Способ формирования управляющих импульсов в одноканальных системах фазового управления вентильным преобразователем

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к системам фазоимпульсного управления многофазными преобразователями. Цель изобретения - повышение линейности регулировочной характеристики вентильного преобразователя. С этой целью формируют два опорных пилообразных напряжения - положительное и отрицательное - с периодом , синхронизированные с началами положительных полупериодов фазных напряжений. Для сдвига по фазе импульсов управления вентилями преобразователя в диапазоне углов от 0 используют положительное опорное пилообразное напряжение , а в диапазоне углов от и/2 до 1Г - отрицательное. Т.о. переход вентильного преобразователя из выпрямительного режима в инверторный осуществляется только изменением полярности напряжения управления, бил. & (Л

„„SU„„1624631

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 М 7/12 7 48

Yью8п :3Л. g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4416502/07; 4416168/07 (22) 26.04.88 (46} .30.01.91. Бюл. № 4 (7?) Э.3.Тимощук, 3.N.Ëèòèíñêèé, P.È.×àéêîâñêèé, И.В.Буртный, И.В.Григоренко и Л.A.Мороз (53) 621.316.727(088.8) (56) Писарев A.Ë., Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями. М.: Энергия, 19?5, с.263.

Авторское свидетельство СССР.

¹ 11220066992233, кл. Н 02 М 7/00, 1986. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯМ111ИХ ИМПУЛЬСОВ В ОДНОКАНАЛЬНЬ1Х СИСТЕМАХ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к системам фазоимпульсного управления

Изобретение относится к преобразовательной технике, преимущественно к системам фазоимпульсного управления многофазными выпрямителями и зависимыми инверторами.

Целью изобретения является повышение линейности регулировочной характеристики пентильного преобразователя.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа; на фиг. 2 — временные диаграммы, которые поясняют сущность изобретения, на фиг. 3 представлена функциональная схема блока синхронизации и генераторов пилооб- . разного напряжения, на фиг. 4 — временные диаграммы их работы на фиг.5 представлены варианты схем узла син— хронного запуска генераторов опорного

2 многофазными преобразователями. 1(ель изобретения — повышение линейности регулировочной характеристики вентильного преобразователя. С этой целью формируют два опорных пилообразных напряжения — положительное и отрицательное — с периодом 2/3, синхронизированные с началами положительных полупериодов фазных напряжений. Для сдвига по фазе импульсов управления вентилями преобразователя в диапазоне углов от 0 до /? используют положительное опорное пилообразное напряжение, а в диапазоне углов от /2 ( до 7 - отрицательное. T.î. переход вентильного преобразователя из вы- + прямительного режима н инверторный ® осуществляется только изменением полярности напряжения управления. бил.

С: пилообразного напряжения, на фиг.6 временные диаграммы их работы.

Устройство, реализующее способ, содержит блок 1 синхронизации (фиг.1), состоящий иэ учла 2 синхронизации и Ф узла 3 синхронного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения, первый фазосдвигающий блок 4, состоящий из последовательно соединенных первого генератора 5 опорного пилообразного напряжения, первого элемента 6 сравнения и первого формирователя 7 импульсов, второй фазосдви- Ь гающий блок 8, состоящий иэ последовательно соединенных .второго генератора 9 опорного пилообразного напряжения, второго элемента 10 сравнения и второго формирователя 11 импульсов, 1624631 распределителя 12 импульсов, состоящего из шести элементов 2И 13-18 и трех элементов 2ИЛИ 19-21, блока 22 выходных усилителей, состоящего из трех выход5 ных усилителей 23-25.

Входы узла ? синхронизации подключены к фазным напряжениям, первый, второй и третий входы узла 3 синхрон- 10 ного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, первый и второй выходы узла 3 синхронного за-15 пуска соединены соответственно с входами первого. 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения, выходы первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения соединены соответственно с инверсными входами первого 6 и второго 10 элементов сравнения, неинверсные входы элементов 6, 10 сравнения соединены между собой и на них посту- 25 пает напряжение задания, выход первого элемента 6 сравнения через первый формирователь 7 импульсов соединен с вторыми входами первого 13, третьего

14 и пятого 15 элементов 2И распределителя 12 импульсов, выход второго элемента 10 сравнения через второй формирователь 11 импульсов соединен с вторыми входами второго 16, четвертого 17 и шестого 18.элементов

