Устройство для одноканального синхронного фазового управления вентильным трехфазным преобразователем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДООКАНАЛЬНОГО СИНХРОННОГО ФАЗОВОГО УНРАВЛЕ-;НИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ТРЕХФАЗНЬМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ с нулевЕЛ4 выводом, содержащее блок синхронизации, первую и вторую фазосдвигающие ячейки, каждая из которых состоит из формирователя опорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и блока сравнения опорного напряжения с напряжением управления, два триггера управления , два дифференцирухяцих блока, . распределитель импульсов с тремя BXcneiMH, причем первый вход первого триггера через первый дифференцирующий блок соединен с выходом блока синхронизации и входом первой фа.зо сдвигающей ячейки, второй вход первого триггера соединен с перв1Ш входом второго триггера и через вторйй дифференцирующий блок соединен с выходом первой фазосдвигающей ячейки, первый выход второго триггера соединен с входом второй фазо сдвигающей ячейки, выход второй фазосдвигающей ячейки соединен с первым входом распределителя импульсов, о т.Л и ч а юще е с я тем, что, с целью повышения надежности работы преобразователя путем ограничения углов откршвания вентилей прюобразователя , оно снабжено двумя блоками сравнения, источником задания минимального и максимального углов управ ления, двухвходовым элементом ИЛИ, треквходовым элементом ИЛИ, двумя трехвходовыми элементами И, причем распределитель импульсов снабжен шестью дополнитепьнш 1и входами, а блок синхронизации шестью дополнительньаии выходами, каждый из которых соединен с соответствующими дополнительными входами распределителя импульсов, первые входы блоков сравнения соединены с выходс 4 формирователя опорного напряжения первой (Л С фазосдвигающей ячейки, а вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены соответственно с источниками задания максимального и минимешьного углов управления, первый вход двухвходового элемента ИЛИсоединен с выходсм второй фазосдвигаюадей ячейки, второй вход соединен с выходсм первого блока срав00 нения, первый вход трехвходового , Сл элемента И соединен с вторым выходом первого триггера, второй вход соединен с вторым выходом второго триггера, третий вход соединен с выходом двухвходового элемента ИЛИ, :с выход первого элемента И соединен с BTOpto-i входом распределителя импульсов , первый вход второго трехвходового элемента И соединен с выходом второй фазосдвигающей ячейки, второй вход соединен с первым выходом первого триггера, третий вход соединен с выходом второго блока сравнения, выход второго элементаИ соединен с третьим входом распределителя импульсов, входы вторюго трехвходового элемента ИЛИ соединены с выходами распределителя импульсов,

(1% (Н) ИМОЗ СОВЕТСКИХ OUWll

РЕОЧУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕККЬЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕКИй И ОТНРЫТИй (21) 3423633/07 .(22) 16.04.82 (46) 15,04 84. Бюл Р 14 (72) H.Í.ÈHõååâ, М.М.Иирончук (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.316.727 (088.8) (56) 1. Писарев A.Ë., Деткин Л.П.

Управление тиристориымн преобразова телями. И., Энергия, 1975, с.36-42.

2. Анхимюк В.Л., Ильин О.П., Шейна Г.П., михеев Н.Н. Одноканальная система управления с широким диапазоном изменения угла зажигания. Электротехника, 1970, 9 11 с.8-10. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКАНАИЬ

НОГО СИНХРОННОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВННТИЛЬНЫМ ТРЕХФАЗНЫИ ПРЕОБРАЗО»

ВАТЕЛЕИ с нулевьм выводом, содержащее блок синхронизации, первую и вторую @азосдвигающне ячейки, каждая из которых состоит иэ формирователя опорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и блока сравне ния опорного напряжения с напряжением управления, два триггера управления, два дифференцирующих блока, распределитель импульсов с тремя входами, причем первый вход aepsoro

