Преобразователь трехфазного переменного напряжения в переменное для систем бесперебойного электропитания

Преобразователь трехфазного переменного напряжения в переменное для систем бесперебойного электропитания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах бесперебойного электропитания при решении задач быстродействующего бесконтактного перевода электропитания с одной сети на другую, стабилизации, регулирования, симметрирования и коммутации трехфазных переменных токов и напряжений. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности работы преобразователя, что достигается выполнением трехфазного шунтирующего ключа в виде трех вентильных ключей, которые состоят из встречно-параллельно включенных тиристора и диода, один из выводов каждого из которых объединен в общую точку, соединенную с анодами тиристоров, а устройство управления тиристоров снабжено совместителем импульсных сигналов. Переключение силовых ключей производится без промежуточных коммутаций шунтирующего ключа, сокращается время перевода питания с одной электросети на другую и уменьшаются потери энегии, которые связаны с этими коммутациями. 17 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1495907

А1 (51) 4 Н 02 J 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4318874/24-07 (22) 22. 10 ° 87 (46) 23.07.89. Бюл. № 27 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им.60-летия

СССР (72) P.Ï.Êàðòàøîâ и А.И.Карпец (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . № 624338, кл. Н 02 J 9/04, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 522536, кл. Н 02 M 7/00, 1974. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ

ДЛЯ СИСТЕМ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах бесперебойного электропитания при решении задач быстродействующего бесконтактного перевода элекИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах бесперебойного электропитания при решении задач быстродействующего бесконтактного перевода электропитания с однбй сети на другую, стабилизации, регулирования, симметрирования и коммутации трехфазных переменных токов и напряжений.

Цель изобретения — повышение быстродействия и надежности работы преобразователя, На фиг. 1 представлена схема преобразователя; на фиг, 2 — блок-схема

2 тропитания с одной сети на другую, стабилизации, регулирования, симметрирования и коммутации трехфазных переменных токов и напряжений, Целью изобретения является повышение быстродействия и .надежности работы преобразователя, что достигается выполнением трехфазного шунтирующего ключа в виде трех вентильных ключей, которые состоят из встречно-параллельно включенных тиристора и диода, один из выводов каждого из которых объединен в. общую точку, соединенную с анодами тиристоров, а устройство управления тиристоров снабжено совместителем импульсных сигналов. Переключение силовых ключей производится без промежуточных коммутаций шунтирующего ключа, сокращается время перевода питания с одной электросети на другую и уменьшаются потери энергии, которые связаны с этими коммутациями. 17 ил. устройства управления тиристорами; на фиг. 3 - схема формирователя сигналов включения силовых ключей; на фиг. 4 - схема формирователя сигнала включения шунтирующего ключа; на фиг. 5 — схема формирователя распределительных сигналов; на фиг. 6— схема формирователя сигналов коммутации; на фиг. 7 — блок-схема совместителя импульсных сигналов; на фиг. 8 — схема формирователя временных интервалов запрета (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (б); на фиг. 9 — схема формирова149590 теля управляемых временных инт ер валов запрета (а) и временные диаграммы, поясняющие его работу (6); на фчг. 10 — схема первого ограничителя временных интервалов (а) и вре5

- менные диаграммы, поясняющие его работу (б); на фиг. 11 — схема второго ограничителя временных интервалов (а) и временные диаграммы, поясняющие10

его работу (б); на фиг. 12 — 16 а, б, в — временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя; на фиг. 17 — временные диаграммы, поясняющие работу формирователя распреде-15 лительных сигналов.

Преобразователь трехфазного переменного напряжения в переменное для систем бесперебойного электропитания (фиг. 1) содержит демпфирующие дроссели 1 и 2, включенные со стороны входных выводов, силовые ключи 3 и составленные из трех пар встречнопараллельно соединенных силовых диода и тиристора, каждый из которых 25 включен последовательно между одной из групп входных выводов и выходными выводами преобразователя. Трехфазный шунтирующий диодно-тиристорный ключ

5 выполнен в виде трех ключей из

30 встречно-параллельно включенных дио-. да и тиристора, один из выводов каждого из которых, связанный с катодом, диода, объединен в общую точку, а другой вывод, связанный с анодом диода, объединен в общую точку, а другой

35 вывод, связанный с анодом диода, подключен к соответствующему выходному выводу преобразователя. Распределительные вентильные блоки 6 и 7 сос40 тоят из трех распределительных диодов, аноды которых соединены между собой, а катод каждого из которых соединен с катодом тиристора силового ключа, связанного с входным выво45 дом одной из фаз соответствующей сети электропитания. Распределительные тиристоры 8-11 соединены в две параллельно включенные полумостовые цепи, Точка соединения катодов тиристоров 8 и 9, а также точка соединения катодов тиристоров 10 и 11 подключены к анодным группам распредели-, тельных вентильных блоков 6 и 7, а также и точка соединения анодов тиристоров 9 и 11 подключены к катодам соответствующих коммутирующих тирис1торов 12 ч 13. Коммутирующая цепочка состоит из последовательно сое7 4 диненных коммутирующего дросселя 14 и коммутирующего конденсатора 15.

