CS238559B1

CS238559B1 - Connection of the phase control circuit of the multiphase electrical devices

Info

Publication number: CS238559B1
Application number: CS812248A
Authority: CS
Inventors: Vratislav Stepar; Vojtech Hofman
Original assignee: Vratislav Stepar; Vojtech Hofman
Priority date: 1981-03-27
Filing date: 1981-03-27
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS224881A1

Abstract

Řešení spadá do oboru silnoproudé elektrotechniky. Zapojení řeší technický problém zrychlení fázového řízení tam, kde časová konstanta regulátoru vnější zpětnovazební smyčky není dostatečné dlouhá vzhledem k časové konstantě fázového závěsu. Podstata spočívá v zapojení pomocného komparátoru, napájeného pomocným komparačním napětím Uri, na výstup napětí pilového průběhu generátoru pulsů, na jehož výstup pulsního napětí obdélníkového průběhu je zapojen čítač s dekodérem. Výstup pomocného komparátoru je zapojen na jeden vstup hradla, na jehož druhý vstup je zapojen zdroj blokovacího napětí a jehož výstup je spojen s blokovacím vstupem čítače a dekodéru. Řešení je využíváno v obvodech fázového řízení odporových svářecích strojů, další použiti je možno např. u usměrňovačů s fázovým řízením.The solution falls into the field of high-current electrical engineering. The connection solves the technical problem of accelerating phase control where the time constant of the external feedback loop regulator is not long enough with respect to the time constant of the phase lock. The essence lies in connecting an auxiliary comparator, powered by the auxiliary comparison voltage Uri, to the output of the sawtooth waveform voltage of the pulse generator, to whose output of the rectangular waveform pulse voltage a counter with a decoder is connected. The output of the auxiliary comparator is connected to one input of the gate, to whose other input a blocking voltage source is connected and whose output is connected to the blocking input of the counter and decoder. The solution is used in phase control circuits of resistance welding machines, other uses are possible, e.g. in rectifiers with phase control.

Description

Zapojení obvodu fázového řízení vícefázových elektrických zařízeniPhase control circuit of multiphase electrical devices

Řešení spadá do oboru silnoproudé elektrotechniky. Zapojení řeší technický problém zrychlení fázového řízení tam, kde časová konstanta regulátoru vnější zpětnovazební smyčky není dostatečné dlouhá vzhledem k časové konstantě fázového závěsu. Podstata spočívá v zapojení pomocného komparátoru, napájeného pomocným komparačním napětím U_ri, na výstup napětí pilového průběhu generátoru pulsů, na jehož výstup pulsního napětí obdélníkového průběhu je zapojen čítač s dekodérem. Výstup pomocného komparátoru je zapojen na jeden vstup hradla, na jehož druhý vstup je zapojen zdroj blokovacího napětí a jehož výstup je spojen s blokovacím vstupem čítače a dekodéru.The solution belongs to the field of heavy-current electrical engineering. The wiring solves the technical problem of accelerating the phase control where the time constant of the external feedback loop controller is not long enough relative to the time constant of the phase lock. The essence is to connect an auxiliary comparator, powered by an auxiliary comparative voltage U _r i, to the output of the saw waveform voltage of the pulse generator, to whose output the pulse voltage of the rectangular waveform is connected the counter with the decoder. The output of the auxiliary comparator is connected to one gate input, to the other input of which the blocking voltage source is connected and whose output is connected to the blocking input of the counter and the decoder.

Řešení je využíváno v obvodech fázového řízení odporových svářecích strojů, další použiti je možno např. u usměrňovačů s fázovým řízením.The solution is used in phase control circuits of resistance welding machines, other applications are possible eg in phase control rectifiers.

