Одноканальное устройство для управления @ -фазным вентильным преобразователем

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYEiËÈÍ

А1

„„SU „„,1 320868

1Я1 4 Н 02 М 7/00 фС 1 4 j p, % ф Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3635416/24-07 (22) 16.08.83 (46) 30.06.87. Бюл, И - 24 (71) Государственный научно-исследовательский энергетический институт им.Г.М.Кржижановского и Производственное объединение "Таллинский электротехнический завод им.M.M.Êàëèíèна" (72) Л ° Р.Волков, А.М.Колоколкин., А.А.Легу, А.П.Мотыль и А.Г.Придатков (53) 62!.316.727 (088.8) (56) Забровский С.Г., Колоколкин А.M., Наталкин А.В. Система управления

| инверторами с регулируемой частотой для асинхронных и синхронных двигателей. Сб.: Применение тиристорных преобразователей в электроэнергетике. . M, 1972, вып.1 с.204, рис.5.1.

Калоколкин А.М. Система управления на интегральных микросхемах для высоковольтных преобразователей. Сб.:

Высоковольтные тиристорные преобразователи. M., ЭНИН, 1981, с.151, рис.5. (54)ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

УПРАВЛЕНИЯ М-ФАЗН!1М ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

1320868 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в реверсивных вентильных преобразователях. Целью изобретения является обеспечение реверсивных свойств при сохранении функциональных возможностей. В зависимости от начального состояния распределителя 17 импульсов на одном из его выходов 18 появляется единичный потенциач, что приводит к подаче. управляющих импульсов на вентили преобразователя и включении по одному ключу в коммутаторах 1,2, Суммарный сигнал с двух коммутаторов в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов на выходах узлов

5,6 и 7 формирования угла управления позволяет получить напряжение, сдвинутое относительно напряжения на шинах постоянного тока преобразователя на произвольный угол. Для получения необходимого диапазона регулирования по углу управления, вырабатываемому узлом 5 формирования угла

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может быть использовано в реверсивных вентильных преобразователях, например преобразователях частоты 5 для частотного пуска и синхронизации с сетью обратимых гидроагрегатов гидроаккумулирующих станций.

Целью изобретения является обеспе10 чение реверснвных свойств при сохранении функциональных возможностей устройства.

На фиг.l представлена принципиальная электрическая блок-схема однока15 нального устройства для управления

m-фаэным вентильным преобразователем; на фиг.2 — вариант выполнения четы" ,рехканального переключателя; на фиг.3 — диаграмма работы устройства при "прямом" и обратном" направле11 и 20 ниях счета.

Одноканальное устройство для управления m-фазным вентильным преобразователем содержит первый 1 и второй 2 m-канальные коммутаторы, m"âõîдами 3 подключенные к синхронизатоуправления, и устойчивой работы узлов 6,7, формирующих граничные углы, на выходе узла 7 формируется напряжение, опережающее напряжение на шинах постоянного тока преобразователя 21 на 30 — 60 эл,град., а на выходе узла 6 — напряжение, отстающее от него на 30 — 60 эл.град. Выходные импульсы узлов 5,6 и 7 суммируются логическим элементом на входе формирователя 8 тактовых импульсов таким образом, что переключение распределителя 17 импульсов тактовыми импульсами происходит при наличии единичных потенциалов на всех .входах второго элемента И формирователя 8 тактовых импульсов, либо при единичном потенциале на входах первого элемента И формирователя 8. Указанный режим работы распределителя 17 соот.— ветствует определенному направлению чередования фаэ на шинах 73. 1 з.п. ф лы 3 ил, ру 4 (m-фаэной синхронизирующей системе переменного тока), узел 5 формирования угла управления, узлы формирования максимального 6 и минимального ? граничных углов управления, формирователь 8 тактовых импульсов с элементом И-ИЛИ на входе, входы 9 одного элемента И подключены к выходу

10 узла 6, входы ll, 12 другого элемента И соединены с выходом 13 узла

7 и выходом 14 узла 5. Выход 15 формирователя тактовых импульсов подключен к счетному входу 16 m-канального распределителя 17 импульсов, выходы 18 которого соединены с соответствующими управляющими входами 19

m-канальных коммутаторов 1 и 2 и формирователями 20 управляющих импульсов вентильного преобразователя 21. Первые входы 22 и 23 узла 6 и узла 7 формирования максимального и минимального граничных углов управления подключены к задатчикам 24 и 25 граничных углов управления, которые запитываются, например„ выпрямленным напряжением синхронизатора 4. У введенf0

15 ления. Выходы 42, 43 третьего 35 и четвертого 30 каналов также объеди нены и подключены к третьим 44, 45 управляющим входам узлов. 6,7 формирования граничных углов управления и к третьему 46 управляющему входу узла 5 формирования угла управления.

