Устройство для управления реверсивным тиристорным широтноимпульсным преобразователем

Устройство для управления реверсивным тиристорным широтноимпульсным преобразователем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соавтскин

Социалистических

Реслублмн 657568 (вртБ

ФО -"РLFIMi (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 23.1.1.76(21) 2422767/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.79.Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 19.04.79

2 (5!) М. Кл.

Н 02 P 13/16

Государственный квинтет ссср по делам нзооретеннй н отнрытнй (53) УДК 621.316. .727 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Н. Пискарев и A. М. Коровкин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ PEBEPCHBHbfM

ТИРИСТОРНЫМ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к об пасти автоматики и может быть использовано в реверсивных регуляторах напряжения, системах электропривода и следящих системах постоянного тока с тиристорными широтно- импупьсными преобразоватепями.

Известно устройство дпя управления статическими преобразоватепями, в том числе реверсивными широтно-импульсными преобразователями (ШИП), выполненными на тиристорах, содержащее два канала уп- 10 равнения реверсивным широтно-импульсным преобразоватепем, генератор тактовых импульсов, два блока сравнения, два формирователя управпяющих импульсов и логический блок, выполненный на одном 15 триггере с раздепьными входами, четыре дифференцирующие и две интегрирующие цепи и одновибратор задержки 1 )

В этом устройстве задержка при перекпючении с одного канала управления на другой осуществляется параметрическим способом с по.лощью одновибратора задержки. Однако величина этой задержки

2 зависит от частоты коммутации и требует иинивидуапьной подстройки. Устранение подстройки за счет завышения временной задержки приводит к неоправданному ухуд шению динамических характеристик.

Известно также устройство, содержащее два канала управления, включающее генератор тактовых импульсов, два бпока сравнения, триггер с двумя раздельными входами и выходами, две дифференцирующие цепи с разделительными диодами, два элемента И с тремя входами и одним выходом, два элемечта И с двумя входами и одним выходом, два кпюча и два усилителя-формирователя управляющих импупьсов (2 ) .

Недостатками такого устройства являются относительная сложность и высокая стоимость

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управпения реверсивным тиристорным широтно-импульсным преобразователем, содержащее генератос высо657568 кой частоты, подключенный через депитепь частоты ко входу генератора тактовых импульсов, два кагила формирования управляющих импульсов гасяшегп устройства, включаюшие триггер со счетным 5 входом и формирователи-усилители импуггг сов, два канала формирования угг1>авггяюших импупьсов силовых тиристоров, включаюшие фазоимпупьсный инвертор, с первым и вторым выходами которого в каждом канале последовательно соединены сравниваюшее устройство, пороговое устройство, управляемый ключ и формироватепьусилитель импульсов. В устройстве предусмотрен блок токоогр ничения, содержаший1 управпяемый ключ, одновибратор и пороговое устройство, вход которого подключен. к датчику тока, а один из входов соединен с управпяюшими входами ключей каналов формирования управляющих импульсов сигговых тиристоров. Второй вход порогового устройства соединен через дифференцируюший элемент и одновибратор с управляющим входом кпюча блока токоограниче25 ния, установленного между выходом генератора высокой частоты и одним из входов фазоимпупьсного инвертора, второй вход которого подключен к одному из выходов генератора тактовых импульсов.

Сравниваюшие устройства подключены к источнику задающего сигнала 33, Недостатком этого устройства является то, что при ограничении тока гасяшее устройство может срабатывать от нескольких единиц до нескольких десятков раз.

В действительности же дпя ограничения тока достаточно одно, максимум два срабатывания гасящего устройства. Излишнее количество срабатываний гасящего устройства приводит к излишним и неоправданным потерям, снижаюшим КПД преобразователя.

Кроме того, после двух срабатываний гасящего устройства в преобразователе мос тового типа с поочередной коммутацией ток в коммутируюших обмотках трансформаторов {дроссепей) становится равным нулю. Последуюшие срабатывания гасяшего устройства последовательного типа приводят к устранению эффекта накопления энергий в коммутирующем конденсаторе, снижению коммутационной способности гасящего устройства и надежности работы преобразователя.

Целью изобретения является повышение

КПД преобразователя и надежности его работы.

Пель достигается тем, что предпагагмое устройство дпя управления ревег>сивным тиристорным шщ>отио-импульсным преобразоватеием допо>шительно снабжено эдеме>ггом 11- IE, двумя эпемеитами ЗАГ(РЕТ, элементом 1!ЛИ и допол>гитепhгlbfм тригг ром со счетным входом и двумя раздельными выходами, при этом один из входов элемента И-НЕ и запрешаюший вход одного элемента ЗАПРЕТ подключены к выходу высокочастотного генератора, выходы элемента И-НЕ и одного эпемента ЗАГ1РЕТ соедиггег>ьг с входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу дополнительного триггера, соединенного раздельными выходами с соответствуюшими входами основного триггера, счетный вход которого подключен к выходу другого элемента ЗАПРЕТ, подключенного разрешаюшим входом к третьему выходу порогового устройства блока токоограничения.

