Устройство для управления мостовым многофазным вентильным преобразователем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ .НИЯ МОСТОВЫМ МНОГОФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее блок импульсно-фазовйго управления , выходы которого по чис,лу вентилей подключены к входам формирователя длительности управляющих импульсов, и выходные каскады, выполненные нэ ключевых элементах, выходами подключенных к выводам первичной обмотки трансформатора , средняя точка которой через токоограничивающий резистор подключена к источнику питания, и двух вторичных обмотках, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения помехозащищенности , оно снабжено инверторами по числу вентилей, причем входы инверторов подключены к выходам формирователя длительности , выходы инверторов, одноименных с вентилями одной фазы, подключены к входам ключевых элемеитов соответствую i (Л щего выходного каскада, вторичные обмотки которого предназначены для подключе ния к вентилям этой фазы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН за Н 02 Р 13/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ71 (21) 3254794/24-07 (22) 26.02. 81 (46) 07.09.84. Бюл. № 33 (72) В. М. Жуйков, В. Ф. Лучкин и В. В. Сидоров (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 621.316.727 (088.8) (56) 1. Преобразовательная техника. Сборник. Новосибирск, НЭТИ, 1975, с. 94-97.

2. Разработка, изготовление и наладка системы управления преобразователя частоты с естественной коммутацией. УДК

621.314.26. № Гос. регистр. 74029760. Новосибирск, ИЭТИ, 1975, гл. 3,5, рис. А-3-75-5. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ.НИЯ МОСТОВЫМ МНОГОФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЪ|М ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее блок импульсно-фазового управ.

„Я0„„1112523 A ления, выходы которого по числу вентилей подключены к входам формирователя длительности управляющих импульсов, и выходные каскады, выполненные нв ключевых элементах, выходами подключенных .к выводам первичной обмотки трансформатора, средняя точка которой через токоограничивающий резистор подключена к источнику питания, и двух вторичных обмотках, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения помехозащищенности, оно снабжено инверторами по числу вентилей, причем входы ииверторов подключены к выходам формирователя длительности, выходы инверторов, одноименных с вентилями одной фазы, подключены к входам ключевых элементов соответствую щего выходного каскада, вторичные обмотки которого предназначены для подключе. ния к вентилям этой фазы.

1112528

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления многофазными выпрямителями, -зависимыми инверторами и преобразователями частоты.

Известно устройство управления вентильным комплектом, выполненным flo трех фазной мостовой схеме с двумя последовательно включенными тнристорами, в которой выходные каскады состоят из шести олинаковых ячеек, причем каждая из них содержит транзисторный силовой ключ, два трансформатора для двух послеловательных тиристоров, диоды и ключ для управления демпферными обмотками !1).

Недостатком такого устройства является его сложность.

Наиболее близким к изобретению является устройство управления многофазным преобразователем с непосредственной связью, содержащее для кажлого вентильного комплекта систему импульсно-фазового управления, формирователь длительности управляющих импульсов, равной интервалам естественной проводимости вентилей, источник высокочастотного напряжения для заполнения управляющих импульсов высокой частотой и выхолные каскады для . каждого вентиля преобразователя, состоящие из селектора и усилителя мощности, при этом выходы системы импульсно-фазового управления соединены с входами формирователя ллительности управляющих импульсов, а один вход кажлого селектора подключен к выходу соответствующего формирователя длительности управляющих импульсов, а другие вхолы объединены и соединены и источником высокочастотного напряжения, выходы селекторов соединены с входами усилителей мощности (2).

Недостаток известного устройства заключается в том, что количество выходных каскалов равно числу вентилей преобразователя, что приводит к усложнению системы и низкой помехозащищенности. Это объясняется тем, что каждый выходной каскад может использоваться для формирования импульса управления только для одного вентиля. При этом количество выхолных каскадов определяется числом вен тилей преобразователя.

Для устранения подмагничивания трансформатора выходной каскад выполняется по лвухтактной схеме, а для передачи широкого управляющего импульса произволитсн его заполнение высокочастотным напряжением. Г!ри этом для формирования кажлого импульса управления необходимы четырехобмоточный трансформатор (первичная и вторичная обмотки с выводом средней точки) н два ключевых элемента, а лля высокочастотного заполнения импульсов --- источник противофазных импуль5

1О

55 сов высокой частоты. Таким образом, выходные каскалы являются достаточно слож ными.

Кроме того, ключевые элементы поочередно (Ho высокой частоте) замыкаются лишь на интервалах выработки импульса управления одного вентиля, а в остальное время за крыты. Г! ри этом . высокочастотные колебания на шинах источника питания, возникающие, при работе лругих каскалов, через паразитные емкости элементов могут проникать в пепи формирования импульсов и приводить к ложным включениям вентилей.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение помехозащищенности.

Г1оставленная >)ель лостигается тем, что устройство лля управления мостовым много фазным вентильным преобразователем, содержащее блок импульсно-фазового управ-. ления, выходы которого по числу подключены к входам формирователей длительности управляющих импульсов, и выходные каскады, выполненные на ключевых элементах, выходами подключенных к выволам первичной обмотки s рансформатора, средняя точка которой через токоограничивающий резистор подключена к источнику питания, и двух вторичных обмотках, снабжено инверторамн по числу вентилей, причем входы инверторов подключены к выходам формирователя длительности, вы- . ходы, инверторов, одноименных с вентилями одной фазы, подключены к входам ключевых элементов соответствующего выхолного каскада, вторичные обмотки которого предназначены для подключения к вентилям этой фазы.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления для одного вентильного комплекта; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие формирование управляющих импульсов для двух вентилей.

