Устройство для управления реверсивным вентильным выпрямителем с параллельно соединенными несинфазно питающимися мостами

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ С ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ НЕСИНФАЗНО ПИТАЮ1даМИСЯ МОСТАМИ, включающим две пары встречно включенных вентильных мостов, г1олюса которых на стороне вьшрямленного тока соединены между собой и подключены к нагрузке, причем одна из групп вентилей каждого моста подключена к соответствующему полюсу через реактор , содержащее многовходовый элемент И, нелинейный элемент задержки, канал управления для каждой пары вентильных мостов, содержащий два датчика состояния вентилей для каждого моста, блок импульсно-фазового управления с двумя выходами, подключенными к первым входам двух ключей гашения, выходы которых пред-, назначены для подключения к соответствующему вентильному мосту, о тличающееся тем, что, с целью улучшения .технико-экономических показателей вентильного выпрямителя за счет повышения быстродействия , оно снабжено .узлом задания направления проводимости на двух элементах ИЛИ, трехпозиционном логическом реле, первом и втором элементах И, первом триггере, а каждый канал управления снабжен логическим переключающим блоком на третьем и четвертом элементах И и втором тригг-ере, пятым, шестым, седьмым и восьмым элементами И и третьим триггером , причем в каждом канале управления выходы датчиков состояния вентилей подключены к первым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены к (Л входам второго триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первым входам пятого и седьмого, шестого и восьмого элементов И, вторые выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего триггера, прямой и инверсный выходы которого соответственно подключены к вторым Од 00 входам седьмого и восьмого элемено сд тов И, выходы которых подключены к вторым входам ключей гашения, выходы ключей гашения одного канала управления подключены к первым входам элементов ШШ, вторые входы которых подключены к выходам ключей гашения другого канала управления, выходы элементов ИЛИ подключены к первым вхо дам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам трехпозиционного логического реле, вход которого предназначен для подключения к цепи задания тока

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) У Н 02 Р 13/24 (21) 3497419/24-07 (22) 11. 10. 82 (46) 07.02,86. Вюл. (("- 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств (72) В,А.Жигало, А.M.×óäíoâñêèé, В.А.Сидоренко и В.Л.Сикорский (53) 621.316.727(088.8) (56) Агрегаты преобразовательные тиристорные серии ТВ, ТЕ, ТУ-163/739060/76.

Авторское свидетельство СССР

Р 518856, кл. H 02 P 13/16, 1974. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

РЕВЕРСИВНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ

С ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ НЕСИНФАЗНО ПИТАЮЩИМИСЯ NOCTAMH включающим две пары встречно включенных вентильных мостов, полюса которых на стороне выпрямленного тока соединены между собой и подключены к нагрузке, причем одна из групп вентилей кал(дого моста подключена к соответствующему полюсу через реактор, содержащее многовходовый элемент И, нелинейный элемент задержки, канал управления для каждой пары вентнльных мостов, содержащий два датчика состояния вентилей для каждого моста, блок импульсно-фазового управления с двумя выходами, подключенными к первым входам двух ключей гашения, выходы которых пред- . назначены для подключения к соответствующему вентильному мосту, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения, технико-экономических показателей вентильного выпрямителя за счет повышения быстродействия, оно снабжено .узлом задания направления проводимости на двух элементах ИЛИ, трехпозиционном логическом реле, первом и втором элементах И, первом триггере, а каждый канал управления снабжен логическим переключающим блоком на третьем и четвертом элементах И и втором триг-ере, пятым, шестым, седьмым и восьмым элементами И и третьим триггером, причем в каждом канале управления выходы датчиков состояния вентилей подключены к первым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены к входам второго триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первым входам пятого и седьмого, шестого и восьмого элементов И, вторые выходы пятого и шестого элементов И под1ключены к входам третьего триггера, прямой и инверсный выходы которого соответственно подключены к вторым входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которых подключены к вторым входам ключей гашения, выходы ключей гашения одного канала управления подключены к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам ключей гашения другого канала управления, выходы элементов ИЛИ подключены к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам трехпозиционного логического реле, вход которого предназначен для подключения к цепи задания тока нагрузки, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И обоих кана!

i68057 лов управления, выходы датчиков состояния тиристоров подключены через многовходовой элемент И и через нелинейный элемент задержки к вторым входам пятого и шестого элементов И каждого канала управления.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в агрегатах с параллель— ным соединением вентильных мостов.

