Устройство для одноканального синхронного фазового управления многофазным вентильным преобразователем

 

1i УСТРОЙСТВО для ОДНОКАНАЛЬНОГО СИНХРОННОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ .сс держа1цее генератор синхронизирующих импульсов, предназначенный для подключения к напряжению сети, последовательно соединенные фазосдвигаю цие ячейки, вход первой . из которых соединен с ёыходом генератора синхронизирующих импульсов, распределитель Импульсов, выполненный в виде кольцевой пересметной схемы, вход которого соединен с выходом последней фазосдвигающей ячейки , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности Преобразователя в работе путем ограВСЕСОЮЗНА 1 ATErtTfiO- .р-к ничения предельных углов открывания вентилей по минимуму и максимуму, оно снабжено формирователем импульсов ограничения минимального угла открывания и формирователем импульсов ограничения максимального угла открывания , синхронизирующие входы которых соединены с выходом генератора синхронизирующих импульсов, а управляющие , входы подключены к источник

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g(jg Н 02 Р 13/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

:. (21) 3363349/24-07 (22) .11.12.81 (46) 23.04.83. Бюл. И 15 (72) Н.Н.Михеев. (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53). 621,316.727(088.8) (56) 1. Лабунцов В., Нопираковский И.

Иагнитнополупроводниковая система . управления. вентильным преобразователем. "Электричество", 1965, У 2, с. 29-35..

2. Писарев А.Л., Деткин Л.П. Уп" равление тиристорными преобразователями. И,, "Энергия", 1975, с. 106112.

3, Анхимюк В.Л., Ильин О,ll. Шей° ° у .на Г.П., Михеев Н.Н. Одноканальная система управления с широким диапазоном изменения угла зажигания. ."Электротехника", 1970, М 11, с. 8. 10. (54) (57) 1; УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКАНАЛЬНОГО СИНХРОННОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕ"

НИЯ ИНОГОФАЗНЬИ ВЕНТИЛЬНЦИ ПРЕОБРА"

ЗОВАТЕЛЕИ,. сбдержащее генератор синхрониэирующих импульсов, преднаэна« ченный для подключения к напряжению сети, последовательно соединенные фаэосдвигающие ячейки, вход первой иэ которых соединен с выходом гене" ратора синхрониэирующих импульсов, распределитель импульсов, выполненный в виде кольцевой пересчетной схемы, вход которого соединен с выходом последней фаэосдвигающей ячейки, отличающееся тем, что, с целью повыаения надежности преобразователя в"работе путем огра„SU„„1014 1.20 ничения предельных углов открывания вентилей по минимуму и максимуму, оно снабжено формирователем импульсов ограничения минимального угла открывания и формирователем импульсов ограничения максимального угла открывания, синхронизирующие входы которых соединены с выходом генератора синхрониэирующих импульсов, а управляющие входы подключены к источникам напряжений задания ограничений, фор- мирователем сигналов временных интервалов анодных напряжений, входы которого подключены .к источнику напряжения сети, и дополнительным распределителем импульсов, состоящим из одинаковых ячеек по количеству управляемых вентилей, каждая из которых содержит четыре элемента И, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, формирователем выходных импульсов, вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ, а выход предназначен для соединения с управляющим электродам . вентиля, первые входы первого, второго и третьего элементов И соеди" иены с соответствующим этому вентилю выходом распределителя, третий вход четвертого элемента И соединен с выходом распределителя, соответствующим предыдущему, по, очередности. работы, вентилю, второй вход первого элемента И соединен с выходом формирователя импульсов ограничения мйнимального угла открывания, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом формирователя импульсов ограничения максимального угла открывания, третий вход первого элемента

И соединен с выходом формирователя

1014120

25 сигналов временных интервалов анодных напряжений, соответствующим пер" вому интервалу анодного напряжения данного вентиля, второй вход второго элемента И соединен с выходом того же формирователя, соответствующим второму интервалу анодного напряже" ния данного вентиля, второй вход третьего и первый вход четвертого эяементов И соединены с выходом того же формирователя, соответствующим тре" тьему интервалу анодного напряжения данного вентиля.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью

Изобретение относится к электро-. технике, а именно к одноканальному синхронному фазовому управлению многофазным вентильным преобразователем. 5

Известно устройство для одноканального синхронного фазового управления многофазным вентильным преобразователем, содержащее источник синхронизирующих импульсов, следующих с 10 интервалом вЂ, синхронных с сетевым

2У

fA напряжением, последовательно соединен- ные фазосдвигающие ячейки и распреде" литель импульсов fl ).

