Устройство для фазового управления преобразователем
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (11)5 Н 02 M 1/08
ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Фп!и=0 и авах=t50 . 2 ил. (21) 4889740/07 (22) 10.12.90 (46) 30,01.93. Бюл, N 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) А.М. Кременецкий и B.À.Ñòðþöêoâ (56) Писарев А.Л., Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями M., 1975, с. 36 рис. 2 — 10.
Писарев А.Л., Деткин Л,П. Управление тиристорными преобразователями. M., !975 г, с,37 рис, 2 — 11. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, (57) Сущность изобретения: трехфазная симметричная система фазирующего напряжения источника питания вентильного преобразователя, преобразуется в аналогичную трехфазную систему напряжений на выводах 1, 2 и 3 вторичной обмотки разделительного трансформатора. Напряжение, снимаемое с выводов 2 отстающего по фазе напряжения и выводов 3 опережающего по фазе напряжения вторичной обмотки разде лительного трансформатора с помощью диода 7 преобразуется в разность напряжений, обладающую тем, свойством, что моменты перехода мгновенных значений этой разности через нуль соответствуют углам управления а = 0 и аг = 150", отсчйтываемым от моментов времени, соответствующих положительным максимумам опорного напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора, С по. Ж„„1791928 Al мощью последовательно соединенных второго компаратора 4, дифференциатора 5 и амплитудного селектора 6 указанная разность напряжений преобразуется в периодическую последовательность узких остроконечных импульсов положительной и отрицательной полярности, образуемых соответственно в моменты времени, соответствующие углам управления а1= 0 (импульсы положительной полярности) и
Qz=150 (импульсы отрицательной полярности), Полученные импульсы с помощью суммирующего усилителя 2 суммируются с опорным напряжением вторичной обмотки разделительного трансформатора, в результате чего на выходе суммирующего усилителя 2 образуется напряжение, в масштабе, аналогичное опорному, на которое в моменты времени, соответствующие а. =- 0 и о =150, наложены узкие остроконечные импульсы, увеличивающие его амплитуду.
При сравнении на компараторе 3 напряжения, полученного на выходе суммирующего усилителя 2, с напряжением сигнала управления на выходе компаратора 3, т.е. на выходе устройства фазового управления, образуется напряжение, представляющее собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов, положение передних фронтов которых является функцией сигнала управления и определяет угол управления а вентильным преобразователем в диапазоне, жестко ограниченном углами
1791928
Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам управления, используемым в преобразовательной технике, В современных устройствах управления вентильными (тиристорными) преобра- 5 эователями широко применяются схемы фазового управления. основанные на сравнении опорного синусоидального напряжения с управляющим сигналом, Для обеспечения устойчивости выпрямительно- 10 го и инверторного режимов вентильных преобразователей в устройствах фазового управления применяют различные способы ограничения минимального и максимального углов управления вентильного преобра- 15 зователя, Известно устройство для фазового управления преобразователем, наиболее близкое по технической сущности предлагаемому (прототип), содержащее подсоеди- 20 ненные к фазирующему напряжению .источника питания вентильного преобразователя, преобразователь фазы и разделительный трансформатор, вывод опорного напряжения вторичной обмотки которого 25 соединен с первым входом суммирующего усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выводом для подключения сигнала управле- 30 ния, содержащее также последовательно соединенные второй компаратор. инвертирующий и неинвертирующий входы которого подсоединены, соответственно, к нулевому и фазному выходам преобраэовате- 35 ля фазы, дифференциатор и амплитудный селектор, выход которого подключен ко второму входу суммирующего усилителя.
Однако устройство-прототип имеет существенный недостаток, который проявля- 40 ется при работе вентиль ного преобразователя в инверторном режиме, Известно, что для устойчивой коммутации вентилей в инверторном режиме работы для вентильного преобразователя 45 необходимо выполнить условие
Pmin = "80
Учитывая, что на практике ук(и) не превышает ЗОО, принимают в схемах фазового управления с фиксированным ограничением угла управления запас на коммутацию вентилей в инверторном режиме jasmin-30 и соответствен но йп,ау=-150 .
