SU1739453A1 - Устройство дл управлени @ -фазным тиристорным преобразователем - Google Patents

Abstract

Устройство дл  импульсно-фазового управлени . Устройство содержит блок компараторов 1, переключатель 2 фаз, перемножители 3 и 4, сумматор 5, нуль-орган 6, коммутатор 7 каналов, формирователь и распределитель 8 импульсов, элемент ИЛИ 9, кольцевой счетчик 19, функциональные преобразователи 11 и 12, задатчик 13 угла управлени . Переключатель 2 фаз, перемножители 3 и 4, сумматор 5 образуют фазосд- вигающий узел 14. 3 ил.

Description

ч

OJ

ю ел

CJ

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано дл  управлени  тиристорными преобразовател ми .

Наиболее близким к предложенному по технической сущности устройству  вл етс  устройство дл  импульсно-фазового управлени  фазным тиристорным преобразователем , содержащее задатчик угла управлени , формирователь и распределитель импульсов и фазосдвигающий узел, содержащий сумматор и первый перемножитель , выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого  вл етс  выходом фазосдвигающего узла, группа выходов формировател  и распределител  импульсов  вл етс  группой выходов устройства.

Кроме этого, в устройстве содержитс  еще (т-1)фазосдвигающихузлов(т 3,6,...) причем каждый j-й фазосдвигающий узел (j 1,2т) содержит фазоповоротный элемент (в мостовом фазовращателе - емкость или индуктивность), вход которого соединен с первым входом перемножител  этого узла, а выход соединен с вторым входом сумматора. На вход каждого узла поступает синхронизирующее напр жение, Вторые входы перемножителей каждого из узлов объединены и соединены с выходом задат- чика угла управлени . Сигналом с выхода задатчика угла управлени  измен ютс  амплитуда синусоидальных сигналов, поступающих на первые входы перемножителей, Каждое из m синусоидальных напр жений сдвигаетс  по фазе, проход  через фазоповоротный элемент. Эти напр жени  суммируютс  на сумматоре. В результате, в зависимости от уровн  сигнала управлени , на выходе каждого фазосдвигающего узла формируютс  синусоидальные сигналы, сдвинутые по фазе относительно каждого синхронизирующего напр жени . Выход каждого j-ro фазосдвигающего узла подключаетс  к формирователю и распределителю импульсов, на выходе которого формируютс  импульсы управлени  тиристорами.

Недостатками известного устройства  вл ютс  критичность фазоповоротных элементов (в мостовом фазовращателе - емкость или индуктивность) к частоте синхронизирующих напр жений и, следовательно снижение точности установки фазового угла системы импульсно-фазового управлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности импульсно-фазового управлени  тиристорами преобразовател ,

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  импульсно-фазового управлени  m-фазным тиристорным преобразователем , содержащее задатчик угла управлени , формирователь и распределитель импульсов и фазосдвигающий узел, содержащий сумматор и первый перемножитель, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого  вл етс  выходом фазосдвигающего узла, группа выходов формировател  и распределител  импуль0 сов  вл етс  группой выходов устройства, введены нуль-орган, блок компараторов, коммутатор каналов, элемент ИЛИ, кольцевой счетчик, первый-и второй функциональные преобразователи, а в фазосдвигающий

5 узел введены второй перемножитель и переключатель фаз, одноименные входы переключател  фаз фазосдвигающего узла и блока компараторов объединены и  вл ютс  группой входов синхронизирующих на0 пр жений устройства, группа выходов блока компараторов подключена к группе адресных входов коммутатора каналов, группа выходов которого соединена с группой входов элемента ИЛИ и с группой вхо5 дов формировател  и распределител  импульсов, выход элемента ИЛ И через кольцевой счетчик подключен к адресному входу переключател  фаз фазосдвигающего узла, выход задатчика угла управлени  подклю0 чен к адресным входам первого и второго функциональных преобразователей, выходы которых соответственно соединены с вторыми входами первого и второго перемножителей фазосдвигающего узла, первые

5 входы которых соединены с одноименными выходами переключател  фаз фазосдвигающего узла, выход второго перемножител  фазосдвигающего узла подключен к второму входу сумматора, выход сумматора фа0 зосдвигающего узла подключен к входу

нуль-органа, выход которого подключен к

управл ющему входу коммутатора каналов.

