Блок управления ШИМ-регулятором для возбуждения синхронного двигателя Российский патент 2023 года по МПК H02P9/30 

Данное изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления ШИМ-регуляторами в преобразователях для возбуждения синхронных двигателей.

Целью предлагаемого изобретения является реализация простого блока управления ШИМ-регулятором в составе выпрямителей для возбуждения синхронных двигателей. Использование в составе ШИМ-регулятора IGBT-транзисторного модуля с гальваническими развязанными транзистором и обратным диодом (или использование одиночного IGBT ключа и одиночного диодного модуля) позволяет поменять местами тиристор и обратный диод в составе ШИМ-регулятора в составе указанного выпрямителя. При этом цепи управления транзистором и тиристором оказываются на одном потенциале. Это позволяет значительно упростить устройство управления ШИМ-регулятором.

Функциональная схема предлагаемого блока управления приведена Фиг. 1. Блок управления ШИМ-регулятором содержит: источник питания 8; задающий генератор 9; узел гальванической развязки 10; усилитель 11; узел защиты 12; генератор пилообразного напряжения 13; усилитель рассогласования 14; узел сравнения 15; формирователь импульса 16; логический элемент «И» 17; логический элемент «ИЛИ» 18; усилитель импульсов транзистора 19; усилитель импульсов тиристора 20.

В изображенном на Фиг. 1 выпрямителя с ШИМ-реулятором 21 цепи управления транзистором IGBT модуля 61 и тиристором 62 находятся на одном потенциале. Поэтому общая точка питания блока управления соединена с точкой соединения эмиттера транзистора IGBT модуля 61 и катода тиристора 62. Это позволяет подавать сигналы управления на транзистор IGBT модуля 61 и тиристор 62 без гальванической развязки. Шунт 22 в составе выпрямителя 21 также соединен с точкой соединения эмиттера транзистора IGBT модуля 61 и катода тиристора 62, поэтому сигнал с шунта может быть использован без гальванической развязки в качестве сигнала обратной связи для стабилизации выходного тока выпрямителя с ШИМ-реулятором 21.

Работа предлагаемого блока управления ШИМ-регулятором 21 для возбуждения синхронных двигателей.

Источник питания 8 обеспечивает положительным напряжением Р1 и отрицательным напряжением М усилитель 19 импульсов управления транзистора, положительным напряжением Р1 усилитель 20 импульсов управления тиристора, положительным напряжением Р2 и отрицательным напряжением М остальные составные части блока управления. С выхода задающего генератора 9 импульсы поступают на вход генератора пилообразного напряжения 13 (ГПН) и на первый вход логического элемента «ИЛИ» 18. При положительном фронте импульса происходит обнуление напряжения на выходе ГПН, а после окончания импульса напряжение на выходе ГПН начинает линейно увеличиваться. Одновременно импульс с выхода задающего генератора 9 проходит через логический элемент «ИЛИ» 18 на усилитель импульсов тиристора 20, который формирует импульс управления тиристором 62.

С выхода генератора пилообразного напряжения 13 пилообразное напряжение поступает на первый вход узла сравнения 15.

Внешний сигнал задания тока Uз.т. через узел гальванической развязки 10 поступает на первый вход усилителя рассогласования 14, а сигнал с шунта 22, входящего в состав выпрямителя с ШИМ-регулятором 21, через усилитель 11 поступает на второй вход усилителя рассогласования 14. Сигнал с выхода усилителя рассогласования 14 поступает на второй вход узла сравнения 15. Узел сравнения 15 на своем выходе формирует импульс, начало которого совпадает с моментом равенства напряжений на его входах, а окончание совпадает с обнулением напряжения ГПН.

Импульс с выхода узла сравнения 15 поступает на первый вход логического элемента «И» 17. Второй вход логического элемента «И» 17 подключен выход узла защиты 12. При работе выпрямителя в нормальном режиме (отсутствие перегрузки по току и перегрева элементов выпрямителя) на выходе узла защиты 12 присутствует уровень логической единицы, а импульсы управления с выхода узла сравнения 15 через логический элемент «И» 17 поступают на вход усилителя импульсов транзистора 19. С выхода усилителя 19 напряжение (положительное во время присутствия импульса и отрицательное во время отсутствия импульса) поступает на затвор транзистора IGBT модуля 61.

