CS260104B1

CS260104B1 - Electronic circuit for direct numerical control of the opening angle of thyretor transducers

Info

Publication number: CS260104B1
Application number: CS853485A
Authority: CS
Inventors: Ludvik Spiral; Milan Zapletalik; Stanislav Cechura
Original assignee: Ludvik Spiral; Milan Zapletalik; Stanislav Cechura
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1988-12-15
Also published as: CS348585A1

Abstract

Je řešen jednoduchý elektronický obvod pro přímá číslicové řízení úhlu otevřeni tyristorovýoh měničů, který praouje bez digitálně analogového převodníku, čímž se zlepšuje jeho přesnost. V případě regulace ryohlosti sestává obvod z jednoho, v přepade regulace polohy ze dvou výkonovýoh stupňů, připojsnýoh na servomotor s číslicovým čidlem spojeným s počítačem ve funkci číslicového regulátoru rychlosti nebo polohy. V případě regulace rychlosti je na výstup počítače připojen první čítač, jehož hodinový vstup js připojen na výstup generátoru hodinovýoh pulsů. Výstup prvního čítače je spojen pres řetězec, tvořený prvním monostabilním klopným obvodem, prvním generátorem zapalovaoíoh impulsů s řídícími mřížkami prvního výkonového stupně, jenž je spojen se servomotorem. V případě reguo laoe polohy je navío na výstup počítače připojen registr, jenž je napojen na druhý čítač, spojený s generátorem hodinových pulsů. Na výstup druhého čítače je připojen analogický retězeo jako u prvního čítače. Výstup druhého výkonového stupně je rovněž spojen se servomotorem. Správnou funkoi zařízení zabezpečuje eynohronizační obvod.A simple electronic circuit for direct digital control of the opening angle of thyristor converters is solved, which works without a digital-analog converter, thus improving its accuracy. In the case of speed regulation, the circuit consists of one, in the case of position regulation of two power stages, connected to a servomotor with a digital sensor connected to a computer as a digital speed or position controller. In the case of speed regulation, a first counter is connected to the output of the computer, the clock input of which is connected to the output of a clock pulse generator. The output of the first counter is connected via a chain formed by the first monostable flip-flop circuit, the first ignition pulse generator with control grids of the first power stage, which is connected to the servomotor. In the case of position regulation, a register is connected to the output of the computer, which is connected to the second counter, connected to the clock pulse generator. An analog chain as for the first counter is connected to the output of the second counter. The output of the second power stage is also connected to the servomotor. The correct functioning of the device is ensured by a synchronization circuit.

Description

Vynález se týká zapojení elektronického obvodu pro přímé číslicové řízení úhlu otevření tyristorového měniče.The invention relates to an electronic circuit for direct digital control of the opening angle of a thyristor transducer.

Dosud známé způsoby řešení provádí řízení úhlu otevření tyristoru elektronickým obvodem, jehož vstupem bývá většinou spojité stejnosměrné nebo střídavé napětí. Toto napětí bývá získáváno při použití počítače jako regulátoru pomocí digitélně-analogového převodníku, dále zpracováváno jako analogový signál, například porovnáváno s pilovým průběhem napětí, vyhodnocováno komparátorem a jako logický signál přiváděno na vstup blokovacího oscilátoru. Ve všech možných případech analogového řízení úhlu otevření tyristorů je třeba vždy číslicový signál z řídícího počítače převádět na signál analogový. Tím se vždy zhoršuje celková přesnost jednak o přesnost vlastního digitálně analogového převodníku, dále o přesnost generátoru pilového napětí a o přesnost komparátoru. Dále se řešení podstatně komplikuje nutností galvanického oddělení analogového signálu mezi řídícím počítačem a vlastní řídící a výkonovou částí tyristorového měniče. Další nevýhoda stávajících zapojení spočívá v rušení analogových signálů při přenosu na větší vzdálenosti a značnými ekonomickými náklady na řídící obvody tyristorových měničů.The prior art methods control the opening angle of the thyristor by an electronic circuit, the input of which is usually a continuous DC or AC voltage. This voltage is obtained using a computer as a controller by means of a digital-to-analog converter, further processed as an analog signal, for example compared to a saw voltage curve, evaluated by a comparator and supplied as a logic signal to the blocking oscillator input. In all possible cases of analog control of the opening angle of the thyristors, the digital signal from the control computer must always be converted to an analog signal. This always deteriorates the overall accuracy by the accuracy of the digital-to-analog converter itself, the accuracy of the saw voltage generator and the accuracy of the comparator. Furthermore, the solution is considerably complicated by the necessity of galvanic separation of the analog signal between the control computer and the actual control and power part of the thyristor converter. A further disadvantage of the existing circuitry is the interference of analog signals during transmission over long distances and the considerable cost of the control circuits of the thyristor converters.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje elektronický obvod podle , vynálezu. Elektronický obvod sestává nejméně z jednoho výkonového stupně, připojeného na servomotor s číslicovým čidlem, jež je spojeno s počítačem ve funkci číslicového regulátoru rychlosti nebo polohy. Jeho podstatou je, že na výstup’’počítače je připojen první čítač. Jeho hodinový vstup je připojen . na výstup generátoru hodinových pulsů a výstup je přes první monostabilní klopný obvod spojen s prvním rozdělovacím obvodem.The above-mentioned disadvantages are overcome by the electronic circuit according to the invention. The electronic circuitry comprises at least one power stage connected to a servomotor with a digital sensor which is connected to a computer in the function of a digital speed or position controller. Its essence is that the first counter is connected to the computer's output. Its clock input is connected. the output of the clock pulse generator and the output is connected to the first splitter circuit via a first monostable flip-flop.

