Устройство для управления тиристорами преобразователя
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, включающими два комплекта вентильного оборудования. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности управления вторым вентильным комплектом преобразователя. Информация о частоте и фазе напряже
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (м 4 H 02 М 5/04
II3, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1ИЗЛ!!
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4030778/24-07; 4030908/24-07 (22) 04.03.86 (46) 30.05.88. Бюл. Ф 20 (72) В.А.Скляренко и А.А.Цепелев (53) 621 ° 316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 782128, кл. Н 02 P 13/16, 1973.
Ситник Н.Х. Силовая полупроводниковая техника. М.: Энергия, 1968, с. 207-212, рис. 4-30, 4-31.
Авторское свидетельство СССР
У 1246270, кл. Н 02 М 1/08, 1984.
„„SU„„1399868 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИС ТОРАМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, включающими два комплекта венткпьного оборудования. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения воэмо:кности управления вторым вентильным комплектом преобразователя. Информация о частоте и фазе напрязе44 !
3 ния сети поступает в каналы управления 1 через однофазные трансформаторы 10 блоков синхронизации 2 с взаимным фаэовым сдвигом в 120 эл.град.
В фаэосмещающем блоке 3 трапецеидальные импульсы напряжения отрицательной полярности используются для заряда конденсаторов 16, 18 и задают последовательность вступления в работу коммутирующих транзисторов 20 генераторов 14, 15, которые поочередно из режима отсечки коллекторного тока переходят в режим насыщения.
В результате этого конденсаторы 16, 18 подключаются к транзисторам 22, 36 токового зеркала, которые нахо99868 дятся в проводящем состоянии. Полученное в результате разряда формирующего конденсатора 16 пилообразное напряжение сравнивается с постоянным напряжением на опорном конденсаторе 18, а их разность прикладывается к диоду 17 и через светоиэлучатель оптрона 24 и резистора 25 поступает на эмиттер однопереходного транзистора 30. Когда разность этих напряжений достигнет порога переключения однопереходного транзистора 30, конденсатор 18 разрядится и на светоизлучающем элементе оптрона 24 сформируется световой импульс, включающий фотоприемник оптрона 4. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, включающими два комплекта вентильно5 го оборудования, в частности непосред,ственным преобразователем частоты или реверсивным преобразователем.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности управления вторым вентильным комплектом преобразователя.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для управления непосредственным преобразователем частоты на фиг. 2 — схема распределителя импульсов управления1 на фиг. 3— принципиальная схема устройства для управления реверсивным преобразова- 20 телем.
Устройство для управления тиристорами преобразователя содержит три фаэных канала 1 управления, каждый из которых состоит из блока 2 синхрони- 25 зации, вход которого подключен к соответствующему фаэному напряжению, а выходы подключены к синхронизирующим входам фаэосдвигающего 3 и дополнительного 4 фазосдвигающего бло- 30 ков, управляющие входы которых через развязывающий резистор 5 подключены к выходу источника 6 напряжения управления, а противоположные выходы че.рез элементы 7 и 8 гальванической развязки подключены к входам нульоргана 9.
Блок 2 синхронизации выполнен на однофазном трансформаторе 10, первичная обмотка которого является входом блока 2, а вторичная обмотка подключена к концам цепочки из последовательно соединенных ограничительного резистора 11, двустороннего стабилитрона 12 и дополнительного двустороннего стабилитрона 12. Точка соединения резистора 11 и стабилитрона
12 является одним, а точка соединения вторичной обмотки трансформатора 10 и стабилитрона 13 - другим выходами блока 2. Точка соединения стабилитронов 12 и 13 подключена к общей шине устройства, соединенной с нулевым проводом сети.