Выводы цепочки подключены к точкам соединения анодных групп распределительных тиристоров с катодами коммутирующих тиристоров 12 и 13, аноды которых соединены с общей точкой трехфазного шунтирующего ключа 5.

Преобразователь включает также устройство 16 управления тиристорами, имеющие вход аналогового управляющего сигнала U » входы сигналов режима U в„ as, число которых соответствует числу входных команд режима работы П вкл А э П от-к A s U 5sA 5 ю U îòêÀ Â>

П q p др s 0 ttpp gp э и выходы Пь ф Б

5 6 1 9 9 10 1 11 12

Б ц, число которых соответствует числу тиристоров, которые соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров.

Устройство 16 управления тиристорами (фиг. 2) составлено нз формирователя 17 сигнала переключения режима, число входов которого соответствует числу входных команд переключения режима работы, задающего генератора 18 синхроимпульсов и широтноимпульсного модулятора 19, выходы которых соединены с соответствующими входами устройства 16. Устройство 16 соедержит также следующие формирователи:.формирователь 20 сигналов включения силовых ключей, имекщего выходы по числу силовых ключей, связанные с управляющими электродами тиристоров этих ключей, вход широтно-импульсного сигнала U, адресные входы, связанные с входами сигналов режима устройства 16, и два.тактовых входа; формирователь 21 сигнала включения шунтирующего ключа, выполненный в виде дизъюнктора, который имеет 1янверсный вход широтно-импульсного сигнала, соединенного с аналоговым входом формирователя 20, и прямой вход, формирователь 22 распределительных сигналов, имеющий сигнальные входы, соединенные с выходами формирователя

20 сигналов включения силовых ключей, входы сигналов режима, соединенные с соответствующими входами устройства

16, вход запрета, вход задержанного сигнала переключения режима и выходь, по числу распределительных тиристоров 8-11, связанные с управляющими электродами этих тиристоров; формирователь 23 сигналов коммутаций,.

1495907

10

25

5 имеющий сигнальные входы по числу распределительных тиристоров, соединенные с соответствующими выходами формирователя 22, вход запрета и выходы по числу коммутирующих тиристоров, связанные с управляющими электродами этих тиристоров с помощью формирователя 24 импульсов запуска тиристоров, через который выходы формирователей 20-23 связаны с управляю" щими электродами тиристоров. Кроме того, устройство 16 включает совместитель 25 импульсных сигналов, имеющий входы широтно-импульсного управ.ляющего сигнала, синхроимпульсов и .сигнала переключения режима, соединенные соответственно с выходами ,модулятора 19, задающего генератора

18 и формирователя 17 сигнала переключения режима, выход широтно-импульсного сигнала, соединенный с соответствующими входами формирователя

20.и формирователя 21, выход импульсов синхронизации, соединенный с тактовым входом модулятора 19 и с первым тактовым входом формирователя

20, два выхода задержанных сигналов переключения режима, первый из которых соединен с вторым тактовым входом формирователя 20, а второй соединен с входом задержанного сигнала формирователя 22, и выход сигнала ,запрета, соединенный с входом запрета формирователя 22 и входом запрета формирователя 23.

Формирователь 17 сигнала переключения режима выполнен в виде дизъюнктора, число входов которого соответствует числу входных команд переклю- чения режима работы Unel Ав > U pep sA

It отк A э - отк s °

Формирователь. 20 сигналов включения силовых ключей выполнен в виде демультиплексора (фиг. 3), имеющего выходы FO, Р1 по числу силовых ключей, информационный вход Х, служащий входом широтно-испульсного сиг- . нала U>,àäðåñíblå входы А, В, С, D, Б, F по числу входных команд режима

Работы У вкл A () отк А> цакл вю UoT в ° () ер As UnepaA и два тактовых дина-. мических входа СО С1, первый из которых CO включен на выход импульсов синхронизации совместителя, а второй из которых С1 соединен с первым выходом задержанных сигналов переключения режима совместителя 25.

Формирователь 21 сигнала включения шунтируницего ключа (фиг. 4) состоит из инвертора 26 и дизъюнктора 27, соединяющих входы и выход формирователя в соответствии с логическим выражением а + Ь = с, где à, b с— значения сигнала на инверсном входе широтно-импульсного сигнала U, прямом входе U и выходе U< формиро-, вателя соответственно.

