Устройство для управления реверсивным преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе. Цель изобретения - повьпдение качества выходного напряжения и снижение стоимости преобразователя . Введение общего для всего устройства для управления преобразователем ограничителя напряжения 9, реле знака напряжения 10, инвертора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 02 M 7/12

««, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3782280/24-07 (22) 22.08.84 (46) 07.01.88. Бюл. 9 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) Н.Н.Беспроэванный (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 614520, кл. Н 03 D 3/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР и 1077033, кл. Н 02 М 7/12, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЬК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе. Цель изобретения повышение качества выходного напряжения и снижение стоимости преобразователя. Введение обцего для всего устройства для управления преобразователем ограничителя напряжения 9, реле знака напряжения 10, инвертора

1365297

11 и выполнение каждого канала управления на базе логических элементов позволяют обеспечить неизменность продолжительности включенного состояИзобретение относится к электротехнике и может. быть использовано для управления обратимыми преобразователями т — фазного переменного напряжения в постоянное для применения, 5 например, в электроприводе.

Цель изобретения — повышение ка-, чества выходного напряжения преобразователя при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирующих напряжений и снижение его стоимости путем уменьшения установленной мощности силовых ключей и трансформатора, На фиг. 1 приведен пример реализации устройства для управления реверсивным преобразователем по трехфазной нулевой схеме; на фиг ° 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства для положительного управляющего напряжения.

Устройство содержит силовые ключи

1 с двусторонней проводимостью, соединенные по нулевой схеме, вход которой

25 присоединен к трехфазной сети, представленной вторичными обмотками трансформатора 2, выход схемы присоединен к нагрузке 3, компараторы 4 каналов управления силовыми ключами, выходы

30 которых присоединены к входам инверторов 5 и к первым входам элементов

И 6. Выходы последних соединены с входами импульсных усилителей 7 с элементами гальванического разделения на входе. Выходы импульсных усилителей 7 соединены с управляющими входами силовых ключей 1. Кроме того, выходы инверторов 5 присоединены к вторым входам элементов И каналов управления силовыми ключами, предыдущими в порядке коммутации. Зажим 8 для присоединения источника управляющего напряжения соединен с входами ограничителя 9 напряженияи входом реле10. знака управляющего напряжения. Выход

45 ния силовых ключей при любых соотношений уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирующих напряжений. 2 ил. ограничителя 9напряжения соединен с объединенными первыми входами компараторов 4.Выход реле 10 знака соединен с входом первого дополнительного инвертора 11, выходы источника 12 синхронизирующих напряжений соединены через первые дополнительные размыкающие ключи 13 с двухсторонней проводимостью с точкой соединения первого 14 и второго 15 дополнительных замыкающих ключей и с вторыми входами компараторов 4, 16 и 17. Свободные полюсы первого и второго источников питания с объединенными разноименными полюсами присоединены к свободным выводам соответственно первых 14 и вторых 15 дополнительных замыкающих ключей. Регулируемый делитель 18 напряжения крайними выводами присоединен к выводам источника питания.

Устройство содержит также формирователи 19 напряжений квадратурных по отношению к соответствующим синхронизирующим, дополнительные компараторы 20, первые входы которых объединены и присоединены к среднему выводу делителя 18, вторые их входы соединены с выходами соответствующих формирователей 19, вторые дополнительные инверторы 21, своими входами присоединенные к выходам соответствующих компараторов 20, первые 22 и вторые 23 дополнительные элементы И, объединенные первые входы которых в каждом канале управления присоединены к выходам компараторов 20, вторые входы этих элементов И соединены так, что объединены входы первого элемента

И 22 в данном канале управления с аналогичным входом второго элемента

И 23 канала управления силовым ключом, предыдущим в порядке коммутации, и присоединены к выходу инвертора 21 канала управления силовым ключом, следующий в порядке коммутации. Выхо1365297 ды первого 22 и второго 23 дополнительных элементов И соединены соответственно с первыми входами третьих

24 и четвертых 25 дополнительных эле5 ментов И, объединенные вторые входы которых присоединены соответственно к выходу реле 10 знака управляющего напряжения и выходу первого дополнительного инвертора . 11. Выходы элемен- 10 тов И 24 и 25 присоединены к управляю щим входам соответственно первых 14 и вторых 15 замыкающих ключей и к входам дополнительных элементов ИЛИ

26, выход которого соединен с управляющим входом дополнительного размыкающего ключа 13.