Недостатком этого устройства яв- 15 ляется низкая надежность работы преобразователя из-за возможности пропуска управляющих импульсов вследствие их смещения за пределы разрешенного диапазона. 20

Известно устройство для управления статическим преобразователем на управляемых вентилях, содержащее комбинационные логические схемы и элементы памяти $2 J.

Недостатком устройства является существенное усложнение технической реализации, так как в этом случае необходимо применение многоканального формирователя ограничивающих З0 импульсов, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

- устройство одноканального си "<рон-. ного управления с последовательным соединением фазосдвигающих ячеек (3 ). упрощения, первая фазосдвигающая ячейка выполнена в виде формирователя опорного напряжения с ключом сброса, управляющий вход которого соединен с выходом генератора.синхронизирующих импульсов, компаратора сравнейия опорного напряжения. с напряжением управления, а формирователи импульсов ограничения выполнены в виде компараторов, первые входы которых соединены с выходом формирователя опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки, к вторым входам подключены источники напряжения задания ограничений.

Недостатком устройства является то, что огранйчение минимального и максимального углов открывания осуществляется путем ограничения величины напряжения управления,что приводит к частичной потере информации при кратковременном изменении наяряже" ния управления за пределы допустимых значений, а следовательно, к некоторому дополнительному снижению быстродействия, к отсутствию однозначного соответствия между ограни чением мгновенных значений напряже" ния управления и формируемым при этом некоторым усредненным значением угла открывания, Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя при управлении по одноканальному синхронному способу с последовательно сое" диненными фазосдвигающими ячейками путем ограничения максимального и ми" нимального углов открывания.

Указанная цель достигается тем, что устройство управления снабжено формирователями импульсов ограничения минимального и максимального углов открывания, синхронизирующие входы которых соединены с выходом генератора сихронизирующих импульсов, а управляющие входы подключены к источникам напряжения задания ограничений, формирователем логических сигналов временных интервалов анодных напряжений, входы которого подключены к источнику напряжения сети, 3. 1014120 4 и дополнительным распределителем им- рователей импульсов ограничения„ на пульсов, состоящим из одинаковых яче-. Фиг 2 — то — то же, узла системы управлеек по количеству управляемых венти- ния с ис ол ия с использованием опорного напрялей, каждая из которых содержит четы- жения перво" Ф и Фазосдвигающей ячейки ре элемента И, элемент ИЛИ, входы ко- g для Формирования импульсов ограниторого соединены с выходами элемен- чения на Фиг а Фиг. 3 - линейные диаграмтов И, формирователем выходных им" мы поясняющ б щие ра оту устройства, пульсов, вход которого соединен с вы- Устройство стройство содержит генераторходом элемента ИЛИ, а выход предназ- 1 синхронизи онизирующих импульсов, фор- начен для соединения их с управляю- tO мирователь 2 л логических сигналов врещим электродом вентиля, первые входы менных интерв интервалов анодных напряжепервого, второго и .третьего элемен- ний перв ю й, первую, вторую и третью фазотов И соединены с соответствующим сдвигающие " 3-, щие ячеики 3-р, распределитель этому вентилю выходом распределите- 6 (кольцевое кольцевое пересчетное устройство}; ля, третий вход четвертого элемента 1Я форм ро 7 у ормирователь 7 импульсов ограничеИ соединен с выходом распределителя, ния минимального угла отк ывания соответствующим предыдущему, по очередности работы, вентилю, втоформирователь 8 импульсов ог аничния максимального угла открывания рой вход первого элемента -И соеди1 дополнительный распределитель 9 имнен с выходом формирователя им- 20 пульсов, ячейки 10-15 дополнительно— пульса ограничения минимального уг- го распределителя импульсов четвела открывания, второй вход четвер- тый. третий, второй и первый элементого элемента И соединен с выходом ты И 16-19 ячейки дополнительного формирователя импульсов ограничения распределителя импульсов, элемент максимального угла открывания т е-. ре у ИЛИ 20 ячеики дополнительного распретий вход первого элемента И соеди- делителя импульсов ф 21 в, формирователь 2 нен с выходом формирователя сигналов выходных импульсов управления ячэйвременных интервалов анодных напря- жении, соответствующим первому ин- Устройство стройство работает следующим обтервалу анодного напряжения данного вентиля, второй вход второго элемен- При поступлении импульсов с генета И соединен с выходом того же ратора 1 синхронизирующих импульсов формирователя. соответствующим вто" на входы Фазосдвигающей ячейки 3, рмирователеи 7 и 8 формируются данного вентиля, второй вход третье опорные напряжен 3, го и первыи вход четвертого элемен-- мироeàòåëëx " и 8 ограничений. Эти тов И соединены с выходом того же опорные напряжения формируются с формирователя, соответствующим тре- част частотои синхронизирующих импульсов тьему интервалу анодного нап яжепряже% ния данн го вентиля. сети. Опорные напряжения сравниваютПричем с елью и ц у рощения, первая ся, соответственно, с напряжением фазосдвигающая ячейка выполнена в управления И ия, с напряжением задания виде формирователя опорного напряже- ограничения минимального угла открыния с ключом сброса, управляющий вход вания 0, и с напряжением задания которого соединен с выходом генера- ограничеййя максимального угла оттора синхронизирующих импульсов, ком- крывания И „ „.В моменты равенства паратора сравнения опорного напряже- опорных найряжений напряжениям 0„, ния с напряжением управления, а форми- U ., П на выходах ячейки 3 Фор импульсов ограничения выпол мирователей 7 и 8 появляются, сигнаователи вип тих„ нены в виде компараторов, первые лы. На выходе ячейки 3 появляется входы которых соединены с выходом "узкий" импульс, который поступает формирователя опорного напряжения на вход второй фазосдвигающей ячейпервой Фазосдвигающей ячейки, к вто- :ки 4. Процессы формирования сдвинутых рым входам подключены источники на- по Фазе импульсов управления на вы„пряжения за ания or ани д граничении. ходе ячеики4,. азатем навыходе ячейм

