Устройство для управления тиристорным статическим преобразователем
УСТРОЙСТВО .ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ со ступенчатой формой выходного напряжения, включающим высокочастотный инвертор с согласующим трансформатором и демодулятор, содержащее датчик тока, кольцевую пересчетную схему, подключенную основным коньюнктором , последовательно соединенные задающий генератор и триггер, выходы которого соединены с клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного инвертора, основными конъюнкторами и через делитель частоты с кольцевой пересчетной схемой, допол .нительные конъюнкторы, соединенные с первым выходом датчика тока, основными конъюнкторами, задающим генератором и соответствующими.ячейками кольцевой пересчетной схемы, и вспомогательные конъюнкторы, подключеннйе к выходам основных конъюнкторов, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, оно снабжено счетчиком импульсов, инвертором, двумя четырехвходовыми и четырьмя трехвходовыми. конъюнкторами , причем выходы, счетчика импульсов соединены с задающим генератором и делителем частоты, а выход - с инвертором и четырьмя трехвходовыми конъюнкторами, входы четырехвходовых конъюнкторов - с задающим генератором, 9 инвертором Н соответствующими основными конъюнкторами и ячейками кольцевой пересчетной схемы, выходы объёдинены с выходами дополнительных конъюнкторов, свободные входы треха с входовых конъюнкторов соединены с первым выходом датчика тока и кольцевой пересчетной схемой, выходы объединены с соответствующими выxoдa ш сл дополнительных конъюнкторов, кроме того, выход инвертора соединен с со входами дополнительных конъюнкторов, IcO а второй выход датчика тока - с . вспомогательными конъюнкторами.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦ ИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
3C51) EI 02 P 13/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3450954124-07 (22) 11.06.82 ,(46) 23.09.84.. Бюл. EE 35 (72) Ю.А. Мордвинов (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизической тех.ники (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
1 - 936361, кл. Н 02 Р 15/18, 1980.
2. Авторское свидетельство СССР к 764095, кл. Н 02 P 13/18, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
ТИРИСТОРНЫМ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ со ступенчатой формой выходного напряжения, включающим высокочастотный инвертор с согласующим трансформатором и демодулятор, содержащее датчик тока, кольцевую пересчетную схему, подключенную основным кокъюнктором, последовательно соединенные задающий генератор и триггер, выходы которого соединены с клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного инвертора, основными конъюнкторами и через делитель частоты с кольцевой пересчетной схемой, допол.нительные конъюнкторы, соединенные с первым выходом датчика тока, основны„.SU„„1115199 А ми конъюнкторами, задающим генератором и соответствующими. ячейками кольцевой пересчетной схемы, и вспомогательные конъюнкторы, подключенные к выходам основных конъюнкторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД и надежности, оно снабжено счетчиком импульсов, инвертором, двумя четырехвходовыми и четырьмя трехвходовыми. конъюнкторами, причем выходы. счетчика импульсов соединены с задающим генератором и делителем частоты, а выход — c инвертором и четырьмя трехвходовыми . конъюнкторами, входы четырехвходовых к онъюнкторов — с задающим генератором, инвертором и соответствующими основными конъюнкторами и ячейками кольцевой пересчетной схемы, выходы объединены с .выходами дополнительных конъюнкторов, свободные входы. трехвходовых конъюнкторов соединены с первым выходом датчика тока и кольцевой пересчетной схемой, выходы объединены с соответствующими выходами дополнительных конъюнкторов, кроме того, выход инвертора соединен с входами дополнительных конъюнкторов, а второй выход датчика тока - с вспомогательными конъюнкторами.
1 111519
Изобретение относится к преобразовательной технике, в частноети. к статическим. преобразователям постоянного напряжения в переменное с промежуточным звеном повышенной частоты.
