Многоканальное устройство для управления тиристорным преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах фазового управления вентильными преобразователями . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения реверсивности за счет расширения диапазона изменения фазы управляющего сигнала . Многоканальное устройство для управления тиристорным преобразователем содержит синхронизатор 1, два фазосдвигающих узла 2 и 3 и узел 20 формирования управляющих сигналов, выходы которого предназначены для подключения к управляющим входам силовых тиристоров преобразователя. Каждый фазосдвигающий узел снабжен дополнительным генератором 6 (7) пилообразного напряжения, вторым компаратором 14 (15) и формирователем 18

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! О (я)5 Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751966/07 (22) 23,10,89 (46) 23.09.91, Бюл. t4 35 (72) Э.З.Тимощук, P.È.×ýéêoâñêèé, З,М.Литинский, И, В. Буртн ый и Л.А. Мороз (53) 621.314.27(088,8) (56) Руденко В.С., Сенько И,В., Чиженко

И.М. Преобразовательная техника. Киев:

Вища школа, 1978, с.121-.127, рис.2-37.

Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 970627, кл, Н 02 P 13/16, 1982. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕM (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах фазового управления вентильными преобразователями, Целью изобретения является расширение функциональных .возможностей преобразователя путем обеспечения реверсивности эа.счет расширения диапазона изменения фазы управляющего сигнаИзобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано в устройствах фазового управления вертикальными преобразователями

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения его реверсивности эа счет расширения диапазона изменения фазы управляющего сигнала.

На фиг.1 представлена структурная схема многоканального устройства для управления тиристорным преобразователем; на фиг.2 — схема синхронизатора; на фиг.3 = ла. Многоканальное устройство для управления тиристорным преобразователем содержит синхронизатор 1, два фазосдвигающих узла 2 и 3 и узел 20 формирования управляющих сигналов, выходы ко-. торого предназначены для подключения к управляющим входам силовых тиристоров преобразователя. Каждый фазосдвигающий узел снабжен дополнительным генератором

6 (7) пилообразного напряжения, вторым компаратором 14 (15) и формирователем 18 (19) импульсов. Связи между входами и выходами узла 20 формирования управляющих сигналов выполнены особым образом, определяемым логическими выражениями.

Устройство для фазового управления преобразователем позволяет изменять фазу управляющих импульсов от 180 до 0 эл.град, Оно может использоваться для создания реверсивным тиристорных преобразователей и ограничивать ток при переходе их в инверторный режим. 7 ил. схема узла формирования управляющих сигналов; на фиг.4 — временные диаграммы, поясняющие работу многоканального устройства для управления тиристорным преобразователем; на фиг,5 — схема фазосдвигающего узла и временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.6 — временные диаграммы, поясняющие работу узла формирования управляющих сигналов; на фиг.7 — силовая часть тиристорного преобразователя.

Многоканальное устройство для управления тиристорным преобразователем (см, фиг.1) содержит синхронизатор 1, подключенный к входным выводам А,В,С преобра1679591

50

55 зователя, а выходами U1, 02 подключенный к входам двух одинаково выполненных фазосдвигающих узлов 2 и 3, состоящих соответственно из первого 4 и второго 5 основных генераторов положительного пилообразного напряжения, синхронизирующих работу двух дополнительных генераторов 6 и 7 отрицательного пилообразного напряжения. Выходы генераторов

4 — 7 пилообразного напряжения подключены к входам четырех элементов 8-11 сравнения, каждый из которых состоит из последовательно соединенных компараторав 12 — 15 и формирователей 16 — 19 импульсов. Выходы Ua — U14 формирователей импульсов 16-19, являющиеся выходами фазасдвигающих узлов 2 и 3, подключены к соответствующим входам узла 20 формирования управляющих сигналов, к другим

Входам которого подключена группа выходов UA, Ua, Uc, Од, Ов, Uc синхронизатора

1. Выходы F1 — F(; узла 20 формирования управляющих сигналов подсоединены к входам шести формирователей 21 — 26 выходных импульсоВ, ВыхОды 027 032 ката рых предназначены для подключения к соответствующим управляющим электродам силовых тиристоров преобразователя.

