Устройство для фазового управления инвертором тока с компенсирующим звеном

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (щ,991 577. Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (SI)+. Кц.

Н 02 P 13/18 (22) Заявлено 17.07 81 (2l ) 3322694/24-07 с присоецинеииен заявки М

ГевудаРстве«ай кф««т«т

СССР. N ае«аа «з«брет«««й

««т«Рыл«В (23) Приоритет

Опубликовано 23.01.83. Бюллетень М 3 (53) УДК621.

° 316.727 — (088.8) Дата опубликования описания 23.01.83

B. E. Гонкаль, С. И. Бухинский, В. К. Тронь, Л. П. Мельничук и 10. И. Дыхненко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт электродинамики АН Украинской CCP - "*- ="- -

" к=„, г (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

ИНВЕРТОРОМ ТОКА С -КОМПЕНСИРУЮШИМ ЗВЕНОМ

Изобретение относится к электротехнике и предназначается цля стабилизации выходного напряжения инвергора тока с компенсирующим.звеном в вице дросселя, включенного через встречно-параллельно . соединенные гирнсторы.

Известны устройства для управления ниве ргором тока, обеспечиваюшие стабилизацию его выхоцного напряжения и соцержашие зацаюший генератор, элементы

И, ИЛИ, целители частоты, трехпозиционный переключатель, узел блокировки и формирователи импульсов управления тиристорами f 1 ) и f2) .

Нецостатком известных устройств является отсутствие ограничения фазового сдвига между импульсными послецователт ностямн при перенапряжениях питаюшей

-, сети, превышаюших цопустнмый уровень; что приводит к возникновению аварийно го режима в инверторе и подключенной к нему нагрузке, а также изменение.час» тоты выходного напряжения инвертора в процессе его стабилизации.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению является устройство цля управления инвертором тока с компенсирутошим звеном, соцеркашее зацаюший генератор, единичный выход

s которого че.рез элемент ИЛИ и первый целитель частоты соецинен с формирователем импульсов запуска тиристоров компенсируюшего звена, второй целитель частоты, прямой и инверсный выходы ко» о торого поцхлючены к формирователям импульсов запусха тиристоров одной из стоек инвергора. и через элементы И к формирователям импульсов запуска тирис торов другой стойки инвертора, третий целитель частоты, вход которого поцключен к нулевому выходу зацаюшего гене ратора, а выхоц через первый элемент

И - ко второму вхсцу элемента, ИЛИ, го к третьему вхоцу хогорого подсоецинен выхоц второго элемента И, первый и вто рой узел блокировки, трехпоэиционный

qeреключатель, первый выход которого подсоединен ко входу первого элемента И(3).

1 4 мент ИЛИ 20, первый узел блокировки

21, состоящий из усилителя 22 с парафазным выходом, триггера 23, вгорой узел 24 блокировки, состоящий из уси лителя 25 с парафазнымвыходом и трию гера 26, формирователи 27 и 28 — 31 импульсов запуска тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена и тиристоров 14 инвергора токе соответственно. На

BxoQbI узлов блокировки подаются импульсы 32 и 33. Тиристоры 1 и 2 управляются импульсами, поступающими от форми. рователей 28 и 29 импульсов запуска тиристоров инвергора, а тиристоры 3 и

4 - импульсами, поступающими от формирователей 30 и 31 импульсов запуска тиристоров инвергора. Тиристоры 6 и 7 компенсирующего звена управляются посредством формирователя 27 импульсов.

Стабилизация выходного напряжения инвер тора тоха при изменении нагрузки и напряжения питающей сети достигается за счет изменения фазы управляющих импуль сов тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена относительно фазы импульсов управления тиристоров 1 - 4 инвертора. Уст» ройство фазового управления инвертором тоха с компенсирующим звеном обеспечивает как необходимое изменение фазы управляющих импульсов, так и ее ограничение при изменении напряжения питающей сети ниже (выше) нижнего (sepxaего) допустимого уровня напряжения питающей сети, причем соблюдается постоянство частоты выходного напряжения инвертора тока в ароиессе его стабилизации. При превышении верхнего допустимого уровня питающего напряжения инвертор тока отключается и автоматически включается, как только напряжение станет меньше верхнего допустимого уровня.

На фиг. 2 представлены импульсы

34 — 47 на элементах схемы.

Устройство работает следуюшим образом.