Известно устройство для управления .статическим преобразователем, содержащее задающий генератор и триггер, делитель частоты и кольцевую пересчетную схему, основные, дополнительные и вспомогательные конъюнкторыи датчик тока. Устройство управления обеспечивает работу статического преобразователя на нагрузку с любым коэффициентом мощности (12.
f5
Однако данное устройство имеет низкие КПД и надежность преобразователя при работе на нагрузку с низким коэффициентом мощности. Это обуслов- лено тем, что при работе преобразователя в инверторном режиме (когда полярности тока и напряжения не совпадают) основные импульсы управления поступают на цепи управления тиристоров, а это приводит к закорачиванию вторичных обмоток трансформатора на время длительности дополнительных импульсов управления.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является
30 устройство для управления статическим преобразователем, содержащее датчик тока, связанные между собой кольце вую пересчетную схему и основные конъюнкторы, последовательно соединенные задающий генератор и триггер, выходы которого соедйненыс клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного инвертора, основными конъюнкторами и через делитель частоты с кольцевой пересчетной схемой, дополнительные конъюнкторы, соединенные с первым выходом датчика тока, основными конЪюнкторами, задаю щим генератором и соответствующими ячейками кольцевой пересчетной схемы,45 и вспомогательные конъюнкторы, связанные с основными конъюнкторами.
Устройство управления- обеспечивает работу статического преобразователя на любую нагрузку 523 .
S0
Однако известное устройство имеет низкие КПД и надежность преобразователя при работе на нагрузку с низким коэффициентом мощности. Объясняется это тем, что при работе преобраэова- 55 теля в инверторном режиме после подачи дополнительных импульсов управления, необходимых для обеспече9 2 ния энергообмена между нагрузкой и первичным источником питания, происходит замыкание вторичных обмоток согласующего трансформатора через тиристоры демодулятора. Длительность замыкания вторичных обмоток определяется длительностью дополнительных импульсов управления, т,е. необходимым временем восстановления тиристоров демодулятора.
Цель изобретения — повышение КПД и надежности путем исключения возможности закорачивания вторичных обмоток согласующего трансформатора инвертора через тиристоры демодулятора.
Для достижения поставленной цели устройство снабжена счетчиком импульсов, инвертором, двумя четырехвходбвыми .и четырьмя трехвходовыми конъюнкторами, причем входы счетчика импульсов соединены с задающим генератором и делителем частоты, а выход — с инвертором и четырьмя трехвходовыми конъюнкторами, входы четырехвходовых конъюнкторов — с задающим генератором, инвертором и соответствующими основными конъюнкторами и ячейками кольцевой пересчетной схемы, выходы объединены с выходами дополнительных конъюнкторов, свободные входы трехвходовых конъюнкторов соединены с первым входом датчика тока и кольцевой пересчетной схемой, выходы объединены с соответствующими выходами дополнительных конъюнкторов, кроме того, выход инвертора соединен с входами дополнительных конъюнкторов, а второй выход датчика тока — с вспомогательными конъюнкторами.
На фиг. 1 представлено устройство для управления тиристорным статическим преобразователем-(совместно с силовым инвертором, согласующим трансформатором и демодулятором); на фиг. 2 — диаграммы напряжений на отдельных элементах схемы.
Устройство управления содержит высокочастотный (силовой) инвертор 1, согласующий трансформатор 2 с вторич" ными обмотками 3 и 4 и демодулятор на тиристорах 5-16, датчик 17 тока, связанные между собой кольцевую пересчетную схему на ячейках 18-29 и основные конъюнкторы 30-41, последовательно соединенные задающий генератор
42 и триггер 43, выходы. которого соединены с клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного
3 11151 инвертора, основными конъюнкторамии через делитель 44 частоты с кольцевой пересчетной схемой, дополнительные конъюнкторы 45-56, соединенные с первым выходом 57 датчика тока, основнымиконъюнкторами, задающим генератором и соответствующими ячейками кольцевой пересчетной схемы, и вспомогательные конъюнкторы 58-69, связанные с основными конъюнкторами,счетчик 70 им- пульсов, инвертор (элемент НЕ) 71, четырехвходовые 72 и 73 н трехвходовые 74-77 конъюнкторы,датчик тока имеет второй выход 78.