Известен реверсивный выпрямитель ,с совместным управлением параллельно соединенными несинфазно питающимися мостами, содержащий две группы реверсивных вентильных мостов со сдвинутым относительно друг друга питающим напряжением, при этом мосты между собой на стороне постоянного тока соединены через уравнительные реакторы, блоки импульсно-фазового управления для каждого моста, формирующие импульсы управления одновременно на тиристорные мосты противоположных направлений проводимости, Недостатком этого устройства является то, что для ограничения урав нительного тока, протекающего через вентильные мосты различных направлений, необходимо обязательное применение уравнительных реакторов, увеличивающих весогабаритные и энергетические показатели выпрямителя.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления реверсивным выпрямителем с параллель— но соединенными несинфазно питающимися мостами, включающим две встречно включенные пары параллельно соединенных вентильных мостов, полюса которых соединены между собой и подключены к нагрузке, причем катодные группы вентилей подключены к полюсам через реакторы, а питающее напряже ние одного из вентильных мостов каждой пары сдвинуто по фазе относительно питающего напряжения другого вентильного моста этой пары, содержащее логический переключающий блок и по одному каналу управления для каждой пары вентильных мостов, каждый из каналов управления содержит блок импульсно-фазового управления с двумя группами выходов, два ключа гашения, причем через один из них первая группа выходов блока импульс5 но-фазового управления подключена к одному вентильному мосту, а через другой ключ вторая группа выходов блока импульсно-фазового управленияк другому вентильному мосту. Кроме того, каждый канал управления содержит два датчика состояния вентилей, один из которых соединен с анодными группами вентилей своей пары вентильных мостов, а другой—

15 с катодными, по одному триггеру для каждого датчика состояния вентилей с логическим элементом И по первому из его входов, причем первые входы этих элементов — инверсные, вторые

20 соединены с выходом соответствующего датчика состояния вентилей, суммирующий логический элемент И, причем первый вход суммирующего логического элемента И одного канала управления подключен к первому выходу логического переключающего блока через нелинейный элемент задержки, а первый вход суммирующего логического элемента И второго канала управле30 ния подключен через другой нелинейный элемент задержки к второму выходу логического переключающего блока, второй и третий входы суммирующего логического элемента И каждого канала управления подключены соответственно к первой и второй группе выходов блока импульсно-фазового управления другого канала управления, а четвертый и пятый входы подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров другого канала управления, и выходы суммирующих логических элементов И соединены с ключами гашения, с вторыми и инверсными входами триггеров своих каналов. Каждый канал управления содержит также логический элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго датчиков состояния вентилей этого канала управления, и выход логического элемента ИЛИ первого канала управления соединен с первым, а выход второго канала управления — с вторым входами логического переключающего блока.

Недостатком указанного устройства является недостаточное быстродействие, а также сложность конструк ции выпрямителя и его наладки.

Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей реверсивного вентильного вып— рямителя с параллельно соединенными несинфазно питающимися мостами за счет. повышения быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления реверсивным вентильным выпрямителем с параллельно соединенными несинфазно питающимися мостами, включающим две пары встречно включенных вентильных мостов, полюса которых на стороне выпрямленного тока соединены между собой и подключены к нагрузке, причем одна из групп вентилей каждого моста подключена к соответствующему полюсу через реактор, содержащее многовходовый элемент И, нелинейный элемент задержки, канал управления для каждой пары вентильных мостов, содержащий два датчика состояния вентилей для каждого моста, блок импульсного фазового управления с двумя выходами, подключенными к первым входам двух ключей гашения, выходы которых. предназначены для подключения к соответствующему вентильному мосту, снабжено узлом задания направления проводимости на двух элементах ИЛИ, трехпозиционном логическом реле, первом и втором элементах И и первом триггере, а каждый канаЛ управления снабжен логическим переключающим блоком на третьем и четвертом элементах И и втором триггере, пятым, шестым, седьмым и восьмым элементами И и третьим триггером, причем в каждом канале управления вьщоды датчиков состояния вентилей