Это обеспечивает ограничение мгновенного значения тока нагрузки на заданном уровне за одно срабатывание гасяшего устройства, что позволяет повысить КПД преобразователя и надежность его работы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы состояний основных эпементов устройства, Устройство для управления реверсивным тиристорным широтно-импульсным преобразоватепем содержит генератор высокой частотъг 1, деггитель частоты 2, генератор тактовых импульсов 3 с одним входом и выходами 4, 5, с которых снимается напряжение прямоугопьной и пилообразной формы, управляемые ключи 6-8, одновибратор 9, фазоимпупьсный инвертор 10, сравнивающие устройства 11 и 12, пороговые устройства (триггеры Шмитта) 1315, элемент И-НЕ 16, элементы ЗАПРЕТ

17 и 18 с двумя входами (запрешаюшим и разрешаюшим} и одним выходом, эпемент

ИЛИ 19, триггер 20 с двумя раздельными входами, одним счетным входом и двумя раздельными выходами, триггер 21 со счетным входом и двумя раздельными выходами, формирователи-усилители импуль сов 22-25.

Генератор высокой частоты 1 подключен через делитель частоты 2 к входу генератора тактовых импупьсов 3, один выход которого подключен к входу элемента И-НЕ 16 и к запрешаюшим входам элементов ЗАПРЕТ 17 и 18, а другой выход — к входу фазоимпупьсного инвертора 10, второй вход которог о через уп(35 (56Ь равля мый ключ 6 подключен к выходу генератора вь сокой частоты 1. К этому выходу также подключенаr второй вход элемента И-IIЕ 16 и разрешающий вход элемента ЗЛПРЕТ 17. Выходы элементов 5

И,-HF 16 и ЗЛПРЕТ 17 соединены с входом элемента ИЛИ 19, выход которого подключен к счетному входу дополнительного триггера 21. Выходы последнего подключены к раздельным входам основ 10 ного триггера 20, счетный вход которого соединен с выходом элемента ЗАПРЕТ 18.

Один из выходов триггера 20 подключен к входу формирователя-усилителя 23, а другой выход - к входу формирователя- 1 усилителя импульсов 24.

Триггер 20 и формирователь-усилитель

23 образуют первый, а тот же триггер и формирователь-усилитель 24 — второй канал формирования управляющих импульсов, отпирающих тиристоры гасящего устройства (на фиг. не показано). Фазоимпульсный инвертор 10 и последовательно соединенные сравнивающее устройство 11, пороговое устройство 13, управляемый ключ

7 и формирователь-усилитель 22 образуют первый канал формирования управляющих импульсов силовых тиристоров. Второй канал того же назначения образован фазоимпульсным инвертором 10 и последовательно соединенными сравнивающим устройством 12, пороговым устройством 14, управляемым ключом 8 и формирователемусилителем 25. Первый канал управляет одной парой, а второй канал — другой парой силовых тиристоров из противополож« ных плеч выходного каскада мостового типа (на фиг. не показан).

Устройство работает следующим обра40 зом, Генератор высокой частоты 1 генерирует прямоугольные импульсы с периодом повторения T (фиг. 2а), которые через делитель частоты 2 синхронизируют ге45 нератор тактовых импульсов 3 с периодом повторения Т2.

Напряжение пилообразной формы с выхода 5 генератора тактовых импульсов 3 поступает на один из входов фазоимпульсного инвертора 10. Если устройство токоограничения не работает, что соответствует напряжению на втором входе фазоимпульс ного инвертора, равному нулю, то на выходах последнего напряжение имеет пилообразную форму (фиг. 2, интервал t =1 ) .

При этом напряжение на одном выходе фазоимпульсного инвертора 10 противоположно по фазе напряжению на ирутом его выходе. Далее пилообразное напряжение с выходов фа:юимлульсного инвертора 10 сравнивается в устройствах 1 1 и 12 соответствующего канала управления и подается на пороговые устройства 13 и 14, на выходах которых формируются импульсы прямоугольной формы с относительной продолжительностью, пропорциснальной ве-личине входного сигнала (в зависимости от полярности входного сигнала один канал работает, а другой отключен). С выходов пороговых устройств 13 и 14 импульсы прямоугольной формы через управляемые ключи 7, 8 поступают на входы формирователей-усчлителей 22, 25. Указанная на фиг. полярность входного сигнала соответствует случаю, когда работает первый канал управления, а второй канал отключен. Этому соответствует указанная полярность входного сигнала, замкнутое состояние ключа 7, разомкнутое состояние ключа 8 и функционирование формирователя-усилителя 22 {фиг. 2д). Последний отпирает одну, например, первую пару силовых тиристоров противоположных плеч выходного каскада преобразователя мостового типа и обеспечивает на нагрузке напряжение определенной полярности.

Прямоугольные импульсы с выхода 4 генератора тактовых импульсов 3 и с выхода генератора высокой частоты 1 поступают на входы элемента И-НЕ 16, на выходе которого в интервалы формируются прямоугольные импульсы (фиг. 2ж) . Эти импульсы проходят через элемент ИЛИ.

