Устройство для цифрового управления -фазным широтно импульсным преобразователем

4(51) Н 02 М 7/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН оинеи е тем,ния емен(54) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ М-ФАЗНЫМ НЬМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ дающий генератор, п товому счетчику.имп кие выходы которого ДЛЯ ЦИФРОВОГОШИРОТНО-ИМПУЛЬСсодержащее за дключенный к та льсов, логичессоединены с одыход первого элемента И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство С В 424290, кл, Н 02 Р 13./16, 1970.2. Авторское свидетельство ССС В 752737, кл. Н 02 Р 13/16, 199,ними входами дешифраторов,. к другимвходам которых подключены логическиевыходы реверсивного счетчика, входсложения и вычитания которого связанс блоком управления, согласующийэлемент с М выходами, состоящий изМ групп элементов И по М элементов Икаждая, входы элементов И первойгруппы соединены с дешифраторами и.с одним информационным выходом реверсивного счетчика, фиксирующего регу"лирование в пределах О-м-, выход первого элемента И упомянутой группысоединен с первым выходом согласующего элемента, выход М-го элемента Иэтой группы соединен с М-м выходомсогласующего элементавходы элементов И М-й группы соединены с дешифраторами и с М-м информационным выходом реверсивного счетчика, фиксирующего регулирование в пределахММ-й группы соединен с Мвыходо согласующего элемента, выход М-г элемента И указанной группы соед с первым выходом согласующего эл мента, .о т л и. ч а ю, щ е е с .я что, с целью упрощения и расшире функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено триггером раздельными входами, элементомдвумя блоками .элементов И с М эз тами И кажцый, четырьмя элемента ИЛИ, одним блоком. элементов И.с тырьмя элементами И, дешифраторы снабжены двумя выходами фиксации позиций и дополнительным входом, при-чем одни входы элементов И первогоФ блока элементов И соединены с первы" ми выходами фихсации позиций, одни Я входы третьего блока элементов И соединены с,выходами соответствующих дешифраторов,. вторые входы.элемен- Я тов И подключены соответственно к второму информационному. выходу реверсивного счетчика и к одному выходу дополнительного.триггера, соеди-, ненному также с двумя первыми элемен. тами И второго. блока и сздополнительными входами дешифраторов,"второй выход триггера подключен к двум другим элементам И второго блока и к элементам И согласующего элемента, выходы которого. подключены к одним входам первых двух элементов ИЛИ, другие входы которых соединены с выходами элементов И первого блока эле- ментов И,. один из которых выходом подключен также к одному входу триггера, второй -вход которого соединен с выходом элемента И, три входа которого подключены.к входу вычитания реверсивного счетчика, к выходу сло 1138902жения блока, управления и к второму , тов ИЛИ, два входа которых подключевыходу Фиксации позиций М-го дешифра ны к выходам соответствующих.элементора, а входы сложения и вычитания тов И второго. блока элементов И, реверсивного счетчика подключены квходыкоторых соединены с выходами словыходу третьего,и четвертого элемеи- женияи вычитания блока управления.Изобретение относится к электротехнике и может быть дрименено для управления полностью.управляемыми вентильными преобразователями.Известно устройство для управления М-фазным .преобразователем, сьдер .жащее задающий генератор., подключен:ный к М-тактовым, счетчикам импульсов соединенных с М дешифраторами, к дру гим входам которых подключены М реверсивных счетчиков, подключенных .к блоку. управления Я .Однако такое устройство не позволяет обеспечить, одновременное управ.ление тиристорным регулятором напряжения.и регулятором поля с использованием одних и тех же основных элементов.Наиболее близким к изобретению аппо технической сущности, является устройство для цифрового управления М-фазным широтно-импульсным преобра.