Фазосдвигающий блок 3 выполнен на двух генераторах 14 и 15 пилообразного напряжения. Каждый генератор 14 и 15 выполнен на формирующем конденсаторе 16, зашунтированном цепочкой из последовательно соединенных опорного диода 17 и опорного конденсатора 18 и включенного между общей шиной и точкой соединения анода разрядного диода 19 и коллектора коммутирующего транзистора 20, база которого через входной резистор 21 подключена к ка40
Для управления непосредственным преобразователем частоты источник 6 напряжения управления выполнен в виде генератора 35 модулирующего сигна13998 тоду диода 19, другого генератора 14 или 15, являющемся синхрониэирующим входом блока 3. Между общей шиной и точкой соединения эмиттеров транэис5 торов 20 генераторов 14 и 15 включен разрядный транзистор 22, база которого является управляющим входом блока 3. Между базой и эмиттером транзисторов 20 генераторов 14 и 15 10 встречно направлению база-эмиттерного перехода включены согласующие диоды 23.
Дополнительный фаэосдвигающий блок 4 выполнен идентично блоку 3 на 15 транзисторах другого типа проводимости и с изменением направления включения диодов 17, 19 и 23 на противоположное.
Элементы 7 гальванической развязки 20 выполнены каждый на оптроне 24, светоиэлучающий элемент которого зашунтирован резистором 25 и включен между соответствующим выходом блока 3 и одним входом нуль-органа 9, а фотоприемник включен через параллельную
RC-цепочку 26 между источником 27 постоянного напряжения и соответствующим входом распределителя 28 импульсов управления, выполненного на сум мирующих диодах 29, подключенных к включенным в шестифаэную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов (не показаны), вторичные обмотки которых подключены к управляющим переходам вентилей преобразователя.
Элементы 8 гальванической развязки1 выполнены идентично элементам 7 с той разницей, что их светоизлучающие элементы подключены к другому входу нуль-органа 9, выполненного на однопереходном транзисторе 30, змиттер которого является одним входом нуль-органа 9, первая база через 45 регулируемый резистор 31 подключена к источнику 27, а вторая база через последовательно соединенные резистор
32 и раэвяэывающие диоды 33 и 34 подключена к эмиттеру транзистора 30. 50
Точка соединения диодов 33 и 34 подключена к общей шине, а точка соединения диода 33 с резистором 32 является другим входом нуль-органа 9. . I .
68
4 ла, а блоки 3 и 4 снабжены дополнительным транзистором 36 соответствующего типа проводимости, включенным с разрядным транзистором 22 по схеме токового зеркала (фиг.1).
Для управления реверсивным преобразователем источник 6 напряжения управления выполнен в виде источника двухполярного напряжения, состоящего иэ двух последовательно соединенных конденсаторов 37 и 38, первый иэ которых зашунтирован резистором 39 и подключен свободным концом к общей шине, а другой - регулируемым резистором 40, средний вывод которого является выходом источника 6 и двумя последовательно соединенными диодами 41 и 42, точка соединения которых подключена к одному из выходов блока 2 одного из каналов 1 управления (фиг. 2).
Устройство (фиг ° 1), предназначено для управления преобразователем частоты, выполненнью по мостовой трехфазно-однофазной схеме, работает следующим образом.
Информацию о частоте, амплитуде и форме однофазного напряжения на выходе преобразователя несет модулирующий сигнал, поступающий от генератора 35 модулирующего напряжения. Модулирующее напряжение задает порядок вступления в работу вентильных комплектов преобразователя и периодическое изменение углов включения силовых тиристоров. В качестве модулирующего напряжения используется синусоидальное напряжение низкой частоты.
В зависимости от полярности модулирующего напряжения вступают в работу фаэосмещающие блоки 3 и 4, осуществляющие раздельное управление соответствующим вентильным комплектом.
