Способ управления циклоконвертором и устройство для его осуществления

 

1. Способ управления .циклоконвертором , заключающийся в том, что формируют сигналы раздельного управления с длительностью, 180 эл.град по выходной частоте, формируют сиг .налы об отсутствии тока в вентиль 1ых тройках анодных и катодных групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раздельного управления и сигнала об отсутствии тока во встречно-параллельной тройке вентилей, а углы открытия вентилей регулируют согласоваино , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, увеличения надежности циклоконвертора и улучшения, формы напряжения на его выходе, формируют сигналы о наличии тока в тройках вентилей/ переводят каждую работающую тройку вентилей из выпрямительного в инрерторный режим при совпадении во времени сигнала раздельного управления встречнопараллельной тройкой вентилей и сигнала о наличии тока в .работающей тройке вентилей, причем углы открытия вентилей регулируют с линейным согласованием. 2. Устройство для управления циклоконвертором , содержащее генератор :тактовых импульсов, блок синхронизации , распределитель и датчики состояния троек вентилей, о.т ли ч а4ющ е ёс я тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения цикле конвертора и упрощения схемы устройства , оно снабжено.делителем , шестью элементами НЕ, реверсивными счетчиками и логическим блоком, каждый из шести каналов которого содержит два элемента И-НЕ и эле§ мент ИЛИ, а блок синхронизации выполнен с прямым и инверсным вь хода (О ми, причем прямой выход блока синхронизации соединен с входами peBiepCHBного счетчика выпрямительного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного .счетчика инверторного угла открытия катодных троек вентилей , инв.ерсный выход блока синхронизации соединен с входами реверсивного счетчика инверторного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика выпрямительного угла открытия катодных троек вентилей , выход генератора тактовых им 1 пульсов непосредственно соединен с вычитающими счетными входами реверсивных , счетчиков выпрямительных углов анодных и катодных троек и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторне-ч углов анодных и катодных троек вентилей, а через делитель выход указанного генератора соединен с входом распределителя , выходы распределителя и реверсивных счетчиков подключены к соответствующим входам логического блока, а выходы датчиков состояния троек вентилей соединены с входами логического блока непосредственно и через элементы НЕ, в каждом кана

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАУ)ИСТИЧЕСНИХ. . РЕСГЬ БЛИН

3t59 Н 02 P 13 30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Z1) 3317718/24-07 1 (22) 15.07.81 (46) 23.03.83. Бюл. 9 11 (72), В. Л. Грузов, В. A. Тихановский, И. К. Файнберг, С. A ° Хобин и Ю. Б. Шишлин (71) Вологодский политехнический институт (53) 621.316.727(088.8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

Р 384184, кл. Н 02 P 13/30, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 588611, кл. Н 01P13/16, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

l4 376691, кл . Н.02 Р 13/30, 1973. ! (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПИКЛОКОНВЕР-, ТОРОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯЯ. (57) 1. Способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, что формируют сигналы раздельного управления с длительностью 180 эл.град по выходной частоте, формируют сиг.налы об отсутствии тока в вентильных тройках анодных и катодных групп, -включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раздельного упрьвления и сигнала об отсутствии тока "во встречно-парал, лельной тройке вентилей, а углы открытия вентилей регулируют согласованно, отличающийся. тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей способа, увеличения надежности циклоконвертора и улучшения. формы напряжения на его выходе, формируют сигналы о наличии тока в. тройках вентилей, переводят каждую работающую тройку вентилей из выпрямительного в инрерторный режим при совпадении во времени сигнала раздельного управления встречнопараллельной тройкой вентилей и сигнала о наличии тока в работающей тройке вентилей, причем углы откры„.Я0„„1007177 А тия вентилей регулируют с линейным согласованием.