2И распределителя .12 импульсов, первые входы первого 13 третьего 14 и пятого 15 элементов 2И распределителя

12 импульсов соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами

1О узла 2 синхронизации, а первые входы второго 16, четвертого 17 и шестого 18 элементов 2И распределителя 12 импульсов. соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами уз-15 ла 2, синхронизации, выходы первого 13 и второго 16 элементов 2И соединены с входами элемента 2ИЛИ 19, выход которого соединен с входом усилителя 23, выходы третьего 14 и четвертого 17

О элементов 2И .соединены с входами элемента 2ИЛИ 20, выход которого соединен с входом усилителя 24, выходы пятого

15 и шестого 18 элементов 2И. соединены а входами элемента 2ИЛИ.21 выход коФ 55 торого соединен с входом усилителя

25, выходы выходнык усилителей 23- 25 подключены к управляющим электродам вентилей.

Узел 2 синхронизации (фиг. 3) состоит из шести компараторов 26-31, трех элементов HF. 32-34 и шести элементов

2И 35-40, причем неинвертирующие входы первого 26, четвертого 29 и инвертирующий вход второго 27 компараторов подключены к фазе A питающего напряжения, неинвертирующие входы второго 27, пятого 30 и инвертирующий вход третьего 28 компараторов — к фазе В питающего напряжения, неинвертирующие входы третьего 28, шестого 31 и инвертирующий в од первого ?6 компараторов — к фазе С питающего напряжения, инвертирующие входы четвертого 29, пятого 30 и шестого 31 компараторов— к общей шине, первый вход первого 35, первый вход пятого 39.элементов 2И подключены к выходу первого компара-. тора 26,, второй вход первого элемента 2И 35 — к выходу второго элемента

HF. 33, вход которого соединен с выходом пятого компаратора 30 и вторым входом пятого элемента 2И 39, первый вход второго 36 и первый вход шестого

40 элементов 2И вЂ” к выходу второго компаратора 27, второй вход второго элемента 2И 36 — к выходу третьего элемента НЕ 34, вход которого соединен с выходом шестого компаратора 31 и вторым входом шестого элемента 2И

40, первые входы третьего 37 и четвертого 38 элементов 2И подсоединены к: выходу третьего компаратора 28, второй вход третьего элемента 2И 37 — к выходу первого элемента HE 32, вход которого соединен с выходом четвертого компаратора 29 и вторым входом четвертого элемента 2И 38, выход первого

35, второго 36 и третьего 37 элементов 2И являются соответственно первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, выходы четвертого 38, пятого 39 и шестого 40 элементов 2И являются.соответствеио шестым, четвертым и пятым выкодами узла 2 синхронизации.

Узел 3 синхронного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения (фиг.3) состоит из логического элемента ЗИЛИ 41 и формирователя 42 импульсов, причем первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 41 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, выход элемента ЗИЛИ 41 соединен с входом формирователя 42, выход которого соединен с входами первого

16?4631

5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения.

Генератор 5 опорного пилообразного напряжения (фиг.3) содержит операционный усилитель (Oy) 43, зарядный

5 резистор 44, конденсатор 45, разрядный ключ 46 и резисторы 47-50, причем выход операционного усилителя 43 через резистор 48 соединен с его инверсным, а через резистор 49 — с его неинверсным входом, резистор 44 подключен одним концом к отрицательному источнику питания, а другим — к неинверсному входу Оу 43, неинверсный 1> вход ОУ 43 через конденсатор 45 соединен, с общей точкой схемы> параллельно конденсатору 45 включен ключ 46, управляющий вход которого соединен с резистором 50. В генераторе 5 опор в 20 ного пилообразного напряжения (Аиг ° 3) инверсный вход ОУ 43 через резистор

47 соединен с движком потенциометра

51, который подключен к отрицательному источнику питания ОУ. Генератор 25

9 опорного пилообразного напряжения выполнен аналогично генератору 5 и содержит операционный усилитель 52, зарядный резистор 53, конденсатор 54, разрядный ключ 55 и резисторы 56-59.

При этом инверсный вход операционного усилителя 52 через резистор 56 соединен с общей точкой.