Tři výstupy prvního rozdělovacího obvodu jsou připojeny přes první generátor.zapalovacích impulsů k řídícím mřížkám tyristorů prvního výkonového stupně, jehož výstup je připojen na sérvo motor. Na vstup prvního čítače a prvního rozdělovacího obvodu je připojen výstup synchronizačního obvodu. Zároveň lze výstup počítače připojit ještě na vstup registru, na jehož druhý vstup je připojen výstup synchronizačního obvodu. Dále je registr připojen na druhý čítač, který je zároveň připojen na výstup generátoru hodinových pulsů a výstup synchronizačního obvodu. Výstup druhého čítače je připojen přes druhý monostabilní klopný obvod na vstup druhého rozdělovacího obvodu, na který je též připojen výstup synchronizačního obvodu. Tři výstupy druhého rozdělovacího obvodu jsou přes druhý generátor zapalovacích impulsů připojenyk řídícím mřížkám tyristorů druhého výkonového stupně. Jeho výstup a v tomto případě i výstup prvního výkonového stupně, jsou propojeny se servomotorem.The three outputs of the first manifold circuit are connected via a first ignition pulse generator to the thyristor control grids of the first power stage, the output of which is connected to a sero motor. The output of the synchronization circuit is connected to the input of the first counter and the first splitter circuit. At the same time, the output of the computer can be connected to the register input, the second input of which is connected to the output of the synchronization circuit. Furthermore, the register is connected to a second counter, which is also connected to the output of the clock pulse generator and the output of the synchronization circuit. The output of the second counter is connected via a second monostable flip-flop to the input of the second splitter circuit, to which the output of the synchronization circuit is also connected. The three outputs of the second manifold circuit are connected to the second power stage thyristor control grilles via the second ignition pulse generator. Its output and in this case the output of the first power stage are connected to the servomotor.

Hlavní výhody elektronického obvodu pro přímé číslicové řízení úhlu otevření tyristorů podle tohoto vynálezu spočívají v tom, Že tento obvod umožňuje přímé číslicové řízení bez pomoci digitálně analogového převodníku, zpracování vstupního signálu je číslicové, konstrukce řídících obvodů je jednoduchá a dovoluje použít pouze tuzemské součástky, případně součástky dovážené v rámci RVH^ a celé řídící zařízení je napájeno jediným stejnosměrným napětím + 5 V.The main advantages of the electronic circuit for direct digital control of the opening angle of the thyristors according to the invention are that it enables direct digital control without the help of a digital analog converter, the input signal processing is digital, the design of the control circuits is simple and allows only domestic components or components imported within RVH ^ and the entire control device is supplied with a single + 5 V DC voltage

Příklad zapojení elektronického obvodu podle vynálezu je na přiloženém výkresu, kde je zn/xerwěno blokové schéma obvodů pro přímé číslicové řízeni tyristorového měniče, a to varianta se dvěma výkonovými stupni'při regulaci polohy.An example of an electronic circuit according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which a block diagram of circuits for direct digital control of a thyristor transducer is shown, namely a variant with two power stages for position control.