При возникновении перегрева или токовой перегрузки выпрямителя из-за неисправности с выхода узла защиты 12 поступает напряжение логического нуля на:

- второй вход логического элемента «И» 17 (снимается импульс управления и закрывается транзистора IGBT модуля 61);

- формирователь импульса 16. На выходе формирователя импульса 16 появляется импульс, который через второй вход логического элемента «ИЛИ» 18 и усилитель 20 поступает на управляющий электрод тиристора 62. При этом тиристор 62 открывается и через диод модуля 61 замыкает ток обмотки возбуждения синхронного двигателя.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления ШИМ-регуляторами в преобразователях для возбуждения синхронных двигателей. Блок управления ШИМ-регулятора, потенциально связанный с силовой схемой с ШИМ-регулятора, содержит источник питания, задающий генератор, узел гальванической развязки, усилитель, узел защиты, генератор пилообразного напряжения, усилитель рассогласования, узел сравнения, формирователь импульса, логические элементы «И», «ИЛИ», усилители импульсов транзистора и тиристора, выходы которых подключены к цепям управления IGBT транзистора и тиристора без гальванической развязки. Выпрямитель содержит устройство плавного пуска, согласующий силовой трансформатор, диодный трехфазный выпрямительный мост, фильтр постоянного напряжения, шунтирующий резистор с тиристорным ключом, ШИМ-регулятор на IGBT-транзисторном модуле, обеспечивает плавное включение выпрямителя (исключает пусковые токи силового трансформатора), высокий (близкий к единице) коэффициент потребляемой мощности во всех режимах работы, малые искажения формы напряжения питающей сети, высокие динамические характеристики. 1 ил.

Блок управления ШИМ-регулятора для возбуждения синхронного двигателя, содержащий источник питания, задающий генератор, узел гальванической развязки, усилитель, узел защиты, генератор пилообразного напряжения, усилитель рассогласования, узел сравнения, формирователь импульса, логический элемент «И», логический элемент «ИЛИ», усилитель импульсов транзистора, усилитель импульсов тиристора; общая точка питания блока соединена с точкой соединения эмиттера транзистора IGBT модуля и катода тиристора, а сигналы управления на транзистор IGBT модуля и тиристор подаются без гальванической развязки, причем: источник питания обеспечивает положительным напряжением Р1 и отрицательным напряжением М усилитель импульсов управления транзистора, положительным напряжением Р1 - усилитель импульсов тиристора, положительным напряжением Р2 и отрицательным напряжением М - остальные составные части блока управления, выход задающего генератора соединен с входом генератора пилообразного напряжения и с первым входом логического элемента «ИЛИ», внешний сигнал задания тока Uз.т. через узел гальванической развязки поступает на первый вход усилителя рассогласования, сигнал с шунта, соединенного с точкой соединения эмиттера транзистора и катода тиристора в составе выпрямителя с блоком ШИМ через усилитель поступает на второй вход усилителя рассогласования 8, выход генератора пилообразного напряжения соединен с первым входом узла сравнения, выход усилителя рассогласования соединен с вторым входом узла сравнения, выход узла сравнения соединен с первым входом логического элемента «И», сигнал с внешнего датчика температуры Rк поступает на первый вход узла защиты, внешний сигнал датчика тока защиты Uд.т.з. поступает на второй вход узла защиты, выход узла защиты соединен со вторым входом логического элемента «И» и входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен со вторым входом логического элемента «ИЛИ», выход логического элемента «И» соединен с входом усилителя импульсов транзистора, выход логического элемента «ИЛИ» соединен с входом усилителя импульсов тиристора, выход усилителя импульсов транзистора соединен с цепью управления транзистора IGBT модуля, выход усилителя импульсов тиристора соединен с управляющим электродом тиристора.