2. Устройство для управления циклоконвертором, содержащее генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, распределитель и датчики счзстояния троек вентилей, о т л и ч а -,ющ е е с я тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения циклоконвертора и упрощения схемы устройства, оно снабжено. делителем частоты, шестью элементами НЕ, реверсивными счетчиками и логическим блоком, каждый из шести каналов которого содержит два элемента И-НЕ и элемент ИЛИ, а блок синхронизации вы- ф полнен с прямым и инверсным выхода- ми, причем прямой выход блока сиихро низации соединен с входами реверсивного счетчика выпрямительного угла С" открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика инверторного угла открытия катодных троек вентилей, инверсный выход блока синхронизации соединен -с входами реверсивного счетчика инверторного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика выпрямительного а Д угла открытия катодных троек вентилей, выход генератора тактовых импульсов непосредственно соединен с «ф вычитающими счетными входами реверсивных,счетчиков выпрямительных угло анодных и катодных троек и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторнь-.х углов анодных и катодных троек вентилей, а через делитель выход укаэанного генератора соединен с входом распределителя, выходы распределителя и реверсивйых счетчиков подключены к соответствующим входам логического блока, а .выходы датчиков состояния троек вентилей соединены с входами логического блока непосредственно. и через элементы БЕ, в каждом кана1007177

20 ле логического блока на входы первого элемента И-НЕ подключены выход распределителя, соответствующий вен тильной тройке, управляемой этим каналом, выход реверсивного счетчика выпрямительного угла соответствующей группы вентилей (анодной или катодной) и через элемент НЕ, выход датчика состояния встречно-параллель. ной тройки вентилей, на вход второго элемента И-НЕ подключены выход

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам раздельного управления циклоконверторами с прямоугольным законом модуляции выходного напряжения и естественной 5 коммутацией вентилей.

Известен способ управления циклоконвертором, заключающийся в формировании задающими устройствами интервалов разрешенной работы вентильных групп, сравнении длительности этих интервалов с длительностью протекания тока через соответствующие группы и в формировании в функции тока разности этих длительностей сигналов коррекцией углов открытия вентилей в выпрямительном и инверторном режимах (1g °

Организация такого управления улучшает симметрию.полуволн выходного напряжения, но одновременно увеличивает амплитуды высших гармоник в кривой выходного напряжения и,не ус раняет зависимости Формы выходного напряжения от нагрузки.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, что Формируют сигналы длитель. ностью 180 эл.град по выходной частоте для раздельного управления вентильными тройками, формируют сигналы об отсутствии тока и вентильных тройках анодной и катодной групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раз. дельного управления и сигнала об отсутствии тока.во встречно-параллельной тройке вентилей, переводят рабо тающую тройку из выпрямительного в инверторный режим по сигналу раздельного управления встречно-параллельной тройки, причем углы открытия 45 вентилей в выпрямительном и инверторном режимах регулируют согласован распределителя, управляющий встречно-параллельной тройкой вентилей, выход реверсивного счетчика инверторного угла открытия данной группы и непосредственно выход датчика состояния данной тройки вентилей, выходы элементов И-НЕ соединены с входами . элемента ИЛИ, выходом подключенного к соответствующе му выходу логического бл ка.

> но по закону 0L +g „= 120О эл.град по

Ь частоте сети.

Однако при работе с малыми нагрузками в режиме прерывистых токов работающие тройки по сигналам раздельного управления переводятся в инверторный режим, когда в этом нет необходимости; В результате одновременно формируется разрешение на инверторный режим работающей тройки и выпрямительный режим встречно-параллельной тройки вентилей, что может привести к аварийной ситуации. Регулирование углов открытия вентилей и с нелинейным согласованием (X б+

+ о и = 120 эл.град.) и .иводит к появлению ступенек в выходном напряжении при переводе троек из выпрямительного режима в инверторный, что ухудшает Форму напряжения на выходе циклоконвертора, приводя к зависимости формы напряжения и коэффициента передачи циклоконвертора от нагрузки. Эти недостатки ограничивают функциональные возможности, снижают надежность и ухудшают форму напряжения при управлении циклоконвертором по известному способу.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, увеличение надежности циклоконвертора и улучшение формы напряжения на его выходе.

Поставленная цель достигается тем,. что согласно способу управления циклоконвертором, заключающемся в том, что формируют сигналы раздельного управления с длительностью

180 эл. град. по выходной частоте, о формируют сигналы об отсутствии тока в вентильных тройках анодных и катогных групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответст- вующего сигнала раздельного управления и сигнала об отсутствии тока во встречно-параллельной тройке вентилец, а углы открытия вентилей регулис

1007177 руют согласованно, формируют сигналы о наличии тока в тройках вентилей, переводят каждую работающую тройку вентилей из выпрямительного в инверторный, режим при совпадении во времени сигнала раздельного управления встречно-параллельной тройкой вентилей и с сигнала о наличии тока в работающей тройке вентилей, причем углы открытия вентилей регулируют с линейным согласованием. 30

Известно устройство управления циклоконвертором, содержащее блок . синхронизации, задающий генератор с распределителем, а в канале управления каждой фазой — две схемы управ- 45 ления углами открытия вентилей, два элемента И, датчики. нуля тока вентильных троек и элемент ИЛИ, причем входы каждого элемента И соединены с соответствующими выходом распределителя и выходом соответствующего датчика нуля тока f2) .

