Устройство для импульсно-фазового управления трехфазным тиристорным преобразователем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИКПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ТИРИСТОР НЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее источник задающего напряжения, ключевой элемент, генератор пилообразного Напряжения к источник постоянного напряжения, связанные с логическим коммутатором, при этом на управляющие входы ключевого элемента подключены выходы генератора пилообразно1 онапряжения и источника задающего напряжения, а цепь питания генератора пилообразного напряжения подключена к источнику постоянного напряжения, отрицательный зажим которого подключен к общей точке схемы, логический коммутатор содержит распределитель импульсов на три канала, включающий выпрямитель, транзисторы по числу каналов, три усилителя, транзистор фазосмещеНия, база которого связана с выходом источника задающего напряжения, трехфазный синхронизирующий транзистор с двумя группами вторичных обмоток,у причем обмотки первой группы соединены в звезду и подключены на вход нагруженного на резистор нагрузки выпрямителя, диоды которого через резисторы соединены с базами транзисторов , а каждая обмотка второй группы через диод и резистор подключена к одной обкладке накопительного конденсатора соответствующего усилителя импульсов, которьй этой же обкладкой через другой диод и коммутирующую цепь ключевого элемента, а другой обкладкой через транзистор распределителя импульсов связан с .общей точкой схемы, отличаю (Л щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе и стабильности фазосмещения, оно снабжено дополнительным источником постоянного напряжения; коммутатор снабжен делителем напряжения, диодом, каждый распределителя снабжен четырьмя резисторами, двумя диодами, конденсатором , транзисторной и тиристорной оптопарами, причем в каждом канале база транзистора распределителя импульсов через первый резистор соединена с источником постоянного напряжения, через первый диод - с делителем напряжения, подключенным к дополнительному источнику питания через второй диод - с общей точкой схемы, к которой через параллельно включенные второй резистор и конденсатор подключен эмиттер транзистора , коллектор транзистора подключен к одной обкладке накопительного конденсатора, другая обкладка которого через оптронньп тиристор.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

UNWIRfH

РЕСПУБЛИН

09) (1}) 4(51

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3585772/24-07 (22) 29.04.83 (46) 23.01.85. Бюл. Р 3 (72)В.И. Ключев, С.В. Ежов, В.Н. Остриров, Ю.Т. Калашников, М.М. Кошевой и В.И. Пузанов (71) MocKoBcKHzf ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт и Производственное объединение "Новокраматорский машиностроительный завод" (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 296197, кл. Н 02 M 1/ОЯ, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 915205, кл. Н 02 Р 13/16, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛН ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЙ ТРЕХФАЗНЫМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее источник задающего напряжения, ключевой элемент, генератор пилообразного напряжени с и источник постоянного напряжения, связанные с логическим коммутатором, при этом на управляющие входы ключевого элемента подключены выходы генератора пилообразного напряжения и источника задающего напряжения, а цепь питания генератора пилообразного напряжения подключена к источнику постоянного напряжения, отрицательный зажим которого подключен к общей точке схемы, логический коммутатор содержит распределитель импульсов на три канала, включающий выпрямитель, транзисторы по числу каналов, три усилителя, транзистор фазосмещения, база которого связана с .выходом источника задающего напряжения, трехфазный синхронизирующий транзистор с двумя группами вторичных обмоток,, причем обмотки первой группы соединены в звезду и подключены Hà вход нагруженного на резистор нагрузки выпрямителя, диоды которого через резисторы соединены с базами транзисторов, а каждая обмотка второй группы через диод и резистор подключена к одной обкладке накопительного конденсатора соответствующего усилитео ля импульсов, который этой же обкладкой через другой диод и коммутирующую цепь ключевого элемента, а другой обкладкой через транзистор распределителя импульсов связан с .общей точкой схемы, о т л и ч а ющ е е с я. тем, что, с целью повышения надежности в работе и стабильности фазосмещения, оно снабжено дополнительным источником постоянного напряжения, коммутатор снабжен делителем напряжения, диодом, каждый кангл распределителя снабжен четырьмя резисторами, двумя диодами, конденсатором, транзисторной и тиристорной оптопарамн, причем в каждом канале база транзистора распределителя импульсов через первый резистор соединена с источником постоянного напряжения, через первый диод — с делителем напряжения, подключенным к дополнительному источнику питания через второй диод — с общей точкой схемы, к которой через параллельно включенные второй резистор и конденсатор подключен эмиттер транзистора, коллектор транзистора подключен к одной обкладке накопительного конденсатора, другая обкладка . которого через оптронный тиристор, светодиод транзисторной оптопары, шунтированный третьим резистором, и светодиод выходной оптопары подключена к общей точке схемы и через светодиод тиристорной оптопары, шунтированный четвертым резистором, связана с общей точкой схемы, к которой через резистор нагрузки выпрямителя

