Устройство для фазового управления вентильным преобразователем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалист нческив

Республик н>993432 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 14.08.81 (21) 3345314/24-07

И11 М. Кн.

Н 02 Р 13/16 с присоединением заявки М(23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 3001.83. Бюллетень HP 4 (33) УДК 621. 316. .727(088.8) Дата опубликования описания 30 . 01. 83 (72) Авторы изобретения

В. Н. Мишин, С. Н. Сидоров и В A Ячельник

=4 и, Ф, i - ".:;>„ Ц

Научно-исследовательский институт фж рцатики и электромеханики при Томскоь(институте" - " A

-автоматизированных систем упр яйя" и радиоэлектроники (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ.

ВЕНТИЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления вентильными преобразователями переменного и по стоянного тока, предусматривающими воэможность включения вентилей как в диапазоне отстающих, так и опережающих углов управления, к числу которых относятся, например, тиристорные выпрямители, выполненные на полностью управляеьих ключевых прибоPcLX

Известны устройства фазового управления вентильными преобразова-. телями, состоящие из фаэосдвигающе- 15 го устройства, подключенного к форми-. рователю импульсов в каждом канале, принцип действия которых основан на сравнении опорщцо и управляюще-. го сигналов g и 2) .

Недостатком данных устройств является низкое быстродействие, ограниченное частотой питающей сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому. является 25 многоканальное устройство для фазового управления вентильным преобразователем, содержащее в каждом-канале последовательно включенные ком-. паратор, инвертирующий усилитель и 30 дифференцирующую цепь, выход которой подключен к соответствующему входу блока формирователей управляющих импульсов, первый вход компаратора в каждом канале предназначен для подключения управляющего напряжения, а второй для подключения соответствующего опорного напряжения (3).

Сравнение управляющего и опорных сигналов в устройстве производится на участках изменения опорных сигналов в каком-либо одном направлении, чтo является причиной неодинакороЯ частоты формирования управляющих импульсов в динамике при возрастании и убывании управляющего сигнала. Эта особенность придает вентильным преобразователям указанного класса свойство неполной управляемости, выражающееся в несимметричной реакции выходной ЭДС преобразователя на быстрые изменения управляющего сигнала в сторону возрастания и убывания.

Укаэанный недостаток устройств вентильного фазового управления ведет к недоиспользованию динамических возможностей и частотных свойств полностью управляемих преобразователей, следстйием чего является их низкое быстродействие.

993432

4 импульсов, соответствующие выходы каждого из обоих вышеуказанных формирователей подключены к нервым входам элементов И в каждом канале, к вторым входам которых подключены соответственно инвертирующий и неинвертирующий выходы дифференцирующего блока, а выходь> элементов И подключены в каждом канале ко входам элемента ИЛИ, выход которого служит для подключения к управляющим электродам соответствующих вентилей, а вход дифференцирующего блока подклю- "чен к первому входу компаратора, каж дого канала, На фиг. 1 представлена принципи альная схема предлагаемого устрой- ° ства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу при управлении 3-фазным мостовым преобразователем на полностью управляемых вентилях, на фиг. 2 — управляющие импульсы, поступающие на управляющие электроды вентилей, выделены штриховк,ой, Устройство содержит в каждом из шести каналов I-б узел сравнения управляющего и опорного сигналов, выполненный в виде компаратора 7, выход которого подключен к входам инвертирующего усилителя 8 и неинвертирующего усилителя 9, выходы которых через дифференцирующие цепи 10 и 11 связаны с соответствующими входами .блоков формирователей управляющих импульсов 12 и 13, выходы которых

Цель изобретения — повып"= ë,èå быстродействия вентильных преобразователей при отработке управляющих воздействий.

Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для фазового управления вентильным пре-, образователем содержащее, в каждом канале, последовательно включенные, компаратор, инвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выход кото- 1О рой подключен к соответствующему входу блока формирователей управляющих импульсов, первый вход компаратора в каждом канале предназначен для подключения управляющего напря- f5 жения, а второй — для подключения соответствующего опорного напряжения, снабжено дополнительным блоком формирователей управляющих импульсов, дифференцирующим блоком с инвертиру- 2() ющим и не инвентирующим выходами и в каждом канале дополнительными неинвертирующим усилителем и дифференцирующей цепью, двумя элементами И и элементом ИЛИ, причем выходы компараторов в каждом канале через дополнительные неинвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь подключены к соответствующим входам дополнительного блока формирователей управляющих р подключены соответственно к первым входам двухвходовых элементов совпадения И 14 и 15, вторые входы которых соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим выходами дифференцирующего блока 16, а выходы элементов совпадения через элемент ИЛИ 17 связаны с управляющйм электродом вентиля, причем вход диф- ференцирующего блока 16 соединен с управляющим входом компаратора 7.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход компаратора 7 управляющего напряжения 18 и опорного напряжения 19, которыми для каналов управления вентилями анодной группы являются фазные напряжения питания, а для катодной группы— инвертированные фазные напряжения питания, на выходе компаратора формируется модулируемое по ширине прямоугольное напряжение (фиг. 2). Это напряжение инвертируется усилителем 8, повторяется усилителем 9 и после дифференцирования цепями 10 и 11 поступает на входы блоков формирователей управляющих импульсов 12 и 13 в виде коротких запускающих импульсов.