зователем, содержащее задающий генератор, подключенный к тактовому счетчику, выходы которого соединены с дешифраторами, к другим входам которых подключены выходы реверсивного ,счетчика, выходами подключенного к ;одним входам. элементов И согласующего элемента, к другим входам которых подключены выходы соответствующих дешифраторов 2 .Однако известное устройство не обеспечивает одновременного управления тиристорными импульсными преобразователями напряжения и, например, регуляторами поля при стабилизации коэффициента заполнения тиристорного импульсного .преобразователя, что требует формирования.дополнительных М каналов управления.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и упрощение устройства.10151 20 2535 Поставленная цель достигается тем, что устройство для цифрового управления М-фазным широтно-импульсным преобразователем, содержащее за-, дающий генератор, подключенный к тактовому счетчику импульсов, логическиевыходы которого соединены. с однимивходами дешифраторов, к другим входамкоторых подключены .логические выходыреверсивного счетчика, вход сложенияи вычитания которого связан с блокомуправления,.согласующий элемент, сМ выходами, состоящий из М групп элементов И по. М элементов И каждая, входы элементов И первой гРуппы соединены с дешифраторами и,с одним информационным выходом. реверсивногосчетчика, фиксирующего регулирование в пределах 0, выход первого элеменМта И упомянутой группы соединен с первым выходом согласующего, элемента, выход М-го элемента И этой же.группы соединен с М-м выходом согласующего элемента, входы элементов. И М-й группы соединены с дешифраторами и с М-минформационным выходом реверсивногосчетчика, фиксирующего регулированиеМ в пределах --- 1 выход первогоэлемента И М-й группы соединен с М выходом согласующего элемента, выходМ-го элемента И указанной группысоединен с первым выходом согласующего элемента, дополнительно снабжено триггером с раздельными входами, элементом И, двумя блоками элементовИ с М элементами. И каждый, четырьмяэлементами ИЛИ, одним блоком элементов И с четырьмя элементами И, де 40,шифраторы снабжены двумя, выходамификсации позиций и дополнительным входом,причем одни входы элементовИ первого блока. элементов И соединеныс первыми выходами, фиксации позиций, 45:одни входы, третьего блока. элементов113890 И соединены с выходами соответствующих дешифраторов, вторые входыэлементов И подключены.соответственно к второму информационному выходуреверсивного, счетчика и к одному выходу дополнительного триггера, соединенному также с двумя первыми элементами И второго блока и с дополни"тельньми, входами дешифраторов, второйвыход триггера подключен к двум другим элементам И второго блока и кэлементам И согласующего элемента,выходы которого. подключены к однимвходам первых двух элементов ИЛИ,другие входы которьк соединены с выходами элементов И первого. блока элементов И, один из которых выходомподключен также к одному. входу триггера, второй вход которого соединенс выходом элемента И, три входа которого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика, к выходу сложе-.ния блокауправления и к второму выходу фиксации,позиций М-го дешифратора, а входы сложения и вычитания реверсивного счетчика подключены к выходу третьего и.четвертого элементовИЛИ, два входа которых подключены квыходам соответствующих элементов Ивторого блока элементов И, входы которых соединены с выходами сложенияи вычитания блока. управления.На фиг.1 представлена силоваясхема преобразователя, осуществляющая регулирование напряжения на дви"35гателях и регулирование поля обмоткивозбуждения, в частном случае длядвух Фаз; на Фиг.2 - блок-схема устройства управления М-фазным, в частном случае двухфазным, преобразовате-,лем и регуляторами, поля; на фиг.3 -схема включения элементов дешифратора при формировании предельного коэффициента заполнения,Силовая схема (фиг.1) содержит ис 45 точник 1 питания, подключенный к двигателям 2 и 3, зашунтированным обратными диодами. 