238 559 (51) Int. Cl.’238,559 (51) Int. Cl. '

H 03 K 19/02H 03 K 19/02

- 1 238 559- 1 238 559

Vynález se týká zapojení obvodů fázového řízení vícefázových elektrických zařízení, zejména pro řízení troj-nebo šestipulsních usměrňovačů a tyristorových spínačů ovládajících příkon výkonových zařízení, synchronizovaných jednou fází sítového napětí, vybavených fázovým detektorem a řízeným generátorem pilotních pulsů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the connection of phase control circuits of multiphase electrical devices, in particular for controlling three- or six-pulse rectifiers and thyristor switches controlling the power input of power devices synchronized by one phase of line voltage, equipped with a phase detector and controlled pilot pulse generator.

Úkolem obvodů fázového řízení je vytvářet soustavu zapínacích pulsů pro tyristory fázového řízení, jejíž fázový vztah k synchronizačnímu sítovému napětí je určen řídícím stejnosměrným napětím. Soustava řídicích pulsů má mít v ustáleném stavu regulace konstantní vzájemný odstup jednotlivých pulsů, což zajíštuje symetrii odběru a zatěžování jednotlivých fází.The task of the phase control circuits is to create a set of switching pulses for the phase control thyristors, whose phase relation to the synchronizing mains voltage is determined by the control DC voltage. The set of control pulses should have a constant mutual spacing of individual pulses in steady state of regulation, which provides symmetry of sampling and loading of individual phases.

Jsou zn-áma zapojení, která, této podmínce více či méně vyhovují. Jedním ze známých zapojení je zapojení založené na vytvoření pilotních pulsů o frekvenci, která je součinem frekvence sítě a pulsního čísla řízené soustavy. V tomto zapojení je převodník napětí-fáze předřazen synchronizačním obvodům vytvářejícím pilotní pulsy, které jsou pomocí dekodéru rozdělovány do jednotlivých fází. Nevýhodou tohoto zapojení je, že časová konstanta regulátorů vnější zpětnovazební smyčky, například z výstupu regulace napětí nebo proudu na vstup řídících obvodů, musí být delší než časová konstanta synchronizačních obvodů fázového řízení. Proto je možno použít tohoto řešení jen tam, kde časová konstanta vnější regulace může býtThey are wiring that more or less satisfy this condition. One known circuit is a circuit based on the generation of pilot pulses at a frequency that is the product of the network frequency and the pulse number of the controlled system. In this connection, the voltage-to-phase converter is upstream of the synchronization circuits producing pilot pulses, which are divided into individual phases by means of a decoder. The disadvantage of this circuit is that the time constant of the external feedback loop controllers, for example from the voltage or current control output to the control circuit input, must be longer than the time constant of the phase control synchronization circuits. Therefore, this solution can only be used where the external control time constant can be

- 2 dostatečně dlouhá.- 2 long enough.

238 559238 559

Účelem vynálezu je odstranění vpředu uvedené nevýhody, čehož se podle podstaty vynálezu dosáhlo tím, že synchroniv začni sítové napětí U_Q je zavedeno na vstup fázového detektoru, na jehož druhý vstup je zpětnovazební smyčkou zapojen jeden z výstupů obvodů fázového řízení a na jehož výstup je zapojen regulátorem řízený generátor pilotních pulsů. Na jeho první výstup s půlením napětím obdélníkového průběhu je zapojen čítač s dekodérem a na druhý výstup s napětím ^U62 .The purpose of the invention is to eliminate the above mentioned disadvantage, which according to the principle of the invention is achieved by the synchronization of the line voltage U _Q being applied to the input of a phase detector, the other input of which is connected via a feedback loop. Regulated pilot pulse generator. A counter with a decoder is connected to its first half-voltage output with a rectangular waveform, and to the second output with a voltage of ^U 62.

pilového průběhu pomocný komparétor s pomocným komparačním napětím U_r^ na druhém vstupu, přičemž výstup pomocného komparátoru je spojen s hradlem, na jehož výstup je zapojen blokovací vstup čítače a dekodéru a jehož druhý vstup je spojen se zdrojem blokovacího napětí U^.sawing an auxiliary comparator with an auxiliary comparative voltage U _r na at the second input, the output of the auxiliary comparator being connected to a gate, the output of which is connected to the blocking input of the counter and the decoder and the other input is connected to the blocking voltage source