1168057 4

20 выходы элементов ИЛИ подключены к

45 подключены к первым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены к входам второго триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к первым входам соответственно пятого и седьмого, шестого и восьмого элементов И, вторые выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего триггера, прямой и инверсный выходы которого соответственно подключены к вторым входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которых подключены к вторым входам ключей гашения, выходы ключей гашения одного канала управления подключены к первым входам элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам ключей гашения другого канала управления, первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам трехпозиционного логического реле, вход которого предназначен для подключения к цепи задания тока нагрузки, выходы первого и второго элементов И подключены к входам первого триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И обоих каналов управления, выходы датчиков состояния тиристоров подключены через многовходовый элемент И и через нелинейный элемент задержки к вторым входам пятого и шестого элементов И каждого канала управле-, ния.

На чертеже представлена схема устройства.

Две пары встречно включенных вентильных мостов — мосты 1,2 и

3,4 — соединены между собой через реакторы и подключены к нагрузке.

Питающее напряжение вентильных мостов 1и 2 сдвинуто-по фазе относительно питающего напряжения вентильных мостов 3 и 4. Выход многовходового элемента И 5 подключен к вход нелинейного элемента задержки 6, Устройство содержит узел 7 задания напряжения проводимости и по одному каналу управления 8, 9 для каждой, пары вентильных мостов, Каждый канал управления содержит по два датчика 10, 11 и 12, 13 состояния вентилей, соединенных с вентильными мостами соответственно 1,2,3,4. Выходы всех датчиков состояния венти1168057

40 лей подключены к входам суммирующего элемента И 5. В каждом из каналов управления 8, 9 есть логический переключающий блок 14 (15) с двумя выходами и блок импульсно-фазового управления 16 (17) с двумя группами выходов, причем первые группы выходов блоков импульсно-фазового управления подключены. через ключи гашения соответственно 18 и

19 к вентильным мостам 1, 3, а вторые группы выходов блоков импульснофазового управления через ключи гашения соответственно 20, 21 — к вен- 15 тильным мостам 2, 4. В каждом канале управления есть триггер 22 (23) с элементами И по обоим входам и по два элемента И 24, 25 и 26, 27, Первые входы элементов И 24, 26 соеди- 20 иены с вторыми выходами логических переключающих блоков соответственно 14 и 15, а вторые входы этих логических элементов — с выходами триггеров соответственно 22 и 23. 25