Задающий генератор 9 вырабатывает на двух своих вводах две высокочастотные последовательности, сдвинутые друг относительно друга на полпериода выходной частоты генератора. Импульсы 34 единичного выхода задающего генератора

9 поступают на вход второго делителя частоты 13 с прямым и инверсным выходом и через элемент ИЛИ 20 - на sxoa первого делителя 12 частоты.

Импульсы нулевого выхода задающего генератора 9 поступают aà вход третьего делителя 11 частоты и на вход дополни- тельного делителя 14 частоты, причем

3 9Oi5 t

Недостатком устройства является уве. лнчение частоты выходного напряжения инверторов в пропессе его стабилизации. Инвергор тока должен обладать хорошими динамическими характеристиками при

/ работе не изменяющуюся нагрузку и при отклонениях напряжения питающей сети, для этого необходимо повышать быстро- действие устройства в пропессе стабилизапии выходного напряжения, но чем боль 10 ше быстродействие устройства, тем больше изменение частогы, что приводит к срыву инвергирования из-за уменьшения времени восстановления запирающих свойств тиристоров,, т.е. к ненадежной работе инвергора токе, 4

Целью изобретения является повышение надежности работы инвергора тока путем обеспечения постоянства частоты выходного напряжения в процессе его стабилизации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для фазового управления инвертором тока с компенсирующим звеном снабжено дополнительным делителем 25 частоты и элементом И-НЕ, включенным между вторым выходом трехпозипионного переключателя и пе.рвым входом четверто го элемента И, причем единичный выход задающего генератора подключен zo входу 50 второго делителя частоты, а нулевой - ко входу дополнительного целителя частоты, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И, е выход второго узла блокировки подсоединен ко sro35 рому входу элементе И-НЕ.

На фиг. 1 приведена схема инверторе тока с тиристорно-дроссельным компенсирующим звеном, на фиг. 2 - схема устройства фазового управления инверто

40 ром тока с компенсирующим звеном, на фиг. 3 - диаграммы напряжений, пояс, няющие работу устройства.

Haseprop тока (фиг. 1) содержит тиристоры 1 — 4, включенные по мостовой

45 схеме, в диагональ которой включены компенсирующее звено в виде дросселя 5, включенного через встречно»параллельно соединенные тиристоры 6 и 7 и нагрузка 8. Одна стойка инвергора тока содер жит тиристоры 1 и 4, другая - тиристо»

50 ры2иЗ.

Устройство фазового управления инвертором тока с компенсирующим звеном (фпг. 2) содержит задающий генератор 9, трехпозиционный переключатель 10, цели55. тель частоты 11 — 13, дополнительный делитель 14 частоты, элементы И 15, 16 и 17, 18, элемент И HE 19, эле7 6 теля ll частоты через элемент И 15 на вход элемента ИЛИ 20. Таким образом, при увеличении выходного напряжения выше номинального значения через эле мент ИЛИ 20 на вход целителя 12 частоты поступает послецовательность, рав ная сумме импульсов 34, 35 и 36, что приводит к изменению фазового сцвига его выходных сигналов 39, а слецователь но, и импульсов 42 формирователя 27 импульсов запуска тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена относительно импульс. сов 43 — 46 формирователей 28-31 импульсов запуска тиристоров 1 — 4 ин» вергора, соответственно. Ток g+ (фиг.3, и. 48) через компенсирующий дроссель

5 увеличивается и соответственно уменьшается выходное напряжение инвертора.

Изменение момента зажигания тиристоров

6 и 7, компенсирующего звена относитель но включения тиристоров 1 — 4 инверто» ра при изменении нагрузки и питаюшиего напряжения позволяет стабилизировать выходное напряжение () (фиг. 3, и. 48) инвертора тока.

При изменении сигнала обратной связи в противоположную сторону (при уменьшении выходного напряжения инвертора), единичный уровень 37 со второго выхода трехпозидионного переключателя 10 поступает на вхоц элемента И-HE 19, причем в зоне стабилизации на его второй вхоц тахже поступает единичный выходной сигнал второго узла 24 блокировки, и выходной сигнал элемента И-НЕ блокирует прохожцение импульсов с выхоца дополнительного делителя 14 частоты через элемент И 16 на вхоц элемента

ИЛИ 20. Одновременно, нулевой уровень с первого выхоца трехпозипионного перехлючателя 10, поступая на вхоц элемента