4 и 5. К второму выходу двигателей подключены обмотки6 и 7 возбуждения, шунтированные уз лом регулирования коэффициента. ослаб. ления поля, состоящим из тиристора 8, 9 ослабления, поля, последователь,ным резистором 10, 11, параллельным резистором .12, 13 и диодом 14, 15 55 ослабления поля. Последовательно с цепью нагрузки, состоящей из двигателя и обмотки возбуждения, включен 2 4тиристорный импульсный. преоСразователь, содержашнй. главный тиристор 16, 17, зашунтированный цепью после довательно соединенных коммутирующе. го тиристора 18, 19, коммутирующего конденсатора 20, 21, коммутирующего, дросселя 22, 23 и перезарядной ветвью состоящей из перезарядного диода 24, 25 и переэарядного дросселя 26, 27.Устройство управления (Фиг.2) содержит задающий генератор 28, подключенный к тактовому счетчику 29, выходы 30 - 32 которого подключены к одним входам дешифраторов 33 и 34, Выходы 30.и 31 служат. также,для подачи несдвигаемых во времени импуль сов, смещенных один относительно другого на 180 эл.град., на главные тиристоры 16 и 17, к вторым входамдешифраторов .подключены одни. выходыреверсивного .счетчика 35, другие,(информационные) выходы 36 и 37 которого,подключены к одним входам элементовИ 38 и 39 первой группы элементов-Ии к одним .входам элементов И 40 и 41М-й (второй). группы согласующего эле мента. 42. Вторые.входьь элементов И подключены к выходам.дешифраторов 33и 34. Первый выход,43 Фиксации позиции одного.из дешифраторов, в частности 34, определяет собой максимально допустимое значение коэффициента:заполнения тиристорно-импульсногопреобразователя при стабилизации напряжения на двигателе после выходана номинальное. напряжение перед началом регулирования. степени ослабле.ния поля. Выходы 44 и 45 согласующего элемента подключены к первому 46 и второму 47 -элементам ИЛИ, к другимвходам которых подключен выход элементов, И 48 и 49 первого дополнитепьного бло .а 50 Элемент И 49-подключентакже к одному, раздельному входутриггера 51, один выход которогосоединен с входами элементов И 38-41;,согласующего элемента 42. К входам двух элементов И 52 и 53 второго, блока 54 элементов И, к однйм входам двух других. элементов И 55 и 56 этого блока подключен второй,разделительный выход. триггера 51, кото- рый подключен также к входам 57 и 58 дешифраторов 33 и 34, обеспечивающим формирование импульсов с максимально допустимым коэффициентом заполнения преобразователя без ре 1138902версивного счетчика 35, а также к одним входам элементов И 59 и 60 третьего блока 61 элементов,И, вторые входы которых. соединены с выхода ми дешифраторов ЗЗ и 34. Одни входы 5 элементов И 48 и 49 первого блока подключены к соответствующим выходам дешифраторов, а другие - к выходу 37 реверсивного счетчика 35. Второй раздельный вход триггера 5 1 подклю О чен к выходу индивидуального элемента 62, один вход которого, подключен к второму выходу, 63 фиксации позиций дешифратора 34, по которому следуют импульсы при минимальном. ослаблении 35 поля обмотки 6, .7 возбуждения. Второй и третий входы элемента И 62 подключены к входу вычитания реверсивного счетчика 35 и к выходу 63 сложения блока 64 управления, имею щего выход 65 вычитания. Выходы 63 и 65 сложения и вычитания блока 64 управления подключены перекрестно через элементы И второго .блока 54 элементов И и через третий 66 и чет вертый 67 элементы ИЛИ к входам 68 и 69 соответственно. сложения и вычитания реверсивного счетчика 35, вход 70 установки в исходное состояние подключен к выходу блока 64 уп- ЗО равления, Выходы элементов,ИЛИ 46 и 47 прецназначены для подачи сдвигаемых во времени последовательностей импульсов на коммутирующие тиристоры 18 и 19 преобразователей. Выходы элементов И 59 и 60 третьей дополнительной группы элементов И служат для подачи импульсов на тиристоры 8 и 9 ослабления поля.