Формирователь 22 распределительных сигналов (фиг. 5) содержит два формирователя 28 и 29 кратковременных импульсов из положительных перепадов входного сигнала, снабженные

V-входами разрешения, которые объединены и образуют вход запрета (V>, 3) формирователя 22, и два фор20 мирователя 30 и 31 кратковременных импульсов из отрицательных фронтов входного сигнала, входы калдой из пар формирователей 28, 30 и 29, 31 которых соединены с сигнальными входами U и U<, дизъюнктор 32, один из входов которого подключен непосредственно к входу сигналов режима

Бвк„ A(в) а другой подключен через элемент 33 задержки к входу сигналов

30 Режима "отк д(в), два муЛьтиплексора

34 и 35, через которые выходы формирователей 28, 30 и 29, 31 связаны

BbIxopBMH U в V g H U Ig в 11,„формирователя 22 в соответствии с логи35 . ческими выражениями FO =A-В DO V А В А, Ю1, F1 = А В DO v A В D1, где FO u

IF1 — сигналы на выходах мультиплексоipoa 34 и 35, DO и D1 — на информаци1 оиных, а А и  — адресных входах

40 этих мультиплексоров. Формирователь

22 содержит также два ТЧ-триггера 36 и 37, выходы которых соединены с адресными входами А и В мультиплексо-, ров 34 и 35 в соответствии с логическими выражениями для первого мультиплексора А = Q „В = Q „для второго мультиплексора А = 2 В Я, где

Я вЂ” выходы триггеров 36 и 37 . соответственно. Информационные Т-вхо50 ды триггеров 36 и 37 соединены с входом задержанного сигнала переключения режима Uт2,,управляющие,,V-входы каждого из триггеров 36 и 37 соединены с сигнальными Входами U 3 и Uô фор

55 мирователя 22, à R-входы уставки ис-. ходного состояния триггеров 36 и 37 соединены с выходом дизъюнктора 32.

Формирователь 23 сигналов коммутации (фиг. 6) содержит дизъюнкторы 38

1495907 и 39 по числу коммутирующих тиристорОВ через KOTopble входы Ug U11 формирователя 23 связаны с его выходами U

Y2 = X + X» где Х» Х2 Х» Х значения сигналов на входах U,,U>

UIî U а » и- г выходах 012 и ц соответственно, дизъюнктор 40 и элемент 41 запрета, через которые сигнальные входы U g и U« и вход запрета U > <> формирователя 23 связаны с его дополнительным выходом

Ut в соответствии с логическим вы5 ражением Y3 = (Х 2+ Х ) 4<, где Х2 и Х вЂ” значения сигналов на сигналь3 ных входах U > и U на входе запрета U 1, Y — на дополнительном выходе U соответственно.

Совместитель 25 импульсных сигналов (фиг. 7) содержит трехсекционный элемент 42 задержки, вход которого образует вход сигнала переключения режима U преобразователя-сов- 25 местителя 25, а выходы первой и второй секций — два выхода задержанных сигналов переключения режима U и

U 2, трехсекционньп элемент 43 задержки синхроимпульсов, вход которого 30 образует вход синхроимпульсов Бс совместителя 25, а выход первой секции — выход импульсов синхронизации

U „, формирователь 44 временных интервалов запрета. формирователь 44

35 (фиг. 8) состоит из трех RS-тригге- ° ров 45-47. S- u R-входы первого триггера 45 соединены соответственно с входом синхроимпульсов U совместителя 25 и с выходом U 2 второй 40 секции элемента 43 задержки, S- u

R-входы второго триггера 46 соединены соответственно с выходами U, и

Бс2 ПЕрВОй И ВтсрОП СЕКцИй ЭТОГО элемента.43.. S- u R-входы третьего триггера 47 соединены соответственс выходами Uс2 H U сэ второй третьей секций этого же элемента 43.

Совместитель 25 содержит также формирователь 48 управляемых временных интервалов запрета (фиг. 7), состоя50 щий (фиг. 9) из узла 49 задержки, включающего синхронный D-триггер 50 и RS-.òðèããåð 51, 1 -выход которого соединен с С-входом синхронизации

D-триггера 50, à S- u R-входы которого соединены соответственно с входом сигнала переключения режима U т совместителя 25 и выходом третьей секции UT элемента 42 задержки, и из двух RS-. òðèããåðoí 52 и 53, S-вход триггера 52 связан с выходом Б триггера 46 и выходом вто 2 рой секции Б т элемента 42 задержки через конъюнктор 54, à R-вход соединен с выходом третьей секции U I-> элемента 42 задержки. Выход второго триггера 53 соединен с выходом сигс нала запрета 0 2 совместителя 25, его

S-вход соединен с входом сигнала переключения режима U и совместителя

25,. а его R-вход подключен на выход дизъюнктора 55. На выходе дизъюнктора 55 через два элемента 56 и 57 запрета формируется сигнал в соответствии с логическим выражением а Г.с + d, где а; b»d — сигналы на выходах D-триггера 50, триггера

