Способ управления циклоконвертором и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК H02P13/30 

ле логического блока на входы первого элемента И-НЕ подключены выход распределителя, соответствующий вентильной тройке, управляемой этим каналом, выход реверсивного счетчика выпрямительного угла соответствующей группы вентилей (анодной или катодной) и через элемент НЕ, выход датчика состояния встречно-параллельной тройки вентилей, на вход второго элемента И-НЕ подключены выход

распределителя, управляющий встречно-параллельной тройкой вентилей, выход реверсивного счетчика инверторного угла открытия данной группы и непосредственно выход датчика состояния данной тройки вентилей, выходы элементов И-НЕ соединены с входами .элемента ИЛИ, выходом подключенного к соответствующе;му выходу логического блока.

1. Способ управления .циклоконвертором, заключающийся в том, что формируют сигналы раздельного управления с длительностью, 180 эл.град по выходной частоте, формируют сиг.налы об отсутствии тока в вентиль 1ых тройках анодных и катодных групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раздельного управления и сигнала об отсутствии тока во встречно-параллельной тройке вентилей, а углы открытия вентилей регулируют согласоваино, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, увеличения надежности циклоконвертора и улучшения, формы напряжения на его выходе, формируют сигналы о наличии тока в тройках вентилей/ переводят каждую работающую тройку вентилей из выпрямительного в инрерторный режим при совпадении во времени сигнала раздельного управления встречнопараллельной тройкой вентилей и сигнала о наличии тока в .работающей тройке вентилей, причем углы открытия вентилей регулируют с линейным согласованием. 2. Устройство для управления циклоконвертором, содержащее генератор :тактовых импульсов, блок синхронизации , распределитель и датчики состояния троек вентилей, о.т ли ч а4ющ е ёс я тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения цикле конвертора и упрощения схемы устройства, оно снабжено.делителем , шестью элементами НЕ, реверсивными счетчиками и логическим блоком, каждый из шести каналов которого содержит два элемента И-НЕ и эле§ мент ИЛИ, а блок синхронизации выполнен с прямым и инверсным вь хода(О ми, причем прямой выход блока синхронизации соединен с входами peBiepCHBного счетчика выпрямительного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного .счетчика инверторного угла открытия катодных троек вентилей, инв.ерсный выход блока синхронизации соединен с входами реверсивного счетчика инверторного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика выпрямительного угла открытия катодных троек вентилей , выход генератора тактовых им 1 пульсов непосредственно соединен с вычитающими счетными входами реверсивных, счетчиков выпрямительных углов анодных и катодных троек и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторне-ч углов анодных и катодных троек вентилей, а через делитель выход указанного генератора соединен с входом распределителя , выходы распределителя и реверсивных счетчиков подключены к соответствующим входам логического блока, а выходы датчиков состояния троек вентилей соединены с входами логического блока непосредственно и через элементы НЕ, в каждом кана

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам раздельного управления циклоконверторами с прямоугольным законом модуляции вь осодного напряжения и естественной коммутацией вентилей.

Известен способ управления циклоконвертором, заключающийся в формировании задающими устройствами интервалов разрешенной работы вентильных групп, сравнении длительности этих интервалов с длительностью протекания тока через соответствуквдие группы и в формировании в функции тока разности этих длительностей сигналов коррекцией углов открытия вентилей в выпрямительном и инверторном режимах { .

Организация такого управления улучшает симметрию полуволн выходного напряжения, но одновременно увеличивает амплитуды высших гармоник в кривой выходного напряжения и ле ус раняет зависимости форььз .выходного напряжения от нагрузки.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому

.результату является способ управления циклоконвертором, заключающийся в.том, что формируют сигналы длительностью 180 эл.град по выходной частоте для раздельного управления вентильными тройками, формируют сигналы об отсутствии тока в вентильных тройках анодной и катодной групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раздельного управления и сигнала об отсутствии тока-во встречно-параллельной тройке вентилей, переводят р ботанлцую тройку из выпрямительного в

.инверторный режим по сигналу раздельного управления встречно-параллельной тройки, причем углы открытия вентилей в выпрямительном и инверторном режимах регулируют согласован2

но по закону otg + Ы и 120°эл,ая по частоте сети.