1136279 подключена нулевая точка первой группы вторичных обмоток трехфазного синхронизирующего трансформатора, подключенная также к эмиттеру транзистора фаэосмещения, коллектор которого подключен к дополнительному источнику напряжения, а база через диод соединена с эмиттером.

Изобретение относится к электротехнике н предназначается для управления трехфазным тиристорным преобразователем.

Известно устройство для одноханального синхронного импульсно-фазового управления трехфазным тиристорным преобразователем, содержащее генератор пилообразного напряжения, накопительный конденсатор которого 10 зашунтирован тиристором, формирователь импульсов с источником задающего напряжения и логическим коммутатором, причем управляющий электрод тиристора генератора пилообразного напряжения соединен через диод с выходной обмоткой трансйорматора коммутатора, а к входу каждого усили-. тельного каскада коммутатора подключены своей первичной обмоткой фазосдвигающие дроссели, вторичные об мотки которых соединены между собой последовательно и подключены к источнику задающего напряжения генератору i1 .

Недостатками укаэанного устройства являются ограниченный диапазон изменения фазы импульсов и недостаточная надежность в связи с вероятностью появления ложного импульса в моменты коммутации токов распределителя.

Наиболее близким к изобретению является устройство для импульсноf фазового управления трехфазным ти- . ристорным преобразователем, содержа35 щее источник задающего напряжения, ключевой элемент, генератор пилообразного напряжения и источник пос— тоянного напряжения, связанные с логическим коммутатором, при этом на управляющие входы ключевого элемента подключены выходы генератора пилообразного напряжения и источника задающего напряжения, а цепь питания генератора пилообразного напряжения подключена к источнику постоянного напряжения, отрицательный зажим которого подключен к общей точке схемы. Логический коммутатор содержит распределитель импульсов на три канала включающий выпрямитель, транзисторы по числу каналов, три усилителя, транзистор фазосмещения, база которого связана с выходом источника задающего напряжения, трехфазный синхронизирующий трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, причем обмотки первой группы собраны в звезду и подключены на вход нагруженного на резистор нагрузки выпрямителя, диоды которого через резисторы связаны с базами транзисторов распределителя импульсов. Каждая обмотка второй группы через диод и резистор подключена к обкладке накопительного конденсатора соответствующего усилителя импульсов, который этой же обкладкой через другой диод и коммутирующую цепь ключевого элемента, а другой обкладкой через транзистор распределителя импульсов связан с общей точкой схемы (2) .

Недостатком известного устройства из-за малой ширины вырабатываемых импульсов является невозможность применения его в мостовой схеме преобразователя беэ удвоения импульсов.

Цель изобретения — повышение надежности устройства в работе и стабильности фазосмещения.