Устройство (фиг. 1) солержит блок импульсно-фазового управления, формирователь 2 длительности управляющих импульсов, выходы которого (N — -И6) соединены с входами инверторов 3 -- 8, и три выходных каскада 9 — I I, причем каждый каскад выполнен по двухтактной схеме с трансформаторным выходом с двумя вторичными обмотками и содержит два ключеBblx элемента 12 и 13, входы которых соединены с выходами двух интервалов, а выходы — - с выводами первичной обмотки трансформатора 14, средняя точка которой через токоограничиваюший резистор 15 полключена к источнику питания, одни разноименные выводы вторичных обмоток через последовательно включенные диоды

16 и 17 соединены с управляющими электролами, а другие — с катодами вентилей, подключенных к одной фазе, питающей преобразователь сети, и между управляю11!2523 шим электролом и катодом каждого вентиля вклк чены обратные диоды 18 и 19.

Устройство работает слелующим образом.

Блок 1 импульсно-фазового управления (фиг. 1). синхронизированный с питающей преобразователь сетью, вырабатывает последовательности импульсов переменной длительности по числу вентилей комплекта, положение перелних фронтов KoTopblx. определяется уровнем управляющего напряжения U . Эти импульсы поступают на формирователь 2 (фиг. 1) и формируются по длительности. равной интервалам естественной проводимости вентилей. Последовательности U1 - U6 выходных импульсов формирователя (фиг. 2 а — е) поступают на входы инверторов 3 — 8 (фиг. 1.) и преобразуются в новые послеловательности (11 — U6 (фиг. 2 ж. з), в которых интервалам проволимости вентилей соответствуют состояния логического «О» (здесь и далее выходные импульсы отдельных блоков пронумерова ны в соответстви и с очередностью работы вентилей).

Выходные импульсы каждых двух инверторов, входы которых соединены с Bblxoдами формирователей, обеспечивакипими формирование длительности импульсов управления лля вентилей, подключенных к одной фазе питающей преобразователь сети, управляк>т работой ключевых элементов выходного каскада, обеспечивающего выработку управлякнпих импульсов для этих вентилей. Г1оскольку инвертированные импульсы (01-ОФ, (Л-Об и 05-UR) на интервалах времени, когла работа вентилей данной фазы запрещена, перекрываются (на фиг. 2 ж, з заштриховано), оба ключевых элемента выходного каскада на этих интервалах открыты, а первичная обмотка трансформатора замкнута накоротко. При этом обе полуобмотки трансформатора обтекаются токами, величина которых опрелеляется токоограничивающим резистором 15 (фиг. 1), в противоположных направлениях, и напряжение на зажимах вторичных обмоток отсутствует. На других интервалах (не заштрихованные зоны на фиг. 2 ж,з) когда открыт лишь олин из ключевых элементов, соответствующая половина первичной обмотки подключается к источнику питания, и на вторичных обмотках возникают напряжения, полярность которого на одной из обмоток является отпираюшей для после довательного диода, что приволит к пола <е импульса управления на управляющий пере ход одного вентиля. а на другой — обратной, и импульс управления на лругом вентиле отсутствует. При этом величина тока управления ограничивается резистором 15. (фиг 1), а трансформатор 14 намагничива10 ется в одном направлении. На интервале одиночной работы лругого ключевого элемента полярность напряжения на вторичHhlx обмотках изменяется на противоположную, что приводит к появлению управляющего импульса на переходе другого вентиля, а трансформатор перемагничивается .в противоположном направлении. Управляющие импульсы для первого и четвертого вентилей привелены на фиг. 2 и, к. Для получения плоской вершины (штриховые линии) трансформатор должен работать на линейном участке кривой намагничивания, что приводит к неиспользованию стали сердечника. Поскольку первичная обмотка подключена к источнику через резистор, а при очередном переключении сердечник перемагничивается по полному циклу MàTåðïàJl сердечника можно использовать максимально (ло глубокого насыщения при каждом такте). При этом габариты выхолного транс. форматора уменьшаются, а импульс управлении принимает оптимальную форму {спло шные линии на фиг. 2 и, к).

В предлагаемом устройстве количество выходных каскадов сокращается в два раза, сами вы ходные кас калы упрощаются, что делает проще всю систему управления, и обеспечивает передачу широких импульсов управления, форма которых близка к оптимальной, без применении высокочастотного заполнения при хорошем использовании материала сердечника трансформатора. Уст ройство отличается повышенной помехо4О зазищенностью, поскольку на интервалах отсутствия управляющих импульсов первичная обмотка замыкается накоротко через открытые ключевые элементы.

Таким образом, предлагаемое устройство проще, имеет меньшие габариты и в нем вы ше номе хоза щи шеи ность.

III2523 УЗ К3 И Уб

У5 К5 К2 У2

II 12523

Фиг.2

Составитель О. Парфенова

Редактор С. Саенко Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 6073/42. Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений . н -открмтнй

ll3035, Москва; )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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