Устройство для управления реверсивным преобразователем

 

ОПИСАНИЕ

Союз Советскик

Социалистических

Республин

< 785941

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 02. 01. 79 (2) ) 2704918/24-07 (5 () с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

Н 02 Р 13/16

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений н открытий

Опубликовано 071280. Бюллетень М 45

Дата опубликования описания Q 71280 (53) УДК 621..314.5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С. Г. Обухов, E. Е. Чаплыгин, Ф. В. Павлов и С . A. Мендыбаев (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Силовая часть преобразователя состоит из двух встречно-параллельно включенных вентильных управляемых комплектов, подключенных к питающей сети через параметрический источник тока, соответствующий фазности. Устройство управления содержит нульорганы тока параметрического источника, генератор тактовых импульсов (он состоит из дифференцирующих цепей и элемента ИЛИ), распределитель и два времязадающих блока: датчик нулевой паузы, который состоит из источников опорного (пилообразного) и управляющего напряжения, пересчетного блока и компаратора, и устройство раздельного управл ния. Преобразователь позволяет получать на выходе постоянный ток, реверсировать его направление, регулировать среднюю величину тока широтно-импульсным способом при сохранении положительных качеств, присущйх всем преобразователям с параметрическим источником тока на входе.

Вместе с тем известное устт.ойство обладает рядом недостатков. Во-первых, создание паузы тока в нагрузке, которое осуществляется закорачиванием параметрического источника тока вентилями обоих комплектов, может осущестИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводе, электротермии и электротехнологии.

Известны преобразователи переменно-5

ro напряжения в постоянный ток, состоящие иэ комплекта неуправляемых вентилей, связанного с питающей сетью через параметрический источник тока $1/ .

Подобные устройства имеют токовую 1О внешнюю характеристику устойчивы к режимам короткого замыкания в нагрузке, имеют высокий коэффициент мощности. Однако управление такими преобразователями может осуществляться лишь 5 внешними средствами за счет изменения структуры параметрического источника тока или переключением обмоток трансформатора. Указанное определяет низкую скорость регулирования то- 20 ка в таких схемах. Реверс тока невозможен неприменима быстродействующая защита по управляющему электроду сияовых вентилей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для управления вентильным преобразователем f2(. 30 (71) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт

785941 вляться в моменты, когда накоплена .значительная энергия в реактивных элеэлементах параметрического источника.

Неблагоприятное течение переходного процесса требует при этом увеличения типовой мощности вентилей и параметрического источника. Во-вторых, в устройстве-прототипе не выявлены призна(ки, позволяющие оптимально управлять преобразователем, а -именно, не достигнуто максимальное быстродействие ре гулирования при минимальном числе од - ) иовременно включенных вентилей.

Целью изобретения является повышение его надежности и быстродействия.

Это.достигается тем, что в устройство для управления реверсивным пре- 15 образователем, состоящим из встречнопараллельных вентильных комплектов и

m-фазного параметрического источника ток, содержащее m нуль-органов тока, прямые и инверсные выходы которых свя-2О заны с формирователем тактовых импульсов, двух времязадающих блоков и распределителя, введены тактируемый

RS-триггер и 2m элементов И, причем прямые и инверсные выходы нуль-органов попарно связаны с элементами И, выходы которых присоединены к распределителю, первый времязадающий блок, связан с распределителем через RS-триггер, тактовый вход которого подключен к выходу формирователя тактовых импульсов, а выход подключен к распределителю непосредственно и через второй времязадающий блок.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для управления реверсивным преобразователем на фиг.2силовая часть вентильного преобразователя, на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

К нуль-органам 1-3 тока присоединен формирователь 4 тактовых импуль-сов, Первый 5 и второй 6 времязадающие блоки присоединены к распределителю 7, причем времязадающий блок 5 присоединен к распределителю через тактируемый RS-триггер 8. Прямые и инверсные выходы нуль-органов 1-3 попарно связаны с элементами И 9-14, выходы которых присоединены к распределителю 7. Вентили первого 15-20 () и второго 21 — 26 комплектов связаны с питающей сетью через параметрический источник 27 тока (для определенности изображена мостовая трехфазная схема соединения вентилей в комплекте).

Нумерация вентилей соответствует порядку их поступления в работу. К обоим вентильным комглектам присоединена нагрузка 28. К управляющим электродам вентилей 15-26 присоединены выходы распределителя 7 (фиг. 1) обыч- 40 но через выходные формирователи (на чертежах не показаны). Питающий трансформатор также не показан на чертежах, так как обычно он входит в состав параметрического источника 27. По-б5 казаны временные диаграммы 29 выходных токов параметрического источника тока, временная диаграмма 30 импульса нулевой паузы, временная диаграмма 31 импульса реверса, временная диаграмма 32 выходного тока преобразователя, на которой указаны номера включенных вентилей в соответствии с фиг. 2, временная диаграмма 33 управляющих импульсов на вентили схемы на которой

1 казаны номера тиристоров, включаеых в данном такте работы (фиг. 3).

Принцип действия устройства позволяет формировать импульсы тока регулируемой длительности любого направления, Ъ узы между импульсами регулируемой величины, причем после паузы происходит изменение направления тока нагрузки (реверс), причем работа в режиме преобразования частоты возможна как при симметрии полуволн, так и при наличии постоянной составляющей в выходном токе.