1136279 4

Поставленная цель достигается тем, что устройство для импульснофазового управления трехфаэным тиристорным преобразователем, содержащее источник задающего напряжения, ключевой элемент, генератор пилообразного напряжения и источник постоянного напряжения, связанные с логическим коммутатором, при этом на управляющие входы ключевого элемента подключены выходы генератора пилообразного напряжения и источника задающего напряжения, а цепь питания генератора пилообразного напряжения подключена к источнику постоян-1 ного напряжения, отрицательный зажим которого под ючен к общей точке схемы, логический коммутатор содержит распределитель импульсов на три канала, включающий выпрямитель, транзисторы по числу каналов, три усилителя, транзистор фазосмещения, база которого связана с выходом источника задающего напряже.ния, трехфазный синхронизирующий 25 трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, причем обмотки первой группы соединены в звезду и подключены на вход нагруженного на резис-, тор нагрузки выпрямителя, диоды ко торого через резисторы соединены с базами транзисторов, а каждая обмотка второй группы через диод и резистор подключена к одной обкладке накопительного конденсатора

35 соответствующего усилителя импульсов, который этой же обкладкой через другой диод и коммутирующую цепь ключевого элемента, а другой обкладкой через транзистор распределите- gp ля импульсов связан с общей точкой схемы, снабжено дополнительным источником постоянного напряжения, коммутатор снабжен делителем напряжения, диодом, каждый канал распределителя снабжен четырьмя резисторами, двумя диодами, конденсато1 ром, транзисторной и тиристорной оптопарами, причем в каждом канале база транзистора распределителя . 50 импульсов через первый резистор соединена с источником постоянного напряжения, через первый диод — с делителем напряжения, подключенным к дополнительному источнику питания, $5 через второй диод — с общей точкой схемы, к которой через параллельно включенные второй резистор и конденсатор подключен эмиттер транзистора, коллектор транзистора подключен к одной обкладке накопительного конденсатора, другая обкладка которого через оптронный тиристор, светодиод транзисторной оптопары, шунтированный третьим резистором, и светодиод выходной оптопары подключена к общей точке схемы и через светодиод тиристорной оптопары, шунтированный четвертым резистором, связана с общей точкой схемы, к которой через резистор нагрузки выпрямителя подключена нулевая точка первой группы вторичных обмоток трехфазного синхронизирующего трансформатора, подключенная также к эмиттеру транзистора фазосмещения, коллектор которого подключен к дополнительному источнику напряжения, а база через диод соединена с эмиттером

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— временные диаграммы токов и напряжений в схеме, поясняющие работу устройства.

Устройство. содержит задающий генератор 1, генератор 2 пилообразного напряжения, ключевой элемент 3, распределитель 4 импульсов, усилите,ли 5, 6 и 7 импульсов, конденсатор 8, источники 9 и 10 постоянного напряжения.

На вход ключевого элемента 3 подключены выходы задающего генератора 1 и генератора 2 пилообразного напряжения, вход синхронизации которого через конденсатор 8 подключен параллельно коммутирующей цепи ключевого элемента 3 к общей точке усилителей

5-7 импульсов, а цепь питания подключена к положительному выходному зажиму источника 9 постоянного напряжения, отрицательный выходной зажим которого подключен к общей точке схемы, с которой связаны все перечисленные элементы устройства.

Распределитель 4 импульсов выполнен на базе нулевой трехфазной схемы выпрямителя, цепь питания которой подключена к обмоткам 11 — 13 синхронизирующего трансформатора, а в нагрузке включен резистор 14. К нулевой точке включенных в звезду обмоток 11 — 13 подключен эмиттером транзистор 15 фазосмещения в распределителе, база которого зашунтирована диодом 16 и подключена к выходу задающего генератора 1.

l136279

Эмиттеры транзисторов 17 — 19 распределителя импульсов через резисторы 20 — 22 и конденсаторы 23 — 25

Я а базы через диоды 26 — 28 подключе" ны к общей точке схемы. Кроме того, базы транзисторов через резисторы

29 — 31 подключены к источнику 9 постоянного напряжения, через диоды

32 — 34 — к делителю напряжения источника 10 постоянного напряжения, 10 положительный выходной зажим которого подключен к общей точке схемы, состоящему из резисторов 35 и 36, а также через резисторы 37 — 39 и тран« зисторы 40 — 42 оптронных пар под- 15 ключены к отрицательному выходному зажиму источника 10 постоянного напряжения.