Триггера через первый дифференцирующий блок соединен с выходом блока синхронизации и входом первой фазо-. сдвигающей ячейки, второй вход первого триггера соединен с первым входом второго триггера и через второй дифференцирующий блок соединен с выходом первой фазосдвигающей ячейки, первый выход второго триггера соединен с входом второй фазосдвигающей ячейки, выход второй фазо. сдвигающей ячейки соединен с первым входом распределителя импульсов, о т,л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы преобразователя путем ограничения углов открывания вентилей преобразователя, оно снабжено двумя блоками сравнения, источником задания минимального и максимального углов управления, двухвходовым элементом ИЛИ, трехвходовым элементом ИЛИ, двумя трехвходовыми элементами И, причем распределитель импульсов снабжен шестью дополнительными входами, а блок синхронизации шестью дополнительными выходами, каждый из которых соединен с соответствующими дополнительными входами распределителя импульсов, первые входы блоков сравнения соединены с выходом формирова- PQ теля опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки, а вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены соответственно с источниками задания максимального и минимального углов управления, первый вход двухвходового элемента

ИЛИ соедннен с выходом второй фазосдвигающей ячейки, второй вход соединен е выходом первого блока срав нения, первый вход трехвходового элемента И соединен с вторым выходом первого триггера, второй вход соединен с вторым выходом второго триггера, третий вход соединен с выходом двухвходового элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с вторым входом распределителя импульсов, первый вход второго трехвходового элемента И соединен с выходом второй фазосдвигающей ячейки, второй вход соединен с первым выходом первого триггера, третий вход соединен с выходом второго блока сравнения, выход второго элемента И соединен с третьим входом распределителя импульсов, входы второго трехвходового элемента ИЛИ соединены с выходами распределителя импульсов, 1086543

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит три формирователя, входы которых предназначены для подключения к клеммам сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И, трн двухвходовых элемента ИЛИ-ЧЕ и трехвходовый элемент ИЛИ, входы первого элемента И соединены с выходами первого н третьего формирователей, второго элемента И вЂ” с выходами первого и второго формирователей, .третьего элемента И - с выходами второго и третьего формирователей, выходы

:ренцирующий блок соединен с выходом блока синхронизации и входом первой фазосдвигающей ячейки,, второй вход первого триггера соединен с первым

5 входом второго триггера и через второй дифференцирующий блок соединен с выходом первой фазосдвигающей ячейки, первый выход второго триггера соединен с входом второй фазосдви10 гающей ячейки, выход второй фазосдвйгающей ячейки соединен с первым входом распределителя импульсов (2j .

Недостатком этого устройства является отсутствие ограничения углов управления.

Цель изобретения — повышение надежности работы преобразователя при управлении по одноканальному синхронному способу с последовательным соединением фазосдвигающих ячеек путем ограничения максимального и минимального углов открывания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для одноканального синхронного фазового управления вентильным трехфазным преобразователем с нулевым выводом, содержащее блок синхронизации, первую и вторую фазосдвигающие: ячейки, каждая из которых состоит из формирователя

30 опорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и блока сравнения опорного напряжения с напряжением управления, два триггера управления, два дифференцирующих блока

З5 и распределитель импульсов с тремя входам, причем первый вход первого триггера через первый дифференцирующий блок соединен с выходом блока синхронизации и входом первой фазо40 сдвигающей ячейки, второй вход перво.

ro триггера соединен с первым вхов выход - с вторым входом второго триггера.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вентильными .преобразователями переменного тока в постоянный.

Известны устройства для управления преобразователями и блоками ограничения углов управления jl) .

Ограничение углов управления осуществляется путем ограничения величины сигнала управления, подаваемого на вход системы импульсно-фазового управления, путем наложения на опорное напряжение в нужных местах импульсов, превосходящих по амплитуде опорное напряжение в требуемое число раз, а также с использованием логических схем. Наиболее технически совершенны устройства ограничения с использованием логических

;схем.