Однако при работе с малыми нагрузками в режиме прерывистых токов ра5 ботающие тройки по сигналам раздельного управления переводятся в инверторный режим, когда в этом нет необходимости; В результате одновременно формируется разрешение на инвер0 торный режим работающей тройки и выпрямительный режим встречно-параллельной тройки вентилей, что может привести к аварийной ситуации. Регулирование углов открытия вентилей

с ic нелинейным согласованием ( о(. «+

+ с6н эл.град.) приводит к появлению ступенек в выходном напряжении при переводе троек из выпрямительного режима в инверторный, что ухудшает форму напряжения на выходе

0 циклоконвертора, пр.иводя к. зависимости формы напряжения и коэффициента передачи-циклоконвертора от нагрузки. Эти недостатки ограничивают функциональные возможности, снижают

5 надежность и ухудшают форму напряжения при управлении циклоконвертором по известному способу.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей,

G увеличение надежности циклоконвертора и улучшение формы напряжения на его выходе.

Поставленная цель достипается тем. что согласно способу управления циклоконвертором, заключающемся в том, что формируют сигналы раздельного управления с длительностью 180 эл. град, по выходной частоте, формируют сигналы об отсутствии тока

0 в вентильных троЛкак анодных и катогных групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раздельного управле5 НИИ и сигнала об отсутствии токаЪо встречно-параллельной тройке вентилей, а углы рткрытия вентилей регулируют согласованно, формируют сигнал о наличии тока в тройках вентилей, переводят каждую работаюгцую тройку вентилей из выпрямительного в инвер торный, режим при совпадении во времени сигнала раздельного управления встречно-параллельной тройкой венти лей и с сигнала о наличии тока в ра ботающей тройке вентилей, причем уг лы открытия вентилей регулируют с линейным согласованием. Известно устройство управления циклоконвертором, содержащее блок синхронизации, задающий генератор с распределителем, а в канале управле ния каждой фазой - две схемы управления углами открытия вентилей, два элемента И, датчики.нуля тока вентильных троек и элемент ИЛИ, причем входы каждого элемента И соединены с соответствующими выходом распреде лителя и выходом соответствующего датчика нуля тока 2 . Недостатком устройства является невысокая надежность, зависимость формы выходного напряжения от нагру ки и невысокая стабильность из-за большого количества аналоговых операций. Наиболее близким к изобретению по. структуре, и до.стигаемому результату является цифровое устройство у равления многофазным преобразователем часто.ты с непосредственной связью, содержащее счетчик углов, генератор тактовых импульсов, переключатель, многоразрядные ключи, устройство синхронизации, блоки памяти, ключи с памятью, генератор им пульсов опорного кода, цифровую схе му сравнения, распределитель и датч ки состояния вентильных троек з . Основными недостатками устройств является зависимость формы выходног напряжения от нагрузки и сложность схемы. Так, для управления трехфазным циклоконвертором при сохранении закона управлеЕ1ия углами открытия вентилей о(.ц+обн л. град., количество блоков возрастает почти в три раза. , Делью изобретения является улучшение формы выходного напряжения циклоконвертора и упрощение схемы. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управлени диклоконвертором, содержащее генера тор тактовых импульсов, блок синхро низсщии, распределитель и датчики состояния троек вентилей, снабжено делителем частоты, шестью элементами НЕ, реверсивными счетчиками и, ло гическим блоком, каждый из шести ка налов которого содержит два элемента И-НБ, и элемент ИЛИ, а блок синхронизации выполнен с прямым и инверсным выходами, причем-прямой выход блока синхронизации соединен со входами реверсивного счетчика , выпрямительного угла открытия, анод- I ных троек вентилей и реверсивного счетчика инверторного угла открытия катодных троек вентилей, инверсный выход блока синхронизации соединен с входами реверсивного счетчика инверторного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика выпрямительного угла открытия катодныхтроек вентилей, выход генератора тактовых импульсов непосредственно .соединен с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков выпрямительных углов анодных и катодных троек и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторных углов анодных и катодньЬс троек вентилей, а через делитель выход указанного генератора соединен со входом распределителя, выходы распределителя и реверсивных счетчиков углов открытия вентилей подключены к соответствующим входам.логического блока, а выходы датчиков состояния троек вентилей соединены .со входами .логического блока непосредственно и через элементы НЕ, в каждом канале логического блока на входы пе ;вого элемента И-НЕ подключены выход распределителя, соответствующий вентильной тройке, управляемой этим каналом, выход реверсивного счетчика выпрямительных углов соответствующей группы вентилей (анодной или катодной) и через элемент НЕ, выход датчика состояния встречно-параллельной тройки вентилей, на вход второго элемента И-НЕ подключены выход распределителя, управляющий встречнопараллельной тройкой вентилей, выход реверсивного счетчика инверторных углов открытия данной группы и непосредственно выход датчика состояния данной тройки вентилей, выходы элементов И-НЕ соединены со входами элемента ИЛИ, выходом подключенной к соответствующему выходу логического блока. На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ. на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая работу устройства; на фиг. 3 - схема силовой части циклоконвертора; на фиг. 4 - схем,а управления циклоконвертором. На фиг. 1 представлено U, Up сигналы управления углами открытия вентилей, U - сигнал управления частотой, Цд - напряжение на.выходе фазы А циклоконвертора, U - напряжение питающей сети , , , -импульсы управления выпрямителЪных и инверторных углов (об , /3 ) анодных и катодных (k) троек вентилей, Рдд , , Рдь , РКБ . Pfec - импульсы на соответствующих выходах распределителя для раздельного управления (А, k) анодными или катодными группами троек (А, В, в) фаз.

