Claims (2)
Изобретение относитс к измерению электрических величин и может быть применено в тиристорной преобразовательной технике в качестве источни ка сигнала дл систем регулировани . Известен датчик напр жени , содер жащий два последовательно соединённы блока усилени , каждый из которых со стоит из модул тора, усилител переменного напр к ени , демодул тора и цепи обратной св зи, генератора пр моугольного напр жени , соединенного с управл ющими входами модул торов, удвоител частоты, вход которого сое динен с выходом генератора пр моугольного напр жени , а выход - с управл ющими входами демодул торов, и блок питани , соединенный с усилител ми переменного напр жени , генератором пр моугольного напр жени и удвоителем частоты. Датчик напр жени может быть использован при измерении напр жени однофазного тиристорного преобразовател 13. Однако этот датчик характеризуетс сложностью, обусловленной необходимостью гальванического разделе ни потенциалов входной и выходной цепей, и как следствие этого недостаточной надежностью. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс датчик напр жени тиристорного преобразовател , содержащий последовательно включенные узел модул ции, узел гальванического разделений потенциалов и узел демодул ции, а также генератор высокой частоты, соединенный с управл ющими входами узлов модул ции и демодул ции. Датчик работает по принципу преобразовани посто нного по уровню сигнала в пропорциональный ему переменный сигнал с последующим трансформированием и демодул цией его на выходе. Модул ци и демодул ци сигнала выполн ютс ключевыми элементами, которые управл ютс коммутирующим напр жением от генератора высокой частоты. Разделительным элементом датчика вл етс трансформатор 21. Недостатками известного устройства вл ютс его сложность и низка надежность, обусловленна наличием генератора высокой частоты, св занного с высоким потенциалом силовой цепи. Црль изобретени - упрощение конструкции и повышение наде ; ности. Поставленна цель достигаетс тем что в датчике напр жени однофазного тиристорного преобразовател , содержащем последовательно включенные узел гальванического разделени потенциалов и узел демодул ции, узел гальванического разделени потенциалов выполнен в виде последовательно соединенных трансформатора, последовательно с первичной обмоткой которого включен резистор, и интегратора , а узел демодул ции выполнен на ключевом элементе, еключенном в цепь обратной св зи интегратора, и сумматоре, первый вход которого соединен с выходом интегратора, а второ вход соединен с дополнительно введен ной вторичной обмоткой сетевого тран форматора однофазного тиристорного преобразовател , причем управл ющий вход ключевого элемента соединен с д полнительно введенной вторичной обмоткой импульсного трансформатора системы импульсного управлени однофазным тиристорным преобразователем. На фиг. 1 показана принципиальна электрическа схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы изменени во времени входных и выходных сигналов на элементах устройства при непрерывном токе однофазного тиристорного преобразовател ; на фиг. 3 изменение во времени входных и выходных сигналов, на элементах устройства при прерывистом токе однофазного тиристорного преобразовател . Датчик напр жени однофазного тиристорного преобразовател содержит узел 1 гальванического разделени , состо щий из трансформатора 2, резистора 3 и интегратора 4, и узел 5 демодул ции, состо щий из ключевого элемента 6 и сумматора 7- Причем первична обмотка трансформатора 2 узла 1 гальванического разделени потенциалов через резистор 3 подключена параллельно тиристору 8 однофазного тиристорного преобразовате9 34 л 9, первый вход сумматора 7 соединен с выходом интегратора , его второй вход соединен со вторичной обмоткой сетевого трансформатора 10, а управл ющий вход ключевого элемента 6, включенного в обратную св зь интегратора Ц, соединен со вторичной обмоткой импульсного трансформатора 1 1 . Датчик содержит также тиристоры 12-14, систему 15 импульсного управлени и двигатель 1б. Датчик напр жени однофазного тиристорного преобразовател работает следующим образом. В режиме непрерывного тока тиристорного преобразовател выпр мленное напр жение U (фиг. 2) на выходе однофазного преобразовател без учета коммутации складываетс из отрезков синусоид, сдвинутых по фазе на 180. Причем переход с одной синусоиды на другую соответствует моменту включени пары тиристоров 8 и 12 или 13 и 1А. Во врем включени очередной пары тиристоров, например 13 и 1, на тиристорах другой Нары, .