Однако известные устройства не предназначены для ограничения углов открывания в одноканальных системах управления с последовательным соединением фазосдвигающих ячеек.

Наиболее близким к изобретению является устройство для одноканального синхронного фазового управления вентильным трехфазным преобразователем с нулевым выводом, содержащее блок синхронизации, первую и вторую фазосдвигающие ячейки, каждая иэ которых состоит из формирователя опорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и устройства сравнения опорного напряжения с напряжением управления, два триггера управления, два дифференцирующих блока и распределитель импульсов с тремя входами, причем первый вход первого триггера через первый диффеэлементов И соединены соответствей= но с первым, третьим и пятым дополнительными выходами блока синхронизации, входы первого элемента ИЛИНК соединены с выходами второго и третьего формирователей, второго элемента ИЛИ-HE - с выходами первого и третьего формирователей, третьего элемента ИЛИ-НЕ - с выходами первого и второго формирователей, выходы элементов ИЛИ-HE соединены соответственно с вторым, четвертым и шестым дополнительными выходами блока синхронизации, входы элемента

ИЛИ соединены с выходами элементов

ИЛИ«НЕ, а выход соединен с выходом блока синхронизации.

1086543

3 дом второго триггера и через второй дифференцирующий блок соединен с выходом первой Фазосдвигающей ячейки, первый выход второго триггера соединен с входом второй фазосдвигающей ячейки, выход второй Фазосдвигающей ячейки соединен с первым входом распределителя импульсов, снабжено двумя блоками сравнения, источником задания минимального и максимального углов управления, двухвходовым элементом ИЛИ, трех1входовым элементом ИЛИ, двумя трех- . входовыми элементами И, причем распределитель импульсов снабжен шестью дополнительными входами, а блок 15 синхронизации шестью дополнительными выходамИ, каждый из которых соединен с соответствующими дополнительными входами распределителя импульсов, первые входы блоков сравнения соединены с выходом формирователя опорного напряжения. первой фазосдвигающей ячейки, а вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены. соответственно с источниками максимального и минимального углов управления, первый вхоц двухвходового элемента ИЛИ соединен с выходом второй фазосдвигающей ячейки, второй вход соединен с выходом первого блока сравнения, первый вход трехвходового элемента Й соединен с вторым выходом первого триггера, второй вход соединен с вторым выходом второго триггера, третий вход соединен с выходом двухвходового элемента ИЛИ, выход первого элемента

И соединен с вторым входом распределителя импульсов, первый вход второго трехвходового элемента И соединен с выходом второй Фаэосдвигающей 40 ячейки, второй вход соединен с первым выходом первого триггера, третий вход соединен с выходом второго блока сравнения, выход . второго элемента

И соединен с третьим входом распреде 45 лителя импульсов, входы второго трех входового элемента ИЛИ соединены с выходами распределителя импульсов, а выход — с вторым входом второго .триггера.

Кроме того, блок синхронизации содержит три Формирователя, входы которых предназначены для подключе ния к .клеммам сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И, три,. 55 двухвходовых элемента ИЛИ вЂ  и трехвходовый элемент ИЛИ; входы. первого элемента И соединены с выходами первого и третьего формирователей, второго элемента И вЂ” с выходами пер- Я) вого и второго формирователей, треть

его элемента И вЂ” с выходами второго и третьего формирователей, выходы элементов И соединены соответственно с первым, третьим и пятым допол- у нительными выходами блока синхронизации, входы первого элемента ИЛИНЕ соединены с выходами второго.и третьего формирователей, второго элемента ИЛИ-НЕ - с выходами первого и третьего формирователей, третьего элемента ИЛЙ-НЕ - с выходами первого и второго формирователей, выходы элементов ИЛИ-НЕ соединены соот ветственно с вторым, четвертым и шестым дополнительными выходам блока синхронизации, входы элемента ИЛИ соединены с выходами элементов ИЛИ-НЕ, а выход соединен с выходом блока синхронизации.