Недостатком устройства является невысокая надежность, зависимость формы выходного напРяжения от нагруз- 25 ки и невысокая стабильность из-за большого количества аналоговых операций;

Наиболее близким к изобретению по структуре,и достигаемому Результату является цифровое устройство уп-З0 равления многофаэным преобразователем частоты с непосредственной связью, содержащее счетчик углов, генератор тактовых импульсов, переключатель, многоразрядные ключи, устройство синхронизации, блоки памяти, ключи с памятью, генератор импульсов опорного кода, цифровую схе.— му сравнения, распределитель и датчики состояния вентильных троек (3) . 40

Основными недостатками устройства является зависимость формы выходного напряжения от нагрузки и сложность схемы. Так, для управления трехфазным циклоконвертором при сохранении 45 закона управления углами открытия вентилей î > + с к = 120О эл. град., количество блоков возрастает почти в три раза. Целью изобретениЯ ЯвлЯетсЯ улуч- 50 шение форьы выходного напряжения циклоконвертора и упрощение схемы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления циклоконвертором, содержащее генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, распределитель и датчики состояния троек вентилей; снабжено делителем частоты, шестью элементами НЕ, реверсивными счетчиками и логическим блоком, каждый из шести ка- 60 налов которого содержит два элемен-та И-НЕ, и элемент ИЛИ, а блок синхронизации выполнен с прямым и инверсным выходами, причем прямой выход блока синхронизации соединен ) g5 со входами реверсивного счетчика выпрямительного угла открытия, анод- ных троек вентилей и реверсивного счетчика инверторного угла открытия катодных троек вентилей, инверсный выход блока синхронизации соединен с входами реверсивного счетчика инверторного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика выпрямительного угла открытия катодных троек вентилей, выход гене» ратора тактовых импульсов непосредственно .соединен с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков выпрямительных углов анодных и катодных троек и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторных углов анодных и катодных троек вентилей, а через делитель выход укаэанного генератора соединен со входом распределителя, выходы распределителя и реверсивных счетчиков углов открытия вентилей подключены к соответствуяцим входам логического блока, а выходы датчиков состояния троек вентилей соединены со входами логического блока непосредственно и через элементы НЕ, в каждом канале логического блока на входы пе вого элемента И-НЕ подключены выход распределителя, соответствующий вентильной тройке, управляемой этим каналом, выход реверсивного счетчика выпрямительных углов соответствующей группы вентилей (анодной или катодной) и через элемент НЕ, выход датчика состояния встречно-параллельной тройки вентилей, на вход второго элемента И-НЕ подключены выход распределителя, управляющий встречнопараллельной тройкой вентилей, выход реверсивного счетчика инверторных углов открытия данной группы и непосредственно выход датчика состояния данной тройки вентилей, выходы элементов И-НЕ соединены со входами элемента ИЛИ, выходом подключенной к соответствующему выходу логического блока.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 — диаграмма, поясняющая работу устройства; на фиг. 3 — схема силовой части циклоконвертора; на фиг. 4 — схема управления циклоконвертором.

На фиг. 1 представлено Ц,, Ойсигналы управления углами открытия вентилей, Ug — сигнал уПравления частотой, U — напряжение на.виходе фазы А циклоконвертора, Uq — напряжение питающей сети; lid, Uhb, UK69

Q» -импульсы управления выпрямительных и инверторных углов (о(, р ) анодных и катодных (k) троек венти-, лей Р44 Р А Рд S, P„S Ркс — ™ пульсы на соответствующих выходах распределителя для раздельного уп1007177 равления (А, k) анодными или катодными группами троек (А, В, б ) фаэ.

Устройство содержит блоки 1-4 импульсно-фазового управления, блок

5 синхронизации, задающий генератор б, распределитель 7, элементы И-НЕ

8-11, датчики 12, 13 состояния вентильных троек фазы А, элементы НЕ

14 и 15, элементы ИЛЙ 16 и 17, вентильные тройки 18-19 фазы AJ элементы И-HE 8-11 и элементы 16 и 17 объединены в логический блок 20.