Однако в устройстве-прототипе пои отсутствии ограничения си нала управления не обеспечивается запас по углу управления (Pmin), необходимый для устойчивой коммутации вентилей преобразователя в инверторном режиме. Указанный режим может быть обеспечен при ограничении величины сигнала управления в зоне значений, соответствующих предельному инверторному режиму вентильного преобразователя. Однако этот способ ограничения, во-первых менее надежен, чем способ ограничения фиксированным значением Цель изобретения — упрощение схемы, повышение надежности и эффективности путем устранения зависимости величины максимального угла управления вентилями преобразователя от величины напряжения источника питания вентильного преобразователя, Поставленная цель достигается тем, что устройство для фазового управления преобразователем, содержащее разделительный трансформатор, вывод опорного напряжения вторичной обмотки которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выводом для подключения сигнала управления, последовательно соединенные второй компаратор, дифференциатор и амплитудный селектор, выход которого подключен ко BTQ рому входу суммирующего усилителя, дополнительно содержит диод, а разделительный трансформатор выполнен трехфазным, причем выводы первичной обмотки разделительного трансформатора предназначены для подсоединения к трехфазной симметричной системе фазирующего напряжения источника питания преобразователя, вывод отстающего по фазе на 120 зл, напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора подключен к катоду диода, анод которого подсоединен к неинвертирующему входу 1791928 6 второго компаратора, а вывод опережающего по фазе на 120 напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора подсоединен к инвертирующему входу второго компаратора. На фиг, 1 показана структурная схема предлагаемого устройства для фазового управления преобразователем; на фиг. 4— временная диаграмма, поясняющая динамику работы предлагаемого устройства. Устройство содержит разделительный трансформатор 1, выполненный трехфазным, выводы 1, 2 и 3 первичной обмотки которого подсоединены к трехфазной симметричной системе фазирующего напряжения источника питания вентильного преобразователя, вывод 1 опорного напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1 соединен с первым входом суммирующего усилителя 2, выход которого подключен к инвертирующему входу 1 первого компаратора 3, неинвертирующий вход 2 которого соединен с выводом для подключения сигнала управления. Устройство содержит также последовательно соединенные второй компаратор 4, дифференциатор 5 и амплитудный селектор 6, причем неинвертирующий вход.1 второго компаратора 4 соединен с анодом диода 7, катод которого подсоединен к выходу 2 от, стающего по фазе на 120 напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1, инвертирующий вход 2 второго компаратора 4 соединен с выводом 3 опережающего по фазе на 120 напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1, а выход амплитудного селектора 6 подключен ко второму входу суммирующего усилителя 2, Выполнение разделительного трансформатора 1 показано на фиг, 1. Первичная обмотка разделительного трансформатор 1 соединяется в треугольник или звезду, в то же время вторичная обмотка соединяется в звезду, общая точка которой подсоединяется к общей точке схемы устройства. Компараторы 3 и 4, дифференциатор 6 и суммирующий усилитель 2 могут быть выполнены по стандартным схемам, применяемым в радиоэлектронике; в качестве амплитудного селектора 6 может быть использована сбоока из двух встречно соединенных стабилитронов. Устройство работает следующим образом. Трехфэзная симметричная система фазирующего напряжения источника питания вентильного преобразователя, подаваемого на выводы 1, 2 и 3 первичной обмотки разделительного трансформатора 1, преобразуется в аналогичную трехфазную систему напряжений Ul, 02 и 03 на выводах 1, 2 и 3 вторичной обмотки разделительного трансформатора 1 i,âûâoä 1 соответствует выводу опорного напряжения, вывод 2 — вы5 воду отстающего по фазе на 120 напряжения, а вывод 3 — выводу опережающего по фазе на 120 напряжения вторичной обмотки). Благодаря соединению неинвертирую10 щего входа 1 второго компаратора 4 с выводом 2 отстающего по фазе на 120" напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1 через диод 7 и инвертирующего входа 2 второго компара15 тора 4 с выводом опережающе "o по фазе на 120 напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1 непосредственной связью на выходе второго компаратора 4 формируется разность на20 пряжений Л01 — 2=0 2 03, где U 2 u U 3.