Управляющие входы 47, 48 первого 28 и третьего 35 каналов четырехканального переключателя 26 объединены и мой счет" 49 реверсивного распределителя 17 импульсов, управляющие входы 50, 51 второго 33 и четвертого

30 каналов четырехканального пере— ключателя также объединены,и подключены к управляющему входу "Обратный счет" 52 реверсивного распределителя

17 импульсов. Первый вход 53 узла 5 соединяется с задатчиком угла управления, (например, задатчиком выходного напряжения для выпрямителя или задатчиком угла инвертирования для инвертора), Узлы 5-7 формирователя углов управления могут состоять из интегратора 54 с шунтирующим ключом или тока. Для узлов 6,7 формирования максимального и минимального граничных углов управления напряжение переключения компаратора подается на

3 1320868 4 ного четырехканального переключателя Четыре .KdE альный переключатель 26

26 вход 27 .первого 28 и вход 29 че- может быть выполнен на поляризованном твертого 30 каналов четырехканально- Реле 60 с двумя группами 61, 62 пего переключателя подключены к выходу Реключающих: контактов. Общий кон31 первого m-канального коммутатора, 5 такт 63 первой группы 61 соединен с вход 32 второго 33 и вход 34 третье- объединенными выходами 37, 38 первого 35 каналов четырехканального пере- ro 28 и второго 33 каналов четырехключателя соединены с выходом 36 вто- канального переключателя. Общий рого m-канального коммутатора, выходы контакт 64 второй группы 62 подклю37, 38 первого 28 и второго 33 кана- чен к объединенным выходам 42, 43 лов четырехканального переключателя третьего 35 и четвертого 30 каналов

26 объединены и подключены к вторым переключателя. Размыкающий контакт 39, 40 управляющим входам узлов 6, 7 65 первой группы и замыкающий конформирования граничных углов управ- такт 66 второй группы соединены с ления и к второму 41 управляющему объединенными входами 27, 29 первого входу узла 5 формирования угла управ- и четвертого каналов четырехканального переключателя, Размыкающий контакт 67 второй группы и замыкающий контакт 68 первой группы подклю20 чены к объединенным входам 32; 34 второго и третьего каналов четырехканального переключателя. Один управляющий вход 69 поляризованного реле

60 соединен с управляющим входом

"Прямой счет" 49 реверсивного распределителя 17 импульсов, а другой упподключены к управляющему входу "Пря- равляющий вход 70 поляризованного реле подключен к управляющему входу

"Обратный счет" 52 реверсивного распределителя 17 импульсов.

Синхронизатор 4 m-фазной синхронизирующей системы переменного тока может быть построен на трансформаторе 71, первичные обмотки 72 которого

35 собраны по схеме треугольника и подключены к шинам 73 переменного тока вентильного преобразователя 21, а вторичные обмотки 74 собраны в схему

m-фазной звезды, общая точка которой соединена с общей шиной. Вентильный преобразователь 21 подключается че- рез выключатель 75 к сети переменнои компаратора 55. У узла 5 формирова- ro тока, например к промышленной сения угла управления напряжение пере- ти частотой 50 Гц, выпрямителя или ключения компаратора подается на 45 к электроприводному агрегату 76 для вход 56 постоянно, если узел работа- инвертора .тока или инвертора напряет в режиме стабилизации напряжения .жения. На входы 77, 78 логического элемента формирователя тактовых импульсов подаются сигналы на перевод устройства для управления в инверторный режим (работает только узел 6)и входы 57, 58 и пропорционально напря- сигнал с регулятора тока (если он жению синхронизатора 4 и обратно имеется). пропорционально частоте сети. Для выпрямителя, работающего от сети с по- 55 стоянной частотой, напряжение на входы 57, 58 подается с выпрямителя

59 °

На фиг.3 обозначено: 79 — напряжение на шинах постоянного тока вентильного преобразователя; 80 — напряжение на выходе 31 коммутатора 1;