И 15 запрещает прохождение через последний импульс 36 с выхода целителя

11 частоты на элемент ИЛИ 20. Таким образом, на вхоц целителя 12 частоты поступают через элемент ИЛИ 20 только импульсы 34 с единичного выхода за- дающего генератора 9, что приводит к изменению фазового сдвига жлпульсов .39 целителя 12 частоты в противоположную сторону по отношению х выхоцным импульсам, 40 и 41 целителя 13 частоты с прямым и инверсным выходом, и в ко нечном итоге - к увеличению выходного напряжения инвергора. Коэффициент деления целителя 13 частоты с прямым и инверсным выхоцом определяется, исхоця из требуемой выходной частоты инвертора тока Коэффициент целения целителя

5 99187 коэффициент деления целителя 11 частоты больше коэффициента деления дополнитель» ного целителя 14 частоты. Выходные импульсы 36 делителя 11 частоты поступают на вход элемента И 15, а выходные импульсы 35 цополнительного целителя 14частоты - на вход элемента И 16. В зависимости от величины сигнала обратной связи трехпозинионный переключатель

10 вырабатывает единичный уровень 37 lO на одном из цвух своих выходов (при величине сигнала обратной связи соответствующему номинальному выходному напряжению инвертора, сигналы на выходе трехпозидионного переключателя 10 отсутствуют). B номинальном режиме нулевой уровень, поступающий на третий вход элемента И 15 с первого выхода трехпозидионного переключателя 10 блокирует прохождение импульсов 36 с выхоца дели теля 11 частоты через элемент И 15 на второй вхоц элемента ИЛИ 20, а нулевой уровень со второго выхоца трехпозидионного переключателя 10, поступающий на вход элемента И-НЕ 19, приводит к фор- 25 мированию на его выхоце ециничного уров ня, который посгупая на вход элемента

И 16, разрешает прохожцение импульсов

35 с выхода дополнительного целителя

14 частоты через элемент И 16 íà вход, элемента. ИЛИ 20. Импульсы с нулевого задающего генератора 9, а, следовательно и импульсы 35 на выхоце цополнительного целителя 14 частоты сдвинуты относительно импульсов 34 единичного вы35 хода генератора 9. Таким образом, в номинальном режиме через элемент ИЛИ

20 на вход делителя 12 частоты поступает суммарная импульсная послецовательность 38, равная сумме частот послецова-. тельностей импульсов 34 и 35. Импульсы

39 с выхода целителя 12 частоты поступают на вход формирователя 27, который формирует импульсы 42 запуска тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена. Импульсы 40 и 41 с прямого и инверсного

BblxoEloB делителя 13 частоты поступают на формирователи.28 и 31 импульсов

43 и 45 запуска тиристоров 1 и 4 одной стойки инвертора тоха и через эле5О менты И 17, 18 - на формирователи

29 и 30, импульсов 44 и 46 запуска тиристоров 2 и 3 цругой стойки.

При увеличении выходного напряжения выше номинального значения, единичный уровень 37 с первого выхода трехпози55 ционного переключателя 10 поступает на третий вход элемента И 15 и разрешает прохождение импульсов 36 с выхоца цели12 частоты. выбирается из условия постоянства фазового сдвига импульсов управления тиристорами компенсируюшего звена относительно импульсов управления тиристорами инверторв в номинальном режиме работы инвергорв

"Д М„ где . - выхоцнвя частота зацаюг щего генератора 9, - частота на выходе дополнительного целителя 14 частоты; 15

- выходная частота инвергооЫ 1( ра тока, К вЂ” коэффициент целения целителя 12 частоты.

При пуске инверторв тока узел 2„4 щ блокировки, представляющий собой усилитель 25 с парафвэным выходом, соециненный с установочными входами 9- григге рв 26, вырабатывает сигнал блокировки (нулевой уровень) поступающий на элемент 25

И-НЕ 19, на выходе которого при этом формируется единичный уровень, поступаю ший на вход элемента И 16. При этом единичный уровень на втором выходе трехпозиционного переключателя 10 не зо влияет на работу инверторв при пуске, который роисдоцит при постоянных пара.метрах реактивных элементов схемы.

Когда выхоцное напряжение инвергора достигнет определенной величины (войдет в зону стабилизации), уровень сигнала на выхоце узла 24 блокировки изменяется на единичный, и. трехпозиционный переключатель 10 начинает влиять на уровень выходного напряжения инвертора. 4ц

Если при работе инвертора напряжение питающей сети становится меньше нижнего цопустимого уровня; узел 24 блокировки ограничивает фазовый сцвиг импул сов.