Устройство содержит блоки 1-4 импульсно-фаэового управления, блок 5 синхронизации, эадаюиий генератор б, распределитель 7, элементы й-НЕ 8-11, датчики 12, 13 состояния вентильных троек фазы А, элементы НЕ 14 и 15, элементы ИЛИ 16 и 17; вбНтильные тройки 18-19 фазы А; элементы И-НЕ 8-11 и элементы 16 и 17 объединены в логический блок 20.

На фиг. 4 представлены , - код управления частотой, Вд-В,- код управления углами открытия вентилей, блок 21 синхронизации, элемент 22 ЙШГ 15 канала автопрдстройки, генератор 23,тактовых импульсов, реверсивные счетчики 24-27 углов, делитель 28 частоты, распределитель 29 импульсов , логический блок 30, датчики 31 20 состояния троек вентилей элементы НЕ-32, элементы И-НЕ ЗЗ-Зб, элементы ИЛИ 37-38.

На входы кангшов импульсно-фазового управления подгиотся сигналы 25 управления выпрямительными U« и инверторными иft углами (фиг. 1; открыл тия вентилей. Причем в отличие от прототипа принято линейное сог;ласование, что в схеме реализовано за JQ счет независимого управления выпрямительными углами, и зависимого инверторными. При этом Up -формируется на сумматоре, как ® ° ках импульсно-фаэового управления с анодной (1, 3) и катодной (2, 3) троек вентилей (фиг. 1) импульсы с блока 5 синхронизации (U, U) сдвигаются на углы, соответствующие входным сигналам управления. Одновременно на вход задающего генератора 6 40 (фиг. 1) подают сигнал управления частоте- и..С задающего генератора импульсная последовательность требуемой частоты поступает на распределитель 7, на выходах которого фор- 45 мируется б импульсных последователь AA A ot A( AA AA KA Act AA A A frf liA -KAoC KAp KдкA AA I :Л KAPAA

где X - символ логических операций. Эти зависимости определяют полную однозначность включения и переклюгчения троек вентилей. Так, если токов нет, то вторые слагаемые обращаются в нуль и возможны лишь выпрямительные режив ы в соответствии- с разрешением распределителя. Если же протекает ток, например, в катодной тройке фазы, то исключается любой режим анодной тройки, а режим катодной тройки определяется распределителем и т.д.

ностей для раздельного управления тройками вентилей, определяющая разрешенные интервалы включения каждой тройки: Рдд - анодной тройки фазы А; Р,.( - катодной тройки фазы Аи т.д. Далее формирование управляющих импульсов троек (например,.фазы А) осуществляется следующим образом. Импульсы управления выпрямительным режимом анодной тройки фазы А (13) с одного из выходов импульса фазового управления 1 подаются на первый вход элемента И-НЕ 8. На ее второй вход поступает сигнал разрешения работы Рд t с распределителя 7, а на третий вход подается сигнал о состоянии вентилей встречно-параллельной тройки 19 с датчика 13 состояния тройки вентилей через элемент НЕ 15., В результате сигналы ((- передаются на тройку вентилей при условии совпадеНИИ Рдд (фиг. 2) и наличии самих сигналов ид . Для формирования сигналов ийверторного режима тройки 18 (фиг. 1) на входы элемента И-НЕ поступают импульсы идя с импульснофазовогр управления 3 инверторного режима анодных троек, импульсы с выхода распределителя 7 (фиг. 1,2)

сигнал с датчика состояния собствеинрй тройки вентилей 12 (фиг. 1), (фиг. 2) . В результате импульсы управления Од л прсусодят, если они вообще сформированы, если есть разрешение с распределителя и ток в собственной тройке (фиг. 2). Далее импульсы Одос и идр объединяются в элементе ИЛИ 16 и передаются.для управления к управляющим электродам тройки 18. Подобным же образом формируются импульсы управления остальными тройками вентилей.