На Фиг. 1 представлена функцио- ки 5 аналогичны процессам в ячеике . нальная схема устройства управле- 3. На выходах формирователей 7 и 8 ния с использованием отдепьных фа- формируются "широкие" импульсы - от зосдвигающих ячеек .8 качестве форми моментов равенства опорных напряже1

5 101 ний напряжением Ii . и II до матт 1 и rn cx x мента поступления очередного синхронизирующего импульса на входы формирователей 7 и 8, "Широкие" импульсы с выходов формирователей 7 и 8 поступают на входы дополнительного рас" пределителя 9 импульсов.

Импульсы с последней фазосдвигающей ячейки 5 поступают на распределитель 6. При этом на одном из выходов распределителя появляется логический сигнал 1, который сохраняется до момента поступления на вход очередного сдвинутого по фазе импульса. На остальных выходах в это время имеется логический сигнал "0", Предположим, что с выхода ячейки 5 на вход распределителя 6 поступил сдвинутый по Фазе синхронизирующий импульс вентиля катодной группы фазы А„ В этом случае на первом выходе распределителя 6 появляется логический сигнал "1", Этот сигнал поступает на вход первой ячейки 10 дополнительного распределителя 9, соответствующей томуже вентилюпреобразователя, Формирователь .2 логических сигналов временных интервалов анодных напряжений в любой момент времени име=, лог ический сигнал "1" толь со на одном из шести выходов.

Длительность существования логиче кой """ на выходе - промежуток времени между двумя следующими друг за другом и 1;, льсами синхронизации или, что тоже самое, промежуток между двумя ссседними точками естe . BeHHQ oT,,рывания вентилей преобразо ателя, С момента поступлен,я о-, ге ератора 1 синхронизирующе; импульса, соответствующего наалу р"..бочего диапазона вентиля фазы

А катодной группь1, на входы ячейки

10 по порядку могут поступить сигналы второго, первого и шестого выходов формирова лепя 2. Сигнал с второfG выхода соответствует первому временному интервалу анодного напряжения вен.гиля Фазы А катодной группы и имеет длительность, примерно,60