На фнг. 4 представлены A>-A> - код управления частотой, B>-B<- код управления углами открытйя вентилей, .блок 21 синхронизации, элемент 22 ЙЛй1 15 канала автоподстройки, генератор

23,тактовых импульсов, реверсивные .счетчики 24-27 углов, делитель 28 частоты, распределитель 29 импульсов, логический блок 30, датчики 31 20 состояния троек вентилей, элементы

HE 32, элементы И-НЕ 33-36, элементы ИЛИ 37-38.

На входы каналов импульсно-фазового управления подаются сигналы 25 управления выпрямительными U,и инверторными Up углами (фиг. 1) откры тия вентилей. Причем в отличие от прототипа принято линейнсе согласование, что в схеме реализовано за ЗО счет независимого управления выпрямительными углами, и зависимогоинверторными. При этом Ой Формируется на сумматоре, как 0В„„„-0,. В блоках импульсно»фазового уйравления анодной (1, 3) и катодной (2, 3) троек вентилей (фиг. 1) импульсы с блока 5 синхронизации (U, U ) сдвигаются на углы, соответствующие вход- ным сигналам управления. Одновременно на вход задающего генератора б 40 (фиг. 1) подают сигнал управления частото . 0 ., С задающего генератора импульсная последовательность требуемой частоты поступает на распределитель 7, на выходах которого Фор- 45 мируется б импульсных последователь44 ДДi ДДР ДД ДД КД Дсб 44 КА 44 P(Ъ c„=

c„4=c„„c„„l= кдркд1ддок +хкдрд4 rк .U ð

Таким образом, согласно предлагаемому способу дополнительно определяется (измеряется) наличие тока в тройках вентилей, диаграмма импульсов управления вентилями смещается в зависимости от нагрузки как при переключении троек, так и при пере60 ключении режимов, что приводит к минимальной паузе в кривой выхсдного напряжения (ОА), исключает воэможность одновременного открытия, встречно-параллельных троек венти65 лей и позволяет применить линейногде Х - символ логических операций. Эти зависимости определяют полную однозначность включения и переключения троек вентилей. Так, если токов нет, то вторые слагаемые обращаются в .нуль и возможны лишь выпрямительные режимы в соответствии- с разрешением распределителя.

Если же протекает ток, например, в катодной тройке фазы, то исключается любой режим анодной тройки, а режим катодной тройки определяется распределителем и т.д. ностей для раздельного управления тройками вентилей, определяющая разрешенные интервалы включения каждой тройки: Рдд — анодной тройки фазы А;

Р„д - катодной тройки фазы А и т.д.

Далее формирование управляющих импульсов троек (например,.фазы А) осуществляется следующим образом, Импульсы управления выпрямительным режимом анодной тройки Фазы A (38) с одного из выходов импульса фазовогс управления 1 подаются на первый вход элемента И-НЕ 8. На ее второй вход поступает сигнал разрешения работы

РАД с распределителя 7, а на третий вход подается сигнал о состоянии вентилей встречно-параллельной тройки 19 с датчика 13 состояния тройки вентилей через элемент НЕ 15., В результате сигналы 0д.„ передаются на тройку вентилей при условии совпадений РАД 1КД(фиг. 2) и наличии самих сигналов Бд . Для формирования сигналов инверторного режима тройки 18 (фиг. 1) на входы элемента И-НЕ поступают импульсы 04р с импульсноФаэового управления 3 инверторного режима анодных троек, импульсы с выхода РК распределителя 7 (фиг. 1,2) (и сигнал с датчика состояния собственной тройки вентилей 12 (фиг. 1), 1ДД(фиг. 2), В результате импульсы управления ОА р проходят, если они вообще сформированы, если есть разрешение с распределителя и ток в собственной тройке (фиг. 2). Далее импульсы Up,y и .0А р объединяются в элементе ИЛИ 16 и передаются.для управления к управляющим электродам тройки 18. Подобным же образоМ формируются импульсы управления остальными тройками вентилей.

Таким образом, по предлагаемому способу Формирование импульсов управления вентильными тройками (например, фазы A) осуществляется в соответствии со следующими логическими уравнениями

1007177 согласованное управление углами от= крытия вентилей, что приводит к бесступенчатому припасовыванию участков кривой выходного напряжения каждой Фазы нлгрузки (UA).