46, второй и третьей секций элемента

42 задержки соответственно. Кроме того, совместитель 25 содержит два каскадно включенных ограничителя временных интервалов 58 и 59 (фиг. 7), каждьпЪ из которых состоит (фиг. 10 и 11) из двух. синхронных D-триггеров

60.и 61, а также 62 и 63, соединенных по схеме двухразрядного сдвигающего регистра с..двумя раздельными тактовыми С-входами так, что С-вход синхронизации каждого из триггеров 60 и 61, а также 62 и 63 представляет отдельньп тактовый вход соответственс с

НО U >> и U@ >2ó U>>ó U > 1 1> Ограничи телей 58 и 59 временных интервалов, сигнальный вход Ю„„первого из огра" ничителей 58 служит входом широтно-.

1 импульсного управляющего сигнала, а выход второго ограничителя 59 - выходом широтно-импульсного сигнала совместителя. Выход 0,12 первого ограничителя 58 (фиг, 7) соединен с сигнальным входом U y2 второго ограничителя 59 и сигнальным входом Dтриггера 50 формирователя 48 (фиг.9).

Первый и второй тактовые входы U с и U 1 первого ограничителя 58 соединены соответственно с выходами триггеров 47.и 45 формирователя 44 (фиг. 8), а первый и второй тактовые входы U и U 1 второго ограничителя 59 (фиг. 10) соединены (фиг.7) соответственно с выходами триггеров

52 и 53 формирователя 48 (фиг. 9).

Устройство работает следующим образом.

Для подключения электроприемника, например, к сети электропитания А

1495907 (В) (фиг. 1) в момент времени t1 (фиг. 12 и 13) включаются тиристоры силового ключа 3 (4) и тиристоры 8, 13 (10, 13). При этом выходные выводы преобразователя подключаются к его входу А (В), а коммутирующий конденсатор 15 заряжается до полярности, укаэанной на фиг. 1 без скобок. Его заряд проходит по цепи, включающей коммутирующий дроссель

14,тиристор 8 (10), диоды распределительного вентильного блока 6 (7), демпфирующий дроссель 1 (2), сеть электропитания А (В), диоды силового ключа 3 (4), диоды шунтирующего ключа 5, тиристор 13. При подключенном электроприемнике возможны различные режимы работы преобразователя:.широт но-импульсное регулирование (ШИР) выходных напряжений, перевод электропитания с одной сети электропитания на другую и наоборот, отключение электроприемника от обеих сетей.

Режим ШИР осуществляется за счет периодического отключения электроприемника с последующим его подключением на регулируемые отрезки времени. Подключение электроириемника, например, к сети А (В) и его отключение от сети А (В) производится с помощью силового ключа 3 (4). При каждом отключении от сети электроприемник замыкается накоротко шунтирующим ключом 5 для замыкания реактивных токов, На выходе преобразователя формируются напряжения, имеющие регулируемые паузы, длительность которых определяется сигналом управления U„ (фиг. 12 и 13) поступающим на входы формирователей 20 и 21 (фиг, 2). В режиме ШИР тиристоры в каждом из силовых ключей 3(4) и 5 включаются одновременно путем подачи на них импульсов запуска U (U ) .и U < (фиг. 12 и 13), формируемых

;устройством 16 управления (фиг; 1).

При включении тиристоров ключа

3 (4) электроприемник оказывается подключенным к сети А (В). Выключение тиристоров ключа 3 (4) осуществляется с помощью принудительной коммутации. Для этого с них снима- ются импульсы запуска и подаются на тиристоры трехфазного шунтирующего ключа 5, распределительный тиристор

9 (11) и коммутирующий тиристор 12 (фиг. 12 и 13), Принудительная коммутация происходит при протекании импульса тока коммутации за счет перезаряда коммутирующего конденсатора 15 по цепи: распределительный тиристор 9 (11), диоды распределительного вентильного блока 6 (7), диоды силового ключа 3 (4), диоды трехфазного шунтирующего ключа 5, коммутирующий тиристор 12, коммутирующий дроссель 14, При протекании этого

10 импульса тока на открытых диодах силового ключа 3 (4) падает напряжение, которое оказывается приложенным к тиристорам ключа 3 (4) в обратном (запирающем) направлении. Под дейст15 кое замыкание сети электропитания не развивается благодаря наличию демп фирующих дросселей. Процесс коммутации длится время, достаточное для выключения этих тиристоров. При этом коммутирующий конденсатор 15 перезаряжается до полярности, указанной на фиг. 1 в скобках, при которой протекает последунщая коммутация °