Дпя запуска генераторов 5 и 9 опорного пилообразного напряжения могут

35 использоваться напряжения четвертого, пятого и шестого выходов узла 2 син— хронизации. При этом узел 3 синхронного запуска генераторов опорного напряжения состоит из логического эле- 4 мента ЗИЛИ 60 и формирователя 61 импульсов (фиг.5a), причем первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 60 соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами узла 2 син4 хронизации, выход элемента ЗИЛИ 60 соединен с входом формирователя 61, выход которого соединен с входами первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения.

При одновременном использовании для запуска генераторов опорного пилообразного напряжения всех шести синхронизирующих напряжений узла 2 синхронизации узел 3 синхронного запуска генераторов состоит из двух элементов ЗИЛИ 41 и 60 (Аиг.5б). В этом случае первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 41 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, а его выход — с входом первого генератора 5 опорного пилообразного на— пряжения, первый, гторой и третий входы элемента ЗИЛИ 60 соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами узла ? синхронизации, а его выход — с входом второго генератора 9 опорного пилообразного напряжения.

Способ формирования управляющих импульсов в одноканальных системах фазового управления вентильным преобразователем заключается в следующем.

При подаче на вход устройства трехфазного питающего напряжения на выходах первого 26, второго 27 и третьего 28 компараторов узла 2 синхронизации (фиг.З) Аормируются импульсы шириной 180 эл.град.U<< — U (фиг.4), начало которых синхронизи— ровано с сетью в точках естественного- зажигания вентилей, на выходах четвертого 29, пятого 30 и шестого

31 компараторов формируются импульсы шириной 180 эл .град .П,, -IJ > (Аиг .4), начало которых синхронизировано с началом положительных полупериодов фазных напряжений питающей сети. Первый

35, второй 36 и третий 37 элементы 2И формируют прямоугольные импульсы синхронизации шириной 90 эл.град. U< - И э (фиг.4), задний Аронт которых совпадает с началом положительных полупериодов фазных напряжений питающей сети, а четвертый 38, пятый 39 и шестой

40 элементы 2И формируют прямоугольные импульсы синхронизации шириной

90 эл.град. П -П (фиг.4), передний фронт которых совпадает с началом положительных полупериодов Аазных напря— жений питающей сети.

Сигналы П -Б6 поступают на распределитель импульсов. Кроме того, импульсы синхронизации U -Пз поступают на логический элемента ЗИЛИ 4 1 узла 3 синхронного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения, на выходе которого формируется суммарный сигнал IJgg (Аиг.4). Импульсы с выхода элемента ЗИЛИ 41 поступают на формирователь 42 импульсов, при этом задний фронт выходных импульсов формирователя совпадает с началом положительных полупериодов Аазных напряжений питающей сети. Импульсы с выхода формирователя 42 подаются на вход пер1624631 вого 5 (lJ7, фиг.4) .и второго 9 (U<, фиг.4) генераторов пилообразного на1 пряжения и управляют работой ключами 46 и 55. Длительность пилы на вы5 ходе генератора пилообразного напряжения определяется длительностью входного импульса. При нулевом значении входного импульса контакты ключей 46 и 55 замыкаются, конденсаторы

45 и 54 разряжаются до нуля и генераторы приводятся в исходное состояние.

Длительность нулевых импульсов формирователя 42 должна быть достаточной для разряда конденсаторов 45 и

54. На выходе первого генератора 5 формируется положительное опорное пилообразное напряжение длительностью 2/3 и (lJ,, фиг.4), а на выходе второго ге! ратора 9 — отрица- 20 тельное опорное пилообразное напряжение длительностью 2/37 (UIo> фиг.4), синхронизированные с началами положительных полупериодов фазных напря- жений питающей сети. 25

В случае, если для запуска генераторов опорного пилообразного напряжения используются импульсы синхронизации JJg-lJ, на выходе элемента ЗИЛИ

60 узла 3 синхронного запуска форми- 30 руется суммарный сигнал 0,(фиг.ба).

Формирователь 61 импульсов запускается передними фронтами импульсов У и формирует на своем выходе последовательность импульсов, задний Фронт 35 которых совладает с началом положительных полупериодов фазных напряжений. Импульсы с выхода формирователя подаются на входы первого 5 и второго 9 генераторов, которые формируют 40 на своем выходе опорное пилообразное напряжение (U>, U фиг.ба). При этом форма напряжений генераторов частоты идентична форме напряжений (U>, UIII, фиг.4) генераторов, управляемых уз- 45 лом 3 синхронного запуска, схема которого представлена на фиг.3.

