Устройство для управления многофазным вентильным преобразователем

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ Св ТЕЛЬСТВУ

Сеюэ Саеетсних

Социалистических

Реснублнк

<11873376 (63) Дополнительное к авт. саид-ву

I (22) Заявлено 1009.79 (21) 2815851/24-07 с присоединением заявки Hо (23)Приоритет

Опубликовано 151081. Бюллетень Й9 З8

Дата опубликования описания 151 Q81 р > З

Н 02 P 13/16

Государственный квинтет

СССР но дмаи нзобретеннй н открытнй (53) УДК Ы1. З16.. 727 (088. 8) Г

А.В. Наталкин, Ю.Г. Толстов, А.М. Колоколкин, Ю.Н. Лавковский, Н.М. Купцов и А.И. Нуждин (72) Авторы . изобретения

„",„Г.сс-,„

".":,.чН .с1 с ;с „,.. 1 4

l у" 1. со (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО, ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ

BEHTHJlbHblN ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может быть использовано в одноканальных системах управления вентильЙыми преобразователями (ВП) со стабильнои и регулируемой частотой.

Известно устройство управления мно,гофазными ВП, содержащее основной канал управления, состоящий из интегратора, . нуль-органа и кольцевого распределителя, и блок ограничения диапазона иэменеиня угла управления Ц., включающий в себя неуправляемый выпрямитель на базаэмиттерных переходах .транзисторов, коллекторы которых связаны с выходами кольцевого счетчика, дополнительные транзисторы, образующие схему совпадений и два узла эедержки,выходы которых соединены с соответствую щими входами интегратора, а входы с эмиттерами основных и дополнительных транзисторов Г11.

Известное устройство может быть использовано только в ВП,. питакхцихся от мощных сетей переменного тока с стабильной частотой и незначительным уровнем помех, что ограничивает. функциональные воэможности устройства.

Наиболее близким техническим решением к данному является устройство, содеркащее основной и два вспомога-. тельных канала управления, каждый из. которых состоит из последовательно соединенных -интегратора с шунирующим ключем и нуль-органа, распределитель импульсов, одни выходы которого соединены с входами формирователей, выходами подключенных к выходным выво-. дам устройства, логический узел,два элемента сравнения, резисторы потенннонетрн и ноточннн онеиении (2).

Недостаток известного устройствазначительная асинееетрия выходных импульсов при низких частотах сети пе-.. ременного тока питающей ВП, связанная с установкой фильтров на входе устройства, что снижает надежность его работы.

Другим недостатком известного. устройства является большая чувствительность к изменениям напряжения и частоты сети. Указанные недостатки ограничивают функциональные воэможности устройства.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей за счет повышения симметрии выходных импульсов и уменьшения чувствительности к издан нениям напряжения и частоты питающей сети.

873376

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления многофазным вентильным преобразователем введены два блока сравнения, два коммутатора, два выпрямителя и два аналоговых ключа, вход основного канала соединен через один потенциометр с выходом коммутаторов, а через один резистор с управляющим входом устройВ ства, к входу каждого блока ограничения подключен выход соответствующего аналогового ключа, входы которых и входы элементов сравнения через другие потенциометры и резисторы соединены с выходом выпрямителей и коммутаторов, входами подключенных к шинам переменного тока вентильного преобразователя, управляющий вход каждого аналогового ключа соединен с выходом соответствующего элемента сравнения, выходы основного канала и блоков ограничения подключен к входам логического узла, выходом соединенного с управляющими входами шунтирующих ключей интеграторов и выходом распределителя, другие выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов, а источник смещения через третьи резисторы соединен с входами нуль-органов блоков ограничения.

Ва фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства, на фиг. 2, 3 и 4 — возможные схемы отдельных узлов и элементов, на фиг. 5 — диаграмма работы устройства при различных углах упраЬления.

Устройство содержит канал управления 1 и блоки ограничения 2,и 3, каждый из которых состоит из. йнтегратора 4 с шунтирующим ключом 5 и нульоргана б. Выходы каналов 1-3 соединены с входами 7, 8 и 9 логического узла 10, выход 11 которого подключен к управляющим входам 12 шунтирующих ключей 5, а выход 13 к входу распределителя 14, одни выходы 15 которого соединены с входами формирователей

16 — 21. Выходы формирователей подключены к выходным выводам 22 устройства. Другие выходы 23 распределите° ля 14 соединены с управляющими входами 24 коммутаторов 25 и 26, входы которых, и входы выпрямителей 27 и 28 подключены к шинам переменного тока