Приведенна  совокупность признаков

обеспечивает по сравнению с прототипом

5 более высокий результат, а именно повышение точности работы за счет достижени  независимости реализации фазового сдвига от частоты и амплитуды синхронизирующих напр жений. Сопоставительный анализ с

0 прототипом показывает, что за вл емое устройство отличаетс  наличием новых элементов: второго перемножител  и переключател  фаз в фазосдвигающем узле, нуль-органа, блока компараторов, коммута5 тора каналов, элемента ИЛИ, кольцевого счетчика, первого и второго функциональных преобразователей и св з ми с остальными элементами устройства.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства дл  импульсно-фазового управлени  фазным тиристорным преобразователем; на фиг. 2 - диаграммы, по сн ющие принцип работы устройства; на фиг. 3 - характеристики первого и второго функциональнх преобразователей.

Устройство дл  импульсно-фазового управлени  (фиг. 1) содержит блок 1 m компараторов , переключатель 2 m фаз, первый перемножитель 3, второй перемножитель 4, сумматор 5, нуль-орган 6, коммутатор 7т каналов, формирователь и распределитель 8 импульсов, элемент ИЛИ 9, кольцевой счетчик 10, первый функциональный преобразователь 11, второй функциональный преобразователь 12, задатчик 13 угла управ- лени . Переключатель 2 фаз, перемножитель 3 и 4 и сумматор 5 образуют фазосдвигающий узел 14.

Одноименные входы блока 1 коммутаторов и переключател  2 фаз фазосдвигаю- щего узла объединены и  вл ютс  группой входов синхронизирующих m напр жений устройства. Группа выходов блока 1 компараторов подключена к группе адресных входов коммутатора 7 каналов. Группа вы- ходов коммутатора 7 каналов объединена с одноименными входами формировател  и распределител  8 импульсов и с одноименными входами элемента ИЛИ 9. Выход элемента ИЛИ 9 через кольцевой счетчик 10 подключен к адресному входу переключател  2 фаз фазосдвитающего узла 14. Выход задатчика 13 угла управлени  подключен к объединенным адресным входам функциональных преобразователей 11 и 12. Выходы функциональных преобразователей 11 и 12 соединены с вторыми входами первого 3 и второго 4 перемножителей фазосдвигающе- го узла 14, соединены с выходами переключател  фаз 2 фазосдвигающего узла 14. Выход второго перемножител  4 фазосдвигающего узла 14, подключен к второму входу сумматора 5 фазосдвигающего узла 14. Выход сумматора 5 фазосдвигающего узла 14 подключен к входу нуль-органа 6, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 7 каналов.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы , иллюстрирующие работу основных функциональных блоков устройства дл  им- пульсно-фазового управлени  тиристорами выпр мител  по трехфазной схеме со средней точкой. Синхронизирующие напр жени  Ua UMsinco t; Ub UMsin(y t - 2  /3); Uc UMsin(ft t + 2  /3), поступающие на вход переключателей 2 фаз фазосдвигающего узла 14 показаны на фиг. 2а. Здесь же выделены интервалы времени ab, be, ca,.., и на этих интервалах-отрезки кривых Ua,Ub,Uc,

в результате умножени  которых на сигналы управлени  Uyi и Uy2, снимаемые с выхода функциональных преобразователей 11 и 12, формируетс  на выходе сумматора 5 фазосдвигающего узла 14 крива  (Jf . Величины Uyi и иу2 в заны с заданным значением угла управлени  а функциональной зависимости (фиг. 3). Изменение угла фазового сдвига a(t) на выходе задатчика 13 угла управлени  показано на фиг. 26. Импульсы на выходе блока 1 компараторов и нуль-органа 6 показаны соответственно на фиг. 2Ь и а. Выходные сигналы блока 1 компараторов определ ютс  выражением

JO . при ) .1 , при 0 n.

Импульсы 1 (U) на выходе нуль-органа 6 формируютс  при DЈ 0 и переходе кривой DЈ из области отрицательных значений в область положительных. Импульсы (фиг. 2д) формируютс  на выходе коммутатора 7 каналов и определ ют момент подачи импульсов управлени  на тиристоры. Формируемые фронтами сигналов (фиг. 2д) импульсы собираютс  элементом ИЛИ 9 в один канал (фиг. 2е).