О

Если сигнал на первом выходе распределителя 6 появится на этом интервале, то при наличии еще сигнала с выхода формирователя 7 на входе элемента И 19 будут присутствовать все три сигнала: с распределителя 6, формирователя 2 и с Формиро ателя

При этом на выходе элемента И 19 появится сигнал "l", который через

4120

fÎ

2О

3$

4О аз

N эЗ

6 элемент ИЛИ 20 поступит на Формирователь выходного импульса управления

21, с выхода которого импульс управления поступит на управляющий электрод вентиля фазы A катодной группы, Если сигнал на первом выходе распределителя 6 появится на втором временном интервале анодного напряжения того же вентиля, то на входе элемента И 18 будут присутствовать оба сигнала (сигнал с первого выхода распределителя 6 и сигнал с первого выхода формирователя 2) и на выходе элемента 18 появится сигнал "1", который через элементы 20 и 21 обеспечит формирование импульса управления вентилем катодной группы фазы А. Если сигнал на первом выходе распределителя 6 появится на третьем временном интервале анодного напряжения того же вентиля, то на входе элемента И 17 будут присутствовать сигналы с первого выхода распределителя 6 и с шестого выхода формирователя 2 ° На выходе элемента 17 появляется сигнал "1", который через элементы 20 и 21 обеспечивает открывание вентиля катодной группы фазы А.

Если на третьем интервале до моменга появления сигнала с выхода формирователя 8 сигнал на первом в ыходе распределителя 6 не появился, то на выходе элемента И 16 формируется логический сигнал "1" в момент появления сигнала с выхода формирователя 8, 8 этом случае на входе элемента 16 будут присутствовать: сигнал ограничения максимального угла с выхода Формирователя 8, сигнал третьего временного интервала анодного напряжения с выхода формирователя 2 и сигнал о предыдущем распределении импульса с шестого выхода распределителя 6. Как и в предыдущих случаях, сигнал с выхода элемента 16 через элементы 20 и 21 преобразуется в импульс управления вентилем катодной группы фазы А.

Аналогично выполнены и работают остальные ячейки 11-15 дополнительного распределителя 9 импульсов„

Причем каждый из сигналов на выходе формирователя 2 используется в трех ячейках дополнительного распределителя: для одной ячейки он является сигналом второго временного интервала; для предыдущей (по порядку работы вентилей) ячейки - сигналом третьег временного интервала, „:;ля

7 -10141 последующей ячейки - сигналом первого временного интервала.

На фиг. 2 обозначены генератор 1 синхронизирующих импульсов, формирователь 2 логических сигналов временных интервалов анодных напряжений, первая 3, вторая 4 и третья 5 фазосдвигающие ячейки,компараторы и 8 формирования импульсов ограничения, соотвеТственно, минимального и максимального углов открывания, формирователь 22 опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки, компаратор 23 первой фазосдвигающей ячейки, ключ 24 сброса опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки.

На Фиг, 2 входы генератора 1 синхронизирующих импульсов и формирователя 2 логических сигналов временных интервалов анодных напряжений подклю- > чены на напряжение питающей сети. Выход генератора 1 синхронизирующих импульсов соединен с управляющим входом ключа 24 сброса опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки 3, Вход и выход ключа 24 подключены на входы формирователя 22 опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки 3. Выход формирователя 22 опорного напряжения первой Фазосдвигающей ячейки 3 сое- ЗО динен с первыми входами компаратора

23 первой Фазосдвигающей ячейки 3, компаратора 7 минимального и компара.тора 8 максимального ограничения углов. На вторые входы компараторов

23, 7 и 8 соответственно подаются: напряжение управления 0„, напряжение задания ограничения минимального

0,. угла открывания и напряжение задан.ля максимального U угла открыгпах аания, Дальнейшие соединения элементов устройства управления соответствуют описанному. по фиг, 1, П ри поступлении "узкого" импул ь са с генератора 1 синхронизирующих импульсов на управляющий вход ключа 24 сброса опорного напряжения первой

Фазссдвигающей ячейки 3 ключ 24 замыкается и происходит сброс опорного напряжения Формирователя 22.