На фиг. 1 обозначены контрольные точки 79-90, откуда сигналы поступают на дополнительные и четырехвходовые конъюнкторы. На выходе демодулятора включена нагрузка 91. .На фиг. 2 представлено напряжение 92 высокочастотного инвертора, импульсы 93-104 управления, поступающие соответственно на тиристоры демодулятора,.и идеализированное напряжение
105 на выходе демодулятора. Входы счет.чика 70 импульсов соединены с задающим генератором 42 и делителем 44 частоты, а выход †с инвертором 71 и трехвхо- довыми конъюнкторами 74-77, входы четырехвходовых конъюнкторов 72 и 73— с задающим генератором 42, инверто. 30 ром 71 и соответствующими основными конъюнкторами 30-41 и ячейками 18-29 кольцевой пересчетной- схемы, а выходы объединены с выходами дополнительных конъюнкторов 45-56, свободные входы трехвходовых конъюнкторов 74-77 соединены дополнительно с первым выходом 57 датчика 17 тока и кольцевой пересчетной схемой, а выходы объединены с соответствующими выходами до- 40 полнительных конъюнкторов 45-56, кро-. ме того, выход инвертора 78 соединен с определенными входами дополнительных конъюнкторов 45, 46, 52 и 53, а второй выход 78 датчика,17 тока — с 45
I .вспомогательными конъюнкторами 58-69.
Устройства работает следующим образом.
Задающий генератор 42 формирует . однополярные импульсы длительностью дополнительных импульсов управления . (необходимого времени восстановления тиристоров демодулятора) частотой
2 ikf >> . По срезу импульсов задающего генератора синхронизируется 55 триггер 43, который формирует прямо- угольное напряжение, частотой
ikf п, поступающее на управление
99 4 ключевыми. элементами инвертора 1, основные конъюнкторы 30-41 и дели тель 44 частоты. На выходе делителя
44 частоты формируется в общем случае прямоугольное напряжение частотой
f », поступающее на кольцевую пересчетную схему, на выходе которой в общем случае-формируются прямоугольные сигналы .длительностью t o-g (на. выходе ячейки- 18), t ta (на выходе ячейки 19), t8-tqg (на выходе ячейки 20), t<< -t„ (на выходе ячейки 21) и т.д. На выходах основных конъюнкторов 30-41, на входы которых поступают выходные сигналы ячеек 18-29 кольцевой пересчетной Схемы формируется серия основных импульсов уп-. равления длительностью полупериода напряжения .высокочастотного инвертора. Так на первый вход.конъюнктора 18 поступает "1" s интервалах времени t -t„, а -t, t4-t и так далее (при положительном значении напряжения 92) от триггера 43, а на второй вход . — от объединенных выходов ячеек 19 и 22. Основные импульсы управления на выходе схем 30 (для тиристора 11) появляются в интервалах 4 t< 6 tW s t4f 41 (за период выходного напряжения 105). Кроме того, требуется получить основные. импульсы управления тиристором 11 в интервалах tz-t, Q„ t < и t д ° для чего один вход конъюнктора 32 поступает от триггера 43 ."1" в интервалах отрицательного значения напряжения-92, :а на второй вход — от ббъединенных выходов ячеек 18 и 23 (в интервалы време.
4 2о 4 )
Аналогичным образом иа выходах остальных конъюнкторов (31-41.) .формы. руются основные импульсы управления . (пока без учета режима работы преобразователя), т.е. основные импульсы управления 93-104 формируются соответственно на выходах 87, 81, 82; 89, 86, 79, 80, 85, 88, 84, 83 и 90.