Переключение вентильных комплектов происходит при переходе модулирующего напряжения через нуль и максималь ных углах включения тиристоров преобразователя. Периодическое изменение углов включения силовых тиристоров преобразователя осуществляется изменением времени разряда формирующего конденсатора 16 посредством изменения величины коллекторного тока транзистора 22 токового зеркала пропорцио нального уровня напряжения генератора
35, Диапазон изменения углов вкгпочения тиристоров при формировании криблока 2, поступающими на базу через резисторы 21 с анодов стабилитронов
12 и 13. Под воздействием управляющего тока коммутирующие транзисторы
20 генераторов 14 и 15 поочередно из режима отсечки коллекторного тока переходят в режим насыщения. В результате этого конденсаторы 16 и 18 подключаются к транзисторам 22 и 36 токового зеркала, которые находятся в проводящем состоянии. При этом формирующие конденсаторы 16 разряжаются транзист ором 22 токового зеркала, а напряжение на опорных конденсаторах 18 не изменяется, так как протеканию разрядного тока препятствует диод 17. Полученное в результате разряда формирующего конденсатора 16 пилообразное напряжение сравнивается с постоянным напряжением на опорном конденсаторе 18, а их разность прикладывается к диоду 17 и через параллельную цепь, состоящую иэ светоизлучающего элемента оптрона 24 и резистора 25, поступает на эмиттер однопереходного транзистора 30, Когда разность этих напряжений достигнет порога переключения однопереходного транзистора 30, уменьшится сопротивление эмиттерного перехода, конденсатор 18 разрядится и на светоизлучающем элементе оптрона 24 сформируется световой импульс, включающий фотоприемник оптрона 4.
Фазосмещающий блок 4 работает аналогично, за исключением того, что для заряда конденсаторов 16 и 18 и управления коммутирующими транзисторами 20 генераторов 14 и 15 используются импульсы положительной полярности блока 2.
Переменный резистор 3 1 предназначен для симметрирования выходных импульсов по фазам. Необходимость симметрирования обусловлена неидентичностью параметров однопереходных транзисторов по величине порога переключения и отпадает в случае подбора транзисторов по параметрам.
Поскольку процессы разряда конденсаторов протекают в различные полупериоды напряжения сети, на выхо" дах фазосмещающего устройства формируются симметричные, сдвинутые по фазе на угол 180 эл.град. управляющие импульсы. Поскольку в фазных каналах управления процессы формирования
5 1399868 вой выходного напряжения близок к
180 эл.град.
Поскольку сопротивление эмиттерных переходов транзисторов 22 и 36 токо"
5 ваго зеркала мало по сравнению с сопротивлением резистора 5, входная цепь характеризуется линейной вольтамперной зависимостью. При этом базовые и. коллекторные токи транзисторов
22 и 36 токового зеркала соответственно равны, так как транзисторы имеют взаимно согласованные характеристики.
Величина базового тока по сравнению с коллекторным пренебрежимо мала. По- 15 этому имеет место равенство входного и коллекторных токов транзисторов, т.е. I „ = I„ = I„ Учитывая, что
"х имеет место линейная входная вольтамперная характеристика, а также ра- 20 венство входного и коллекторного токов, очевидно, что регулировочная характеристика линейна. Так как величина тока разряда,и, следовательно, время разряда формирующего конденса- 25 тора 16 зависит только от величины входного тока, различные дестабилизирующие факторы, например температурные изменения параметров, старение транзисторов, нестабильность на- 30 пряжения сети и т.п., не оказывают существенного влияния на время разряда, что улучшает фазовую стабильность выходных импульсов и повышает точность поддержания выходного напряжения преобразователя.
Информация о частоте и фазе напряжения сети поступает в каналы 1 управления через однофазные трансформаторы 10 блоков 2 синхронизации 40 с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл. град. Поступившее синусоидальное напряжение ограничивается по максимуму двусторонними стабилитронами 12 и 13 и преобразуется в энакоперемен- 45 ные трапецеидальные импульсы. В фазосмещающем блоке 3 импульсы напряжения отрицательной полярности используются для заряда конденсаторов 16 и 18 и задают последовательность
50 вступления в работу коммутирующих транзисторов 20 генераторов 14 и 15 в соответствии с последовательностью фаэ напряжения сети. Заряд конденсаторов 16 и 18 осуществляется током, протекающим через диоды 17 и 19.
