Устройство для управления вентильным преобразователем

 

О П И С А Н И Е (1936352

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалмстмческих

Республмк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (51)M. Кл.

Н 02 P 1З/16 (22) Заявлено 22.04.80 (21} 2914610/24-07 с присоединением заявки J6 (23) Приоритет

3Ьеудерстеенныб квмнтет

СССР аю делам нэобретеннй н отхрытнй

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень № 22 (53) УДK 621.314. .27 (088.8) Дата опубликования описания 17. 06.82 (72) Авторы изобретения

H. П. Ковтун и Б. Н. Океанов (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к устройствам управления вентильными преобразователями, подключенными к автономной электроэнергетической системе, соизмеримой с преобразователем мощности. Преиму5 щественной областью использования изобретения являются устройства управления мощными судовыми вентильными преобразователями.

Известно устройство для управления преобразователем, которое содержит генератор пилообразного напряжения, гене- ратор импульсов и блок сравнения. Генератор пилообразного напряжения синхронизирован с сетью, к которой подключены ts силовые вентили преобразователя и под) ключен к источнику стабилизированного постоянного напряжения, общего для всех фз j1).

Недостатком устройства является зависимость фазы управляющего импульса от частоты тока питающего напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому по техническим средствам и достигаемому эффекту является устройство для управления вентильным преобразователем, которое содержит генератор пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого соединен с выводом для подключения напряжения питающей сети, другой вход подключен к стабилизированному источнику постоянного напряжения, вы- . ход соединен со входом блока сравнения, к другому входу блока сравнения подключен выход сумматора, входы которого соединены с выводами для подключения сигналов управления и смещения, выход блока сравнения подключен ко входу генератора импульсов, выход которого предназначен для подключения управляющего электрода силового тиристора (2).

Недостатками этого устройства являются появление автоколебательного npomecca в цепи нагрузки преобразователя из-за чередования значительных бросков тока при сниженной частоте и увеличенном выходном напряжении преобразовате3 93635 ля с периодами эапирания преобразователя при увеличенной частоте и сниженном выходном напряжении преобу езователя, возможность самопроизвольного запуска электропривода, питающегося от преобразователя, возникновения аварийной ситуации и поражения током обслуживающего персонала; возможность черезмерного повышения выходного напряжения (при работе в выпрямительном ре 1р жиме} или опрокидывания инвертора (в инверторном режиме) и возникновения аварий, т.е. известное устройство обладает малой надежностью.

Бель изобретения — повышение надеж- tS ности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления вентильным преобразователем снабжено блоком регулируемой коррекции напряжения упра- р вления по частоте тока и амплитуде напряжения питающей сети, вход которого предназначен для подключения к питающей сети, а выход соединен с третьим входом сумматора. 25

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для управления вентильным преобразователем; на фиг. 2 — характеристика узла регулируемой коррекции напряжения управления вентильным преобразователем по частоте тока и амплитуде напряжения питающей сети; на фиг. 3 — принципиальная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого подключен к питающей сети 2, блок 3 сравнения, сумматор

4, генератор 5 импульсов, выход которого соединен с управляющим электродов силового тиристора 6, блок 7 регулируемой коррекции управляющего напряжения по частоте тока и амплитуде йапряжения питающей сети.

Блок 7 содержит трансформатор 8, первичная обмотка 9 которого подключена к сети 2, вторичная обмотка 10 трансформатора 8 подключена к резонансному контуру, состоящему из конденсатора 11„ дросселя 12 и параллельно подключенной

50 к дросселю первичной обмотки 13 трансформатора .. 14. Конденсатор 15 и резистор 16, включенные последовательно с первичной обмоткой 13 трансформатора

14 являются подстроечными. Вторичные

55 обмотки 17 и 18 трансформатора 8, а также вторичные обмотки 19 и 20 транс. форматора 14 подключены к фазочувствительному ebmpa HTean, содержащему ebi2 4 прямительные мосты 21 и 22, транзисторы 23 и 24, диоды 25 и 26 и резисторы 27 и 28. Сигнал с выхода азочувствительного выпрямителя через фильтр, собранный на резисторе 29 и конденсаторе 30, подается на потенциометр 31. Вторичная обмотка 32 трансформатора 8 подключена ко входу выпрямительного моста ЗЗ, к выходу которого через фильтр, состоящий из элементов

34 — 36 подключен стабилизатор напряжения, собранный на стабилитроне 37 и резисторе 38. Стабилизатор напряжения нагружен на резистор 39. Вторичная обмотка 40 трансформатора 8 подключена. к выпрямительному мосту 41, к выходу которого через фильтр, состоящий из элементов 42 — 44 подключен потенциометр 45.