На Фиг. 1 представлены функциональная схема устройства для одноканального синхронного фазового управления вентильным преобразователем; на Фиг. 2 — диаграмма, по ясняющие его работу.

Устройство содержит (фиг.1) блок синхронизации 1, подключенный к первой Фазосдвигающей ячейке 2, вторая фазосдвигающая ячейка 3, ключ 4 сброса опорного напряжения первой

Фазосдвигающей ячейки, формирователь опорного напряжения первой .Фаэосдвигающей ячейки 5, блок сравнения 6 опорного напряжения первой фазосдвигвющей ячейки с,напряжением управления, первый триггер 7, в;-орой триггер 8, дифференцирующий блок первого триггера 9, дифференцирующий блок 10 второго триггера, распределитель импульсов управления ll первый блок сравнения 12 ограничения максимального угла управления, второй блок сравнения 13 ограничения минимального угла управления, двухвходовой элемент ИЛИ 14, первый трехвходовый элемент И 15, второй трехвходовый элемент И 16, трехвходовый элемент ИЛИ 17, соответственно первый, второй и третий элементы И

18,19 и 20, элемент ИЛИ 21, соответ- ственно первый, второй и третий. элементы И 22, 23 и 24, элемент ИЛИ

25, соответственно первый, второй и третий элементы И 26, 27 и 28, элемент ИЛИ 29, Формирователь логических сигналов анодных напряжений

30, соответственно первый, второй и третий элементы И 31, 32 и 33 блока синхронизацйи, формирователь логических сигналов анодных напряжений 30, соответственно первый,; второй и третий .элементы ИЛИ-HE

34, 35 и 36 блока синхронизации, трехвходовый элемент ИЛИ 37 блока синхронизации.

На фиг. 2 обозначено: U, МЭ, Uzфазовые напряжения питающей сети; ас, as вс — сигналы временных интервалов анодных напряжения, соответствукхцие первым и третьим интервалам анодных напряжений вентилей

1086543 выпрямителя1 вс, ас, ав — сигналы временных интервалов анодных напряжений, соответствующие вторым (сред ним) участкам анодных напряжений вентилей преобразователя; Ц,,0 опорные напряжения первой и второй фазосдвигающих ячеекф,(),„к,U <- напряжения управления, задания ограничения угла управления по максимуму, задания ограничения угла открывания по минимуму ; Т вЂ сигн на втором выходе первого триггера управления; Ц,1,0, - сигналы на выходе первого (ограничения по максимуму ) и второго (ограничения по минимуму ) блоков сравнения1 15

Т4 — сигнал . на втором выходе второго триггера управления1U - сигнал на первом входе распределителя импульсов (на выходе фазосдвигающей ячейки);0 - сигнал на втором входе gp распределителя импульсов10 - сигнал на третьем входе распределителя импульсов1 Oa "e "C - импульсы управления на выходах распределителя импульсов соответственно для вентилей фаз А,В,С.

Работа устройства происходит следующим образом.

При исчезновении импульса на выходе блока синхронизации 1 в З() момент пересечения синусоид фаэных напряжений снимается сигнал на входе фазосдвигающей ячейки 2,.ключ 4 размык тся, и на выходе формирователя опорного напряжения 5 начинает фор- 35 мироваться опорное напряжение, которое одновременно поступает на блок сравнения с напряжением управления, на первый блок сравнения 12 опорного напряжения с заданием огра- 4р ннчения угла по максимуму и на. второй блок сравнения 13 опорного напряжения с заданием ограничением

I угла по минимуму . Одновременно через дифференцирующий блок 9 по 4 заднему фронту снимаемого импульса о синхронизации происходит переключение триггера 7, на втором выходе которого появляется логический сигнал 1, дающий информацию о том, что происходит отсчет угла сдвига импульса первой фазосдвигающей ячейкой 2.. В момент равенства опорного напряжения напряжению управления на выходе блока сравнения 6 появляется сигнал, который через дифференцирую- 55 щий блок 10 поступает на первый вход триггера 8 и переключает его. На втором выходе триггера 8 появляется логический сигнал 1, дающий информацию о.том, что вторая фазо- б() сдвигающая ячейка производит отсчет угла сдвига импульса управления.