В режиме ШИР каждый раз при выключении тиристоров силового ключа

3 (4) включается трехфазный шунтирующий ключ 5, который создает цепь для протекания реактивных токов электроприемника. Выключение тиристоров шунтирующего ключа 5 также осущест-.35 вляется с помощью принудительной коммутации. Для этого с них снимаются импульсы запуска и подаются на распределительный тиристор 8 (10) и коммутирующий тиристор 13 (фиг. 12 и

13). Принудительная коммутация происходит за счет протекания импульса тока коммутации в ходе *ерезаряда коммутирующего конденсатора 15 по цепи: коммутирующий дроссель 14, рас45 пределительный тиристор 8 (10), диоды распределительного вентильного блока 6 (7), диоды силового ключа

3 (4), диоды трехфазного шунтирующеЬ го ключа 5, коммутирующий тирнстор

13. При протекании импульса тока коммутации через диоды ключа 5 тиристоры этого ключа выключаются под действием обратного напряжения, равного падению напряжения на открытых диодах. Процесс коммутации длится время, достаточное для выключения этих тиристоров. При этом коммути50

55 рующий конденсатор 15 перезаряжается вием этого обратного напряжения происходит выключение (запирание) тиристоров; силового ключа 3(4) . При этом корот1495907

15

30

50 до полярности, указанной на фиг. 1 без скобок.

В режиме перевода питания с одной электросети на другую, например, с сети А (В) на сеть В (А) в момент а также при отключении электроприемника, например, в момент t возможны два случая, В первом случае (фиг. 12) момент перевода (или отключения) питания совпадает с включенным состоянием силового ключа 3 (4) и требуется выключение тиристоров ключа 3 (4) с включением тиристоров ключа 4 (3) . Во втором случае (фиг. 13) момент перевода (или отключения) питания не совпадает с включенным состоянием силового ключа. 3 (4) и коммутация тиристоров силовых ключей не требуется. Выключение ти- 20 ристоров силового ключа 3 (4) в режиме перевода (или отключения) питания осуществляется в помощью принудительной коммутации одновременно с включением тиристоров силового ключа 4 (3).

Принудительная коммутация тиристоров силового ключа 3 (4) в этот момент осуществляется также путем подачи импульсов запуска на распределительный тйристор 9 (11) и коммутирующий тиристор 12,(фиг. 12), В результате.. после перезаряда коммутирующего.конденсатора 15 по цепи: разпределительный тиристор 9 (11), диоды распределительного вентильного блока 6 (7), диоды силового ключа 3 (4), диоды

35 шунтирующего ключа 5, коммутирующий тиристор 12, коммутирующий дроссель

14 электроприемник переключается на сеть B (А) (или отключается). Сущест- 40 венным отличием такого перевода питания с одной электросети на другую является прямое переключение силовых ключей 3 (4) без промежуточного включения шунтирующего ключа 5. Возможность такого перевода и обеспечивает достижение цели изобретения, После перевода питания на сеть

В (А) режим ШИР осуществляется также путем периодического отключения электроприемника от сети на регулируемые отрезки времени. Подключение электроприемника к сети и его отключение от сети в этом случае производится с помощью силового ключа 4 (3). При отключении от сети электроприемник замыкается накоротко шунтирующим ключом 5. Принудительная коммутация тиристоров силового ключа 4 (3) осуще ствля ется путем подачи импульс ов запуска на распределительный тиристор 10 (8) и коммутирующий тиристор

13 (цепь перезаряда конденсатора 15: тиристор 10 (8) диоды вентильного блока 7 (6), диоды силового ключа 4. (3), диоды шунтирукнцего ключа 5, тиристор 13, дроссель 14), а принудительная коммутация тиристоров шунтирукицего ключа 5 осуществляется путем подачи и.:: ульсов запуска на распределительный тиристор 11 (9) и коммутирующий тиристор 12 (цепь перезаряда конденсатора 15: тиристор 11 (9), диоды вентильного блока 7 (б), дио" ды силового ключа 4 (3), диоды шунтирующего ключа 5, тиристор 12, дроссель 14) .

Включение тиристоров во всех режимах работы и в нужной последовательности и очередности осуществляется с помощью устройства 16 управления тиристорами, блок-схема которого представлена на фиг. 2. Работа всего преобразователя синхронизируется двумя независимыми последовательностями: синхроимпульсов U и сигналОв переключения режима U„(фиг. 14 и

15). Последовательность синхроимпульсов U формируется на выходе задающего генератора 18 (фиг. 2) при поступлении íà его вход любого иэ сигналов команды включения на сеть А (В) Us„phyll) (фиг. 14 и 15).