наход щихс в запертом состо нии, возникает напр жение UT (фиг. 2). При смене пар тиристоров аналогичное напр жение возникает на ранее включенной паре. В период проводимости напр жение на тиристорах близко к нулевому значению и составл ет доли вольта. Напр жение на тиристоре содержит информацию о напр жении преобразовател , но в измененном виде. Напр жение преобразовател промодулировано вследствие переключени тиристора из провод щего в непровод щее состо ние и обратно. Трансформатор 2 узла гальванического разделени потенциалов (фиг. 1), включенный первичной обмоткой через резистор 3 на напр жение U- (фиг.2), производит операцию дифференцировани и сигнал и2 (фиг. 2) на вторичной обмотке трансформатора 2 представл ет собой производную сигнала U-. Далее сигнал U подаетс на интегратор 4 (фиг. 1), и на выходе интегратора 4 формируетс сигнал Оц, представл ющий собой восстановленный сигнал UT, но уже разделенный гальванически трансформатором 2 узла 1 гальванического разделени потенциалов с силовой целью однофазного тиристорного преобразовател . Назначение ключевого элемента 6 (. 1) состоит в том, чтобы устанавливать нулевые начальные услови на интеграторе перед каждым циклом запирани тиристора, что обеспечивает точное воспроизведение измер емого напр жени . С этой целью ключевой элемент 6, закорачивающий емкость интегратора, управл етс от импульса включени тиристора, параллельно которому подключен трансформатор 2 узла гальванического разделе ни потенциалов (фиг. 1). Сигнал на управление ключевым эле ментом снимаетс с импульсного транс форматора 11 системы импульсного управлени 15. Полное восстановление формы и вел чины напр жени тиристорного преобразовател выполн етс при помощи сумматора 7 (фиг. 1), которым склады ваютс сигнал Uq и сигнал, пропорцио нальный напр жению сети (фиг. 2). Сигнал Uj. устанавливаетс с учето масштабов в два раза меньшим по ампл туде сигнала Уц, а по знаку противоположным Uq в периоды, когда Уц отличаетс от нул . Поэтому при сумми,ровании и те полупериоды, когда Уц равно нулю, сумматор выдает значение соответствующее половине синусоиды сети одного знака, а во второй полупериод происходит вычитание сигнала Uf из UT, что в результате соответст вует на выходе сумматора половине напр жени сети другого знака. Таким образом, результирующий сиг нал U-, на выходе сумматора 7 полностью воспроизводит напр жение однофазного тиристорного преобразовате л в масштабе, св занном с посто нной интегрировани Т, интегратора 4, коэффициентом дифференцировани tr трансформатора 2 и масштабным коэффи циентом сумматора К-; соотношением . режиме прерывистого тока выпр мленное напр жение однофазного ти ристорного преобразовател У (фиг.З) складываетс из участков синусоид, когда проводит одна из пар тиристоров 8 и 12 или 13 и и из участков , когда ток через нагрузку прерываетс , и ни один из тиристоров не открыт. При этом напр жение на вы-, ходных клеммах преобразовател равно ЭДС двигател 16. Благодар механической инерции электропривода ско836 рость двигател не успевает заметно изменитьс в течение времени прерывани тока и эти участки близки к пр мым горизонтальным лини мВключение очередной napw тирмстороа вызываетпо вление тока, а затем, вследствие малой нагрузки, ток прерываетс до включени следующей пары тиристоров. Напр жение на тиристоре 8 в режиме прерывистого тока и.(фиг. 3) повтор ет синусоиду сети, когда включена и проводит пара тиристоров 13 и 1. Во врем прерывани тока напр жение равно алгебраической сумме половины ЭДС двигател и половины напр жени сети, поскольку резисторы, выравнивающие падение напр жени на тиристорах дел т приложенные к тиристорам напр жени пополам. На следующем по времени участке, когда включены тиристоры 12 и 8, напр жение на тиристоре 8 становитс близким-к нулю и остаетс таким до пока тиристор проводит ток. тех пор, Далее снова по вл етс участок, где тиристоры заперты и напр жение на тиристоре 8 равно полусумме напр жени сети и ЭДС двигател , и далее цикл повтор етс .-Напр жение U 2. (фиг. 3) на вторичной обмотке трансформатора 2 узла гальванического разделени потенциалов (фиг. 1) представл ет собой производную от сигнала и (фиг. 3). После интегрировани на интеграторе k по вл етс сигнал Уц, представл ющий собой повторение сигнала У, но с гальваническим разделением от силовой цепи. Обнуление интегратора происходит при помощи ключевого элемента 6 в момент включени тиристора 8 и соответствует горизонтальным участкам на нулевой линии (крива У фиг. 3). На сумматоре 7 производитс сложение сигнала Уц и сигнала, соответствующего половине напр жени сети со знаком, противоположным знаку У-j.. В результате сложени восстанавливаетс форма и величина напр жени преобразовател в масштабе, соответствующем вышеприведенной формуле (1). На участке , где проводит одна из пар тиристоров, сложение сигналов происходит, как было описано выше дл режима непрерывного тока.. На участках, где не проводит ни один из тиристоров, складываютс сигнал V., представл ющий собой полусумму напр жени .