В следующий после появления сигнала блокировки нв входах элементов И 17, и 18 полупериоц выхоцного тока инвертора (при работающих в предшествующий полупериоц тиристорах, например 1 и 2 инверторв), импульс 45 запуска тиристора

4 инвертора привоцит к запиранию тиристора 2 и естественному гашению тиристоре 1 инвергора. Происхоцит отключение инвергора тока. Аналогично процесс отключения происходит, если в момент превышения вхоцного напряжения инвергора выше цопустимого уровня работают тирис торы 3 и 4 инвертора.

При снижении напряжения питании цо допустимого уровня узел 21 блокировки вырабатывает единичный уровень на вхо дах элементов И 17, 18 я элемента

И 15 и инвертор тока возобновляет ра» боту.

Для исключения влияния переходных о процессов на выхоце инвергора нв вхоц узла 21 блокировки поступает сигнал

32, пропорциональный напряжению на входе инверторв.

Вшбор частоты задающего генератора

9 определяется минимальным шагом требуемого регулирования и уровнем стаби лизации выходного напряжения инне ргора.

Таким образом, использование в устройстве цополнительного делителя частоты и элемента И-HE позволяет изменять фазовый сдвиг и соответственно осушест» влять стабилизацию выходного напряжения инвертора тока, обеспечивая при этом постоянство частоты его выходного напря жения. Причем появляется возможность полностью использовать прецлагаемое устройство по быстроцействию с известным и получить улучшенные цинамические характеристики инверторв тока при работе йа изменяющуюся нагрузку.

Формула изобретения

При увеличении питающего напряжения выше верхнего цопустимого уровня, узел

21 блокировки вырабатывает:сигнал блокировки íà sxoaax элементов И 17, 18 и импул1 на вхоцах элементов И 17, 18 и импульсы 40, 41 с выходов целителя 13 частоты с прямым и инверсным выхоцом не прохоцят на формирователи 29 и 30 импульсов запуска тиристоров 2 и 3 стойки

55 инвертора тока. Оцновременно на первом вхоце элемента И 15 также появляется нулевой уровень и изменение фазового сдвига импульсов прекращается.., Устройство цля фазового управления. инвертором тока с компенсирующим звеном, 1 соцержашее задающий генератор, ецинич» ный выхоц которого через первый вход первого элемента ИЛИ и первый делитель частоты соединен с формирователем импульсов управления тиристоров компенсирующего звена, второй делитель частоты, прямой и инверсный выхоцы которого поцключены к формирователям импульсов запуска тиристоров оцной из стоек инвертора и через первые вхоцы первого и вт рого элемента И - к формирователям

9 991577 10 импульсов запуска тиристоров другой напряжения, оно снаожено дополнительным стойки инвертора, третий целитель. часто- целителем частоты и элементом И-НЕ, ты, вход которого подключен к нулевому включенным между вторым выходом трех

Г

Ьыхоцу эацающего генератора, а выхоц . позиционного переключателя и первым через первый вход третьего элемента И» вхоцом четвертого элемента И, причем к второму вхоау первого элемента ИЛИ, единичный выхоа задающего генератора к третьему входу которого поцсоецинен - подключен к входу. второго целителя часвыхоц четвертого элемента И, трехпоэи- тоти, а нулевой - к входу дополнительноционный переключатель, ахоп которого го делителя частоты, выход которого прецнаэначен цля подключения сигнала 10 соецйнен с вторым входом четвергого обратной связи, первый выхоц подсоединен элемента И, а выхса второго узла бллси. к второму вхоцу третьего элемента И, ровки поцсоецинен к второму вхоцу элетретий вход которого поцклюа.н к выхоцу мента И-НЕ. . nepsoro yaw блокировки, который подключен также к вторым входам первого и 1З Источники информации второго элементов И, вхоц первого уэла- принятые "so внимание при экспертизе блокировки прецназначен цля поцключения 1. Авторское свидетельство СССР, сигнала, пропорционального питающему ¹ 680138, za. H02P 13/18, 1979. напряжению, второй узел блокировки, вхоц 2. Авторское свидетельство СССР которого прецнаэначен цля ноаключения 20 по заявке № 2852862/24.-07, к вхоцу трехпозициониого переключателя,, кл. Н02 Р 13/18, 12.05.80. о T л и.ч а ю щ е е с. я тем, что, с - . 3. Авторское свицетельство СССР целью повьпиения нацежности путем обес« по заявке М 2962511 24-07, печения постоянства частоты выхоцного:кл. НО2 Р 13/1®, 08.01.81.

Составитель О. Парфенова

Редактор Н. Пушнеккова Техред-Т.Фанта Корректор О. Билак

Заказ 161/75 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

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