Многоканальное устройство для управления реверсивным выпрямителем

 

Союз Советски к

Социапистическин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii93 05 69 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 15.04.80 (21) 2910337/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5 l ) M. Кл.

H 02 P 13/24

9кударстееннвй кемнтет

СССР во делам нзебретеннй н вткрытнй

{53) УДК621.316. . 727 (088.8) Опубликовано 23.05. 82. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 23 .05 . 82 (72) Автор изобретения

А.Е.Алехин

-ой; а (71) заявитель

d (54) %1ОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО-ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

РЕВЕРСИВНЬР1 ВЫПРЯИИТЕЛЕИ

Изобретение относится к электроте;".нике к устройствам управления статическими преобразователями . на управляемых вентилях, и может найти применение в различных электрических установках, например, в источниках пита5 ния, выполненных для питания электропривода постоянного тока металлорежущего станка.

Известно устройство для управления

0 выпрямителем, содержащее нуль-орган, формирователь синхроимпульсов, синхронизируюций трансформатор, формирователь и распределитель выходных сдвоенных импульсов управления flj

t5

Недостатком устройства является сложность, относительно высокая мощность управления и невозможность устранения низкочастотных пульсаций выпрямленного тока при несимметрии напряжения сети.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является мно4 гоканальное устройство для управления реверсивным выпрямителем, содержащее в каждом канале датчик несимметрии напряжеыая питающей сети, регулирующий элемент, фазоимпульсный блок.

В этом многоканальном устройстве для управления выпрямителем и исключения низкочастотных гармоник в выпрямпенном токе добавляется к опорному сигналу или вычитается из него (в зависимости от асимметриИ по знаку и величине) сигнал, пропорциональный асимметрии питающего напряжения, чем и исключаются низкочастотные пульсации в выпрямленном токе (2$.

Недостатком данного устройства является большая мощность управления.

Цель изобретения — уменьшение мощности управления и уменьшения пульсации выпрямленного напряжения и тока при полностью открытом выпрямителе и при несимметрии напряжений питающей сети.

Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для чп9 4 динены к управляющим электродам 12 и 13 вентилей 14 и 15 соответственно одной фазы реверсивного выпрямителя 1.

Работа многоканального устройства дпя управления реверсивным выпрямителем с совместным управлением груп пами вентилей., подсоединенных к нагрузке (фиг, 1) рассмотрим при четырех рех<имах его работы: при симметричном напряжении питания; при амппитудной несимметрии напряжения и среднем значении по модулю напряжения управления; при амплитудной не-. симметрии напряжения и максимапьном значении по модулю напрях<ения управления; при, амплитудной и фазовой несимметрии напряжения и максимальном значении по модулю два напряжения управления при синусои >альном опорном напря>хении.

При симметричном (неискаженном) напрях<ении в сети {первый режим) на выходе датчика несимметрии 5 (фиг. 1) в ка>хдом из каналов управления отсутствует какои-либо потенциал и многоканальное устройство работает как обычные известные фазосдвигающие устройства. Рассмотрим данный режим работы одного канала уйравления многоканального устройства на неискаженную фазу В (фиг. 2). Нри подаче на вход блока сравнения 6 напря>кения управления происходит его сравнение с треугольным стабилизированным напряжением (см. фиг. 2б, фаза В). В момент сравнения напря>хения управления и опорного напряжения происходит реверсирование выходного напряжения блока сравнения 6, которое затем поступает на один из входов регулируемого блока 7, т.е. на базы транзисторов прямой и обратной проводимостей элементов И вЂ” 10. На другом входе регулируемого блока 7, а именно на базах других транзисторов прямой и обратной проводимостей элементов

И вЂ” 10 присутствует ранее поданное напря>хение, разрешающее прохождение импульса управления на линейны>1 усилитель 11 (см. Фиг. 2в для фазы В).

Напряжение разрешения прохо>хдения импульса управления на линейный усилитель 11 вырабатывается блоком определения точки естественной коммутации 9, собранным на усилителе по дифференциальной схеме, на один из входов которого поступает синхронное напряжение той фазы (В) выпрямите93056 равления реверсивным выпрямителем снабжено блоком сравнения, блоком определения точки естественной коммутации, а регулируемый блок выполнен в виде двух элементов И на базе транзисторов разной проводимости, подключенных к линейному усилителю, причем входы блока определения точки естественной коммутации предназначены для подачи соответствующего и опережа- 1<> ющего напряжений, выходы подключены к первым входам элементов И регулиру.емого,блока, первый и второй входы блока сравнения предназначены для подключения опорного напряя<ения и на- 1 цряжения управления, третий вход подключен к выходу датчика несимметрии напряжения питающей сети, а выход ко вторым входам элементов И регулируемого блока.