Výstup generátoru 10 hodinových pulsů je připojen jednak na vstup prvního čítače 20 a jednak na vstup druhého čítače 100. Druhým vstupem prvního a druhého Čítače 20 a 100 je číslicová hodnota řídicí veličiny z výstupu počítače 170 se zadávacím členem 160, který může být součáptí tohoto počítače 170. Třetí vstupy prvního a druhého čítače 20, 100 jsou spojeny s výstupem synchronizačního obvodu 70. Řídící veličina z počítače 170 jeThe output of the clock pulse generator 10 is connected both to the input of the first counter 20 and to the input of the second counter 100. The second input of the first and second counters 20 and 100 is the numerical value of the control variable from the computer 170 with input member 160 which can be part of the computer 170. The third inputs of the first and second counters 20, 100 are coupled to the output of the synchronization circuit 70. The control quantity from the computer 170 is

- 3 do druhého čítače 100 vedena přes registr 90, kde je uchována do příchodu následujícího synchronizačního impulsu. Výstup první ho čítače 20 je připojen na vstup prvního monostabilního klopného obvodu 90, jehož výstup je spojen se vstupem prvního rozdělovacího obvodu 40* Výstup druhého čítače 100 je analogicky přes druhý monostabilní klopný obvod 110 spojen s druhým rozdělovacím obvodem 120» Druhými vstupy prvního a druhého rozdělovač ího obvodu 40 a 120 jsou výstupy synchronizačního obvodu 70» Tři výstupy prvního rozdčlovacího obvodu 40 jsou připojeny přes první generátor 90 zapalovacích impulsů k řídícím mřížkám jednotlivých tyristorů prvního výkonového stupně 60. Rovněž tak tři výstupy druhého rozdělovačího obvodu 120 jsou přes druhý generátor 190 zapalovacích impulsů připojeny k řídícím mřížkám tyristorů druhého výkonového stupně 140. První i druhý výkonový stupeň 60, 140 jsou propojeny se servomotorem 80. Výstupem servomotoru PO v tomto případě je poloha, která je snímána číslicovým čidlem 190 a přiváděna na vstup počítače 170»3 to the second counter 100 is passed through a register 90 where it is stored until the next synchronization pulse arrives. The output of the first counter 20 is connected to the input of the first monostable flip-flop 90, the output of which is coupled to the input of the first distribution circuit 40. The output of the second counter 100 is analogically connected via the second monostable flip-flop 110 to the second distribution circuit 120. The three outputs of the first distributor circuit 40 are connected via the first ignition pulse generator 90 to the control grids of the individual thyristors of the first power stage 60. Also, the three outputs of the second distributor circuit 120 are via the second ignition generator 190. pulses connected to thyristor control grids of the second power stage 140. Both the first and second power stages 60, 140 are connected to the actuator 80. In this case, the output of the actuator PO is the position that is sensed by a digital sensor 190 and fed to the computer input 170 »

Funkce elektronického obvodu pro přímé číslicové řízení úhlu otevření tyristorového měniče spočívá v tom, že číslicový signál z řídícího počítače 170 je přiváděn do číslicově-časového převodníku, který se zde skládá z dvojice prvního a druhého Čítače 20 a 100, z nichž jeden Čítá směrem nahoru a druhý směrem dolů. Výstupy prvního a druhého čítače 20 a 100 jsou vedeny dvojicí monostabilních klopných obvodů £0, 110, které generují zapalovací impulsy. Hodnota, na kterou se první čítač 20 a druhý čítač 1Q0 nastavují, odpovídá velikosti řídicí veličiny, udávající úhel otevření tyristorů. Předvolba je . prováděna vždy v okamžiku průchodu fázového napětí nulovou hodnotou. Od tohoto okamžiku začne první i druhý čítač 20, 100 načítévat hodinové impulsy. Po dosažení mezních stavů prvního a druhého čítače 20 a 100 jsou generovány spouštěcí impulsy pro první a druhý monostabilní klopný obvod 90 a 110. Výstup prvního a druhého monostabilního klopného obvodu 90 a 110 jsou vedeny na první a druhý rozdělovači obvod 40 a 120, které přidělují zapalovací impuls prvního a druhého monostabilního klopného obvodu 90 a 110 příslušnému tyristorů. Takto rozdělené zapalovací impulsy jsou před přivedením do prvního a druhéhoThe function of the electronic circuit for direct digital control of the opening angle of the thyristor converter is that the digital signal from the control computer 170 is fed to a digital-time converter consisting of a pair of first and second counters 20 and 100, one of which counts upwards. and the other down. The outputs of the first and second counters 20 and 100 are guided by a pair of monostable flip-flops 60, 110 which generate ignition pulses. The value to which the first counter 20 and the second counter 10 are set corresponds to the magnitude of the control variable indicating the opening angle of the thyristors. The default is. is always performed when the phase voltage passes through the zero value. From this point on, the first and second counters 20, 100 begin to count the clock pulses. When the limit states of the first and second counters 20 and 100 have been reached, trigger pulses are generated for the first and second monostable flip-flops 90 and 110. the ignition pulse of the first and second monostable flip-flops 90 and 110 respectively to the respective thyristors. The ignition pulses thus distributed are before being fed to the first and second