Диаграмма 27 (фиг.2) изображает отрезки синусоид силовых напряжений в области положительных значений, их 2р участки, отмеченные вертикальной штриховкой, изображают выходное напряжение преобразователя, соответствующее порогу ограничения управляющего напряжения при положительном

его знаке, диаграмма 28 изображает соответствующие синхронизирующие напряжения диаграмма 29 — квадратурные напряжения, представленные отстающими от соответствующих синхронизи- 30 рующих на Т/2, диаграммы 30 — 33— напряжения на выходах компараторов

20 и инверторов 21 для двух каналов управления силовыми ключами, смежными в поРядке коммутации в силовой схе-g ме или в группе ключей силовой схемы в мостовых схемах, диаграмма 34 изображает логический сигнал на выходах элементов И 22 и 24 и ИЛИ 26,соответствующий положительному управ- 4О ляющему напряжению, диаграмма 35— форму напряжения на вторых входах компараторов 4. Диаграммы также изображают: 36 — временную ось, 37 -39 отрезки синусоид силовых напряжений, д

40 — 42 — синхронизирующие напряжения, 43 — 45 — три уровня управляющего напряжения, 46 — 48 — квадратурные напряжения, 49 — уровень напряжения на первых входах компараторов

20, 50 — уровень ограничения управляющего напряжения при положительном его знаке; 51 — напряжение источника 16, 52 — 55 — фазовые положения зоны проводимости силового ключа, на- бб чало зоны проводимости которого опре-, деляется синхронизирующим напряжением 40, а ее окончание синхронизирующим напряжением 41 канала управления силовыми ключами, следующим в порядке коммутации.

Устройство работает следующим образом.

Согласно принципу работы преобразователя, зона включенного состояния каждого из силовых ключей определяется фазовой разностью„ например, восходящих участков, соответствующих синхронизирующих напряжений на уровне управляющего напряжения. Для обеспечения неизменности продолжительности зоны включенного состояния каждого ключа, равной 2 Т /m, сравнением напряжения квадратурного по отношению к соответствующему синхронизирующему, например 46 (диаграмма 29) по отношению к 40 (диаграмма 28), с уровнем 49 определяется логический сиг.нал, представленный на диаграмме 30, являющийся гарантированной оценкой продолжительности нерабочего нисходящего участка кривой синхронизирующего напряжения 40 с учетом стабильности фазовой и амплитудной характеристик формирователей 19 квадратурных напряжений и расположения этих логических сигналов во всех каналах управления не позднее положительных экстремумов синхронизирующих напряжений и не ранее отрицательных экстремумов этих напряжений, Соответственно инверсия этого сигнала — диаграмма 31 — является гарантированной оценкой продолжительности рабочего восходящего участка синхронизирующего напряжения.

Пусть управляющее напряжение положительно и соответствует уровню 44 на диаграммах 28 и 35. Так как при положительном управляющем напряжении на выходе реле 10 знака имеется единичный логический сигнал, а на выходе инвертора 11 нулевой, то из элементов И 24 и 25 могут пропускать на выход единичные логические сигналы только элементы И 24.

Из-за указанного соединения выходов компараторов 20 и инверторов 21 с входами элементов И 22 и 23 на время совпадения единичного значения логического сигнала 30 (t, — t ) с единичным значением логического сигнала 33 в канале управления силовым ключом, следующим в порядке коммутации (tq — tq ), формируется логический сигнал 34, время единичного значения которого соответствует проме1365297

Формирователи 19 квадратурного напряжения, в зависимости от стабильжутку (t < — t ), и на этот промежуток времени на выходе элемента И 22 имеет место единичный логический сигнал, который проходит на выход

1 элемента И 24 и выход элемента ИЛИ 26.

Единичный логический сигнал на выходах элементов ИЛИ 26 и И 24 вызывает размыкание ключа 13 и замыкание ключа 14. Это приводит к тому, что при 10 положительном управляющем напряжении на соответствующем входе компаратора 4 на время (t, — t ) устанавливается напряжение, представленное уровнем 51 на диаграмме 35, превышаю- 15 щее уровень 50 ограничения управляющего напряжения при положительном его знаке. Это приводит к тому, что включенное состояние силового ключа, начало которого имело место при уров- 20 не управляющего напряжения 44 в момент t4 продолжается до момента времени t превышения этого уровня синхронизирующим напряжением 41. Фазовое положение времени включенного состояния этого ключа представлено отрезком 53 на диаграмме 35. Фазовое положение времени включенного состояния этого силового ключа для уровней

43 и 45, меньших и больших указанно- 30 го, представлено на диаграмме 35 отрезками 52 и 54. Ввиду того, что уровень ограничения управляющего напряжения устанавливается между уровнем

51 и уровнем максимального значения амплитуд синхронизирующих напряжений, выходное напряжение преобразователя при максимальном значении управляющего напряжения также максимально с учетом указанных дестаби1 лизирующих факторов.