Схема, представленная на фиг.З, содержит дешифратор 34, к которому подключены выходы 30-32 тактового счетчика 29 и реверсивного. счетчика 35, Выход этого дешифратора представ ляет собой выход элемента ИЛИ 71, к входам которого подключены элементы И 72 и 3, с помощью которых фор- " мируется сдвиг импульсов во времени путем совпадения единиц, следующих с тактового и реверсивного счетчиков 50 при соответствующих подключениях их выходов. Элемент И 73 пропускает на свой выход импульс при достижении предельно допустимого коэффициента заполнения преобразователя при выходе 5" на номинальное напряжение. Этот им- . пульс появляется также на выходе 43: К входам элемента И 73 к которым под-,ключены выходы реверсивного счетчика 35, формирующие:этот предельный коэффициент заполнения, подключен также вход 58, являющийся раздельным выходом триггера 51.Устройство работает следующим образом.Реверсивный счетчик 35,устанавливается в исходное. состояние, при этом на его первом, информационном. выходе Зб появляется сигнал,.который следует на элементы И 38 и 39 первой группы согласующего элемента 42. Триггер 51 находится в состоянии, при котором сигнал с его одного раздельного выхода поступает на вторые входы элементов И 38 и 39.и на элементы И 52 и 53 второй дополнительной группы 54 элементов И.При поступлении от блока 64 управ ления по выходу 63 сложения одного импульса на вход 68 сложения реверсивного счетчика 35 через последовательно соединенные элементы И 53 и ИЛИ бб счетчик 35 займет свое первое состояние. В соответствии с этим состоянием двоичные коды поступают на одни входы дешифраторов 33 и 34, на другие, входы которых. непрерывно поСтупают изменяющиеся во времени коды с выходов,30-,32 тактового,счетчика 29, который непрерывно изменяет свои состояния в зависимости от частоты работы задающего генератора 28. По выходам 30 и 31 несдвигаемые во 1времени импульсы и смещенные одинотносительно другого импульсы поступают с частотой Г,Р = 1/2 (г - частота работы задающего генератора; п - разрядность тактового счетчика)на главные тиристоры. 16 и 17,преобразователей(фиг 1,), при открывании которых напряжение от источникапитания подается на двигатели 2 и 3. Матрицы дешифраторов 33 и 34 наб.раны на половину диапазона.регулирования коэффициента. заполнения, т.е. на 0140,5, но со смещением во времени на 180 эл,град, По отношению к 1-й фазе дешифратор 33 регулирует впределах 0660,5, а дешифратор 34 - в пределах 0,5 сс 1,0;При совпадении в дешифраторах 33и 34 кодов, поступающих с выходовреверсивного счетчика 35, с кодами,поступающими с выходов, тактовогосчетчика 29, на выходах дешифраторов33 и 34 появляются .импульсы, смещен10 20 ные отыоситеЛьно.импульсов, следующих по выходам 30 и 31, на величину,равную шагу дискретизации,Т"и = 2 Я5где Т - период переключения тиристоров Фазы.Эти импульсы через, первую. группуэлементов И 38 и 39 согласующегоэлемента 42 поступают на.выходы 44и 45 и далее через элементы ИЛИ 46и 47 на коммутирующие тиристоры 18и 19 преобразователей,Эти тиристоры открываются, обеспе.чивая подачу обратного .напряжения 15коммутирующего конденсатора 20, 21к главным тиристорам 16 и 17, закрывая последние,. При этом коммутирующие конденсаторы 20 и 21.перезаряжаются через перезарядную ветвь(диод 24, 25, перезарядный дроссель22, 23) и через источник питания.В период паузы ток в двигателе 2, 3и в обмотке возбуждения поддерживает.ся, замыкаясь через диоды 4, 5, 14 25и 15. По мере увеличения скоростивращения двигателя увеличиваетсяпротиво-ЭДС, поэтому для поддержаниятока в двигателе постоянным необхо-димо увеличение длительности импуль" 30са, что достигается путем подачипоследующих импульсов на вход 68 сло.