- 4 výkonového stupně 60 a 140 ještě výkonově přizpůsobeny a galvanicky odděleny od cílové části. Správnou funkci celého zařízení zajíšíuje synchronizační obvod 70, který určuje okamžiky nastavení předvolby a zaháj-ení čítání a zajištuje též přidělování zapalovacích impulsů z prvního a druhého monostabilního klopného obvodu 30 a 110 jednotlivým tyristorům.- 4 power stages 60 and 140 still matched to the output and galvanically separated from the target part. The correct functioning of the whole device is ensured by the synchronization circuit 70, which determines the moments of preset setting and starting of counting and also ensures the assignment of ignition pulses from the first and second monostable flip-flops 30 and 110 to individual thyristors.

V případě varianty při regulaci rychlosti je zapojení v podstatě tvořeno pouze jedinou větví s jedním výkonovým stupněm. Pak je tedy výstup generátoru IQ hodinových pulsů připojen na vstup prvního čítače 20. Druhým vstupem prvního čítače 20 je číslicová hodnota řídící veličiny z výstupu počítače 170 se zadávacím členem 160 požadované rychlosti, který může být součástí tohoto počítače 170. Třetí vstup prvního Čítače 20 je propojen s výstupem synchronizačního obvodu 70. Výstup prvního čítače 20 jé připojen na vstup prvního monostabilního klopného obvodu £0, jehož výstup je spojen se vstupem prvního rozdělovačiho obvodu 40. Druhým vstupem prvního rozdělovacího obvodu 40 je výstup synchronizačního obvodu 70. Tři výstupy prvního rozdělovacího obvodu 40 jsou připojeny přes první generátor 50 zapalovacích impulsů k řídicím mřížkám jednotlivých tyristorů prvního výkonového stupně 60. Výstup první ho výkonového stupně 60 je připojen na servomotor 80, jehož otáčky jsou snímány číslicovým čidlem 150 a přiváděny na vstup počítačů 170.In the case of the speed control variant, the circuit is essentially composed of only one branch with one power stage. Thus, the output of the clock pulse generator 10 is connected to the input of the first counter 20. The second input of the first counter 20 is the numerical value of the control variable from the output of the computer 170 with the desired speed input 160 that may be part of the computer 170. The output of the first counter 20 is connected to the input of the first monostable flip-flop 40 whose output is coupled to the input of the first distributor circuit 40. The second input of the first distributor circuit 40 is the output of the synchronization circuit 70. Three outputs of the first distributor circuit 40 are connected via the first ignition pulse generator 50 to the control gratings of the individual thyristors of the first power stage 60. The output of the first power stage 60 is connected to a servomotor 80, the speed of which is sensed by a digital sensor 150 and input to computers 170.

Funkce elektronického obvodu pro přímé číslicové řízeni úhlu otevření tyristorového měniče v tomto případě spočívá v tom, že číslicový signál z řídicího počítače 170 je přiváděn do číslicově-časového převodníku, který se skládá z prvního čítače 20 čítajícího nahoru. Výstup prvního čítače 20 je veden na první monostabilní klopný obvod 30, který generuje zapalovací impulsy. Hodnota, na kterou se první čítač 20 nastavuje, odpovídá velikosti řídící veličiny, udávající úhel otevření tyristorů. Předvolba je provedena vždy v okamžiku průchodu fázového napětí nulovou hodnotou a je řízena signálem synchronizačního obvodu 70. Od tohoto okamžiku začne prvníThe function of the electronic circuit for direct digital control of the opening angle of the thyristor converter in this case is that the digital signal from the control computer 170 is fed to a digital-time converter consisting of a first counter 20 counting upwards. The output of the first counter 20 is applied to the first monostable flip-flop 30, which generates ignition pulses. The value to which the first counter 20 is set corresponds to the magnitude of the control quantity indicating the opening angle of the thyristors. The preselection is always made at the moment the phase voltage passes through the zero value and is controlled by the signal of the synchronization circuit 70.