Работа устройства для управления реверсивным преобразователем при отрицательном управляющем напряжении происходит аналогично и отличается 4 только тем, что для формирования промежутков времени, за которые изменяется напряжение на входах компараторов 4 до уровня ниже. уровня ограничения управляющего напряжения при отрицательном его знаке, используются логические сигналы типа представленных на диаграммах 30 и 32 и их совпадения с сигналами типа 31 и 33 в каналах управления силовыми ключами, предыдущими в порядке коммутации. ности частоты и амплитуды синхронизирующих напряжений, могут быть выполнены либо как частотно зависимые цепи, либо как элементы, выходное напряжение которых образуется путем масштабного суммирования соответствующих синхронизирующих напряжений.

Использование устройства для управления позволит повысить качество выходного напряжения преобразователя путем обеспечения неизменности про" должительности включенного состояния силовых ключей при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирующих напряжений и снизить стоимость преобразователя за счет уменьшения установленной мощности силовых ключей и трансформатора.

Формула изобретения

Устройство для управления реверсивным преобразователем, выполненным на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, соединенных по нулевой или мостовой схеме, вход которой присоединен к m — - фазной сети, к выходу которой присоединена нагрузка, содержащее вход для присоедине- . ния источника управляющего напряжения, источник синхронизирующих на пряжений, предназначенный для подключения к питающей сети, с выходами по числу силовых ключей, каналы управления по числу силовых ключей,каждый из которых содержит компаратор, инвертор, элемент И и импульсный усилитель с элементом гальванического: разделения на входе, в каждом канале управления выход компаратора соединен с первым входом элемента И и через инвертор с вторым входом элемента И канала управления силовым ключом, предыдущим в порядке коммутации силовых ключей при нулевой схеме или предыдущим в порядке коммутации в груп- пе силовых ключей при мостовой схеме, выход элемента И присоединен к входу импульсного усилителя, выход которого присоединен к управляющему входу соответствующего силового ключа, первые входы всех компараторов объединены, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд сикхронизирую7

1365297 щих напряжений, снижения стоимости преобразователя путем уменьшения установленной мощности силовых ключей и трансформатора, оно снабжено дополнительно общими для всего устройства ограничителем напряжения,реле знака напряжения, первым инвертором, первым и вторым источниками питания, соединенными разноименными полюсами и регулируемым делителем напряжения, крайние выводы которого присоединены к одному из указанных источников, каждый канал управления снабжен формирователем напряжения, квадратурным по отношению к соответствующему синхронизирующему, компаратором, вторым инвертором, первым, вторым, тертьим и четвертым элементами И, элементом ИЛИ, размыкающим ключом, последовательно соединенными первым и вторым замыкающими ключами с двухсторонней проводимостью, причем вход реле знака и ограничителя напряжения присоединены к зажиму для присоединения источника управляющего напряжения, к выходу ограничителя напряжения присоединены объединенные первые входы компараторов, выход реле знака соединен с входом первого дополнительного инвертора, свободные выводы всех первых и всех вторых дополнительных замыкающих ключей порознь объединены и присоединены к свободным полюсам соответственно первого и второго источников питания, первые входы всех дополнительных компараторов объединены и присоединены к среднему выводу делителя напряжения, в каждом канале управления объединен5 ные выводы дополнительных замыкающих ключей соединены с вторым входом компаратора и с первым выводом дополнительного размыкающего ключа, второй вывод которого соединен с соответствующим выходом источника синхронизирующих напряжений, формирователь квадратурного напряжения присоединен своим входом к соответствующим выходам источника синхронизирующих напряжений, выход формирователя соединен с вторым входом дополнительного компаратора, выход которого соединен с входом второго дополнительного инвертора и с объединенными первыми

2д входами первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого дополнительных элементов И, выходы кото25 рых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго дополнительных замыкающих ключей и с входами элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с управляющим входом

gp дополнительного размыкающего ключа, выход второго дополнительного инвертора каждого канала управления соединен с объединенными вторыми входами первого и второго дополнительных элементов И, каналов упРавления силовыми ключами соответственно предыдущими последующимв порядкекоммутации.

1365297

gg 37 Щ 39 77

3Е

Составитель В.Бунаков

Техред Л.Сердюкова Корректор N.Èàêñèìèøèíåö

Редактор И.Горная

Заказ 6653/53

Тираж 665 Иодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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