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В момент времени t 0 (интервал ab) на первые входы перемножителей 3 и 4 фазосдвигающего узла 14 поступают синхронизирующие напр жени  Ua и Ub. а на вторые входы этих перемножителей с выхода функциональных преобразователей 11 и 12 поступают значени  Uyi и Uy2, соответствующие . град.

В результате, сформированна  на выходе сумматора 5 фазосдвигающего узла 14 крива  UЈ в момент времени ti достигает нул , что приводит к срабатыванию нуль-органа 6. Таким образом, на управл ющем входе коммутатора 7 каналов имеем 1(U) 1, а на его первом входе - 1.

На одноименные входы формировател  и распределител  8 импульсов и элемента ИЛИ 9 поступает импульс с первого выхода коммутатора 7 каналов (фиг. 2д). В результате измен етс  состо ние на выходе формировател  и распределител  8 импульсов и элемента ИЛИ 9. Последнее приводит к изменению состо ни  кольцевого счетчика 10 и переключению переключател  2 фаз фазосдвигающего узла 14. Теперь с выходов переключател  2 фаз фазосдвигающего узла 14 на входы перемножителей 3 и 4 фазосдвигающего узла 14 поступают отрезки кривых Ub и DC (интервал be) и формируетс  крива  LL, котора  достигает нул  в момент времени t2. Соответственно с выхода нуль- органа 6 на управл ющем входе коммутатора 7 каналов в момент времени t2 по вл етс  импульс 1 (11г). В этот момент времени на втором входе коммутатора 7 каналов имеем sign(Ub) 1. В результате на одноименном выходе коммутатора 7 каналов измен етс  состо ние. Это приводит к изменени м на выходах формировател  и распределител  8 импульсов, элемента ИЛИ 9 и кольцевого счетчика 10. Последнее приводит к срабатыванию переключател  2 фаз фазосдвигающегоузла 14. В результате на входы перемножителей 3 и 4 поступают отрезки кривых Ua и Ub, формируютс  U и в момент времени ta устройство срабатывает аналогично описанному. На интервале ab с момента времени т.з на входы перемножи- телей 3 и 4 фазосдвигающего узла 14 подключаютс  отрезки кривых Ua и Ub и начинает формироватьс  крива  JЈ, достигающа  нул  в момент времиени ts. Однако в момент времени т.4 происходит скачкооб- разное изменение задани  угла а сдвига от 30 до 170 эл, град. В результате с выходов функциональных преобразователей 11 и 12 на вторые входы перемножителей 3 и 4, фазосдвигающего узла 14 поступают значе- ни  Uyi и Uy2. Умножение кривых Ua и Ub на новые значени  Uyi и Uy2 приводит к формированию кривой IJЈ, котора  достигает нул  в момент времени te.

Срабатывание нуль-органа 6 приводит к изменению на выходах функциональных блоков аналогично описанному. Нуль-орган 6 вновь срабатывает в момент времени t (интервал са). Начинает формироватьс  крива  Uf, достигающа  нул  в момент времени Но. Однако в момент времени te происходит скачкообразное направление значени  до а 30 эл.град. что приводит к мгновенному срабатыванию нуль-органа 6 и срабатыванию переключател  2 фаз фазосдвигающего узла 14 и формированию кривой J& ( на интервале ab). В момент времени tg и tn схема срабатывает аналогично. С момента времени tn к первым входам перемножителей 3 и 4 фазосдвигающего узла 14 подклю- чены синхронизирующие напр жени  Uc и Ua (интервал са), Начинает формироватьс  крива  LL,предполагающа  срабатывание нуль-органа 6 в момент времени tia, Однако в момент времени ti2 происходит скачкооб- разное изменение, в результате чего начинает формироватьс  крива  и.проход ща  через нулевой уровень в моменты времени ti2 и ш. В момент времени ti2 нуль-орган 6

срабатывает, но на выходе коммутатора 7 каналов состо ние не измен етс , так как на третьем входе последнего 0. Состо ние на выходах коммутатора 7 каналов и соответственно на формирователе и распределителе 8 импульсов, элементе ИЛИ 9, кольцевом счетчике 10 и переключателе фаз 2 фазосмещающего узла 14 измен етс  только при срабатывании нуль- органа в момент времени ti4. Далее работа устройства протекает аналогично.