жения реверсивного счетчика 35, занимающего новое состояние, в соответствии с которым двоичные кодыпоступают на дешифраторы 33 и 34.В этих дешифраторах происходит совпадение уже других кодов, поступающих.по выходам тактового и реверсивногосчетчиков. Поэтому рассогласование 40между импульсами, следующими повыходам 30 и 31, относительно импульсов, следующих, по выходам эле,ментов ИЛИ 46 и 47 увеличивается.При достижении коэффициента заполнения, равного 0,5 на втором ин-формационном выходе 37 реверсивного"счетчика 35 появляется сигнал приУодновременном. пропадании,на выходе 36,Это приводит к тому, что сдвигаемыево времени импульсы с выходов дешифраторов 33 и 34 следуют на выходы 44и 45 согласующего элемента 42 черездругие элементы Ц 40 и 41, тем.самьвобеспечивая увеличение коэффициентазаполнения преобразователя больше0,5 путем переключения.каналов управления с помощью согласующего элемента 42. При этом с первого дешифратора 33 управляющие, импульсы уже .поступают во вторую фазу (выход 44), а с второго дешифратора. 34 - в первую Фазу (выход 45). По мере поступления последующих импульсов, на реверсивный счетчик 35 по входу 68 сложения от блока 64 управления происходит изменение записанного числа в реверсивном счетчике 35 и, соответственно, изменение длительности импульсов выходного напряжения преобразователей путем рассогласования во времени включения тиристоров 18 и 19 относительно тиристоров 16 и 17.При достижении номинального напряжения на двигателях 2 и 3 (близкого к номинальному) происходит стабилизация напряжения на двигателе путем стабилизации коэффициента, заполнения преобразователей.,Дальнейшее увеличение скорости вращения двигателей возможно обеспечить путем ослабления поля двигателей. На данной стадии регулирования появляются сигналы, на первом дополнительном выходе, 43 дешифратора 34 фиг.2 и 3) и на аналогичном выходе дешифратора 33, которые поступают на одни входы элементов И 48 и 49 первой группы 50 элементов И. Учитывая, что регулирование осуществляется.на второй зоне, когда на информационном выходе 37 счетчика 35 присутствует сигнал, с выхода элемента И 49 первой группы импульспоступает иа один раздельный входтриггера 51, переводя его в другоесостояние, при котором сигнал с одного его выхода исчезает, появляясьна другом. При этом сигналы с злемен.тов И 38-41, .52 и 53 снимаются, поступая на одни входы элементов .И 55и 56 второй группы элементов И иэлеме ;т:.-:. И 59 и 60 третьей группы.Одновременно сигнал с выхода элемента И 49 переводит реверсивный счетчик 35 в исходное состояние, при ко-тором появляется сигнал на 1-м инФормационном выходе 36.При представленном на фиг,1 принципе построения узла ослабления поля тиристоры 8 и 9 ослабления поля за-крываются одновременно при закрытииглавных,тиристоровпутем .открыванйякоммутирующих тиристоров 18 и 19,т.е. увеличение степени ослабленияполя достигается путем увеличениярассогласования,во времени открыва138902 105 О И 52 и ИЛИ 67. 55 ния тиристоров 8.и 9 ослабления поля относительно коммутирующих .тиристоров 18 и 19 путем уменьшения времени рассогласования между открыванием главных. тиристоров 16 и 17 и тирис,торов 8 и 9,ослабления поля Предель. ные значения. коэффициента ослабления цоля выбираются путем выбора параметров сопротивлений 10 - 13.Для обеспечения регулирования величины. коэффициента ослабления поля с помощью основных элементов, участ" вуюших в.изменении напряжения на двигателях, коммутирующие тиристоры 16 и 17 о"гкрываются при стабилизированном коэффициенте заполнения преобразователей через элементы И 48 и 49 первого блока 50.