29 вентильного преобразователя. Вход основного канала через потенциометр

30, соединен с выходом коммутаторов .25 и 26, а через резистор 31 с управ-. ляющим входом 32 устройства. Входы вспомогательных каналов 2 и 3 через аналоговые ключи 33 и 34, и через потенциометры и резисторы 35-38 подключены к выходу коммутаторов 25 и

26 и выпрямителей 27 и 28. Управляющие входы аналоговых ключей 33 и 34 соединены с выходом соответствующих элементов сравнения 39 и 40, входы которых через потенциометры и резисторы 41-44 подключены к выходу коммутаторов 25 и 26 и выпрямителей 27

28. Вход каждого нуль-органа б содинен через соответствующие третьи резисторы 45-47 с источником смеще ния 48 °

Логический узел 10 (фиг. 2) может состоять, например, из элементов 49 и 50, которые образуют элемент И-ИЛИНЕ, выход которого соединен с управляющим входом одновибратора, собранного на элементах 51 и 52. Выход одновибратора соединен с выходом

11 логического узла. Входы 53 и 54 служат для управления работой логического узла 10.

Одна иэ возможных схем распределителя импульсов 14 (фиг. 3) состоит из кольцевого счетчика на ДК -триггерах 55, 56 и 57, дешифратора 58, выходы которого подключены к выходам 23 распределителя непосредственно, а к

2О выходам 15 через многовходовые логические элементы И-BE 59 и )60, которые формируют длительность выходных импульсов (60 или 120 эл.град.), и вход 61 блокирования импульсов уп2,равления. Вход 62 служть для подачи импульсов управления на все вентили преобразователя.

Формирователи импульсов 16-21 (фиг. 4) являются по-существу усили:телями мощности и служат для гальванической развязки импульсов управления. Каждый из формирователей 16-21 состоит, например, из транзистора 63, малогабаритного импульсного трансформатора 64, диодов 65 и 66, через коЗ5 торые подается напряжение частотного заполнения выходных импульсов формирователей, и выходного выпрямителя

67, выход которого через ограничивающий резистор 68 и форсирующую ЕС-це40 почку 69 и 70 подключен к соответствующему выходному выводу 22 устройства.

Устройство управления многофаэным вентильным преобразователем работает

4 следующим образом.

При включении питающих напряжений и.напряжения сети переменного тока на входы выпрямителей и коммутаторов, кольцевой счетчик распределителя 14

О устанавливается в произвольное состояние, при котором на одном иэ выходов дешифратора 58 появляется единичный потенциал, включающий соответствующие ключевые элементы коммутаторов 25 и 26. При этом иа вход основного канала 1, элементов сравнения 39 и 40 и.входы аналоговых ключей 33 и

34 с выхода коммутаторов 25 и 26 через соответствующие потеициометри подаются два линейных напряжения с шин що переменного тока вентильного преобразователя, сдвинутые по фазе, например, на 120 эл. град. (фиг. 5 в,б), а с выхода выпрямителей 27 и 28 напряжения, пропорциональные амплитуде

Ьп напряжения на шинах переменного

873376

40 тока,вентильного преобразователя. На вход основного канала подается сигнал управления 0„„ ., который определяет угол управления 11(.вентильным преобразователем в нормальных режимах работы. Блоки ограничения 2 и 3 служат для формирования граничных углов управления с(ри с(1„ таким образом, что

0(. « + « сь. для выпрямителей, и

> >ць

1кЛя ведомых инверторов, причем с(=Я -P

Диаграммы напряжений на выходе коммутаторов 25 и 26 и выходе (входе, для ведомых инверторов) вентильного преобразователя показаны на фиг. 5О;

Ь,о соответственно.

Канал 1 и блоки ограничения 2 и 3 .реализуют известный способ асинхронного управления, при котором чщ Цм жА < о le T .1 1Е где О - напряжение источника смещеО ния, ь25

U — величина сигнала управления на входе соответствующего канала управления; ьК=х f. — круговая частота напряжения на шинах переменного тока 30 вентильного преобразователя, 3,Ф - постоянные времени интегратора.

Для основного канала 1 U® задается системой регулирования вентиль- 35 ногЬ преобразователя в зависимости от режима работы. Для блоков ограничения U R 0 (реально 0,5 — 1В) а юлю

0„, ((„С,.)= О„„С09(Ь,Ы„,). поэтому граничные углы управления о о и 0 к1не зависят от частоты и амплитуда напряжения на шинах переменного тока веитильного преобразователя;

Аналоговые ключи на входе блоков 45 ограничения управления служат для повышения симметрии выходных импульсов и динамических свойств устройства, при работе с граничными узлами управления, так как при малой величи- 50 не Оо в них возможно возникновение субгармонкческих колебаний.