Сигналы переключения режима U формируются с помощью формирователя

17 (фиг. 2) логическим сложением сигналов команд переключения сетей электропитания U„е д <8 1 и отключения электроприемййка Ug k A(6l:(фиг. 14 и 15) . Синхроимпульсы U и сигналы переключения режима Б„формируются независимо друг от . друга; их взаимное расположение зависит лишь от моментов появления команд режима работы и в общем случае может быть произвольным. Поэтому интервал между импульсами в общем случае может оказаться меньше длительности коммутационных процессов в узле коммутации, что делает невозможным выполнение команд в этих случаях или приводит к срыву коммутации,. т.е. снижению надежности всего устройства.. Для обеспечения надежной работы преобра-. зователя во всех случаях добиваются такого согласования синхроимпульсов и сигналов переключения режима, при

1495907!

4 жотором интервалы между началом соседних коммутаций не могут стать меньшими, чем длительность коммутационных процессов. Это выполняется с помощью совместителя 25 импульсных сигналов (фиг. 2). Совместитель

25 сопряжен с модулятором 19, который преобразует аналоговый сигнал

U „„в широтно-имлульсный (ШИ) управляющий сигнал U, (фиг. 2) . Ha выходах совместителя 25 формируются задержанные сигналы переключения режима U, U т и НИ-сигнал U, опредет лякщие моменты включения тиристоров

8-13, а также сигнал запрета U >, служащий для обеспечения работы других узлов устройства 16 (фиг. 14 и

15) . Совместитель 25 работает таким образом (фиг. 7), что при поступлении на его входы импульсных сигналов П, U u U „, они преобразуются в импульсные сигналы U„,,U Б < и U которые отличаются от исходных тем, что минимальный интервал между любыми их фронтами во всех случаях ограничивается на заданном уровне (фиг. 16), который выбирается не меньше длительности коммутационных процессов во всех режимах работы.

Совместитель 25 (фиг. 7) согласовывает три импульсных сигнала U

Бг, U „. Синхроимпульсы U, с помощью трехсекционного элемента 43 задержки последовательно сдвигаются на равные отрезки времени t,,в результате чего на выходе элемента 43 формируются три последовательности задержанных синхроимпульсов Uc Uc U cs определяющих границы трех интервалов запрес та (И ): И yq g (с 1сд И) Ф с с 1

H >Eltce t c5 ) (фиг. 16), Таким образом, после каждого синхроимпульса

U в пределах любого периода синхронизации Т последовательно выделяются три интервала запрета И>,, И, И > .

С помощью этих импульсов, поступающих на входы формирователя 44 временных интервалов запрета (фиг, 7), формируются три системы импульсов запрета Б,,„, Б, Б (фиг. 8 и 16), для которых в пределах периода синхронизации Т справедливы выражения:, О, t g (t t )3

$n 1, t f (1„й„j;

Эти импульсы используются для ограничения минимума временных интервас лов в ШИ-сигнале U Импульсы U > с и U > „z поступают на тактовые входы первого ограничителя 58 временных интервалов, на сигнальный вход которого подается ШИ управлякщий сигнал

U >< (фиг. 7 и 10) °

Управляющий ШИ-сигнал U фдрмируется на выходе модулятора 19 таким образом, что каждый его положительный фронт совпадает с появлением задержанного синхроимпульса Ucq, а отрицательный фронт появляется с задержкой от положительного на время, пропорциональное значению аналогового управляющего сигнала U „ (фиг. 2 и 14) . При малых значениях аналогового сигнала Vgq y длительность импульса

-сигнала U „, (U q ф О) мала, а при ольших его значениях пауза ШИ-сигнала U у, (V > = О) может оказаться меньше длительности коммутационных про-, цессов в узле коммутации. Такие ситуации ис ключаются с помощью ограничителя 58 интервалов (фиг, 7 и

10) . В нем из ШИ-сигнала U у с поС с мощью импульсов запрета U и Цф. I формируется ШИ-сигнал U „, который

35 отличается от исходного тем, что минимальный интервал между любыми

его перепадами во всех случаях ограничивается на заданном уровне (фиг, 10). Если пределы изменения

4р аналогового сигнала 11 ограниче ны так, что длительность импульса или паузы ШИ-сигнала U „, не достигает значений, меньших, чем длительность коммутационных процессов, 45 то необходимость в использовании ограничителя 58 и нтер валов отпадает (фиг. 7 и 10) . Временные диаграммы, приведенные на фиг. 10, поясняют работу ограгичителя 58 интервалов при всех возможных режимах. Импульсы

50 и паузы на его сигнальном входе U „, длительность которых меньше интервала запрета t, ликвидируются или заполняются на его выходе U у благодаря свойству синхронных D-триггеров: с появлением напряжения на

С-входе синхронизации D-триггера 60 (61) напряжение U„„, действовавшее непосредственно перед этим на его