В случае, если для запуска генераторов используется узел 3 синхронного запуска, схема которого представлена на фиг.5б, то генераторы 5 и 9 опорного пилообразного напряжения формируют на своих выходах опорные пилообразные напряжения U> и U(II вид которых представлен на фиг.бб.

Форма этих напряжений не оказывает влияние на дальнейшую работу системы управления вентильным преобразов ат ел ем.

Напряжения с выходов первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения подаются соответственно на инверсные входы первого 6 и второго 10 элементов сравнения (фиг.1) на неинверсние входы которых одновременно подается напряU „ /U> 1 lJ 6р э 11(о

U II, (фиг. 2) . . Первый элемент 6 сравнения вырабатывает импульсы в моменты равенства положительного опорного пилообразного напряжения U (фиг.2) и положительного значения напряжения задания 11 рр, а при отрицательном значении напряжения задания импульсы на его выходе отсутствуют (U« фиг,2), Второй элемент 10 сравнения вырабатывает импульсы в моменты равенства отрицательного опорного пилообразного напряжения И о (фиг.2) и отрицательного значения напряжения задания

UyJI a при положительном значении напряжения задания импульсы на его выходе отсутствуют (U(, фиг.2).

Импульсы с выхода первого .б и второго 10 элементов сравнения поступают соответственно на входы первого 7 и второго 11 формирователей импульсов, которые по их переднему фронту вырабатывают импульсы управления (U (g и U(4 фиг ? ) Импульсы yJI равления П(д и П(поступают на распределитель 12 импульсов.

Распределитель 12 импульсов осуществляет распределение импульсов управления U(y и U(по вентилям в соответствии с импульсами синхронизации UII- !1 (фиг.2), поступающими на его входи. Работа распределителя импульсов описывается уравнениями:

О Ч U() 1 ((4 Пс )

U (6 = (U I U ) V (U(g ° Ug) 117 (1 (Ъ 113) 1 (U (< 11б) °

Импульсы управления U -11(7, усиленные выходными усилителями 23-25, поступают на управляющие электроды вентилей (0тд Птв U c фиг ° 2)„

Сдвиг по фазе импульсов управления вентилями в диапазоне углов от

I/2 до 0 эл.град. осуществляется первым фаэосдвигающим блоком 4 при нзI менении напряжения задания от нуля до максимального положительного значения, определяемого напряжением пер1624631 вого генератора 5 опорного пилообразного напряжения, r.îròâåòcòâóâùèì нулевому углу открывания вентилей.

Сдвиг по фазе импульсов управле5 ния вентилями в диапазоне от и /2 до и эл.град. осуществляется вторым фазосдвигающим блоком 8 при изменении напряжения задания от нуля до максимального отрицательного значения,0 определяемого напряжением второго генератора 9 опорного пилообразного напряжения, соответствующим углу открывания вентилей, равному эл.град.

Как видно из фиг.2, переход вен- тильного преобразователя из выпрямительного режима в инверторный осуществляется только изменением полярности напряжения управления.

Таким образом, изобретение позволяет повысить линейность Регулировочной характеристики вентильного преобразователя и расширить диапазон изменения фазы управляющих импульсов до 180 эл.град. 25

Формула изобретения

Способ формирования управляющих импульсов в одноканальных системах

I фазового управления вентильным преобразователем, заключающийся в том, что формируют опорное пилообразное напряжение, синхронизированное с напряжением сети, сравнивают это напряжение с напряжением задания, в моменты равенства этих напряжений формируют управляющие импульсы и распределяют эти импульсы по вентилям фаз преобразователя, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения линейности регулировочной характеристики вентильного преобразователя, формируют положительное и отрицательное опорные пилообразные напряжения с периодом 2/37, синхронизируют укаэанные напряжения с началами положительных полупериодов фазных напряжений, причем для сдвига по фазе импульсов управления вентилями в диапазоне углов от 0 до /2 эл.град. используют положительное опорное пилообразное напряжение, а в диапазоне углов от i> /2 до к эл.град. — отрицательное.

1624631

Иф,Ии

+и„ и,и„., и„ и„

Иц

И, и.

И» и, Итл

И в

14с (Фиг. Р

)624631 о

1624631

His

Ци и, и„ а) 16? 4631 и, и.

0> Lâ

Cue. 6

Составитель А.Парочкина редактор A.Ìàêîâñêàÿ Техред М.Дидык Корректор Л.Бескид

Заказ 199 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,,101