Kromě převodníku napětí-fáze, který je předřazen synchronizačním obvodům, popřípadě jeho nahrazení zapojením podle obr. 2, které bude dále popsáno, a zajištuje fázové řízení pulsů v požadovaném rozsahu fáze s pomalejší časovou konstantou vnějšího regulátoru, je z pilotních pulsů synchronizován pomocný převodník napětí-fáze, který umožňuje fázové řízení sice v omezeném rozsahu fáze, avěak s rychlostí regulace, která není časově omezována žádným z bloků použitých v obvodech fázového řízení.In addition to the voltage-phase transducer upstream of the synchronization circuits or its replacement by the circuit shown in Fig. 2, which will be described below, and providing phase control of the pulses in the desired phase range with a slower time constant of the external controller. a phase which allows phase control, although within a limited phase range, but with a control rate that is not limited in time by any of the blocks used in the phase control circuits.

Zapojení podle vynálezu je dále popsáno a vysvětleno s pomocí výkresů, z nichž je na obr. 1 jeden příklad zapojení podle vynálezu _tobr. 2 druhý příklad zapojení podle vynálezuj obr. 3 grafické znázornění výstupních signálů z bloků v zapojení podle obr. 1₍ obr. 4 grafické znázornění výstupních signálů z bloků v zapojení podle obr. 2.Involvement of the invention is further described and illustrated by the drawings, of which Fig. 1, one example of a circuit according to the invention, _t FIG. 2, the second connection example according vynálezuj FIG. 3 is a graphical representation of the output signals of the blocks in the diagram of FIG. 1 _(Figure 4 is a graphical representation of the output signals from the blocks in the circuit of FIG. 2.

Podle obr. 1 a jemu přísluěejícímu grafickému znázornění signálů napětí označených U s indexem příslušného bloku na obr. 3 je synchronizační napětí U z výstupu filtru 0, kteréAccording to Fig. 1 and its associated graphical representation of the voltage signals designated U with the index of the respective block in Fig. 3, the synchronization voltage U from the filter output 0, which

- 3 238 559 je filtrem Ό fázově posunuto proti sítovému napětí U .zaveděno do tvarovače 1 pulsního napětí obdélníkového průběhu. Pulsním napětím je řízen pilový generátor 2 s výstupním napětím Výstup pilového generátoru 2 je zapojen na vstup základního komparátoru 2, kde je porovnáván se základním regulačním napětím ^Ur2> určujícím fázi <76^ napětí na výstupu základního komparátoru J. Toto napětí je přivedeno na vstup fázového detektoru 4. jako zadaná hodnota frekvence synchronizačních pulsů, přičemž na druhý jeho vstup je zapojen zpětnovazební smyčkou jeden ze tří výstupů 91 - 93. například prvý výstup 91 čítače 2» obvodů fázového řízení jako skutečná hodnota frekvence. Na výstupu fázového detektoru £ je napětí o šířce pulsů , která odpovídá okamžité hodnotě fázového rozdílu mezi zadanou a skutečnou hodnotou frekvence pulsů na vstupech fázového detektoru £. Regulátor 2 po zpracování tohoto napětí analogově řídí generátor 6 pilotních pulsů. Ten na prvním výstupu 61 vytváří pulsní napětí obdélníkového průběhu a na druhém výstupu napětí pilového průběhu, oba o stejné frekvenci.3 238 559 is phase shifted by the filter proti against the line voltage U, introduced into the rectangular waveform pulse former 1. Pulse voltage is controlled by the saw generator 2 with output voltage The output of the saw generator 2 is connected to the input of the basic comparator 2, where it is compared with the basic control voltage ^U r2> determining the phase <76 ^. of the phase detector 4 as a set value of the frequency of the synchronization pulses, the second of which is connected by a feedback loop to one of the three outputs 91-93. for example, the first output 91 of the phase control circuit counter 2 as the actual frequency value. At the output of the phase detector 6 there is a pulse width voltage which corresponds to the instantaneous value of the phase difference between the input and the actual value of the pulse frequency at the inputs of the phase detector 6. After processing this voltage, the controller 2 analogously controls the pilot pulse generator 6. This on the first output 61 generates a pulse voltage of rectangular waveform and on the second output a saw voltage waveform, both at the same frequency.