1б

1495907 сигнальном входе, передается на выход D-триггера U ; при отсутствии напряжения на С-входе синхронизации на выходе D-триггера сохраняется установленное значение напряжения. В связи с этим D-триггер 60 оказывает влияние на ШИ-сигнал U » лишь в тех случаях, когда отрицательный фронт

ШИ-сигнала U„, попадает в интервал

C запрета U>3. В этих случаях указанный фронт задерживается D-триггером .с

60 до окончания интервала И > (в этом случае импульс расширяется) . Б остальных случаях D-триггер 60 влияния не оказывает. В результате на

: его выходе образуется ШИ-сигнал U,, поступающий на сигнальный вход D. триггера 61 (фиг. 10). Далее во, всех случаях, когда в интервал эапрес E с, с, 3(фиг. 8 и 16) попа,,дает только положительный фронт

; ШИ-сигнала U (фиг. 10), этот фронт задерживается D-триггером 61 до оконс . чания интервала И, (импульс сжис

; мается) . Если в ийтервал И >, попадает сначала положительный фронт

ШИ-сигнала U,а затем и следующий . эа ним отрицательный фронт, то состояние D-триггера 61 на интервале

С

И. не изменяется (заполняется короткая пауза) . В результате на выходе D-.òðèããåðà 61 образуется ШИ, сигнал U >> с ограничением минималь,ного интервала между его любыми перепадами. Однако ограничитель 58 HHтервалов (фиг. 7 и 10) не исключает воэможности сближения перепадов ШИсигнала U с сигналами команд переключения режима U (фиг. 16) на интервал, меньший чем длительность процессов коммутации в узле коммутации.

Такие ситуации исключаются с помощью ограничителя 59 временных интервалов (фиг. 7 и 11), В нем из ШИ-сигнала

U „ формируется ШИ-сигнал U, который отличается от исходного тем, что минимальный интервал между любыми

его фронтами и сигналами команд. переключения режима во всех случаях ограничивается на заданном уровне

Достигается это следующим образом.

Сигналы команд переключения режима U последовательно сдвигаются на равные отрезки времени t с помощью трехсекционного элемента 42 задержки (фиг. 7) . В результате на его выходе формируются три последовательности задержанных сигналов переключения Бт от, U 3 определяющих границы трех интервалов запрета:

И,Е(,, t t; ИугЕ(tr ) И ЭЕ, 5

t„ t» j (»(r

Таким образом, после каждого сигнала команды переключения U последовательно выделяются три интервала запрета И, И, И> . С помощью этих с сигналов и импульсов U> „U в формирователе 48 управляемых временных интервалов запрета (фиг. 7) формируются две системы импульсов запрета

U „, U (фиг. 9 и 16), необходимйе для работы ограничителя 59 интервалов. Ограничитель 59 работает так же, как и ограничитель 58. Его работа поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг. 11. Во всех случаях, когда на интервале запрета U>> на С-входе синхронизации

D-триггера 62 напряжение отсутствует и в интервал запрета U > попадает только отрицательный фронт ШИ-сигна25 ла U этот фронт задерживается

9-трйггером 62 до окончания интервала И (импульс расширяется) . В остальных случаях D-триггер 62 влияния не оказывает. В результате на его выходе образуется ШИ-сигнал Ui,ïîñтупающий на сигнальный вход D-триггера 63 (фиг. 11). Далее во всех случаях, когда на интервале отсутствия напряжения на С-входе синхрони35 эации D-триггера 63 (U p q = О) появляется только положительный фронт

ШИ-сигнала U, этот перепад задерживается D-триггером 63 и его состояние на указанном интервале не изменяется (ликвидируется короткий импульс) .

Если в этот интервал попадает снача" ла отрицательный фронт ШИ-сигнала (1

U,,а затем и следующий эа ним его положительный фронт, то состояние

I, ;D-триггера 63 на указанном интервале

45 также не изменяется (заполняется ко-. роткая пауза). В отличие от огранй чителя 58 на: тактовые входы рассмат, риваемого ограничителя 59 поступают управляемые импульсы запрета U, 50 U (фиг, 7, 11 и 16), параметры которых определенным образом зависят от взаимного расположения. синхроимпульсов U и сигналов команд переключения режима U

55 Эта зависимость заключается в следующем (фиг. 16), На любом интервале между смежными командами переключения режима rèãíàë Uy,g = О в моменты

17 1495907 времени t 6 (t, t > $, если выполняется условие

8 тг 4 etc tea)

15 (2) 20

< < (ty тг)1

1 т т j. (3) в противном случае на всем интервале между смежными командами переключе ния режима этот импульс отсутствует, т.е. (J > = 1. Сигнал U>, z = 0 на интервале времени t e (t, t, 1, т.е. если одновременно выполняются два условия в противном случае U „= 0 на интерsane t 6ft, t ), т.е.