Таким образом, по предлагаемому способу формирование импульсов управления вентильными тройками (например, фазы А) осуществляется в соответствии со следующими логическими уравнениями

Таким образом, согласно предлагаемому способу дополнительно определяется (измеряется) наличие тока в тройках вентилей, диаграмма импульсов управления вентилями смещается в зависимости от нагрузки как при переключении троек, так и при переключении режимов, что приводит к

минимальной паузе в кривой вых.одного напряжения (11), исключает возможность одновременного открытия встречно-параллельных троек вентилей и позволяет применить линейносогласованное управление углами открытия вентилей, что приводит к бесступенчатому припасовыванию участков кривой выходного напряжения кажой фазы нагрузки (Уд).

Устройство управления циклоконвер- 5 тором (фиг. 4), реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

БЛОК синхронизации 21 (фиг. 4) из трехфазного напряжения сети фор- 10 мйрует две ;противофазные импульсные последовательности в точках естественного открытия вентилей U, Ug (фиг. 2, 4), которые поступают через .элемент ИЛИ 22 на вход автопод- t5 стройки частоты генератора тактовых импульсов 23 (фиг. 4). Прямая зависимость импульсов синхронизации U, поступает на входы синхронизации реверсивного счетчика 24 выпрями- 20 тельных углов анодных тро.ек (фиг.4) и реверсивного счетчика 25 инверторных углов катодных троек. Обратная (противофазная последовательность импульсов синхронизации поступает -, на синхронизирующие входы реверсивных счетчиков 26 и 27 выпрямительного угла катодных троек и инверторного угла анодных троек

вентилей. При подаче каждого импульса синхронизации в соответствующие 30 счетчики записывается код числа, соответствующего требуемому углу открытия вентилей. Такое распределение импульсов синхронизации позволяет задавать выпрямительные и 35 инверторные углы от одного кода. Тактовые импульсы с генератора 23 (фиг. 4) поступают на счетные входы реверсивных счетчиков углов и делителя 28 частоты, куда в моменты об- 40 нуления записывается код числа, соответствующий требуемой частоте .(АО, А|( , . . . , АП Поскольку тактовые импульсы подаются на вычитающие входы реверсивных счетчиков выпрямитель- . д ных углов и на суммирующие входы реверсивных счетчиков инверторных углов, то первые считают от записанного числа до нуля, а вторые - от

записанного числа до переполнения, что обеспечивает линейно согласован- кое управление выпрямительными и инверторными углами, т.к. емкость счет чика соответствует эл.град. по частоте сети. G выхода делителя 28 (фиг. 4) импульсы поступают на .вход 55 распределителя 29, на выходе которого формируется шесть импульсныз по следовательностей с длительностью каждого-импульса 180 эл.град. и сдвинутых между собой на эл.град по выходной частоте циклоконвертора. Одновременно датчики 31 состояния троек (фиг. 4), включенные в узлы троек (7-12), формируют сигиат лы о наличии токов I, а через элементы НЕ - об отсутствии токов I и все сигналы, информирующие о состоянии троек вентилей, поступают на соответствующие входи логического блока 30 (фиг. 4). На другие вхоян логического блока поступают импульсы с выходов счетчиков 24-27 и распределителя 29. В результате на выходе логического блока формируется шесть импульсных последовательностей С, которые через усилители-формирователи подаиотся на управл5по1дие электроды тиристоров. В каждом из шести каналов логического блока формируются отдельно импульсы управления выпрямительными углами и инверторными углами и затем объединяю тся по или.

Так, например, для формирования импульсов управления анодной тройкой вентилей фазы А/Сдд(фиг, 4) на входы логической ячейки И-НЕ 33(фиг,4 ) логического блока подаются импульсы с выхода распределителя PL. , с выхода реверсивного счетчика выпрялСительных углов 24 (идд) и с выхода логической ячейки НЕ 32 датчика состояния вентилей встречно-параллельной тройки. В результате формируются .импульсы выпрямительным режимом этой тройки. Импульсы управления инверторным режимом формируются элементом И-НЕ 34, для чего на ее вход подаются импульсы с выхода распределителя , а с выхода реверсивного счетчика 27 инверторных углов этой группы (Цдр) и непосредственно с выхода датчика состояния вентилё|1 данной тройки. Далее обе этя импульсные последовательности поступают на входы элемента ИЛИ 37 (фиг. 4), на выходе которого формируется импульсная последовательность для управления вентильной тройкой.

Это устройство в цифровой фсфме реализует данный способ. В нем полностью искл.ючены аналоговые операции , что обеспечивает высокую точность и стабильность. Схема устройства достаточна проста и реализована на стандартных элементах микроэлектроники..

Фи11

Ul

II I II II II I I I I

I 11 II 111 1 I I L

fi(A lAAr KAfAA

PAA-IKA

rN|rvw UA

ХлИлу хУ

iA

Фиг. 2

Ut.

w

A 5 V 57

f Г (

n

or

Ct

ил Us tec

зэ

ЗЭ фигз