Коллекторы транзисторов 17 — 19 подключены к точкам соединения на- 2ц копительных конденсаторов 43 — 45 с началами обмоток 46 — 48 синхронизирующего трансформатора. Концы обмоток 46 — 48 через диоды 49 — 51 и резисторы 52 — 54 подключены к дру-25 гим обкладкам накопительных конденсаторов 43 — 45, а также через тиристоры оптронных пар 55 — 57, светодиоды .транзисторных оптронных пар 40—

42, светодиоды 58 — 60 оптронных щ выходов усилителей импульсов и парал лельно через светодиоды тиристорных оптронных пар 55 — 57, зашунтированные резисторами 61 — 63, диоды 64—

66 и коммутирующую цепь ключевого элемента 3 — к общей точке схемы.

Устройство работает следующим образом.

Периодически, кажцые 120 эл.град через базу какого-либо из транзисто- 4о ров 17, 18 или .19 распределителя на- чинает протекать ток (диаграммы

) б R на фиг. 2), так как эмиттерные переходы транзисторов включены в нулевую схему выпрямителя последовательно с диодами и обмотками 11, 12 и 13 синхронизирующего трансформатора. В нагрузке выпрямителя включен резистор 14 и цепь фазосмещения, состоящая из транзистора 15, диода 16.

К начальному моменту протекания тока в базе какого-либо транзистора 17, 18 или 19 подключенный одной из своих обкладок к коллектору тран- 55 зистора накопительный конденсатор

43, 44 или 45 уже заряжен от соответствующей обмотки синхрониэирующего трансформатора 46, 47 или 48 через диод 49, 50 или 51 и резистор

52, 53 или 54 (диаграммы 3, б,g на фиг. 2). В результате подготавливается контур для разряда соответствующего накопительного конденсатора через светодиод оптопары 55, 56 или

57, зашунтированный резистором 61, 62 или 63, диод 64, 65 или 66, ключевой элемент 3, имеющий в этот момент наибольшее сопротивление в этой цепи, резистор 20, 21 или 22 и транзистор 17, 18 или 19. Этот момент и является синхронизирующим для начала формирования пилы генератором 2, который запускается через конденсатор 8.

Однако сопротивление образованного контура велико и постоянная времени разряда накопительного конденсатора также велика. Ток разряда мал и его не хватит для включения тиристора оптопары 55, 56 или 57.

Процесс сравнительно. медленного разряда накопительных конденсаторов иллюстрируется на диаграммах B, L и 2 (фиг. 2) участками с малым наклоном. В этот промежуток времени происходит линейное нарастание напряжения на выходе генератора 2 пилообразного напряжения.

Выход генератора 2 и выход задающего генератора 1 подключены на входы ключевого элемента 3. В момент равенства сигналов на входах ключевого элемента 3 происходит замыкание его выходной коммутирующей цепи, сброс пилы и резкое снижение сопротивления цепи разряда накопительного конденсатора.

Через светодиод оптопары 55, 56 или 57 теперь протекает достаточно большой ток для включения своего тиристора. В результате появляется новый контур разряда накопительного конденсатора через тиристор оптопары 55, 56 или 57, светодиод оптопа ры 40, 41 или 42, светодиод 58, 59 или 60 оптронного выхода усилителей

5, 6 или 7 импульсов непосредственно на тиристоры силовых оптопар или на усилители-формирователи, через которые происходит управление силовыми тиристорами, и далее через резистор 20, 21 или 22 и транзистор

17., 18 или 19. Причем падение напряжения на участке цепи разряда, включающем тиристор оптопары 55, 56 или

7 113627

57, светодиод оптопары 40, 41 или 42 и выходной светодиод 58, 59 или 60 настолько меньше падения напряжения в цепи светодиод оптопары 55, 56 или

57, зашунтированный резистором 61, 5

62 или 63, диод 64, 65 или 66 и ключевой элемент 3, что ток через ключевой элемент, коммутирующая цепь которого выполнена на тиристоре, прерывается.