Входные выводы упомянутого синхронизатора 1 образованы концами А,В,С первичных обмоток трехфазного трансформатора 27 (см. фиг.2), имеющего также первую 28 и втору(а 29 группы, вторичных обмоток. Каждая группа 28 и 29 вторичных обмоток трансформатора 27 соединена в звазду с нулевым выводом, причем между собой они включены в противофазе (если в первой группе 28 нулевой вывод образован точкой соединения концов вторичных обмоток, то во второй 29 — точкой соединения их начал), Выводы групп 28 и 29 вторичных обмоток подключены к шести цепочкам из последовательна соединенных диодов 3035 и резисторов 36-41, обьединенных между собой в общую точку, соединенную через седьмой 42 и восьмой 43 резисторы соответственно с нулевым выводом первой 28 и второй 29 групп вторичных обмоток. Точки соединения резисторов 36 — 41 и диодов

30-35 в каждой из цепочек подключены к шести сетевым фильтрам 44 — 49, выходы которых UA, UB; Uc, Од, Ов, Uc образуют группу выходов синхронизатора 1, подключенных к входам узла 20 формирования управляющих сигналов. Эти же выходы соединены через шесть формирователей

50 — 55 импульсов синхронизации c oõoäàìè двух элементов 3 ИЛИ 56 и 57. Выходы последних образуют группу выходов 01 и Ог

35 е синхронизатора 1, подключенную к фазосдвигающим узлам 2 и 3.

Узел 20 формирования управляющих сигналов может иметь различное схемотехническое . исполнение. Связи между вы- ходами F1-Fo и входами этого узла определяются следующими логическими выра>кениями:

F1 = UAQ1+ ОвО(.Оз+ ОсОг+ОвОдО4

F2 = UcQ2+ UaUAQ4+ UaQ1+ ОсОдОз

Рз = UaQ1+ ОсОдОз+ ОдОг+ ОсОвОз

Г4 = ОдОг+ Ос0вО4+ UcQ1+ Од0вОз

Fs = ОсО1+ОдОвОз+ ОвОг+ ОдОсО4

F6 = ОвОг+ UAVcQ4+ UAQ1+ ОвОсОз

Нужно отметить, что внутренняя структура узла 20 формирования управляющих сигналов может быть различной. Конкретный вариант его схемотехнической реализации зависит от типа и выбранной серии используемых микросхем. Так, например, вариант, приведенный на фиг.3, построен на восемнадцати элементах 2 И 58 — 75 и двенадцати элементах 2 ИЛИ 76-87, связи между входами и выходами которых определяются вышеприведенными логическими выражениями. На фиг.5а приведен возможный вариант фазосдвигающего узла 2 (или

3). Первый основной генератор 4 положительното пилообразного напряжения содержит операционный усилитель 88, зарядный резистор 89, конденсатор.90, разрядный ключ 91, резисторы 92 — 96. Дополнительный генератор 6 отрицательного пилообразного напряжения выполнен по схеме дифференциального усилителя с коэффициентом усиления, равным единице. Он содержит операционный усилитель 97 и резисторы

98-101, потенциометр 102, На входы компаратарав 12 (14) через резисторы 103 (104) и

105 (106) подаются сравниваемые сигналы с выходов генераторов 4 и 6 пилообразного напряжения (управляющий сигнал Оупр

Выходы компараторов 12 (14) подключены к

0-входам формирователей импульсов 16 (18) собранных, например, на микросхеме

133 АГ 3, резисторах 107 (108), 109 (110) и конденсаторе 111 (112).Вторые основной и дополнительный генераторы 5 и 7 пилообразного напряжения, компараторы 13 и 15 и.формирователи 17 и 19 импульсов выполнены аналогично.