Управление коммутирующими транзисторами 20 генераторов 14 и 15 осуществляется противофазными импульсами
13998 импульсов протекают с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл.град., на выходах каналов управления действуют две трехфазные системы управляющих им5 пульсов, сдвинутых между собой на
60 эл.град, так как система управления вентильным комплектом должна обеспечить включение силовых тиристоров преобразователя сдвоенными импуль- ip сами, следующими через 60 эл.град.
Каналы управления подключены через суммирующие диоды 29 к включенным в шестифазную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разде- 15 лительных трансформаторов, вторичные обмотки которых подключены к управляющим электродам силовых тиристоров преобразователя.
Устройство, изображенное на фиг,2, 2р работает аналогично описанному.
Раздельное управление вентильными комплектами реверсивного преобразователя достигается тем, что управляющие импульсы подают только на один, ра- 25 ботающий в данный момент вентильный комплект. Переключение вентильных комплектов достигается изменением полярности управляющего сигнала на входе фазосмещающих блоков 3 и 4, В 30 зависимости от полярности сигнала на входе вступают в работу фазосмещающие устройства 3 или 4, осуществляющие на транзисторах 20 и 22 одного типа проводимости управление первым, а на транзисторах противоположного типа — управление вторым вентильным комплектами. Входной управляющий сигнал формируется источником 6 двухполярного напряжения, выполненным íà 4п конденсаторах 37 и 38, которые через выпрямительные диоды 4 1 и 42 заряжены соответственно до удвоенного и амплитудного значения напряжения, ограниченного стабилитроном 12. Напряже- 45 ние конденсаторов 37 и 38 поступает на регулируемый 40 и постоянный 39 резисторы. В среднем положении движка резистора 40 напряжение, поступаюmee на вход фаэосмещающих блоков 3 и 4, равно нулю, а в крайних положениях — максимальное положительное или отрицательное ° Изменение угла включения силовых тиристоров вен— тильных комплектов достигается изменением времени разряда формирующих конденсаторов 16 посредством изменения величины коллекторнгг о тока разрядного транзистора 22. При максимальном уровне управляющего напряжения угол включения тиристоров близок к нулю, что соответствует максимальному напряжению «а выходе преобразователя. Переключение вентильных комплектов происходит в момент перехода управляющего напряжения через нуль при максимальных углах включения, Рабочие углы, соответствующие требуемому выходному напряжению, устанавливаются после переключения вентильного комплекта.
Таким образом, благодаря введению в каждый фазный канал управления двух фазосмещающих блоков, осуществляющих на транзисторах одного типа проводимости управление первым, а на транзисторах противоположного типа— управление вторым вентильными комплектами, достигается расширение функциональных возможностей устройства.