Рассмотрим принцип действия устройства. Для управления преобразователем с помощью элементов И 9-14 формируются импульсы длительностью 2К/m (для трехфазной мостовой схемы

60 эл.град) которые обозначим а, Ь, с, d, е, и f. формируется импульс нулевой паузы тока Z и импульс реверса

R, причем связь между времязадающими блоками 5 и 6 обеспечивает, что смена значения импульса реверса происходит в момент появления импульоа нулевой паузы. Импульсы реверса и нулевой паузы показаны на диаграммах

30-31 (фиг. 3).

При отсутствии импульса нулевой паузы и Z=O и импульсе реверса R=1, управляющие импульсы подаются на вентили первого комплекта 15-20 в порядке, определяемом функциями на выходе элементов И 9-14 à, b, с, и т. д. При R-=0 управляющие импульсы подаются на вентили второго комплекта (21-26) также в соответствии с функциями а, Ь, с и т. д. При Z=O в нагрузке протекает постоянный ток имеющий максимальное значение. Этот режим имеет место и в устройстве прототипе.

При формировании импульса нулево паузы Z=1 скачком меняется значени импульса реверса, так после работы вентилей первого комплекта в момент (фиг.3) вступают в работу вентили второго комплекта, вентили первого комплекта за счет естественно коммутации выключаются. Однако одновременно с вентилем второго комплекта включаются вентиль вышедшего из работы первого комплекта, принадлежащий к той же фазе, что и включившийся в предшествующем такте вентиль (перечень включаемых вентилей на диаграмме фиг. 3). Таким образом, создаются два контура, закорачивающих парамет. рический источник тока, один из них

785941 связан с верхней клеммой нагрузки, другой — с нижней. Ток в нагрузке равен нулю. При прекращении импульса паузы Z=O управляющие импульсы на ве вентили другого комплекта больше не формируются и восстанавливается прохождение тока через нагрузку (момент с8, фиг. 3). Задержка при этом не превышает одного тактового интервала и является минимально возможной.

Таким образом, логические функции распределителя сводятся к следующему:

+121 Wgi = 3g+RZg

Wy = Rb +RZg Wg2 Rg+RZ

Wg = С +RZg "гЗ= R +RZJ и так далее, где М 5, W „, W - логические функции, соответствующие управляющим импульсам

i-вентиля.

Рассмотрим два варианта реализации устройства.

Первый вариант. Импульс Z формируется первым времязадающим блоком 5, импульс R - времязадающим блоком б.

Синхронизация импульса Z тактовыми импульсами осуществляется в триггере

8, с выхода которого на распределитель 7 поступает импульсы Z, синхронизированные с моментом перехода токов параметрического источника через нуль, что обеспечивает изменение структуры силовой схемы при нулевых токах. Блок 6 может быть выполнен в виде триггера со счетным запуском, он выдает на распределитель импульсы

R, синхронизированные Z.

Второй вариант. Импульс R формируется первым времязадакпдим блоком 5, его синхронизация тактовыми импульсами также осуществляется триггером 8.

Формирование импульса нулевой паузы

Z происходит Во втором блоке б, который выполняется в виде одновибратора с регулируемой задержкой. Синхронизация конца импульса паузы не нуждается в тактировании, так как конец паузы определяется временем естественной коммутации вентилей.

Оба варианта требуют одинаковых аппаратурных затрат и их выбор должен диктоваться структурой входных устройств преобразователя.

Таким образом, устройство для уп равления реверсивным выпрямителем выгодно отличается от прототипа тем, что для переключения силовой схемы происходят при нулевых значениях токов, что позволяет улучшить характер переходных процессов, уменьшить типовую мощность силовой схемы, повысить ее надежность. Схема обеспечивает максимальную скорость регулирования при формировании в нагрузке тока, регулируемого методами одноимпульсного ШИР. Схема может найти применение в электроприводе переменного тока с моментными характеристиками и в электротермии, например для питания

35 электрошлаковых печей.

Формула изобретения

Устройство для управления ревер=ивным преобразователем, состоящим из встречно-параллельных вентильных комплектов и m-фаэного параметрического иСточника тока, содержащее m нульорганов тока, прямые и инверсные выхо. ды которых связаны с формирователем. тактовых импульсов, два времяэадающих блока и распределитель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его надежности и быстродействия, снабжено тактируемым RS-триггером, 2m элементами И, причем прямые и инверсные выходы нуль-органов попарно связаны с элементами И, выходы которых подключены к распреде— лителю,первый времязадающий блок свя. зан с распределителем через тактируемый RS òðèããåð, тактовый вход которого подключен к выходу формирователя тактовых импульсов, а выход подключен к распределителю непосредственно и через второй времязадающий блок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды МЭИ, вып. 159, М., 1973, с. 57-62.

2. Авторское свидетельство СССР

9 554598, кл. Н 02 Р 13/16, 1976 (прототип).

785941

Az2

20 / В @ у gg gt gg 2 g . ВНИИПИ Заказ 8858/56 тираж 783 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектная, 4