На фиг. 1 приведена схема одного канала управления многоканального устройства для управления. реверсивным выпрямителем, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства при амплитудной несимметрии питающего напряжения и среднем значении по модулю управляющего напряжения, на Фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства при ампли" тудной несимметрии питающего напряжения и максимальном по модулю управляющем напряжении; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства при амплитудной и фазовой несимметрии питающего напряжения и максимальном по модулю управляющем напряжении при синусоидальном опорном напряжении.

Иногоканальное устройство для уп40 равления реверсивным выпрямителем

1 с совместным управлением группами вентилей 2 и 3, подсоединенными к нагрузке 4, содержит в каждом канале управления датчик несимметрии 5 напряжения питающей сети, подключенный к блоку сравнения 6 опорного напряжения с напряжением управления, связанного с регулируемым элементом

7 ° выход которого подсоединен к фаэоимпульсному блоку 0, дополнительно введенный блок определения точки естественной коммутации 9 подключен к одному из входов регулируемого блока

7 постоящего из двух элементов И 10 на базе транзисторов разной проводимости линейного усилителя 11, связанного выходом со входом фаэоимпульсного блока 8, выходы которого поцсое9305

5 ля 1, которая вступает в работу, а на другой вход поступает напряжение предьщугцей фазы (оканчивающей работу фазы Л). Тем самым обеспечивается разрешение прохождеггия импульсов управления только в интервале от точки естественной коммутации положитель- ного значения напряжения до точки естественной коммутации отрицательного значения напряжения сети. При 10 поступлении на вход усилителя ll выполненного с зоной нечувствительности, сигнала управления определенного знака, он переключается скачком и на его выходе появляется сигнал 15 с крутым фронтом, который далее поступает на фазоимпульсный блок 8, в котором осуществляется дифференцирование фронта сигнала (фиг. 2г для фазы В) и подача его на тот транэис- 20 тор, который открывается от данной полярности дифимпульса до насыщения (транзистор работает в ключевом режиме). Протекающий кратковременно ток, например, через транзистор .с 25 прямой проводимостью трансформируется на управляыций электрод 12 вентиля 14 выпрямителя 1 (см. фиг. 2д для фазы В), чем и осуществляется подключение напряжения очередной фазы к нагрузке 4. При противополо>хной полярности дифимпульса в фазоимпульсном блоке 8 открывается транзистор с обратной проводимостью и импульс включения поступает на управляющий электрод 13 вентиля 15 выпрямителя

l,.чем осуществляется подклг<>чение фазового напряжения другой полярности к нагрузке 4. Допустим, напряжение в фазе А понизилось, а в фазе С увеличилось (см. осциллограммы на фиг. 2а, изображенные сплошной линией). При этом синхронизированное с сетью напряжение подается на вход датчиков несимметрии

5, где оно сравнивается с эталонными стабилизированными напряжениями. В зависимости от того, насколько снизилось (увеличилось) напряжение в г фазе, датчик несимметрии 5 вырабаты50 вает сигнал пропорциональный величиl не несимметрии со знаком минус (или плюс соответственно), который поступает на вход блока сравнения 6, где осуществляется его алгебраическое суммирование с опорным напря>хением, 55 чем и вырабатывается поправка к сигналу. управления со сниженным (или увеличенным) анодным напряжением. При

69 6 подаче на блок сравнения 6 напряжения управления при среднем его значегп<и по модулю (фиг, 26 во втором режиме) блок сравнения 6 осуществляет алгебраическое суммирование опорного сигнала (изображенного сплошной линией на фиг. 26) с сигналом поправки, вырабатываемого датчиком несимметрин

5. Результирующее напряжение (изображенное пунктирной линией на фиг.26) сравнивается с сигналом управления.

Далее сигнал, вырабатываемьпЪ блоком сравнения 6, поступает на одни из входов элементов И 10 на вторых входах которых уже находится импульсное напряжеггие этой же полярности, вырабатываемое блоком определения точки естественной коммутации 9 (см. фиг. 2в).

В результате этого импульс управлений проходит на усилитель ll. Далее схема работает аналогично тому, как описано при симметричном режиме (диаграммы, пояснягщие работу устройства в этом режиме, приведены на фиг. 2).

