровень сигнала У 1 ца выходе 19 ЛПУ49, и работу тиристорной группы 44,1.В то же время наличие на входах аналогичного элемента И - НЕ канала 16комбинации переменных Х 2 = Х 4 = "О",Х 5 = , == "1" сохраняет низкийуровень сигнала г 2 на выходе 20, аследовательно, и запертое состояниетиристорцой группы 44,2,Работа тиристорцой группы 44.1 винверторном режиме сопровождается интенсивным гашением возникшего тока, 20которое происходит без прерыванияотсчета паузы (фиг.3). По достижениитоком порога чувствительности ДТ 48переключается нуль-орган 3 (Х 5 = "О")и на выходе элемента И-НЕ 34 появляется сигнал высокого уровня, которыйсовместно с сигналом логической "1"с выхода элемента И-НЕ 31 обеспечивает высокий уровень сигнала на вьгадеэлемента И 37 (Б 7 ) фиг.4), Одновременно сигнал логической "1" с выходаэлемента И-НЕ 34 и сигнал инверсиипеременной Х 5 с выхода инвертора 22воздействуют на элемент И-НЕ 35, низкий уровень выходного сигнала которого обеспечивает аналогичное состо 35яние выхода элемента И 39 и сброс основного КБ-триггера 17 канала 15(К 7) У 1) фиг.4) . По окончании паузыимеет место включение канала 16 аналогично описанному для случая тормозройства и подключены к .то никамсигналов задания, ра.согласования и тока нагрузки соответственно, формирователь паузы, содержащий два ицвертора, три элемента И-НЕ, цемент И и мультцвибратор, причем входы первьх двух элементов И-НЕ, а также вход первого инвертора соединены с соответствующими парафазцыми выходами второго днухпорогового ;омпаратора, при этом выход первого ицвертора соединен с другим входом второго элемента И-НЕ, выходы обоих упомянутых элементов И-НЕ " с входами третьего элемента И-НЕ, соединенного своим выходом с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом мультивибратора, а выход последнего - с входом второго инвертора, причем выходы обоих являются парафазными выходами формирователя паузы, два симметричных управляющих канала, каждый из которых содержит основной и вспомогательный КБ-триггеры) при этом прямые выходы основных КЯ-триггеров являются выходами устройства, два инвертора, по три элемента И и ИЛИ, четыре элемента И-НЕ, а также элемент И-ИЛИ, причем первый вход первых двух элементов И, первого элемента ИЛИ и элемента И-ИЛИ) а также пятый вход последнего и оба входа второго элемента ИЛИ соединены с соответствующими парафазными выходами первого двухпорогового компаратора, первые входы третьего элемента И и первого элемента И-НЕ, вход первого инвертора, а также третий вход второго элемента И и седьмой вход элемента И-ИЛИ соединены с соответствующими парафазными выходами второго двухпорогового компаратора, второй вход первого элемента И-НЕ и вход второго ицвертора соединены с выходом1 нуль-органа, а третий вход первого элемента И-НЕ - с выходом второго элемента ИЛИ, вторые входы третьего элемента И, второго элемента И-НЕ, а также второй и третий входы элемента И формирователя паузы соединены с соответствующими прямыми и инверсными выходами вспомогательных КБ-триггеров обоих каналов, причем четвертый вход элемента И формирователя паузы соединен с выходом второго инвертора, парафазные выходы формирователя паузы соединены с четвертыми входами второго элемента И и элемента И-ИЛИ,503055а также с восьмым входом послегцеге выходы обоих упомянутых элементов соединены с входами третьего элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с дним входм третг его элел 1 г цта И-НЕ, другой вход которого соедццец с выходом первого элемента ИЛИ второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй и третий входы последнего соединены с выходами первого инвертора и четвертого элемента И-НЕ соответственно, входы которого соединены с вьмодалы второго элемента И-ИЕ и третьего элемента И, причем другой вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом второго инвертора, а выход первого инвертора с соответствующими входала элемента И-ИЛИ, второго элемента И и первого 20 элемента И-НЕ формирователя пауэы, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности раздельцого управления, в него введены дополнительно пятый шестой и сельмой эле - 25 менты И-НЕ, четвертьд пятый и шестой элементы И, третий инвертор, четвертый и пятый элементы ИЛИ, а первый элемент И-НЕ снабжен дополнительнымвходом, соединенным с входами четвер- Зо тых элементов ИЛИ и И, шестого элемента И-НЕ, а также - с входом третьего инвертора и выходом пятого элемента И-НЕ, первые три входа которого соединены с соответствующими выходами обоих двухпороговых компараторов и нуль-органа, а два других - синверсными выходами вспомогательныхЮ-триггеров обоих каналов, причемвыход третьего инвертора соединен свходом пятого элемента ИЛИ, а двадругих входа обоих дополнительныхэлементов ИЛИ соединены с прямым иинверсным выходами основных триггеров, при этом выходы упомянутых элементов ИЛИ соединены с входами седьмого элемента И-НЕ, выход второго инвертора соединен с другим входом шестого элемента И-НЕ, соединенного своим вьмодом с одним входом шестогоэлемента И, другой вход которого соединен с выходом первого элемента И-НЕи с входом пятого элемента И, выходтретьего элемента И-НЕ соединен сгггчгим входом четвертого элемента И,а другой вход пятого элемента И соединен с инверсным выходом основногоКК-триггера противоположного канала,входы установки основного и вспомогательного КЯ-триггеров соединеныс выходами четвертого элемента И иседьмого элемента И-НЕ соответственно,. входы сброса - с выходами пятогои шестого элементов И.03053 оставитель Л,Бомкоехред М.Дидык Корректор В.Гирня тор О.Голова 1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 1 О аказ 5084/57 Тираж 647 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5