сети и ЭДС двигател и половинное напр жение сети обратного знака U(.. В результате остаетс сигнал, соответствующий половине ЭДС двигател , что в масштабе измерени (1) эквивалентно напр жению на клеммах преобразо| зател при отсутствии тока в тиристорах. Таким образом, принцип модулирова ни - демодулировани сохран етс в предлагаемом устройстве. При этом роль модул тора играет силовой тиристор 8 однофазного тирис торного преобразовател , демодул тора - ключевой элемент 6 и сумматор 7 Однако в предлагаемом датчике нет необходимости в специальном генераторе высокой частоты, что позвол ет существенно упростить конструкцию датчика, как вследствие отказа от генератора высокой частоты и узла мо дул ции, так и за счет упрощени уз.ла демодул ции, и как результат повысить надежность датчика в целом. Повышение надежности датчика напр жени способствует в свою очередь увеличению времени безотказной работы , уменьшению веро тности отказов и аварий в устройствах управлени тириоторным преобразователем. Формула изобретени Датчик напр жени однофазного тиристорного преобразовател , содержащии последовательно включенные узел гальванического разделени потенциалов и узел демодул ции, о т л и чаю .щийс тем, что, с целью упрощени и повышени надежности, узел гальванического разделени потенциалов выполнен в виде последовательно соединенных трансформатора, последовательно с первичной обмоткой которого включен резистор, и интегратора , а узел демодул ции выполнен на ключевом элементе, включенном в цепь обратной св зи интегратсфа, и сумматоре, первый вход которого соеди нен с выходом интегратора, а второй вход соединен с дополнительно введенной вторичной обмоткой сетевого трансформатора однофазного тиристорного преобразовател , причем управл ющий вход ключевого элемента соединен с дополнительно введенной вторичной обмоткой импульсного трансформатора системы импульсного управлени однофазным тиристорным преобразователем . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе Т. Кончаловский В.Ю., Кипершмидт Я.А., Сыроп това Ю.Я. и Харченко P.P..Электрические измерительные преобразователи. М.-Л. Энерги , 1967, с. 189. The invention relates to the measurement of electrical quantities and can be applied in thyristor converter technology as a signal source for control systems. A voltage sensor is known that contains two series-connected amplifier units, each of which consists of a modulator, an AC amplifier, a demodulator and a feedback circuit, and a square voltage generator connected to the control inputs of the modulators, a frequency doubler, whose input is connected to the output of a square voltage generator, and an output to the control inputs of demodulators, and a power supply unit connected to AC voltage amplifiers, a square voltage generator and by frequency The voltage sensor can be used when measuring the voltage of a single-phase thyristor converter 13. However, this sensor is characterized by complexity, due to the need for galvanic separation of either the potentials of the input and output circuits, and as a result, insufficient reliability. The closest in technical essence to the present invention is a thyristor converter voltage sensor comprising a series-connected modulation node, a galvanic potential-separation node and a demodulation node, as well as a high-frequency generator connected to the control inputs of the modulation and demodulation nodes. The sensor operates according to the principle of converting a constant signal by a signal into a variable signal proportional to it with subsequent transformation and demodulation of it at the output. The modulation and demodulation of the signal are performed by the key elements that are controlled by the switching voltage from the high frequency generator. The separator element of the sensor is a transformer 21. A disadvantage of the known device is its complexity and low reliability due to the presence of a high-frequency generator associated with a high potential of the power circuit. The scope of the invention is to simplify the design and increase the hope; nosti. The goal is achieved by the fact that in a voltage sensor of a single-phase thyristor converter containing a galvanic potential separation unit and a demodulation unit connected in series, a galvanic potential separation unit made in the form of a series-connected transformer, a resistor connected in series with the primary winding, and an integrator, and a demodule unit performed on the key element connected to the feedback loop of the integrator and the adder, the first input of which is connected to the output th integrator, a second input coupled to the additionally introduced hydrochloric secondary winding network Shaper tran-phase thyristor converter, and a control input coupled to a key element d additionally