Первые входы элементов И 25, 27 соединены с первыми выходами логических переключающих блоков соответственно 14 и 15, а вторые входы этих элементов — с вторыми выходами триггеров соответственно 22 и 23 ° Первые входы первых элементов И триггеров 22 и 23 соединены с вторыми выходами логических переключающих блоков соответственно 14 и 15, а первые входы вторых элементов И триггеров 22, 23 соединены с первыми выходами логических переключающих блоков соответственно 15 и 14. Вторые входы элементов И триггеров 22, 23 соединены с выходом нелинейного элемента задержки 6. Первый и второй входы логического переключающего блока 14 соединены с выходами датчиков состояния вентилей соответственно 10, 11, а первый и второй входы логического переключающего блока 15 — с выходами датчиков состояния вентилей соответственно 12, 13. Первый выход узла 7 задания направления проводимости соединен с третьими входами логических переключающих блоков 14, 15, а второй его выход — с четвертыми входами логических переключающих блоков 14, 15. Первый вход узла 7 задания направления проводимости сое- 5 динен с цепью задания тока нагрузки, второй и третий входы через ключи гашения 18, 19 — с первыми группами выходов блоков импульсно-фазового управления 16, 17, а четвертый и пятый входы через ключи гашения 20, 21 — с вторыми группами выходов блока импульсно-фазового управления 16, 17. Логические переключающие блоки 14 и 15 содержат по два элемента И 28, 29 и 30, 31 и по одному триггеру 32 и ЗЗ. Первые входы элементов И 28, 29 соединены соответственно с первым и вторым входами логического переключающего блока 14, а вторые их входы — соответственно с третьим и четвертым входами логического переключающего блока 14, Выходы элементов И 28, 29 соединены с входами триггера 32, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым выходами логического переключающего блока 14. Первые входы элементов И 30, 31 соединены соответственно с первым и вторым выходами логического переключающего блока 15, а вторые их входы — соответственно с третьим и четвертым входами логического переключающего блока 15. Выходы элементов И 30, 31 соединены с входами триггера 33, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым выходами логического переключающего блока 15. Узел 7 задания направления проводимости содержит два элемента ИЛИ 34, 35, трехпозиционное логическое реле 36 и триггер 37 с логическими элементами И по обоим входам, Первый вход узла 7 задания направления проводимости соединен с входом трехпозиционного логического реле 36, второй и третий — с входами элемента ИЛИ 35, а четвертый и пятый — с входами элемента ИЛИ 34. Первые входы логических элементов И триггера 37 соединены с выходами элементов ИЛИ соответ ственно 34, 35, а вторые их входы— с выходами соответственно первым и вторым трехпозиционного логического реле Зб. Первый и второй выходы триггера 37 соединены соответственно с первым и вторым выходами узла 7 задания направления проводимости.

Каждый из датчиков 10-13 состояния вентилей контролирует состояние вентилей моста, к которому он подключен. При запертом состоянии всех вентилей какого-либо из вентильных

1168057

50 мостов 1-4 на выходе соответствующего датчика появляется логический сигнал "1". Через ключи гашения 1821 на вентильные мосты 1-4 подаются управляющие импульсы. На первый вход узла 7 задания направления проводимости, соединенного с цепью задания тока нагрузки, подается аналоговая величина, пропорциональная току нагрузки. Цепью задания тока нагрузки может являться, например, вход регулятора тока (не показан).

Введенные связи и элементы позволяют при реверсе тока отключать ключ гашения каждого из работавших вентильных мостов независимо от состояния вентилей остальных мостов.

При необходимости реверса тока отключение ключа гашения каждого моста производится,при запертом состоянии вентилей этого моста. В этом случае отключение работавших мостов производится быстрее, без необходимости снижения тока в каждом из них до глубоко прерывистого. В зоне прерывистых токов, если задание на ток нагрузки мало и соответствует прерывистому току, выпрямитель переводится в автоколебательный режим, при котором в каждом из направлений включается только один из параллельно соединенных мостов этого направления проводимости. Первый из поданных управляющих импульсов переключает узел задания направления проводимости, подготавливая переключение логического переключающего блока для включения противоположно направленного моста. При запертом состоянии вентилей включенного моста через задержку, определяемую нелинейным элементом задержки, включается мост противоположного направления проводимости и т.д. Так как отключение работавших мостов может производиться при гранично непрерывном токе, без необходимости снижения тока до глубоко прерывистого тока, автоколебательный режим может осуществляться при углах согласования, близких к 90 эл. град., что позволяет линеаризовать регулировочные характеристики реверсивного выпрямителя с параллельно соединен:,ными несинфазно питающимися мостами без применения дополнительных устройств типа внутренний регулятор напряжения или адаптивный регулятор, 15

Если величина задания тока нагрузки соответствует протеканию прерывистого тока в вентильных мостах 1-4, то на обоих выходах трехпозиционного логического реле 36 устанавливаются логические сигналы "1".