Формула изобретения
1. Устройство для управления тирис торами преобразователя, содержащее источник постоянного напряжения, источник напряжения управления и три фазных канала управления, каждый из которых состоит из фазосдвигающего блока, управляющий вход которого подключен к источнику напряжения управления, синхронизирующие входы — к выходам блока синхронизации, вход которого подключен к соответствующему фазному напряжению, а противофазные выходы фаэосдвпгающего блока через элементы гальванической развязки — к входу нуль-органа, причем блок синхронизации выполнен на однофазном трансформаторе, первичная обмотка которого является входом блока синхронизации, а вторичная обмотка одним концом подключена к одному синхронизирующему входу фаэосдвигающего блока, а другим концом через ограничительный резистор — к другому синхронизирующему входу фазосдвигающего блока и к одному выводу двустроннего стабилитрона, фазосдвигающий блок выполнен в виде двух генераторов пилообразного нл|гряжения, каждый из которых выполнен на формирующем конденсаторе, ккчюченном между общей шиной vc .Tð< << тра, соединенной с нулевым прон д и <.етн, и точкой соединени«к<лье< кго< а комму1399868 тирующего транзистора и анодом разрядного диода и эашунтированном цепочкой из последовательно соединенных опорного диода и опорного конденсатора, точки соединения которых между собой являются соответствующим выходом фазосдвигающего блока синхронизирующим входом которого является катод разрядного диода соответст- 10 вующего генератора пилообразного напряжения, а управляющим входом — подключенная через раэвязывающий резистор база общего для обоих генераторов пилообразного напряжения разрядного 15 транзистора, включенного между общей шиной и точкой соединения эмиттеров коммутирующих транзисторов обоих генераторов пилообразного напряжения, базы которых через входные резисторы 20 подключены к катоду разрядного диода другого генератора пилообразного напряжения, нуль-орган выполнен на двух развязывающих диодах и однопереходном транзисторе, эмиттер которого подключен к катоду одного развязывающего диода и является одним входом нульоргана, первая база через регулируемый резистор подключена к источнику постоянного напряжения, а вторая ба- 30 за — к одному выводу резистора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено распределителем импульсов управления, выполненным на суммирующих диодах, подключенных к включенным в шестифаэную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов, вторичные обмотки которых предназка- 40 чеиы для подключения к управляющим переходам тиристоров преобразователя, в каждом канале управления блок синхронизации снабжен дополнительным двусторонним стабилитроном, включен- 45 ным между одним концом вторичной об мотки однофазного трансформатора и другим выводом основного двустороннего стабклитрона, подключенным к общей шине, фаэосдвигающий блок снабжен дву-gp мя согласующими диодами, включенными между базой и эмиттером коммутирующих транзисторов генераторов пилообразного напряжения в направлении, встречном направлению база-эмиттерно- 55
ro перехода, элементы гальванической развязки выполнены каждый на оптроне, светоиэлучающий элемент которого зашунтированный резистором, включен между соответствующим выходом фазосдвигающего блока и входом нуль-органа, а фотоприемник через параллельную RC-цепочку включен между источником питания и соответствующим входом распределителя импульсов управления, каждый канал управления снабжен дополнительным фаэосдвигающим блоком и двумя дополнительными элементами гальванической развязки, выполненными идентично основному фазосдвигающему блоку с заменой на транзисторы другого типа проводимости и изменением направления включения диодов на противоположное и основному элементам гальванической развязки, причем входы дополнительного фаэосдвигающего блока подключены к соответствующим входам основного фазосдвигающего блока, его выходы через фотоприемники дополнительных элементов гальванической развязки подключены к соответствующим входам распределителя импульсов управления и через светоизлучающие элементы дополнительных элементов гальванической развязки — к точке соединения другого вывода резистора и анода другого раэвязывающего диода, являющейся другим входом нуль-органа, катод другого раэвязывающего диода подключен к аноду одного раэвязывающего диода нуль-органа и к общей шине„
2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью формирования полуволн синусоидального однофазного напряжения, близких к форме модулирующего сигнала, источник напряжения управления выполнен в виде генератора модулирующего сигнала, а фазосдвигающие блоки в каждом канале управления снабжены каждый дополнительным транзистором соответствующего типа проводимости, включенным с разрядным транзистором по схеме токового зеркала.
3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью ,раздельного управления вентильными комплектами, источник напряжения управления выполнен в виде источника двухполярного напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных конденсаторов, один из которых эашунтирован резистором и подключен свободным концом к общей шине, Хбь яодои цпаюснещакщщ ОЭолаУ,У аеи4
К деитильиому комплекту ЮЛУ оли ВМЕ (Риг.Г!
1 а другой — регулируемым резистором, средний вывод которого является выходом источника напряжения управления, и двумя последовательно соеди399868 ненными диодами, точка соединения которых подключена к одному из выходов блока синхронизации одного из каналов управления.
1399868
Составитель В.Жмуров
Редактор Е.Копча Техред М.Ходанич Корректор Н.Король
Заказ 2675/55 Тираж 665 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