- 5 čítač 20 načítávat hodinové impulsy přiváděné z generátoru hodinových pulsů 10. Po načítání předvolené hodnoty prvního čítače 20 jsou generovány spouštěcí impulsy pro první monostabilní obvod 30. Výstupy prvního monostabilního obvodu 50 jsou vedeny na první rozdělovači obvod 40, který přiděluje zapalovací impuls prvního monostabilního klopného obvodu 30 příslušnému tyristoru prvního výkonového stupně 60 po výkonovém zesílení a galvanickém oddělení. Správnou funkci celého zařízení zajištuje synchronizační obvod 70, který určuje okamžiky nastavení předvolby a zahájení čítání a zajištuje též přidělování zapalovacích impulsů z prvního monostabilního klopného obvodu 30 jednotlivých tyristorů.,Counter 20 counts the clock pulses supplied from the clock pulse generator 10. After counting the preset value of the first counter 20, trigger pulses are generated for the first monostable circuit 30. The outputs of the first monostable circuit 50 are routed to the first splitter circuit 40 which allocates the ignition pulse of the first monostable a flip-flop 30 to the respective thyristor of the first power stage 60 after power amplification and galvanic separation. The correct operation of the whole device is ensured by the synchronization circuit 70, which determines the moments of preset setting and the start of counting and also assures the ignition pulses from the first monostable flip-flop 30 of individual thyristors.

Elektronický obvod pro přímé číslicové řízení úhlu otevření tyristorových měničů umožňuje využití počítače jako regulátoru pro řízení v reálném čase a uzavřené smyčce, zjednodušuje řídicí obvody a snižuje ekonomické nároky na jejich realizaci. Umožňuje snažší galvanické odděleni řídícího počítače a výkonové části měniče a umožňuje dosáhnout vyšší přesnosti řízení rychlosti nebo polohy u servomechanismů s tyristořovým měničem.The electronic circuit for direct digital control of the opening angle of the thyristor converters allows the computer to be used as a controller for real-time and closed-loop control, simplifies control circuits and reduces the cost of realizing them. It enables easier galvanic separation of the control computer and power part of the inverter and allows to achieve higher accuracy of speed or position control in thyristor inverter servomechanisms.

' Vynález je možno využít u všech rychlostních nebo polohových seřvomechánismů, zvláště pak u servomechanismů používaných v manipulačních a lokomočních subsystémech manipulátorů a robotů.The invention is applicable to all velocity or positional transversalisms, particularly servomechanisms used in manipulation and locomotion subsystems of manipulators and robots.

Claims

An electronic circuit for direct digital control of the opening angle of thyristor converters, consisting of at least one power stage connected to a servomotor with a digital sensor, which is connected to a computer in the function of a digital speed or position controller, characterized in that connected to the first counter (20), whose clock input is connected to the output of the generator (10) of the clock pulses and the output is connected via the first monostable flip-flop (50) to the first splitter circuit (40), The ignition pulses are connected to the thyristor control grids of the first power stage (60), the output of which is connected to the servomotor (80), the output of the synchronization circuit (70) being connected to the input of the first counter (20) and the first distributor circuit (40).

Electronic circuit according to claim 1, characterized in that the computer (1.7) is connected to a register input (90), the second input of which is connected to the output of the synchronization circuit (70) and whose output is connected to the input of the second counter (100). the output of the generator (10) and the output of the synchronization circuit (70) is connected and the output of the second counter (100) is connected via a second monostable flip-flop (110) to the input of the second splitter circuit (120) the output of the synchronization circuit (70) is also connected and its three outputs are connected to the second power stage thyristor control grids (140) via the second ignition pulse generator (150), whose output and in this case the output of the first power stage (60) are connected with servomotor / 80 /.