Устройство управления циклоконвертором (фиг. 4), реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Блок синхронизации 21 (Фиг. 4) из трехфазного напряжения сети фор- 10 мйрует две противофазные импульсные последовательности в точках естественного открытия вентилей U, U (фиг. 2, 4), которые поступают,через .элемент ИЛИ 22 на вход автопод- 15 стройки частоты генератора тактовых импульсов 2 3 (фиг. 4). Прямая зависимость импульсов синхронизации U поступает на входы синхронизации реверсивного счетчика 24 выпрямительных углов анодных троек (фиг.4) и реверсивного счетчика 25 инверторных углов катодных троек. Обратная (противофазная) последовательность импульсов синхронизации поступает на синхронизирующие входы реверсивных счетчиков 26 и 27 выпрямительного угла катодных троек и инверторного угла анодных троек. вентилей. При подаче каждого импульса синхронизации в соответствующие счетчики записывается код числа, соответствующего требуемому углу открытия вентилей. Такое распределение импульсов синхронизации позволяет задавать выпрямительные и 35 инверторные углы от одного кода.

Тактовые импульсы с генератора 23 (фиг. 4) поступают на счетные входы реверсивных счетчиков углов и делителя 28 частоты, куда в моменты об- 4О нуления записывается код числа, соответствующий требуемой частоте .(Ао, А,(, ..., А ). Поскольку тактовые импульсы подаются на вычитающие входы реверсивных счетчиков выпрямительных углов и на суммирующие входы реверсивных счетчиков инверторных углов, то первые считают от записанного числа до .нуля, а вторые — от .записанного числа до переполнения, что обеспечивает линейно согласованное управление выпрямительными и инверторными углами, т.к. емкость счетчика соответствует 180 эл.град. по частоте сети. С выхода делителя 28 (Фиг. 4) импульсы поступают на .вход распределителя 29, на выходе которо(го формируется шесть импульсных последовательностей с длительностью каждого. импульса 180 эл. град, и сдвинутых между собой на 60 эл.град по выходной частоте циклоконвертора. Одновременно датчики 31 состояния троек (фиг. 4), включенные в узлы троек (7-12)-, формируют-сигйа-.. лы о наличии токов 1, .а через элементы НŠ— об.отсутствии токов 1 и все сигналы, информирующие о состоянии троек вентилей, поступают на соответствующие вхоты логического блока 30 (фиг. 4). На другие входЫ логического блока поступают импульсы с выходов счетчиков 24-27 и распределителя 29. В результате на выходе логического блока формируется шесть импульсных последовательностей

С, которые через усилители-формирователи подаются на управляющие электроды тиристоров. В каждом из шести каналов логического блока формируются отдельно импульсы управления выпрямительными углами и инверторными углами и затем объединяются по ИЛИ.

Так, например, для формирования импульсов управления анодиой тройкой вентилей фазы A/CAA (фиг. 4) на входы логической ячейки И-НЕ 33 (фиг.4 ) логического блока подаются импульсы с выхода распределителя Р А, с выхода реверсивного счетчика выпряв(ительных углов 24 (UA<) и с выхода логической ячейки HE 32 датчика состояния вентилей встречно-параллельной тройки. В результате формируются импульсы выпрямительным режимом этой тройки. Импульсы управления ин» верторным режимом формируются элементом И-HE 34, для чего на ее вход подаются импульсы с выхода распределителя Р<А, а с выхода реверсивного счетчика 27 инверторных углов этой группы (ОАp) и непосредственно с выхода датчика состояния вентилей данной тройки. Далее обе эти импульсные последовательности поступают- на входы элемента ИЛИ 37 (фиг. 4), на выходе которого формируется импульсная последовательность для управления вентильной тройкой.

Это устройство в цифровой форме реализует данный способ ° В нем полностью исключены аналоговые операции, что обеспечивает высокую точность и стабильность. Схема устройства достаточна проста и реализована на стандартных элементах микроэлектроники.

1007177

1007177

Рк

Isa

PAAI@A

ЯГА ХА

1007177

P+ фри И»

ВНИИПИ Закаэ 2152/76 Тираж 685 Подписное

ФиЛиал ППП "Патент",г.Ужгород,ул.Проектиая,4