19 и передним фронтом переключают триггеры 20 и 21, выходные сигналы которых поступают на формирователи-усилители 23 и 24 (фиг. 2 кл). Сигналы формирователей-усилителей 23 и 24 отпирают тиристоры гасящих устройств, после чего В моменты 3 6 <),, осу ществляется выключение силовых тиристоров анодной, а затем катодной группы мостового типа выходного каскада преобразователя.

При достижении током якоря определенной величины (1 сраб.) в момент 1.

9 срабатывает пороговое устройство 15, сигнал с выхода которого размыкает ключи 7 и 8 и подает сигнал через разрешающий вход элемента ЗАПРЕТ 18 на счетный вход триггера 20, переключая

era передним фронтом, после чего на выходах формирователей-усилителей 23 и 24 формируются импульсы, отпирающие тирис657568 торы гасящего устройства, и включаются силовые тиристоры, соответствующей (анодной или катодной) группы преобразователя мостового типа. При этом включение силового тиристора осуществляется и за одно срабатывание гасящего устройства и практически без задержек, что обеспечивает ограничение мгновенных значений тока якоря. Затем после выключения силового тиристора соответствующей группы, ток якоря начинает уменьшаться. Когда этот ток достигает определенной величины (4 отп.) в момент .Е ц пороговое устройство 15 возвращается в исходное состояние. При этом запускается одновиб- 1> ратор 9., который на время. действия импульса Ту (фиг. 2м), равного примерно

1,2 Т, замыкает ключ 6, и на второй вход фазоимпульсного инвертора 10 с выхода генератора высокой частоты 1 поступают прямоугольные импульсы с периодом повторения Т, При этом на выходе фазоимпульсного инвертора 10 будут присутствовать прямоугольные импульсы с периодом повторения Т (фиг. 2, в интер- вал - = 4, которые в соответствующем канале управления формируют им-пульсы, равные числу импульсов генератора высокой частоты 1 за время T

Эти импульсы отпирают силовые тирйсторы после отпускания порогового устройства 1 5 с временной задержкой не более одного периода Т 1 генератора 1.

Таким образом, в данном устройстве ограничение мгновенных значений тока якоря осуществляется на заданном уровне (1 сраб.) за одно срабатывание гасящего устройства. Отключение источника питания за одно срабатывание более эко46 номично, чем отключение источника преобразователя за несколько срабатываний.

Коммутационная способность при срабатывании устройства токоограничения при этом повышается в 1,5 — 2 раза. Это

4$ обеспечивает повышение КПД преобразователя и надежности его работы.

Формула изобретения

Устройство для управления реверсивным тирнсторным широтно-импульсным преобразователем, содержащее генератор высокой часто ъ, подключенны i через делитель частоты к входу генератора тактовых им55 пульсов, два канала формирования управляющих импульсов гасящего устройства, включающее триггер и формирователиусилители импульсов, два канала формирования управляющих импульсов силовых тиристоров, включающие фазоимпульсный инвертор, с первым и вторым выходами которого в каждом канале последовательно соединены сравнивающее устройство, пороговое устройство, управляемый ключ и формирователь-усилитель импульсов„блок токоограничения, содержащий управляемый ключ, одновибратор и пороговое устройство, подключенное входом к датчику тока, одним из выходов - к управляющим входам ключей каналов формирования управляю цих импульсов силовых тиристоров и другим выходом через одновибратор — к управляющему входу ключа блока токоограпичения, установленного между выходом генератора высокой частоты и одним из входов фазоимпульсного инвертора, второй вход которого подключен к одному из выходов генератора тактовых импульсов, о т— личающееся тем,что,сцелью повышения КПД преобразователя и надежности его работы, оно дополнительно снабжено элементом V-H Е, двум я э лементами ЗАПРЕТ, элементами ИЛИ и триг» гером со счетным входом и двумя раздельными выходами, причем один из входов, элемента И-HE и запрещающие входы элементов ЗАПРЕТ подкшочены к другому выходу генератора тактовых импульсов, второй вход элемента И- IE и разрешаю» щий вход первого элемента ЗАПРЕТ подключены к выходу высокочастотного генератора, выходы элемента И-НЕ и первого элемента ЗАПРЕТ подключены к входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу дополнительного триггера, соединенного разделительными выходами с соответствующими входами, основного триггера; счетный вход котороFo подключен к.выходу второго элемента

ЗАПРЕТ, подключенного разрешающем входом к третьему выходу порогового устройства блока токоограничения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 303702, кл. Н .02 P 13/18, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 314276, кл. Н 02 Р 13/16, 1971, 3. Авторское свидетельство СССР

¹ 350123, кл. Н 07 Р 13/16, 1972.

657568 гя

g д 8 7о л па

@ 2 2

Составитель О. Парфенова

Редактор Л. Баглай Техред О. Андрейко Корректор B. Куприянов

Заказ 1820/55 Тираж 856 Подписное

Ш1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раупская наб„д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4