Рассмотрим работу устройства применительно к управлению схемой трехфазного мостового выпрямителя, вы(1олненного на . тиристорах 113 — 118 (см. фиг.7), При подаче на вход устройства трехфазного напряжения на вторичных обмотках первой 28 и вто1679591 рой 29 групп трехфазного трансформатора

27 создаются напряжения в противофазе по отношению друг к другу. На резисторах 36 . и 38, подключенных к первой группе 28 вторичных обмоток через диоды 30-32. формируются импульсы напряжения, совпадающие по времени с интервалами работы силовых тиристоров 113-115 катодной группы преобразователя, а на резисторах 36-41 - импульсы напряжения, совпадающие rio времени с интервалами работы силовых тиристоров 166-118 анодной группы преобразователя. Импульсы напряжения с резисторов 36-41 подаются на сетевые фильтры 44 — 49, которые формируют импульсы синхронизации UA, UH., Uc, .0-А, О-в, U-с (см, фиг.4) и осуществляют защиту устройства фазового управления от импульсных помех. Сигналы синхронизации с выходов сетевых фильтров 44-49 подаются на первые входы элементов 2 И 58-63 узла 20 формирования управляющих сигналов (см. фиг.3) и на формирователи 50-55 импульсов синхронизации. Последние формируют короткие нулевые импульсы, начало которых соответствует началу каждого входного импульса. Сигналы синхронизации с выходов формирователей 50-52 поступают на первый элемент 3 ИЛИ 56, а сигналы синхронизации с выходов формирователей

53 — 55 поступают на второй элемент 3 ИЛИ

57, на выходах которых формируются сигналы 01. 02 (см, фиг.4). Сигналы 0>, Uz с выходов первого 56 и второго 57 элементов 3

ИЛИ подаются соответственно на вход первого 4 и второго 5 основных генераторов положительного пилообразного напряжения фаэосдвигающих узлов 2 и 3 и управляют их работой. При нулевом значении входного сигнала U. контакты ключа 91 (см. фиг.5а) замыкаются, конденсатор 90 разряжается до нуля и генератор приводится в исходное состояние. Длительность нулевых импульсов сигнала 0> должна быть достаточной для разряда конденсатора 90. При появлении единичного импульса U> контакты ключа 91 размыкаются. начинается процесс заряда конденсатора 90 и на выходе генератора 4 формируется положительное пилообразное напряжение Оз длительностью 2 zc /3, форма которого представлена на фиг.56. Аналогично работает второй 5 основной генератор положительного пилообразного напряжения, .

Напряжения Оз и Us с выхода первого 4 и второго 5 основных генераторов положительного пилообразного напряжения подаются соответственно на вторые(инвертирующие) входы первого 8 и второго 9 элементов сравнения, а также на входы

55 паратора 14 постоянно и, следовательно, на выходе формирователя 18 импульсов выходные импульсы отсутствуют (01о на фиг.56).

При отрицательных значениях напряжения управления Оулр на выходе компаратора 12 сигнал равен нулю (От на фиг.56) и s резуль5

40 первого 6 и второго 7 дополнительных генераторов отрицательного пилообразного напряжения. Установив с помощью потенциометра 102 напряжение, поступающее на инверсный вход операционного усилителя 97, равное амплитуде пилообразного напряжения Оз, на выходе операционного усилителя 97 получим отрицательное пилообразное напряжение 04, форма которого изображена на фиг.56. Аналогично работает второй дополнительный генератор 7 отрицательного пилообразного напряжения. Напряжение 04 и Ов соответственно с выхода первого 6 и второго 7 дополнительных генераторов отрицательного пилообразного напряжения подаются на вторые входы третьего 10 и четвертого 11 элементов сравнения. На первые входы первого 8, второго

9, третьего 10 и четвертого 11 элементов сравнения подается напряжение управления Оулр (см. Оз, Un Us. Ов, Оулр на фиг.4-6).