81 — напряжение на выходе 36 комму320868 6

10

При включении питающих и синхрониреверсивного распределителя 17 импуль формирования угла управления позволя5 1 татара 2; 82 — напряжение на входе

49 реверсивного распределителя;

83 — напряжение на входе 52 реверсин ного распределителя; 84 — напряжение на выходах 37, 38 четырехканального переключателя 26; 85 — напряже,ние на выходах 42, 43 четырехканального переключателя 26; 86 — напряжение на выходе 14 узла 5; 87 — напряжение на выходе 13 узла 7; 88 — напряжение на выходе 10 узла 6: 89 напряжение, формируемое на входе узла 6; 90 — тактовые импульсы на счетном входе 16 распределителя 17; 91 — сигнал на входе

77 "Инвертирование", Одйоканальное устройство для управления m-фаэным вентильным преобразователем работает следующим образом. зирующих напряжений и подаче нулевого потенциала на один иэ входов 49, 52, определяющих направление счета сов, например вход 52 (диаграмма 83) каналы 33 и 30 четырехканального переключателя 26 размыкаются, а реверсивному распределителю 17 импульсов задается "прямое" направление счета, что соответствует прямому чередованию фаз сети на шинах 73 или прямому направлению вращения электропривода

76. В зависимости от начального состояния распределителя 17 на одном иэ. его выходов 18 появляется единичный потенциал, что приводит к подаче управляющих импульсов на соответствующие вентили преобразователя и включению по одному ключу в коммутаторах 1,2, На выходе коммутаторов формируются напряжения. 80, 8!, ана,логичные напряжению 79 на шинах постоянного тока вентильного преобразователя, но сдвинутые, относительно него, например, на 60 эл, град. Суммарный сигнал с двух коммутаторов в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов на входах узлов 5-7 ет получить напряжение, сдвинутое относительно напряжения на шинах постоянного тока вентильного преобразователя на произвольный угол в диапазоне 160 эл.град.

Для получения необходимого диапа зона регулирования по углу управления et вырабатываемому узлом 5 формирования угла управления, и устой20

Ф

55 чивой работы узлов 6,7, формирующих граничные углы с „„„ и о „ „,, на входе узла 7 формируется напряжение 84, опережающее напряжение 79 на шинах постоянного тока преобразователя 21 на 30-60 эл.град, а на входе узла 6 формируется напряжение 89, отстающее от него на 30-60 эл.град, Такой сдвиг синхронизирующих напряжений обеспечивает устойчивый диа-. пазон по углу управления А от 0 до

180 эл.град.

Выходные импульсы 86,87, 88 узлов

5 6 и 7 суммируются логическим элементом на входе формирователя 8 тактовых импульсов таким образом, что переключение распределителя 17 импульсов тактовыми импульсами 90 происходит при наличии единичных потенциалов на всех входах 11, 12, 77, 78 второго логического элемента И.формирователя 8 либо при единичном потенциале на входах 9 первого логического элемента И формирователя 8 °

Указанный режим работы распределителя 17 соответствует определенному направлению чередования фаз на шинах 73. При необходимости изменить порядок чередования фаз, например для изменения направления вращения электропривода 76 (если вентильный

j преобразователь 21 — инвертор) или при изменении чередования фаз на шинах 73 (для вентильного преобразователя 21 — выпрямителя), подается соответствующая команда на входы 49, 52. В данном случае необходимо подать на вход 49 нулевой потенциал (диаграмма 82), а на вход 52 единичный потенциал, что соответствует реверсу распределителя 17 импульсов и изменению чередования выходных импульсов формирователей 20 на обратное. При этом ключи 28, 35 размыкаются, а ключи 33, 30 замыкаются, Так как чередование импульсов управления вентилями преобразователя 21 изменилось на обратное, то изменяется и чередование фаз на шинах 73 переменного тока преобразователя. При этом напряжение 79 на шинах постоянного тока остается неизменным, а напряжения 80, 81 на выходах 31, 36 коммутаторов 1 и 2 ориентируются относительно него, как и прежде, со сдвигом на -60 эл.град. Только теперь напряжение 80 отстает на 60 эл.град, а напряжение 81 опережает

f0

7 132 на 60 эл.град напряжение 79 на шинах гзстоянного тока. При этом, однако, напряжения 84, 85 на выходе четырехканального переключателя 26, которые синхронизируют работу узлов 5-7 формирования углов управления, сохраняют свою ориентацию относительно напряжения 79 на шинах постоянного тока, что гарантирует работу одноканального устройства для управления при сохранении его функциональных возможностей.