Узел коррекции 7 работает следующим образом.

При питании вентильного преобразователя стандартным напряжением, например

380В с частотой, равной 50Гц, резонансный контур, состоящий из конденсатора 11 и дросселя 12, настраивается таким образом, чтобы напряжение на обмотках 19 и 20 трансформатора 14 было сдвинуто по фазе на 90 эл. град. по отношению к напряжению. вторичных обмоток

17 и 18 трансформатора 8. При этом результирующее напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя h U равно нулю.

При помощи движка потенциометра 45 выставляется напряжение, равное по амплитуде стабилизированному напряжению, которое снимается с резистора 39. Так как источники этих напряжений включены встречно друг другу, то результирующее напряжение д0, снимаемое с резистора

39 и потенциометра 45 равно нулю.

Таким образом, получаем нулевую точку (начало координат) характеристик узла коррекции (см. фиг. 2).

При уменьшении только частоты тока питающего напряжения (по отношению к стандартной - 50Гц) из-за наличия резонансного контура происходит увеличение угла сдвига фазы между напряжениями вторичных обмоток трансформаторов

8 и 14, подключейных к фазочувствительному выпрямителю.

Увеличение угла сдвига фазы между напряжениями вторичных обмоток трансформаторов 8 и 14 приводит к появлению результирующего сигнала на выходе фазочувствительного выпрямителя Ь 0 положительной полярности и, следователь15

5 9363 но, к появлению положительного сигнала коррекции.гОй„, . При увеличении только частоты тока йитаюшего напряжения про изойдет уменьшение сдвига фазы между напряжениями вторичных обмоток трансформаторов 8 и 14, что приведет к появлению напряжения Ь U = — 0 отриЭ IX цательной полярности (прямая О на фиг. 2). При увеличении только амплитуды напряжения питающей сети (по о отношению к номинальной) величина на пряжения, которое снимается с потенциометра 45, выше по амплитуде чем стабилизированное напряжение, снимаемое с резистора 39, что приведет к появлению напряжения b О = 0>,, положительной полярности. При уменьшении только амплитуды напряжения питающей

1 сети появится результирующее напряжение Ь О=-Овьцотрицательной полярности 20 (прямая О на фиг. 2).

Прямая д (фиг. 2) характеризует узел коррекции при одновременном уменьшении или увеличении частоты тока и амплитуды напряжения питающей сети, что имеет 25 место в автономной электроэнергетической системе при набросах и сбросах мощных нагрузок.

В этом случае напряжения ЬО и g0 суммируются на резисторе 39 и 45> потенциометрах 31 и 45 и результирующий сигнал 08„хпоступает на вход сумматора 4 устройства управления вентильным преобразователем.

Устройство для управления вентильным преобразователем работает следующим образом.

При питании вентильного преобразователя от автономной электроэнергетической системы с номинальной амплитудой напряжения и стандартной частотой, равной 50 Гц, в момент отсутствия управляющего напряжения на входе сумматора 4, на его выходе за счет напряжения смешения задается такое напряжение, которое при сравнении (в блоке 3) с пилообразным напряжением, получаемым на выходе генератора 1, формирует при помощи генератора 5 такой угол управления силовым тиристором 6, при котором выходное напряжение веитильного преобразователя равно нулю.

При появлении положительного напряжения управления на входе сумматора 4, на его выходе появится суммарный сиг55 нал управления, состоящий из йапряжения смещения и напряжения управления, который, сравниваясь с напряжением генератора 1 в блоке 3, увеличивает угол

52 6 управления силовым тиристором 6, что соответствует работе вентильного преобразователя в инверторном режиме.

При появлении отрицательного напряжения управления на входе сумматора 4, на его выходе появится суммарный сигнал управления, состоящий из разины

I напряжения управления и смешения, который сравниваясь с напряжением генератора 1 в блоке 3, уменьшит угол управления силовым тиристором 6, что соответствует работе преобразователя в выпрямительном режиме.