Включение аналоговых ключей 33 и

34, а, следовательно, и момент качала интегрирования интеграторами 4 блоков ограничения, определяется элементами сравнения 39 и 40, на вход которых поступают сигналы с соответствующкх потенциометров, включенных на выходе коммутаторов и выпрямителей, Работа элементов сравнения и аналого- вб вых ключей на входе вспомогательных каналов поясняется диаграммой, представленной на фиг. 5.

Из диаграмиа видно, что интегратор 4 блока орраничения 2, формирую- 5 щего граничный угол управления (,интегрирует разность сигналов коммутатора 25 и выпрямителя 27, только в том случае, если сигнал на выходе коммутатора 25 меньше напряжения

К00.1-, т.е. сигнал на выходе элемента сравнения 39 положительный.

Также работает и блок ограничения

3, формирующий граничный угол управления О1, в котором элемент сравнения 40 включает аналоговый ключ 34 при напряжении на выходе коммутатора

26 больше сигнала К U ь . Величина коэффициента К и К;„может изменяться в диапазоне от "-1" до "+1" и всегда однозначно связана с величиной формируемого граничного угла управления

Ко cog(ckp++fiP), ()

Km i COS (с4т + /И

Суммирование выходных импульсов основного 1 и вспомогательных 2 и 3 каналов осуществляется логическим узлом 10„ который вырабатывает переключающий импульс при наличии сигнала на выходе каналов управления формирующих углы 0(.и О в, либо по сигналу на выходе канала управления формирующего угол 0L, Распределитель импульсов 14 совместно с формирователями

16-21 осуществляет поочередное включение вентилей преобразователя импульсами управления требуемои дли-.. тельности и формы. Кроме этого распределитель импульсов управляет работои коммутаторов 25 и 26, которые являются аналогами вентнльного преобразователя и выполнены на полностью управляемых ключах.

Основные преимущества данной системы управления заключаются в следующем.

Введение аналоговых ключей на входе интеграторов блоков ограничения, управляемых элементами сравнения определяющими момент начала работы интеграторов, позволяет повысить симметрию выходных импульсов и устранить субгармонические колебания при работе СИФУ с граничными углами управления, обеспечить оптимальный .(за один такт) переход СИФУ с минимального д на максимальны 1 с(, угол управления о (фиг. 5,а) . При этом сохраняется . асинхронный принцип формирования угпов управления e(,,g(,Ф„д, а следовательно, и повышенная помехоустойчивость СИФУ.

Кроме того, так как сигналы О К для блоков ограничения и элементов кР сравнения пропорциональны напряжению на шинах переменного тока вентиль= ного преобразователя, то величина yr. ловс(ри „практически не зависит от частоты и амплитуды напряжения на шинах переменного тока вентильного IIpe обраэователя. Указанные отличия позволяют значительно расширить функциональные возможности устройства управ873376 ления и обеспечить его надежную работу в практически неограниченном диапазоне изменения напряжения и частоты сети переменного тока, питающей вентильный преобразователь.

Формула изобретения

Устройство для управления многофазным вентильным преобразователем, содержащее канал управления, состоящий из последовательно соединенных интегратора с шунтирующим .ключом и нуль-органа, вход которого подключен к источнику смещения, распределитель импульсов, одни выходы которого сое- 15 .динены с входами формирователей, выходы которых служат для подключения к тиристорам преобразователя, логический узел, два блока ограничения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено двумя блоками сравнения, двумя коммутаторами, двумя выпрямителями и двумя аналоговыми ключами, каждый блок ограничения выполнен управляемым в виде последовательно соединенных интегратора с штунти рующим ключом и нуль-органа, вход канала управления соединен с выходами коммутаторов и является управляющим входом устройства, к входу каждого блока ограничення подключен выход соответствующего аналогового ключа, управляющий вход которого подключен к выходу соответствующего элемента сравнения, входы аналоговых ключей и входы элементов сравнения связаны с выходами выпрямителей и коммутаторов, входы выпрямителей и коммутаторов служат для подключения к шинам переменного тока, выходы канала управления и блоков ограничения подключены к входам логического-узла, выходом соединенного с управляющими входами шунтирующих ключей интеграторов канала управления и блоков ограничения и входом распределителя, другие выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов, а источник смещения соединен с входами нуль-органов блоков ограничения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 603090, кл. Н. 02 Р 13/16, 1976 °

2. Писарев A.Ë. Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями. М., "Энергия", 1975, с. 108, рис. 3-6.