Независимо от направления счета при подаче нулевого потенциала на вход 77 обеспечивается перевод в инверторный режим за один такт работы устройства, сохраняется диапазон регулирования угла управления и настройка максимального и минимального граничных углов с „ „, и а(„,, Таким образом, применение изобретения расширяет функциональные возможности одноканального устройства для управления m-фазным вентильным преобразователем за счет придания ему реверсивных свойств, что существенно необходимо для систем управления инверторами частотно-регулируемых электроприводов. При этом сохраняются функциональные возможности устройства, связанные с наличием узлов формирования максимального и минимального граничных углов управ-. ления, что достигается сохранением настройки устройства для управления при изменении (реверсе) чередования фаз на шинах сети. Повышение надежности работы системы управления обеспечивается выполнением четырехканального переключателя на поляризованном реле, что позволяет сохранить направление счета при посадках напряжения питания. формула изобретения

1. Одноканальное устройство для управления тп-фазным вентильным преобразователем, содержащее первый и второй m-канальные коммутаторы, входами подключенные к синхронизатору, узел формирования угла управления, узлы формирования максимального и минимального граничных углов управления, формирователь тактовых импульсов с элементом И-ИЛИ на входе, входы одного элемента И подключены к выходу узла формирования максимального граничного угла управления, входы дру0868 Я гого элемента 11 соединены с выходом узла формирователя минимального граничного угла управления и выходом узла формирователя угла управления, выход формирователя тактовых импульсов подключен к счетному входу тП-канального распределителя импульсов, выходы которого соединены с соответствующими управлякнцими входами m-канальных коммутаторов и формирователями управляющих импульсов вентильного преобразователя, первые управляющие входы узлов формирователя максимального и минимального граничных углов управления и узла формирования угла управления подключены к соответствующим эадатчикам углов управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения реверсивных свойств при сохранении функциональных воэможностей устройства, в него введен четырехканальный переключатель, m-канальный распределитель импульсов выполнен реверсивным, входы первого и четвертого каналов четырехканального переключателя подключены к выходу первого m-канального коммутатора, входы второго и третьего каналов четырехканального переключателя соединены с выходом второго тп-канального коммутатора, выходы первого и второго каналов четырехканального переключателя объединены и подключены к вторым управляющим входам узлов формирования максимального и минимального граничных углов управления и . второму управляющему входу узла формирователя угла управления, выходы третьего и четвертого каналов четырехканального переключателя объединены и подключены к третьим входам узлов формирования максимального и минимального граничных углов управления и к третьему управляющему входу узла формирования угла управления, управляющие входы первого и третьего каналов четырехканального переключателя объединены и подключены к управляющему входу "Прямой счет" реверсивного распределителя импульсов, а управляющие входы второго и четвертого каналов переключателя объединены и подключены к управляющему входу "Обратный счет" реверсивного распределителя импульсов.

2, Устройство по п.1, о т. л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности работы за счет

1320868 сохранения направления счета при посадках напряжения питания собственных нужд преобразователя, четырехка- нальный переключатель выполнен на поляризованном реле с двумя группами 5 переключающих контактов, общий контакт первой группы соединен с объединенными выходами первого и второго!: каналов четырехканального переключателя,общий контакт второй группы подклю- 0 чен к объединенным выходам третьего и четвертого каналов четырехканалЬного переключателя, размыкающий контакт первой группы и замыкающий контакт второй группы соединены с объединенными входами первого и четвертого каналов четырехканального переключателя, размыкающий контакт второй группы и замыкающий контакт второй группы соединены с объединенными входами первого и четвертого каналов четырехканального переключателя, размыкающий контакт второй группы и замыкающий контакт первой группы подключены к объединенным входам второго и третьего каналов четырехканального переключателя, один управляющий вход поляризованного реле соединен с управляющим входом "Прямой счет" реверсивного распределителя импульсов, а другой управляющий вход поляризованного реле подключен к управляющему входу "Обратный счет" реверсивного распределителя импульсов.

l 320868 йебра,тлей eadem .а с=К =-т -и|

Юреюйлю

t фиг. 3

Корректор М.Помо

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

8Е

87

И

Составитель О.Парфенова

Редактор М.Бандура Техред А.КраВ у

Заказ 2665/55 Тираж 660

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

t