entered the secondary winding of the pulse transformer pulse control system single phase thyristor converter. FIG. 1 shows a circuit diagram of the device; in fig. 2 shows plots of the input and output signals on the elements of the device in time with a continuous current of a single-phase thyristor converter; in fig. 3 change in time of input and output signals, on the elements of the device with a discontinuous current of a single-phase thyristor converter. The voltage sensor of a single-phase thyristor converter contains a galvanic separation unit 1 consisting of a transformer 2, a resistor 3 and an integrator 4, and a demodulation unit 5 consisting of a key element 6 and an adder 7 - Moreover, the primary winding of the transformer 2 of the galvanic potential separation node 1 through a resistor 3 is connected in parallel to the thyristor 8 single-phase thyristor converter 34 34 l 9, the first input of the adder 7 is connected to the output of the integrator, its second input is connected to the secondary winding of the network transformer the armature 10, and the control input of the key element 6, included in the feedback of the integrator C, is connected to the secondary winding of the pulse transformer 1 1. The sensor also contains thyristors 12-14, pulse control system 15 and motor 1b. The voltage sensor of a single-phase thyristor converter operates as follows. In the continuous-current mode of the thyristor converter, the rectified voltage U (Fig. 2) at the output of the single-phase converter without switching is formed from sections of sinusoids shifted in phase by 180. Moreover, the transition from one sinusoid to another corresponds to the moment of switching on the thyristors 8 and 12 or 13 and 1A. During the switching on of the next pair of thyristors, for example, 13 and 1, the voltage UT (Fig. 2) appears on the thyristors of the other Nara, which are in the locked state. When changing thyristor pairs, a similar voltage arises on the previously switched on pair. During the conduction period, the voltage on the thyristors is close to zero and is in fractions of a volt. The voltage on the thyristor contains information about the voltage of the converter, but in a modified form. The voltage of the converter is modulated by switching the thyristor from conductive to non-conductive and vice versa. The transformer 2 of the galvanic potential separation unit (Fig. 1), connected by the primary winding through the resistor 3 to the voltage U- (Fig. 2), performs a differentiation operation and a signal U2 (Fig. 2) on the secondary winding of the transformer 2 is a derivative of the signal U-. Next, the signal U is fed to the integrator 4 (Fig. 1), and the output of the integrator 4 generates a signal Ots, which is a reconstructed signal UT, but already separated galvanically by the transformer 2 of the node 1 of the galvanic separation of potentials for the power of a single-phase thyristor converter. The purpose of key element 6 (. 1) is to set zero initial conditions on the integrator before each thyristor lock cycle, which ensures accurate reproduction of the measured voltage. For this purpose, the key element 6, the short-circuiting capacitor of the integrator, is controlled from the thyristor turn-on pulse, in parallel to which the transformer 2 of the galvanic section of the potential is connected (Fig. 1). The signal to control the key element is removed from the pulse transformer 11 of the pulse control system 15. Full recovery of the form and voltage of the thyristor converter is performed using the adder 7 (Fig. 1), which adds the signal Uq and the signal proportional to network (Fig. 2). Signal uj. It is established by taking into account the scale of the signal Yc, which is two times smaller in amplitude, and on the sign opposite to Uq during periods when Uz differs from zero. Therefore, with summations and those half-periods when Yc is zero, the adder outputs the value corresponding to half of the sine wave network of one sign, and in the second half-period, the signal Uf is subtracted from UT, which results in half of the voltage of the other sign at the output of the adder. Thus, the resulting signal U-, at the output of adder 7, fully reproduces the voltage of a single-phase thyristor converter at a scale associated with the constant integration T, integrator 4, the differentiation coefficient tr of transformer 2, and the large-scale adder coefficient K-; by the ratio. In the discontinuous current mode, the rectified voltage of a single-phase thyristor converter U (Fig. 3) is made up of sinusoidal sections when it conducts one of thyristor pairs 8 and 12 or 13 and of sections, when the current through the load is interrupted and none of the