При подаче на блок сравнения 6 напря><ения управления при максимальном его значении по модулю в третьем режиме работы (фиг. Зб) орган сравнения осуцествляет алгебраическое суммирование опорного сигнала, сигнала поправки (суммарное напряжение которых изображено пунктирной линией на фиг. Зд), вырабатываемого датчиком несимметрии

5 с сигналом управления ° Далее сигнал, вырабатываемый блоком сравнения 6, поступает на один из входов элемента

И вЂ” 10, на втором входе которого отсутствует импульсное (напряжение разрешения прохождения сигнал управления) напря>кение этой же полярности, так как точка естественной коммутации смещена в сторону отставания (см. пунктиром отмеченную точку естественной коммутации,изобрах<енную на фиг. Зв для фазы Л1. Как только импульс, вырабатываемый блоком определения точки естественной коммутации 9, соответствующий такой х<е полярности что и импульс с блока сравнения 6, поступает на элементы И вЂ” 10, осуществляется пропуск импульсного сигнала управления на входы усилителя 11 (см. фиг. Зв для фазы A). Далее схема работает аналогично тому, как описано при симметричном режиме, а диаграммы, поясняющие работу устройства в этом режиме, приведены на фиг ° 3.

На фиг. 4 приведеггы диаграммы мно" гоканального устройства для управФормула изобретения

7 9305 ления выпрямителем (при максимальном . значении по модулю сигнала управления в четвертом режиме работы),, имеющая синусоидальное опорное напряжение, синхронизированное с каждой из фаз питающего напряжения выпрямителя. В данном устройстве необходимость в датчике несимметрии отпадает, так как сдвиг углов управления при искажениИ питавшем напряжении в сети осуществляется автоматически в результате синхронизации опорного напряжения с сетью как IIQ амплитуде, так и IIQ фазе.

В остальном данное устройство работает аналогично известному, а при фазо- 15 вом искажении в питающей сети (см. фиг. 4 в фазе С) работу устройства поясняют диаграммы, приведенные на фиг. 4.

На фиг. 4 приведены идеализирован- >О ные диаграммы выпрямленного напряжения e(t) при значительных искажениях напряжения в сети. Из осциллограмм видно, что даже при таких значительных искажениях в сети площадь выпрямленного напряжения за один интервал проводимости вейтиля в каждой из фаз питающего напряжения поддерживается примерно равной, а следовательно, и выпрямленный ток выпрямителя 1 в нагрузке 4 (фиг. 1) имеет минимальные низкочастотные гармоники, а пропуск управления в одном из периодов в питающем напряжении исключен. Исключение пропуска управления в одном

35 из периодов питающего напряжения снижает .вероятности появления в выпрямителе аварийных процессов, например прорыва инвертора.

При значительном смещении точки

40 естественной коммутации (например, при фазовом и амппитудном искажении в сети, одновременно см. фиг. 4) импульс управления для фазы А для надежного включения вентиля в фазе А уда45 ется уменьшить по ширине примерно с 50 эл. град. до 8-12 эл. град., что позволяет снизить мощность выходных каскадов многоканального устройства управления реверсивным выпрямителем примерно в пять раз.

Снижение низкочастотных гармоник в выпрямленном напряжении выпрямите69 8 ля при искажениях в фазах питающей сети при использовании такого многоканального устройства для управления выпрямителем реверсивного электропри-. вода подачи металлорежущего станка позволяет значительно повысить качество обработки изделий, особенно на высоких скоростях обработки.

Иногоканальное устройство для управления реверсивным выпрямителем, содержащее в каждом канале датчик несимметрии напряжения питающей сети, входы которого предназначены дпя подключения эталонного и соответствующего напряжений сети, регулируемый блок, выход которого подключен ко входу фазосдвигающего блока, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью снижсния мощности управления и уменьшения пульсации выпрямленного напряжения и тока при полностью открытом выпрямителе и при несимметрии напряжений питающей сети, оно снабжено блоком сравнения, блоком определения точки естественной коммутации, а регулируемый блок выполнен в виде двух элементов И на базе транзисторов разной проводимости, подключенных к линейному усилителю, причем входы блока определения точки естественной коммутации предназначены для подачи соответствующего и опережающего напряжений, выходы подключены к первым входам элементов И регулируемого блока, первый и второй входы блока сравнения предназначены для подключения опорного напряжения и напряжения управления, третий вход подключен к выходу датчика несимметрии напряжения питающей сети, а выход — ко входам вторым входам элементов И регулируемого блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ситник Н.Х. Силовые кремниевые блоки. И., "Энергия", 1972, с. 23-28.

2. Авторское свидетельство СССР

В 696588, кл. Н 02 Р 13/24, 1978.