— напряжения, соответственно, на входах 1 и 2 второго компаратора, обладающая свойством, что моменты переходов 25 величины 601-2 через нуль соответствуют углам управления a1=0 (при положительной производной напряжению 601-2) и a2=150 (и ри отрицател ь ной производной напряжения Ж31-2). Напряжение Л01-2 с по30 мощью второго компаратора 4, дифференциатора 5 и амплитудного селектора 6 преобразуется, как это видно иэ временной диаграммы на фиг, 2, в периодическую последовательность узких остроконечных им35 пульсов (напряжение 0дс) положительной и отрицательной полярности, совпадающих по фазе с .моментами переходов напряжения Ь01-2 через нуль. В результате суммирования напряжения UAc с огорным 40 напряжением U1, образуемым на выводе 1 опорного напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1, на выходе суммирующего усилителя 2 формируется напряжение Ucy, представляющее 45 собой в масштабе коэффициента усиления суммирующего усилителя 2 опорное напряжение с наложенными на него узкими остроконечными импульсами в моменты времени, совпадающие с положительным максимумом опорного напряжения (импульсы положительной полярности), и в моменты времени, сдвинутые относительно положительного максимума опорного напряжения на угол a2=150 (импульсы отрицательной полярности). Полученное на выходе суммирующего усилителя 2 напряжение Ucy сравнивается на входе первого компаратора 3 с напряжением сигнала управления Uy, s результате 1791928 чего на выходе первого компаратора 3 (одновременно и выход устройства) образуется напряжение Uy<, представляющее собой периодиче4@ую последовательность прямоугольных импульсов, Передние фронты укаэанных импульсов (U<<) в моменты переходов разности напряжений, поступающих на входы 1 и 2 первого компаратора (AU<>=Ucv Uv), через нуль в зону положительных значений и определяют своим угловым положением угол управления cr. Ввиду наложения на опорное напряжение U> узких остроконечных импульсов (UAG), сформированных на выходе амплитудного селектора 6, диапазон регулировки а при ,регулировке его сигналом управления Uy -ограничен значениями а пап=0 и &max=150 . Кроме того, благодаря указанному наложению, во-первых, исключаются срывы в работе устройства при превышении напряжением сигйала управления уровня, соответствующего амплитудному значению опорного напряжения, а во-вторых, обеспе.чивается типовое значение запаса на коммутацию вентилей преобразователя Pm>n=30 и соответственно а,х=150, независимо от величины напряжения источника питания вентильного преобразователя. Таким образом, в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа удается, Во-ïåðвых, значительно уп ростить схему устройства, исключив из нее преобразователь фазы с функциями преобразования фазы и гальванического разделения сигналов входа и выхода, Во-вторых в предлагаемом устройстве обеспечивается жесткое ограничение максимального угла управления типовым значением Qmax=150, независимым от величины напряжения источника питания вентильного преобразователя, Тем самым достигается повышение надежности и эффективности использования вентильного преобразователя по напряжению при его работе в качестве инвертора. Последнее свойство очень важно для обеспечения быстрого гашения поля возбуждения синхронных и. асинхронизированных машин при 5 использовании в их системах возбуждения тиристорных преобразователей. Формула изобретения устройство для фазового управления преобразователем, содержащее раздели10 тельный трансформатор, вывод опорного напряжения вторичной обмотки которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора, 15 неинвертирующий вход которого соединен с выводом для подключения сигнала управления, последовательно соединенные второй компаратор, дифференциатор и амплитудный селектор, выход которого под20 ключен к второму входу суммирующего усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения схемы, повышения надежности и эффективности путем устранения зависимости величины максимального угла управ25 ления вентилями преобразователя от величины напряжения источника питания вентил ьного преобразователя, снабжено диодом, а разделительный трансформатор выполнен трехфазным, причем выводы пер30 вичной обмотки разделительного трансформатора предназначены для подключения к трехфазной симметричной системе фазирующего напряжения источника питания преобразователя, вывод отстающего по фазе на 35 120 эл, напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора подключен.к катоду диода, анод которого подсоединен к неинвертирующему входу второго компаратора, а вывод опережающего по фа40 эе на 120 эл, напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора подсоединен к инвертирующему входу второго компаратора, 1791928 4Р/Ф 2 Составитель А. Кремецкий Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Патрушева Редактор Н,Пигина Проиэводст енно-иэдагельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Закаэ 158 Тираж ПОДПИСНОЕ ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