Сдвигаемые во времени импульсы с дешифраторов 33 и 34 поступают на тиристоры 8 и 9 ослабления поля через элементы И 59 и 60 третьего блока 61 с выходов дешифраторов 33 и 34. Увеличение сдвига во времени между коммутирующими тиристорами 16 и 17 и тиристорами 8 и 9 ослабления поля осуществляется путем подачи импульсов от блока 64 управления уже на вычитающий, вход 69 реверсивного счетчика через элементы И 55 и 56 второго блока 54.Учитывая, что но входу 57, 58 дешифраторов (фиг.2 и 3) на данной стадии регулирования подается потен. циальный сигнал на входы элементаИ 73, подключенные со стороны реверсивного счетчика 35, при совпадении в элементе И 73 кодов, поступающих с тактового счетчика 29, с сигналами, поступающими по входу 58 (аналогично по входу 57), по выходу 43 следуют импульсы через элементы И 49 и элемент ИЛИ 47 на коммутирующий тиристор с постоянным сдвигом (аналогично на элемент ИЛИ 46 с второго дешифратора) . При появлении очередного импульса от блока 64 управления на выходе 63 сложения этот импульс уже поступает на вход 69 вычитания реверсивного счетчика 35, приводя тем самым к уменьшению записанного.в нем числа. В соответствии с этим числом двоич-, ные коды поступают на входы,дешифраторов 33.и 34. Коды, совпадая в дешифраторах с соответствующими. кодами, поступающими с тактового счет" чика 29, приводят к появлению.сдви 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 гаемых во времени импульсов на выходах дешифраторов, которые через элементы И 59 и 60 третьего блока 1 И 61 поступают на тиристоры 8 и 9 ослабления поля. Поступление последующих импульсов от блока 64 управления на вход 69 вычитания реверсив- ного счетчика 35 приводит к увеличению времени бткрытого состояния тиристоров 8 и 9 ослабления поля путем увеличения упреждения открывания ти-. ристоров ослабления поля относительно коммутирующих тиристоров 1,6 и 17, т.е, упреждения поступления импульсов по выходам элементов И 59 и 60 относительно импульсов, следующих по выходам элементов ИЛИ 46 и 47.Для уменьшения степени ослабления поля импульсы управления с блока 64 управления с выхода 65 вычитания поступают .на вход 68 сложения реверсивного счетчика 35 через элемент И 56 и элемент ИЛИ 66 После достижения минимального значения коэффициента ослабления поля с выхода 63 одного иэ дешифраторов (34) поступает импульс на один вход элемента, И 62, на другие входы которого поступают импульсы, с входа 68 сложения счетчика 35 и с выхода 65 вычитания блока 64 управления. Совпадение этих сигналов приводит к подаче сигнала с выхода элемента И 62 на другой раздельный вход триггера 51, переводя его в исходное состояние, при котором вновь появляются сигналы на входах элементов И 38 - 41 блока 42 согласования и на входах элементов И 52 и 53 второго дополнительного блока 54, При этом сигналы с элементов И 59 и 60 третьего и 48 и 49 первого блоков снимаются, прекращая подачу импульсов на тиристоры ослабления поля. Дальнейшая подача импульсов на коммутирующие тиристоры происходит вновь через элементы И 38-41 согласующего элемента 42. Причем для уменьшения длительности выходного импульса преобразователя сигналы с блока 64 управления с выхода 65 вычитания поступают на вход 69 вычитания реверсивного счетчика 36 через элементы Таким образом, данное устройство позволяет осуществлять одновременное управление тиристорными импульсными преобразователями напряжения и регуляторами поля с использованием. однихи тех же основных, элементов цифровой системы управления таких как тактовый, реверсивный счетчик, Дешифратрры, задающий генератор, согласующий элемент,.что позволяет, расширять 5 область применения известного технического решения, упростив тем самымв целом систем одновременного регу-лирования импульсными регуляторамиполя и преобразователями напряжения.1138902 оставитель О. ПарфеноехредС.Легеза лайч ктор дписное скан наб.,г, Ужгород, ул. Проектна Пате 10703/43 Тираж 64 б ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рмитета Соткрытий Корректор В. Синицка