Одновременно на первом выходе тригге. ра 8 появляется логический сигнал 0, который запускает вторую 55 фазосдвигающую ячейку в работу. Тот же импульс с дифференцирующего блока 10 поступает на второй вход первого триггера управления 7 и переключает его. На первом выходе триггера 7,появляется сигнал 1, а на втором — 0, которые дают информацию о том, что первая фазосдвигающая ячейка 2 не производит отсчет угла сдвига импульса управления.

При этом опорное напряжение первой фазосдвигающей ячейки 2 продолжает формироваться и подаваться на блоки сравнения 12 и 13. В момент равенства опорного напряжения второй фазосдвигающей ячейки 3 напряжение управления на выходе фазосдвигающей ячейки 3 появляется сигнал 1, который поступает на первый вход распределителя импульсов 11, на первый вход двухвходового элемента

ИЛИ 14 и на первый вход второго трехвходового элемента И 16.

При этом возможны следующие варианты .работы схемы.

Если к моменту появления на выходе второй фазосдвигающей ячейки

3 сигнала 1 появляется сигнал на выходе, блока синхронизации 1,: то опорное напряжение первой фазосдвигающей ячейки сбрасывается ключом

4, на выходах блоков сравнения

12 и 13 имеются сигналы 0, элемент И закрыт. Импульс с ячейки

3 через элемент ИЛИ 14 поступает на третий вход первого трехвходового элемента И 15, на втором входе которого также имеется сигнал 1 с второго триггера управления 8, на первом входе может быть сигнал 0 или " 1 . Таким образом на выходе элемента И 15, в принципе, может быть сигнал 1, Однако, так как в это время имеет место интервал сетевого напряжения, соответствующий середине диапазона изменения угла управления, т.е . имеется сигнал 1 на втором или четвертом, или шестом дополнительном входе, то импульс управления распределяется: на вентиль фазы А при наличии 1 на втором дополнительном входе распределителя 11, на вентиль фазы В при наличии 1 на четвертом дополнительном входе, на вентиль фазы С при наличии 1 на шестом дополнительном входе. Во всех случаях сигнал с выхода распределителя через элемент И31И 17 подается на второй вход второго триггера

8 и переключает его. Сигнал с первого выхода триггера 8 сбрасывает опор- ное напряжения второй фазосдвигающей ячейки 3.

Если к моменту появления на входе второй фазосдвигающей ячейки сигнала 1 сигнал на выходе блока

1086543

7 синхронизации отсутствует, то опорное напряжение продолжает формироваться и продолжается сравнение опорного напряжения с напряжением задания ограничения. В момент равен ства опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки напряжению задания ограничения минимального угла управления на выходе блока сравнения 13 формируется импульс, поступающий на третий вход элемента И 16.

Этот импульс появляется на выходе элемента 16, т.е. на третьем входе распределителя импульсов ll, только в случае, если с выхода второй фазосдвигающей ячейки 3 на первый вход элемента И 16 поступит импульс и с первого выхода триггера 7 на второй вход И 16 также поступит импульс, т.е. поступит информация, что первая фазосдвигающая ячейка не осу- ро ществляет отсчета угла сдвига импульса управления. При наличии трех входных импульсов на выходе элемента И 16 формируется импульс, поступающий на третий вход распре- 25 делителя импульсов 11. Если при этом на первом или третьем или пятом дополнительном входе распределителя появляется сигнал 1, то импульс с третьего входа проходит соответственно на выход распределителя для управления вентилем А или

В, или С. Появившийся на выходе распределителя 11 импульс через элемент ИЛИ 17 поступает на вход триггера 8, переключает его. Сигнал на выходе триггера 8 поступает на вход второй фазосдвигающей ячейки и осуществляет сброс ее опорного напряжения.