Транзисторы 17, 18 и 19, включенные (фиг. 1) с резисторами 20, 21 или 22 в цепях эмиттеров, работая поочередно в контуре разряда соответствующего накопительного конден- 15 сатора, выполняют роль источников тока, поддерживая тем самым постоянной амплитуду выходного импульса.

Одновременно под воздействием тока разряда накопительного конденсатора 20 по указанному контуру происходит открывание транзистора оптопары 40, 41 или 42 и замыкание цепи для протекания тока базы транзистора 17

18 или 19 через. резисторы 37, 38 или

39 и .транзистор 40, 41 или 42 под воздействием напряжения источника 10.

Таким образом, поддерживается замкнутым контур для практически полного разряда накопительного конден-Зр сатора и обеспечивается необходимой ширины импульс, даже если длительность тока базы транзисторов распределителя 17, 18 и 19, создаваемого в ветвях нулевой схемы выпрямите- ля, оказывается недостаточной (диаграммы ), 8, Яс токов базы транзисторов и диаграммы ), U, v,. выходных импульсов схемы, данных сплошными линиями для угла зажигания силовых 4о тиристоров с6 = 150 ). Такая схема о при номинальном напряжении сети поз- воляет обеспечить ширину импульсов

90-100 эл.град. во всем диапазоне регулирования. 45

Задание тока коллектора транзистора 17, 18 или 19 осуществляется через диоды 32, 33 или 34 с делителя напряжения нестабилизированного источника 10, выполненного на резисторах 35 и 36. Благодаря этой цепи при колебаниях напряжения сети происходит пропорциональное изменение тока коллектора, поддерживаемого транзисторами 17 и 19 при разряде накопительных конденсаторов 43 — 45 и таким образом сохра няется ширина импульса не менее

60 эл.град., даже при уменьшении напряжения сети вдвое.

Начальные моменты протекания тока через базы транзисторов 17, 18 и 19, а значит, и разрешение на выдачу импульсов по соответствующему каналу управления при отсутствии цепи фазосмещения по распределителю импульсов фиксированы. При данной фазировке обмоток 11 — 13 синхронизирующего трансформатора они соответствуют углу зажигания тиристоров о = 60 (фиг. 1 и 2).

Для расширения диапазона регулирования угла зажигания до 0C = О параллельно резистору 14 подключен регулируемый источник ЭДС. Этим источником служит печь фазосмещейия в распределителе импульсов, состоящая из транзистора 15, диода 16; шунтирующего эмиттерный переход транзистора, и источника 10 напряжения, подключенного к коллектору транзистора 15. Таким образом, выходом схемы является эмиттер транзистора, подключенный к нулевой точке соединения обмоток 11 — 13.

Напряжение на выходе схемы фазосмещения в распределителе импульсов пропорционально напряжению, поступающему на базу транзистора 15 генератора 1, и практически не зависит от параметров транзистора..

Величина напряжения смещения задающего генератора 1 устанавливается соответствующим предельному выпрямительному режиму, т.е. начало протекания тока через базы транзисторов о распределителя соответствует К= О.

На фиг. 2 диаграммы 9, е,"- токов базы транзисторов 17 — 19 и диаграммы ), 0, к выходных импульсов для

0 = О даны пунктирной линией. о

Устройство может настраиваться на совместную работу фазосмещения по вертикальному принципу и в распределителе импульсов приМ = 0 - 60 и о по вертикальному принципу при 06 =

60 — 180

Таким образом, применение изобретения обеспечивает надежность устройства в работе, расширяя ймпульсы управления силовыми тиристорами и поддерживая высокую стабильность фаэосмещения в распределителе при сохранении простоты схемы и предельного диапазона регулирования угла зажигания тиристоров.!

136279

1136279

tÑЧЯ в 1/СЧЧ и cps д 1 т17

0 118

Ж

3 и

Заказ 10299/43 Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Составитель А. Придатков

Редактор И. Николайчук Техред А.Бабинец Корректор Ъ. Эрдейи .