První výstup 61 pulsního napětí obdélníkového průběhu je zapojen na vstup čítače 2> zatímco napětí pilového průběhu z druhého výstupu 62 určující fázi oC^ jsou zavedeny na vstup pomocného komparátoru 2, kde jsou porovnávány pomocným komparačním napětím U^. Výstup pomocného komparátoru 2 Ú^e spojen s hradlem 8, k jehož druhému vstupu je připojeno blokovací napětí υ^, s jehož pomocí lze blokovat pulsy pro tyristory.The first rectangular pulse voltage output 61 is connected to the counter input 2, while the saw voltage from the second phase determining output 62 is applied to the input of the auxiliary comparator 2, where they are compared with the auxiliary comparative voltage U1. The output of the auxiliary comparator for ^E 2 connected to the gate 8, to whose second input is connected to the blocking voltage υ ^, which makes it possible to block the pulses for the thyristors.

Na výstupu hradla 8 jsou pulsy o stejné šířce a frekvenci jako napětí Uy pulsního průběhu na výstupu pomocného komparátoru 2 a jsou zavedeny na blokovací vstup čítače 2 a dekodéru 10.At the gate output 8 pulses of the same width and frequency as the pulse waveform voltage Uy at the output of the auxiliary comparator 2 are applied to the blocking input of the counter 2 and the decoder 10.

Tím mohou měnit fázi vstupních hran pulsů zaváděných z prvního výstupu 61 generátoru 6 pilotních pulsů do čítače 2· ^To se projeví na fázi kódovaných signálů na prvním, druhém a třetím výstupu 91.92 a 93 čítače 2· Dekodér 10 zajištuje jejich symetrické rozdělení s odstupem -2L pro šestipulsníThey can thus change the phase of the input edges of the pulses fed from the first output 61 of the pilot pulse generator 6 to the counter 2. ^This is reflected in the phase of the coded signals at the first, second and third outputs 91.92 and 93 of the counter 2. for six-pulse

- 4 238 559 soustavu na jednotlivé výstupy 101 až 106. Pulsy zakreslené v diagramu na obr. 3 jsou určeny pro řízení šestipulsní soustavy, u které není nutné zdvojovat nebo násobit pulsy v okamžicích komutace ventilů. V případě potřeby je možné zdvojení nebo jinou kombinaci pulsů provést v jednotce koncových stupňů •11. které jinak má zesilovat výkonově pulsní napětí U₁₀₁ - ^ui06 na úroveň potřebnou pro řízení tyristorů z výstupů 111 - 116 koncového stupně 11.The pulses shown in the diagram of FIG. 3 are designed to control a six-pulse system in which it is not necessary to duplicate or multiply the pulses at the time of valve commutation. If necessary, doubling or other combination of pulses can be performed in the output stage unit • 11. which would otherwise amplify the power pulse voltage U ₁₀₁ - ^at i06 to the level needed to control the thyristors from outputs 111 - 116 of output stage 11.