В результате на входе формирователя

12 выделяются кратковременные положительные импульсы 20, формирующиеся позднее точек естественной коммутации в моменты, когда управляющий сигнал сравняется с убывающим по величине опорным сигналом. На входе формирователя 13 запускающие импульсы 21 формируются раньше точек естественной коммутации в моменты равенства управляющего сигнала с возрастающим опорным сигналом. При этом на выходе формирователя 12 образуются широкие управляющие импульсы 22, действующие в диапазоне отстающих углов управления. На выходе формирователя 13 управляющие импульсы 23 формируются в диапазоне опережающих углов управления. При постоянстве управляющего сигнала абсолютные величины углов

24 и 25 управления равны между собой.

Поэтому в установившемся режиме работы преобразователя управляющие импульсы можно подавать на вентиль с выхода любого иэ двух формирователей, например с выхода формирователя 13 (фиг. 2).

В переходном процессе, если управляющее напряжение 18 возрастает, управляющие импульсы на вентиль поступают с выхода фцрмирователя 12, так как в этом случае на вход схемы

14 совпадения с неинвертирующего выхода дифференциатора 16 поступает разрешающий сигнал. Управление преобразователем в это время осуществляется в диапазоне отстающих углов, что обеспечивает безынерционную ре993432 акцию выходной ЭЛС на изменение управляющего сигнала. Если управляющий сигнал убывает, разрешающий сигнал с инвертируюшего выхода дифференциатора 16 подается на вход схемы 15 совпадения, при этом снимается разрешающий сигнал совпадения. Управление преобразователем с этого момента начинает осуществляться в диапазоне опережающих углов, что также обеспечивает беэынерционйость отработки lO устройством управляющего сигнала.

8 результате достигается симметричность и безынерционность реакции выходной ЭДС преобразователя на изменения управляющего воздействия в обо- 15 их направлениях и повышение его быстродействия.

Предлагаемое устройство за счет увеличения быстродействия и, как следствие, улучшения динамических 70 свойств преобразователя позволяет повысить точность существующих систем электропривода, способствует повышению их устойчивости, а значит и уменьшению стоимости регуляторной части привода. Устройство целесообразно применять как в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока, так и в быстродействующем электроприводе постоянного тока беэ дополнительных Функциональных доработок. В отличии от существующих тиристориых преобразователей, транзисторные преобразователи с ключами двусторонней проводимости ana mac- 35 торные преобразователи с искусственной коммутацией с предлагаемым управляющим устройством могут работать при частотах сигнала управления мно.го выше частоты питающей сети. С развитием элементной базы, в частности с разработкой новых типов мощных транзисторов, во многих реверсивиых преобразователях два комплекта тиристорных вентилей можно будет заме» нить на один комплект транзисторных 45 ключей двусторонней. проводимости.

Повышение точности и быстродействия работы электропривода ведет к повы шению производительности существующих механизмов, что, в конечном ито- 50 ге, положительно отразится на качест. ве и количестве продукции.

Экономический .эффект от внедрения изобретения может быть создан за счет повышения производительности 55 и точности механизмов и уменьшения стоимости регуляторной части привода..

Формула изобретейия устройство для фазового управления вентильным преобразователем, содержащее в.каждом канале последовательно включенные компаратор, инвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выход которой подключен к соответствующему входу блока форми« рователей управляющих импульсов, первый вход компаратора в каждом канале предназначен для подключения управляющего напряжения, а второйдля подключения соответствующего опорного напряжения, о т л и ч а" ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено дополнительным блоком формирователей управляющих импульсов, дифференцирующим блоком с инвертирующим и неинвертирующим выходами и в каждом ка-. нале дополнительными неинвертирующим усилителем и дифференцирующей цепью, двумя элементами И и элементом ИЛИ, причем выходы компараторов в каждом канале через дополнительный неинверI тирукиций усилитель и дифференциру ющую цепь подключены к соответствующим входам дополнительного блока формирователей управляющих импульсов, .соответствующие выходы каждого иэ обоих вышеуказанных формирователей подключены к первым входам элементов

И в кажцом канале, к вторйм входам которых подключены соответственно инвертирующий и неинвертирующий выходы.дифференцирующего блока, а выходы элементов И подключены в каждом канале к входам элемента ИЛИ, выход которого служит для подключения к управляющим электродам соответству-. иииих вентилей, а вход дифференцирующего блока подключен к первому входу компаратора каждого канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Писарев й. Л., Деткин Л. П.

Уйравление тиристорными преобразователями. Х., "Энергия", 1975, с. 264.

2. Авторское свидетельство СССР

9 741409, кл. Н 02 Р 13/16, 1978.

3. Лебедев A. М. Следящерегулируемые ткристорные электроприэоды серии ЭТ6И для механизмов подачи станков с ЧПУ. Электротехническая проьыщленность. Электропривод, 1975, вып. 4(39), с. 4-6.

993432 и,у

УлраЮляющив иМ/ц(л4си в Уиалаыив узлам

- ®и <>

i l I ,22

УлраРлвми4 ив июлилыи а аиалаваев уаявв

Р.а аСв a3

Составитель Г. Ефимов

Редактор В. Пилипенко ТехредИ. Гергель Корректор С. Шекмар

Заказ 500/74 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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