Если величина задания тока нагрузки соответствует протеканию непрерывного тока в вентильных мостах 1,3, то на первом выходе трехпозиционного логического реле устанавливается логический сигнал "1", а на втором—

"0", а если проте анию непрерывного тока в вентильных мостах 2,4 — то наоборот. Элементы И 24-27 управляют ключами гашения 18-21. При появлении логического сигнала "0" на выходе какого-либо из элементов И 24-27 соответствующий ключ гашения размыкается. Нелинейный элемент задержки 6 задерживает логический сигнал "1" на выходе элемента И 5 и без задержки пропускает логический сигнал "0". Величина задержки равна времени, необходимому для восстановления запирающих свойств вентилей.

Пусть замкнуты ключи гашения 18, 19, и через вентильные мосты 1 и 3 протекает непрерывный ток. При этом на вторых выходах триггеров 33, 32, первых выходах триггеров 22, 23 ы узла 7 задания направления проводимости устанавливается логический

I сигнал "1". Пусть сигнал задания тока нагрузки изменяется и становится по величине соответствующим прерывистому току во включенных мостах 1,3 и непрерывному току в отключенных вентильных мостах 2,4. При этом состояние трехпозиционного логического реле 36 изменяется на противоположное, и после любого из управляющих импульсов вентильных мостов 1 или

3 на первом выходе узла задания направления проводимости устанавливается логический сигнал "0", а на втором его выходе — "1". Ток в вентильных.мостах 1 и 3 снижается. Когда ток вентильного моста, например, 1 достигает нулевого значения, на выходе датчика 10 состояния вентилей, а следовательно, и элемента И 28 устанавливается логический сигнал "1". Триггер 32 переключается, и на выходе элемента И 24 устанавливается логический сигнал "0", который размыкает ключ гашения 18, отключая

1168057

30

35 вентильный мост 1, Аналогично отключается и вентильный мост 3 после спадания в нем тока до нуля. Таким образом, отключение каждого из мостов производится уже при граничнонепрерывном токе в них без необходимости снижения тока в нагрузке до прерывистого. После того как вентили моста 3 заперлись, на всех датчиках состояния вентилей, а следовательно, и многовходового элемента И будет логический сигнал "1".

При этом через время, определяемое нелинейным элементом задержки 6, переключаются триггеры 22, 23 и на выходах элементов И 25, 27 устанавливаются логические сигналы "1", замыкая ключи гашения 20, 21 и включая вентильные мосты 2, 4. Реверс тока при отключении вентильных мостов 2,4 и включении мостов 1,3 происходит аналогично. Пусть величина задания тока нагрузки соответствует протеканию прерывистого тока в вентильных мостах 1-4. При этом на обоих выходах трехпозиционного логического реле 36 устанавливаются логические сигналы "1" и узел 7 задания направления проводимости переключается управляющими импульсами вентильных мостов 1-4. Пусть на вентильный мост 1 подается управляющий импульс. Этому должно было предшествовать состояние узла задания направления проводимости, при котором на первом его выходе

25 устанавливается логический сигнал "0", а на втором — "1", Управляющий импульс моста 1 через элемент ИЛИ 35 переключает узел 7 задания направления проводимости на противоположное, подготавливая условия для включения нентильных мостов 2,4. Так как напряжение вентильного моста 3 отстает по фазе, то отстают по фазе и его управляющие импульсы. Таким образом, при наличии управляющего импульса на вентильном мосту 1 вентили моста 3 еще заперты, Поэтому после переключения узла задания направления проводимости сразу же отключается ключ гашения вентильного моста 3, и после запирания вентилей моста 1 через задержку включается один из вентильных мостов 2 или 4. При этом аналогично описанному включается только один из этих мостов, Таким образом, в зоне прерывистого тока выпрямитель переводится в обычный автоколебательный режим, при котором в каждом из направлений проводимости вклю чается только один из мостов, что позволяет ему работать с углами согласования, близкими к 90 эл.град.

Таким образом, в данном техническом решении отключение каждого из вентильных мостов при реверсе тока производится при запертом состоянии вентилей этого моста, независимо от состояния вентилей остальных параллельно соединенных мостов, 1168057

ВНИИПИ Заказ 654/1 Тираж 632 Подписное

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