Jiné, zjednodušené zapojení podle vynálezu je znázorněno na obr. 2 a jemu příslušející signální diagram je na obr. 4. Výstup tvarovače 1, je zapojen přímo na vstup fázového detektoru £ a zdroj Z2 základního regulačního napětí U_p2 je zapojen na druhý vstup regulátoru 2 řízeného generátoru £· oproti předchozímu zapojení odpadá převodník napětí-fáze sestávající z pilového generátoru a základního komparátorů. Stejného účinku je však dosaženo využitím vlastností varianty fázového závěsu spočívající v regulaci na nenulovou odchylku fáze při nulovém regulačním signálu na vstupu regulátoru 2 generátoru 6 pilotních pulsů. Zavedením základního regulačního napětí ^ur2 ^a° regulátoru 2 ^se systematicky rozlaďuje smyčka fázového závěsu, která pak mění svou funkci tak, že na vstupu fázového detektoru £ zůstává v ustáleném stavu konstantní fázový rozdíl ( U_r2), takže regulátor 2 plní současně i funkci převodníku napětí-fáze. Funkce tohoto zjednodušeného zapojení odpovídá, základní variantě řídících obvodů znázorněných na obr. 1. Zapojení regulační smyčky lze také provést tak, že základní regulační napětí U_p2 pro pomalou regulaci, tj. pro řízení fázového závěsu, je integrátorem pomněného komparačního napětí pro rychlou regulaci, takže v ustáleném stavu je pomocné komparační napětí U_rl rychlé regulace vždy uprostřed svého rozsahu. Funkce jednotlivých bloků zapojení je dána již jejich technickým názvem, a pokud bylo někde nutné doplnění, stalo se tak v popisu. Výsledná jejich činnost i činnost celého zařízení je z grafického znázornění zřejmá a nepotřebuje další vysvětlení.Other simplified diagram of the invention shown in FIGS. 2 and his associated signal diagram in Fig. 4. The output of the shaper 1 is connected directly to the input of the phase detector and source £ Z2 basic control voltage U _P2 is connected to a second input of the controller 2 The voltage-phase converter consisting of a saw generator and a basic comparator is eliminated compared to the previous circuit. The same effect, however, is achieved by utilizing the phase lock variant of the non-zero phase deviation at a zero control signal at the input of the controller 2 of the pilot pulse generator 6. By introducing the basic control voltage ^at r2 ^and ° of regulator 2 ^{, the} phase locked loop ^is systematically tuned, which then changes its function so that a constant phase difference (U _r2 ) remains at the steady-state input of the phase detector. voltage-phase. The function of this simplified circuit corresponds to the basic variant of the control circuits shown in Fig. 1. The control loop connection can also be performed such that the basic control voltage U _p2 for slow control, i.e. for phase lock control, is an integrator of the comparative comparative voltage for fast control so that at steady state the auxiliary comparative voltage U _{r1 of the} fast control is always in the middle of its range. The function of the individual wiring blocks is given by their technical name, and if it was necessary to add somewhere, it happened in the description. The resulting operation and the operation of the whole device is clear from the graphical representation and does not need further explanation.

- 5 Hlavní využití předmětu vynálezu je řízení odporových svářecích strojů, další např. u usměrňovačů s fázovým řízením.The main application of the present invention is the control of resistance welding machines, others for example in phase control rectifiers.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Connection of phase control circuits of multiphase electrical equipment, in particular for the control of three-pulse or six-pulse rectifiers and thyristor switches controlling the power input of power devices synchronized by one phase of line voltage, equipped with a phase detector and controlled pilot pulse generator; the input of a phase detector (4), the second input of which is a feedback loop connected to one of the outputs of the phase control circuits, and the output of which is connected by a controller (5) controlled by a pilot pulse generator (6); voltage ^U 61 of the rectangular waveform is connected counter ( »9) with a decoder (10) and the second output (62) with the voltage U ^ ₂ saw during auxiliary comparator (7) with the auxiliary comparator voltage U 'of the second input, the output of the auxiliary comparator (7) is spo only with a gate (8), the output of which is connected to the blocking input of the counter (9) and the decoder (10) and whose second input is connected to the blocking voltage source (Zl) U _fe .

2. Connection according to claim 1, characterized in that the input of the phase detector (4) is connected to the output of a voltage-phase converter, consisting of a generator (2) of the synchronization saw pulses and a basic comparator (3), the source (Z2) of the basic control voltage U _r2 is connected ·

3. Connection according to claim 1, characterized in that the source (Z2) of the basic control voltage U _r2 is connected to the second input of the controller (5) of the controlled pilot pulse generator (6).