Элементы 8 и 9 сравнения производят сравнение выходных напряжений Оз, Us основных генераторов 4 и 5 положительного пилообразного напряжения. а элементы 10 и 11 сравнения — выходных напряжений 04, 06 дополнительных генераторов б и 7 отрицательного пилообразного напряжения с напряжением управления Оу„р. В моменты пх равенства на выходах элементов 8-11 сравнения формируется импульс.

При положительных значениях напряжения управления Uynp импульсы формируются на выходе первого 8 и второго 9 элементов сравнения, импульсы на выходе третьего 10 и четвертого 11 элементов сравнения при этом отсутствуют (см. U8, Ui4 на фиг.4 и Ов, 01о, 012, Ом на фиг.б). При отрицательных значениях напряжения управления Оулр формируются импульсы соответственно на выходе третьего 10 и четвертого 11 элементов сравнения (см. 08, 01о, Оц, U 4 на фиг.б).

На фиг.56 приведены временные диаграммы, дополнительно объясняющие работу элементов 8 и 10 сравнения. При положительном значении напряжения управления Uypp на выходе компаратора 12 возникают импульсы 07 (см. фиг.56), эапускающие передним фоонтом формирователь 16 импульсов, который формирует выходные импульсы первого элемента 8 сравнения (Оя на фиг,56). В это же время напряжение Ug (см. фиг.56) на выходе ком1679591

20 (см. 021 — 02/ на фиг,6). Элементы 2 И 64 — 69 25

55 тате импульсы на выходе формирователя 14 будут отсутствовать (UQ на фиг,5б). В это же время на выходе компаратора 14 возникают импульсы Ug (см. фиг.5б), запускающие передним фронтом формирователь18 импульсов, который формирует выходные импульсы третьего элемента 10 сравнения (01о на фиг,5б). Аналогично работают второй 9 и четвертый 11 элементы сравнения.

При напря>кении управления, равном нулю, на выходах элементов 8 — 11 сравнения импульсы возникают одновременно (см. Ua, 01о, 0а, 014 на фиг,6).

Как уже указывалось, варианты выполнения узла 20 формирования управляющих сигналов могут быть различны. Ка фиг,6 приведены временные диаграммы, поясняющие работу одного из таких вариантов, представленного на фиг.3.

Элементы 2 И 58 — 63 и 70 — 75 производят выбор импульсов управления тиристоров

113 — 118 из общей суммы сигналов, поступающих на их входы, а элементы 2 ИЛИ 76 — 81 распределяют их по каналам управления формируют импульсы синхронизации 015

Uzo. Для получения сдвоенных импульсов управления тиристорами 113 — 118, сдвинутых относительно друг друга на 60 эл, град. во всем рабочем диапазоне углов откры вания тиристоров используется шесть элементов 2 ИЛИ 82 — 87. Выходные сигналы элементов 2 ИЛИ 82 — 87 являются выходными сигналами узла 20 формирования управляющих сигналов, определяемыми вышеприведенными логическими выражениями, Они подаются на входы формирователей 21-26 выходных импульсов.

Импульсы напряжения (см. 027 — 032 на фиг.1 и 6) предназначены для подачи на управляющие электроды силовых тиристоров 113-118.

При положительном значении напряжения управления 0упр, изменяющемся от нуля до значения, равного амплитуде пилообразного напря>кения, снимаемого с выхода первого 4 и второго 5 основных генераторов поло>кительного пилообразного напряжения, фаза импульсов U27 032, управляющих тиристорами 113 — 118, изменяется от 120 эл.град. до нуля. При отрицательном значении напряжения управления 0удр, изменяющемся QT нуля до значения, равного половине отрицательного максимального значения напряжения, снимаемого с выходов первого 6 и второго

7 дополнительных генераторов отрицательного пилообразного капряжения, фаза управляющих импульсов изменяется от 120 до

180 эл. град. При дальнейшем уменьшении

15 напряжения управления фаза открывающих импульсов будет возрастать, что может привести к сбоям в работе преобразователя и опрокидыванию инвертора. Поэтому следует ограничивать величину отрицательного значения напряжения управления половиной амплитуды отрицательного пилообразного напряжения.