Далее полученные сигналы поступают . на вспомогательные конъюнкторы 58-69, на которые поступает дополнительно . сигнал с второго выхода датчика 17 тока. На втором выходе датчика тока "1" формируется в интервалах времени, когда преобразователь работает в выпрямительном режиме в интервалах времени gq+ .t p, (. +f 15199 б 25 5 11 пвчивается.подача на вентили демоду- . лятора основньж импульсов- управления только при работе преобразователя, в инверторном режиме (зачерненные на фиг. 2), Для формирования дополнительных импульсов управления служат дополнительные конъюнкторы 45-56 и конъюнкторы 72-77. Так, для получения, например, дополнительной серии импульсов 96 на выходе конъюнктора 4$ необходимо на его вход подать сигнал от задающего генератора 42, от объединенных выходов ячеек 18 и 20 кольцевой пересчетной схемы и с объединенных выходов основных конъюнкторов 31, 33 и 34. Для получения дополнительных импульсов управления только при работе преобразователя в инверторном режиме введец сигнал с первого выхода датчика 17, на выходе которого "1" существует только в интервалах времени „-gq/ð, Т/д -(Т/2+ +Я /%)... . Аналогичным образом формируются, например, дополнительные импульсы 101 управления на вьжоде конъюнктора 48. Дополнительные импульсы 104 (для тиристора 5) формируются двумя конъюнкторами 49 и 75. Конъюнктор 49 обеспечивает получение дополнительных сигналов управления в интервале времени tq-tgg при отрицательных значениях .напряжения 92, а дополнительный импульс управления в конце первого тактового интервала (перед моментом времени tq) формируется конъюнктором 75. На его вход подают сигналы от первого выхода датчика 17 тока, первой ячейки 18 кольцевой пересчетной схемы и с выхода счетчика 70 импульсов, который формирует импульсы, аналогичные задающему генератору 42, но с частотой в К раза ниже, т.е. в конце каждого тактового интервала напряжения 105. Счетчик 70 импульсов работает в режиме делителя частоты, а для того, чтобы импульсы на его выходе приходились на конец каждого тактового интервала, цепи сброса счетчика подключены к выходу делителя 44 частоты. Получение дополнительных импульсов 93,для тиристора 16 осуществляется тремя конъюнкторами 50., 74 и 72. Конъюнктор 50 обеспечивает получение дополнительных импульсов управления в интервале времени йB t 2 н при отрицательных значениях напряжения 92, конъюнктор 74 — дополнительного импульса в конце второго тактового интервала (перед моментом времени tg ), а конъюнктор 72 — импульса в середине первого тактового интервала. Для получения последнего импульса на входы конъюнктора 72 поступают импульсы от зада-. ющего генератора 42, с объединенных выходов основных конъюнкторов 31 и 33, ячейки 18 кольцевой пересчетной схемы и инвертора 71, на выходе которого всегда существует "1" за исключением концов тактовых интервалов, когда импульс появляется на выходе 20 счетчика 70 импульсов. Получение дополнительных импульсов 97 управления на выходе конъюнктора 46 достигается путем подачи на него сигналов с задающего генератора 42, объединенных ячеек 18 и 19, кольцевой пересчетной схемы, первого выхода датчика 17 тока и инвертора 71. Введение сигнала с инвертора 71 обусловлено необходимостью исключения дополнительного импульса перед моментом времени t8. Аналогичным образом получают дополнительные импульсы 100 на выходе конъюнктора 47, подаваемые на тиристор 9 и допол35 нительные импульсы управления, формируемые и подаваемые на тиристоры демодулятора во второй полупериод напряжения 105. Таким образом, устрочство для управления тиристорным статическим преобразователем обеспечивает нормальную работу силовой части на нагрузку с любым коэффициентом мощности, позволяет получать на выходе ступен45 чатое напряжение, форма которого не зависит от параметров нагрузки, обеспечивает более высокие КПД и надежность преобразователя в целом за счет исключения возможности короткого .замыкания вторичных обмоток согласующего трансформатора через тиристоры демодулятора при работе преобразователя в инверторном режиме. 1115199 1115199 Фиг. 2 Заказ 6789/43 Тираж 666 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал IIIIH "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель В. Бунаков Редактор И. Николайчук .Техред Т.Фанта Корректор В. Синицкая т