thyristors is open. At the same time, the voltage at the output and output terminals of the converter is equal to the EMF of the engine 16. Due to the mechanical inertia of the electric drive, the motor speed does not noticeably change during the current interruption time and these areas are close to the straight horizontal line. The inclusion of another naprstromstoroa causes the current to increase, and then, due to the low load, the current is interrupted until the next pair of thyristors is turned on. The voltage on the thyristor 8 in the discontinuous current mode and. (FIG. 3) repeats the mains sine wave when the thyristors 13 and 1 are turned on and conducting. During the current interruption, the voltage is equal to the algebraic sum of half the motor's EMF and half the mains voltage. resistors that equalize the voltage drop on the thyristors divide the voltages applied to the thyristors in half. At the next time interval, when the thyristors 12 and 8 are turned on, the voltage on the thyristor 8 becomes close to zero and remains so until the thyristor conducts current. Then, the area again appears where the thyristors are locked and the voltage on the thyristor 8 is equal to the half-sum of the mains voltage and the motor EMF, and then the cycle repeats. -Voltage U2 (Fig. 3) on the secondary winding of the transformer 2 The galvanic potential separation unit (Fig. 1) is a derivative of the signal and (Fig. 3). After integration on the integrator k, the signal Yz appears, which is a repetition of the signal Y, but with galvanic separation from the power circuit. The zeroing of the integrator occurs with the help of the key element 6 at the moment of turning on the thyristor 8 and corresponds to the horizontal sections on the zero line (curve Y of Fig. 3). At adder 7, the signal Yc is added and the signal corresponding to half the network voltage with a sign opposite to the sign Yj. As a result of the addition, the shape and magnitude of the voltage of the converter are restored to the scale corresponding to the above formula (1). In the area where one of the thyristor pairs conducts, the addition of signals occurs, as described above for the continuous current mode. In those areas where none of the thyristors conducts, the signal V is added, which represents a half-sum of the voltage and the emf motor and a half-voltage network of the opposite sign U (.. As a result, there is a signal corresponding to half the motor EMF, which on the measurement scale (1) is equivalent to the voltage at the terminals of the inverter | without current in the thyristors. Thus, the principle of modulationdemodulation is preserved in the proposed device, wherein the role of the modulator is played by a power thyristor 8 single-phase thyristor converter, a demodulator is a key element 6 and an adder 7 However, the proposed sensor does not need a special high-frequency generator, which significantly simplifies the design of the sensor, both due to the rejection of the high frequency generator and the modulation node, and by simplifying the demodulation node, and, as a result, increasing the reliability of the sensor as a whole. The increase in the reliability of the voltage sensor contributes, in turn, to an increase in the uptime, a decrease in the probability of failures and accidents in the control devices of the thyrio-converter. The invention The voltage sensor of a single-phase thyristor converter, containing a series-connected electroplating potential separation unit and a demodulation unit, is made in such a way that, in order to simplify and increase reliability, the electroplating potential-separation unit is designed as a series-connected transformer, in series with the primary winding of which a resistor is included, and an integrator, and the demodulation unit is made on a key element included in the feedback circuit of the integrate, and ummatore, the first input of which Cpd nen yield integrator and a second input coupled to the additionally introduced main transformer secondary winding single-phase thyristor converter, and a control input coupled to a key element additionally introduced secondary winding of the pulse transformer pulse control system single phase thyristor converter. Sources of information taken into account in the examination of T. Konchalovsky V.Yu., Kipershmidt Ya.A., Syropova Y.Ya. and P. P. Kharchenko. Electric measuring transducers. M.-L. Energy, 1967, p. 189.
2. Лебедев Е.Д., Неймарк В.Е., Пистрак М.Я. и Слежановский О.В. Управление вентильными электроприводами посто нного тока. М., 1970, с. (прототип).2. Lebedev E.D., Neumark V.E., Pistrak M.Ya. and Slezhanovsky O.V. Control of DC motor drives. M., 1970, p. (prototype).
ff
и,and,
фаг.Зphage.Z