Многоканальное устройство для фазового управления тиристорным преобразователем позволяет изменять фазу управляющих импульсов в диапазоне от 180 до 0 эл. град., что расширяет его функциональные возможности, т.к. оно может быть использовано для создания реверсивных тиристорных преобразователей, а при переводе выпрямителя винверторный режим позволяет ограничить его ток.

Формула изобретения

Многоканальное устройство для управления тиристорным преобразователем, содержащее синхронизатор, первой группой выходов подключенный к входам двух одинаково выполненных фазосдвигающих узлов, выходными выводами Q1, Qz подкррченных к соответствующим входам узла формирования управляющих сигналов, к другим входам которого подключена вторая

rpynna выходов UA, 0В, Uc.UÀ, 0В, Uc синхронизатора, выходы F>-Fo узла формирования управляющих сигналов предназначены для подключения к управляющим электродам силовых тиристоров преобразователя, причем упомянутый синхронизатор включает трехфазный трансформатор, соединенный с входными выводами преобразователя, имеющий две группы вторичных обмоток, включенных в противофазе в звезду с нулевым выводом и подключенных концами к шести цепочкам из последовательно соединенных диода и резистора, обьединенным в общую точку, соединенную через седьмой и восьмой резисторы с нулевыми выводами каждой из групп вторичных обмоток, а точки соединения резистора и диода в каждой цепочке подключены к шести сетевым фильтрам, выходы которых образуют вторую группу выходов синхронизатора и подключены к входам шести формирователей импульсов синхронизации, выходами соединеккых с двумя элементами 3 ИЛИ, выходы которых образуют первую группу выходов синхронизатора, а каждый из упомянутых фазосдвигающих узлов включает соединенный с его входом основной генератор пилообразного напряжения, выходом подключенный к иквертирующему входу первого компаратора, выход которого подключен к первому формирователю импульсов, выходом образующего соответ1679591

B

С ствующий выход фаэосдвигающего узла, не- инвертирующие входы первых компараторов предназначены для подключения по входу управления преобразователя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения его реверсивности, каждый иэ выгшеупомянутых фаэосдвигающих узлов снабжен дополнительным генератором пилообразного напряжения, вторым компаратором и формирователем импульсов, входом соединенным с выходом второго компаратора, неинвертирующий вход которого подключен к неинвертирующему входу первого компаратора, а инвертирующий — к выходу дополнительного генератора пилообразного напряжения, входом соединенного с инвертирующим входом первого компаратора, выходы

03, Q4 вторых формирователей импульсов

5 подключены к соответствующим входам узла формирования управляющих сигналов, связи между входами и выходами которого выполнены реализующими следующие логические выражения

F1- (0А01) + (UBUC)03+ Ос02+ UBUXQ4

F2 = UcQ2+ UBUAQ1+ UeQ1+ 0с0А03

F3- UB01+ UCUA03+ UA02+ UCUBQ4

F4 = UAQ2+ UCUBQ4+ ОС01+ ОА0В03

15 Fs = Uc01+ ОАОВ03+ 0в02+ UaUc04

F6 = U502+ UaUCQ4+ 0А01+ 0ВОс03

1679591

1679591

1б795Э1

u, u,, б

1679591 иФРР

big

Aio

Ид

Lkr8 ю1, CC 4

0. g

М.6

И.с

Crs и» ио и

Qiy и. и г

Мг

Мд

Qgp и гг 41

lip

Муу

Мо йр

Им

cur. б

М

1

С

Е

А

6 и с

С

Е с

Е

t

t

Е

Е б

Е

1679591 РиЯ. 7

Составитель А.Чесноков

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор Т.Куркова

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

Заказ 3220 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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