При исчезновении синхронизирующего импульса ключ 24 размыкается и проис" ходи-. формирование опорного напряжения формирователем 22, Опорное напряжение с выхода формирователя 22 поступает на первые входы компарато-, ра 23 первой Фазосдвигающей ячейки 3, компаратора 7 формирования

20 импульса ограничения минимального угла открывания и компаратора 8 формирования импульса ограничения максимального угла открывания. На ком" параторах 23, 7 и 8 опорное напряжение сравнивается, соответственно, с напряжениями U,, ..0 ;„, U „ . В мо" менты равенства опорного напряжения

Ц U формируются, соответственно, импульсы управления, ограничения максимального и минимального углов открывания. Дальнейшая работа системы управления аналогична описанной по фиг. 1

Таким образом, изобретение позво" ляет упростить систему управления за счет использования одного опорного напряжения одновременно для первой фазосдвигающей ячейки, для формирования импульса ограничения минимального угла открывания и для формирования импульса ограничения макси" мального угла открывания.

На фиг. 3 обозначено: U>, U, U фаэовые напряжения питающей сети;

И<1-импульсы синхронизации; U o< опорное напряжение первой фазосдвига)щей ячейки и формирователей импульсов ограничения минимального и максимального углов открывания; 0 напряжение управления U - напряmin жение задания ограничения минимального угла открывания; U „, - напряжение задания ограничения максимального угла открывания; U Uo - опорные,напряжения второй и третьей фаэосдвигающих ячеек; И вЂ” импульсы на выходе третьей фазосдвигающей ячей-, ки; +g, И - импульсы на шестом и первом выходах саспределителя И

rn x импульсы ограничения максимального угла открывания; . — импульсы orrrli rl раничени:, минимального.угла открывания; Йф, И .„, И,р - импульсы на втором, первом и шестом выходах формирователя логических сигналов временных интервалов анодных напряжений, соответствующие первому, второму и ",ðåòüåìó интервалам анодного напряжения вентиля катодной группы фазы А; N+ - импульсы управления вентилем катодной группы фазы А.

Линейные диаграммы отражают три характерных случая формирования импульсов управления вентилем катодной группы Фазы А. Из спорных напряжений жирной линией выделены опорные напряжения, относящиеся к формированию импульсов управления вентилем ка10141

9 тодной группы фазы А. Первый выходной импульс ид формируется на третьем участке анодного напряжения при действии ограничения максимального угла открывания. Импульс формируется по переднему фронту импульса И, так как импульс ИР1 отсутствует, а имеется импульс И,ьпредыдущего срабаты- вания распределителя. Если бы на этом участке (интервале) первым 10 появился импульс И 1, то выходной импульс формировался бы по переднему фронту И 1при отсутствии И

Второй выходной импульс Н> формйруется на втором интервале анод- 1З ного напряжения данного вентиля при появлении импульса Ир.1без влияния импульсов ограничения И „, И

Третий импульс HA Формируется на первом интервале анодного напряже- 20 ния данного вентиля при наличии импульсов ир.1 и И„„.>. Если бы фронт импульса И <,появлялся позже фронта импульса И ;и, то импульс Йд Фор20

10 мировался бы по переднему фронту импульса И,1, Рассмотренные диаграммы подтверждают работоспособность устройства управления и достижение поставленной цели - повышение надежности работы преобразователя путем ограничения минимального и максимального углов открывания. Эта цель достигается применением одноканальных систем формирования импульсов ограничения минимального и максимального углов открывания с наложением импульсов ограничения с помощью дополнительного комбинационного распределителя импульсов.

Данное устройство для одноканального. синхронного фазового управления вентильным преобразователем: позволяет повысить надежность управления преобразователями простыми средствами и без существенных искажений в отработке сигнала управления.

1014120

Фиг.1

1014120 014120

/ Составитель А.Придатков

:Редактор Н.Лазаренко Техред N.Кастелевич . Корректор А дз»ко

° о 4 ФВ Ф Заказ 303&/66 . Тираж б85 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303, Носква, Ж-39, .Рауаская- наб., д. O/5 4В М Ф Ю ЮФЮ Ю ° ЮЮЮЮ ЮМЮЮИЮЮЮ ЮЮ ВЮЮ

Филиал ППП "Патент"., г, Ужгород, ул. Проектная, 4