Такая зависимость импульсов запрета

U, >, U > от взаимного расположения синхроимпульсов U и сигналов команд переключения режима Uт обеспечивает выполнение ограничителем

59 (фиг. 7 и 11) своих функций, а именно ограничение минимального интервала между любыми перепадами ШИсигнала U У и сигналами команд переключения режима U на установленном уровне t во всех возможных случаях.

Управляемые импульсы запрета U>, U>„ >, удовлетворяющие указанным тре40 бованиям, формируются в формирователе 48 управляемых временных интервалов запрета (фиг. 7 и 9) . Временные диаграммы, приведенные на фиг. 9, поясняют работу этого формирователя 45

48. Импульс запрета U>> формируется ()на выходе триггера 52, если импульс

U поступает на его S-вход, что в свою очередь благодаря действию с ко1 ьюнктора 54 возможно, если U < 4 0,50 т.е. t

Импульс запрета U y, „формируется на, выходе триггера 53 с помощью импуль сов U u U т ь, поступающих íà его входы во всех случаях, когда на его 55

R-вход не приходит импульс Uz<.

Если импульс U проходит, то импульс U><» сокращается, т.е. соответствует выражению (3) . Если импульс

U не проходит, то импульсу U т-г соответствует выражение (1) . Прохож-; дение импульса U на R-вход триггера 53 оказывается возможным при выполнении условий (2), что обеспечивается логической схемой, состоящей из соответственно соединенных триггеров 50 и 51 а также элементов

56 и 57.

Управление силовыми ключами 3 и

4 (фиг. 1) обеспечивается с помощью формирователя 20 сигналов включения силовых ключей, на выходах которого формируются cHrHanra U, H U4 Э! ими сигналами. через формирователй 24 импульсов запуска включаются тиристоры ключей 3 и 4 (фиг. 2). Сигналы

Uз и 04 формируются из ШИ-сигнала

U „путем его переключения на выход

U под действием импульсных сигна3 лов (),, U>, и сигналов режима Us„A» ("8xn A(s) п отл A(s) " nepëü(ьд))(фиг 2э

3, 14-16) . Эти переключения осуществляются формирователем 20, который работает следуницим образом.

ШИ-сигнал U с его информационного входа Х подается на выход U (фиг. 3), если на любой иэ его адресных входов А, F поступает сигнал режима работы USx„A или Uqgp Ьд

Если сигнал режима работы USx„S или

Unep As поступит на любой из адресных входов С, Е, то ШИ-сигнал U с ин ( формационного входа Х подается на выход U . Но эти включения ШИ-сигнала U> на выход U3 или U осущест4 вляютск лишь в момент поступления сигналов U< или U т на соответствующий тактовый вход СО или С1 формирователя 20. При этом тактовый вход

СО определяет прохождение сигнала на выход с адресных входов А и С,, а тактовый вход С1 — с адресных входов Е и F. Если сигнал режима работы

U0 ê д КпН НUoòx 8 поступает на любой из адресных входов В и D, прохождение ШИ-сигнала U блокируется и Ьн

У не проходит ни на од ин из выходов формирователя 20. Работу этого форми-. рователя 20 поясняют и временные диаграммы (фиг, 14 — 16) °

Управление запуском распределительных тиристоров 8 - 11 (фиг. 1 и

2) в соответствии с общим алгоритмом работы преобразователя (фиг. 12 — 15) обеспечивается формирователем 22 распределительных сигналов (фиг. 2 и 5) 1495907 под действием сиг нал ов включения силовых ключей U g u Uq задержанного сигнала переключения режима Upped сиг- .

Нала запрета tJ3 f 1 и сигналов режии 1г 1т

5 QKhA% "вне в U0TK41 отав

Формирователь 22 содержит два канала формирования распределительных гигналов: канал формирования сигналов U и U и канал формирования

Pабота этих ка алов управляется схемой, состоящей нз триггеров 36 и 37, диэъюнктора

1 2 и элемента 33 задержки. Временные иаграммы, приведенные на фиг. 17, оясняют работу формирователя 22, аспределительные сигналы У — U« ормируются из передних и задних ронтов сигналов Ug u U с помощью 20 ормирователей 28-31 кратковременных мпульсов. Фронты сигнала U исполь" уются для формирования распределиельных сигналов U и Ug а фронты игнала U — для формирования распре- 25 елительных сигналов U и U„,. Ho акие фронты (передние или задние) игнала U> (U+) используются для форрования распределительных сигнаЛов Uв и Ug (U и U„), зависит 30 т очередности и особенности поступ-.

Ления команд переключения сетей элек пропитания (U и U „в Вд) .

Эта зависимость может быть сформулирована следующим образом. Каждый 35

Раз при переводе питания с одной се-.

1 и на другую в случаях, когда момент йеревода совпадает с включенным сос1 оянием силового ключа 3 или 4, выЙолня