Устройство может быть реализовано с помощью аналоговых и цифровых интегральных микросхем. Переключатель 2 фаз можно реализовать, например, на микросхемах типа К 155 ИДЗ или К155, КП5. В качестве перемножителей 3 и 4 в этом случае можно использовать микросхемы типа К 140 МА1. В качестве сумматора 5 может быть использован операционный усилитель , например микросхема типа К 140 УД6, Коммутатор 7 каналов может быть выполнен по принципу кольцевого счетчика с помощью интегральных микросхем типа К 155 ТВ1. Формирователь и распределитель 8 импульсов может быть выполнен на элементах серии К 155. Функциональные преобразователи 11 и 12 могут быть выполнены на основе интегральных операционных усилителей с нелинейными элементами в цепи обратной св зи. Блок 1 компараторов и нуль-орган 6 могут быть выполнены на основе интегральных микросхем типа К 554 СА2. Элемент ИЛИ 9 можно реализовать с помощью интегральных микросхем типа К 155 ЛЛ1, а кольцевой счетчик 10 - с помощью интегральных микросхем типа К-155 ИР1. В качестве задатчика угла управлени  может быть использован потенциометрический преобразователь.

Целесообразной представл етс  циф- роаналогова  реализаци  предлагаемого устройства с помощью схем микропроцессорных наборов. В этом случае в качестве перемножителей 3 и 4 фазосмещающего узла 15 могут быть использованы цифроаНало- говые преобразователи типа К 572 ПА 2А.

Функциональные преобразователи 11 и 12 реализуютс  с помощью микросхем пам ти , например схемы типа К 573 РФ 2. Задатчик 13 угла управлени  может быть выполнен на базе стандартного устройства, реализующего АЦП. Переключатель 2 фаз, сумматор 5, коммутатор 7 каналов, формирователь и распределитель 8 импульсов, элемент ИЛИ 9, кольцевой счетчик 10 могут быть реализованы на микропроцессорном комплекте серии КР 580.

Экспериментальные исследовани  устройства дл  импульсно-фазового управлени  тиристорами выпр мител , выполненного по трехфазной схеме со средней точкой, показали, что по сравнению с прототипом, за вл емое устройство обеспечивает независимость реализации фазового сдвига от частоты и амплитуды синхронизирующих напр жений, а следовательно , повышаетс  точность работы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  т-фазным тиристорным преобразователем, содержащее задатчик угла управлени , синхрони- затор, входы которого предназначены дл  подключени  к синхронизирующему напр жению, а выходы соединены с соответствующими адресными входами распределител  импульсов, выходы которого предназначены дл  подключени  через усилители-формирователи к управл ющим электродам тиристоров, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  точности, в него введены нуль-орган, элемент ИЛИ, кольцевой счетчик, первый и второй функциональные преобразователи, первый и второй перемножители, переключатель фаз, сумматор, при этом группа входов синхронизатора соответственно соединена с труп-

   пой входов переключател  фаз, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами первого и второго перемножителей , выходы которых соответственно соединены с первым и вторым входом сумматора , выход нуль-органа соединен с моду- лирующим входом распределител  импульсов, а вход - с выходом сумматора, к выходам распределител  импульсов подключены входы элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом кольцевого счетчика, адресные входы переключател  фаз соединены соответственно с выходами кольцевого счетчика, выходы первого и второго функциональных преобразователей соединены соответственно с вторыми входами первого и второго перемножителей , выход задатчика угла управлени  соединен с входами первого и второго функциональных преобразователей, причем первый функциональный преобразова sin (p-a) sin р

   . .. sin ее .. .. а второй Uy2 -:, где Uy2 и Uyi - сигналы

   на выходах первого и второго функционального преобразователей; а - сигнал на их входах; р- угол сдвига по фазе синхронизирующих напр жений.

   тель реализует функцию Uyi

   р%. 7бГ

   Sb| о ttOG 09 «f

   (9

   (У)ЯП |

   Jbn V

   / г

   (W&tf

   (Jffjut f I (еп;иВ р

   (П)Ь$

   р о«

   05D9 J°