При частоте тока, равной 50 Гц, и номинальном напряжении питающей сети на выходе блока 7 сигнал отсутствует, т.е. блок 7 при частоте 50 Гц и номинальном напряжении не оказывает влияния на работу устройства для управления вентильным преобразователем.

При уменьшении частоты тока питающей сети, например, до 45 Гц, на выходе блока 7 появляется положительное напряжение, которое, суммируясь с напряжениями управления и смешения в сумматоре 4, формирует на его выходе такой сигнал управления, который увеличивает угол управления силовым тиристором 6, компенсируя, тем самым, отклонение выходного напряжения преобразователя, вызг.нное уменьшением частоты тока питающей сети. При увеличении частоты тока питающей сети, например, до 55 Гц, на выходе блока 7 появляется отрицательное напряжение, которое, суммируясь с напряжениями управления и смешения в сумматоре 4, формирует на его выходе сигнал управления, который уменьшает угол управления силовым тиристором 6, компенсируя, тем, самым отклонение выход» ного напряжения, вызванное увеличением частоты тока питающей сети.

При увеличении амплитуды напряжения питающей сети по сравнению с номинальной, на выходе блока 7 появляется положительное напряжение, которое, суммируясь в сумматоре 4 с напряжениями управления и смешении, формирует на его выходе такой сигнал управления, который увеличивает угол управления силовым тиристором 6, компенсируя, тем самым, отклонение выходного напряжения вен» тильного преобразователя от заданного значения, вызванное увеличением амплитуды напряжения питающей сети.

При уменьшении амплитуды напряжения питающей сети по сравнению с номинальной, на выходе блока 7 появляется отри9363 цательное напряжение, которое, суммируясь в сумматоре 4 с напряжениями управления и смещения, формирует на его выходе такой сигнал управления, который уменьшает угол управления силовым тиристором 6, компенсируя, тем самым, отклонение выходного напряжения вентильного преобразователя от заданного значения, вызванное уменьшением амплитуды напряжения питающей сети. !о

При одновременном изменении частоты тока и амплитуды напряжения питающей сети, на выходе блока. 7 появится суммарный сигнал, сформированный величинами отклонений частоты и напря- 15 жения питающей сети от номинальных значений, который, суммируясь в сумматоре 4 с напряжениями управления и сме щения, поддерживает выходное напряжение вентильного преобразователя неиэ- 2о менным на уровне заданного значения.

Выходное напряжение блока 7 может регулироваться как по частоте, так и по напряжению в широких пределах в зависимости от характеристик регулято- 2s ров генератора и первичного двигателя автономной энергетической системы.

Таким образом, устройство для управления вентильным преобразователем исключает влияние изменений частоты тока зо и амплитуды напряжения питающей сети на выходные характеристики ввнтильного преобразователя, обеспечивает работоспособность вентильных преобразователей при питании от автономной энергетической системы и улучшает эксплуатационные характеристики автономной энергетической системы, содержащей вентильную нагрузку, так как уменьшает колебания ее выходных параметров.

Это позволяет использовать в авто. номных энергетических системах серийные вентильпые преобразователи и внедрять высокостабилизированные вен52 8 тильные электроприводы в автономных системах питания, обеспечивая их устойчивую и надежную работу.

Фор мула изобретения

Устройство для управления вентильным цреобразователем, содержащее генератор пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого соединен с выводом для подключения напряжения питающей сети, другой вход подключен,к стабилизированному источнику постоянного напряжения, выход соединен со входом блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу сумматора, выход блока сравнения соединен со входом ге» нератора импульсов, выход которого соединен с выводом для подключения управляющего электрода тиристора, два входа сумматора соединены с выводами для подключения сигналов управления и. смещения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено блоком регулируемой коррекции напряжения управления по частоте тока и амплитуде напряжения питающей сети, вход которого предназначен для подключения к питающей сети, а выход соединен с третьим входом сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при. экспертизе

l. Ривкин Г. А. Преобразовательные устройства. М., "Энергия", l970, с. 320, 321.

2. Козин Б. М., Сарченко Я. Б..

Управляющие устройства тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока. М., "Энергия", l97l, с. 22-37.

936352

Составитель В. Миронов

Редактор В. Бобков Техред М.Тенер Корректор И. Муска

Заказ 4250/72 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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