I 40

Если на выходе блока синхрониза ции сигнал отсутствует и наступает момент равенства опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки и напряжения задания ограничения макси- 45 мального угла управления, то на выходе блока сравнения 12 формируется сигнал, который через элемент ИЛИ

14 проходит на первый вход элемента

И 15. На выходе элемента И 15 сигнал появится только в том случае, если поступит информация о том, что угол сдвига управляющего импульса больше

120 . Такой информацией служит состояние ячеек фазового сдвига. Если обе фазосдвигающие. ячейки производят отсчет, то íà вторых выходах триггеров 7 и 8 имеются сигналы . 1

Эти сигналы поступают на первый и. второй входы элемента И 15 и на выходе элемента l5 появляется сигнал i 1, который подается на второй вход распределителя импульсов 11.

В зависимости от наличия сигнала на первом или втором, или третьем дополнительном входе распределителя импульсов 11 формируется выходной импульс соответственно на выходе распределителя для вентилей фазы С или A или В. Выходной импульс управления проходит через элемент ИЛИ 17 и сбрасывает триггер 8, который своим первым выходом сбрасывает опорное напряжение второй фазосдвигающей ячейки 3. Если сигна .л на выходе второй фазосдвигающей ячейки формируется раньше, чем сигнал на выходе блока сравнения 12, то формирование импульсов управления осуществляется от сигнала с выхода фазосдвигающей ячейки 3 аналогично описанному. При этом процесс формирования заканчивается также сбросом триггера 8 и опорного напряжения фазосдвигающей ячейки.3 а поэтому на втором входе, элемента И 15 появится запрещающий сигнал 0 с второго выхода триггера 8. В результате сигнал на выходе элемента И 15 повторно появиться не может.

Подключение трех входов распределителя к ячейкам распределителя осуществляется по принципу совпадения временного интервала и сигнала на входе. Так, для фазы A первый интервал соответствует углу открывания до

60, на этом интервале импульс управления формируется только «ри соблюдении ограничения по минимальному углу открывания. Поэтому на выходе элемента И 18 появится сигнал только при наличии сигнала 1 на первом дополнительном входе и на третьем входе распределителя импульсов.

Второй интервал соответствует углу открывания от 60 до 120 . Ha этом интервале не действуют ограничения, поэтому на выходе элемента И 19 появится сигнал 1 при наличии на первом входе элемента 19 сигнала 1 с второго дополнительного входа и сигнала 1 на втором входе элемента И 19 с первого входа распределителя импульсов. На третьем интервале, соответствующем углу открывания от 120 до 180, сигнал на выходе элемента И 20 появится при наличии на первом входе сигнала 1 с третьего дополнительного входа и сигнала 1 на втором входе элемента 4 с второго входа распределителя импульсов 11. Аналогично работают и остальные ячейки распределителя импульсов.

При этом первый временной интервал для первой ячейки является третьим временным интервалом для третьей ячейки, первый временной интервал для второй ячейки является третьим временным интервалом для ячейки вентиля предыдущей фазы, т.е. первой ячейки, а первый интервал третьей ячейки является третьим временным интервалом для второй ячейки. Форми1086543

1О рующийся сигнал на выходе любого элемента И ячейки распределителя проходит на выход распределителя через элемент ИЛИ данной ячейки.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение надежности работы преобразователя путем ограничения углов открывания с использованием опорного напряжения фазосдвигающего устройства и общего комбинационного распредели теля импульсов.

1086543

Ht

Т1.

Ь

0 2

У

72

4 2 3 Л

fly

Lrc

Составитель А. Придатков

Редактор A. Гулько Техред Т.Маточка КорректорЛ. Пилипенко

Заказ .2265/52 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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