Устройство для управления многофазным вентильным преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

И-НЕ, инверсные выходы упомянутых преобразователей соединены с входами второго и третьего, четвертого и .пятого, первого и шестого элементов И третье: группы и с входами шестого второго и четвертого элементов И-НЕ, выходы третьей группы элементов И соединены с входами распределителя ижгульсов, блок заданиядополнительн снабжен задатчиком режима, в фазосдвганище блоки включены геиерйтЪры симметричного треугольного опорного напряжения удвоенной частоты, распределитель содержит идентичные каналы, по числу вентилей, причем каждый канал состоит из двух групп, первая группа содержит два элемента 2И-2ИИЛИ, а вторая - один элемент 2И-2И-ИЛИ, в первом элементе первой группы входы одного элемента 2И соединены с одноименным выходом второй группы выходов блока синхронизации и с вторым выходом фазосдвигаадего блока своей фазы, входы другого элемента 2И соединены с одноименным выходом третьей группы, выходов блока синхронизации и с первым выходом фазосдвигающего блока следующей фазы, во втором элементе 2И-2Й-ИЛИ первой группы входы одного элемента 2И соединены с одноименным вьцс од ом третьей группы выходов блока синхронизации и с первым выходом фазосдвигающегс блока своей фазы, входы другого элемента 2И соединены с другим выходом второй группы выходов своей фазы и с вторым выходом фазосдвигающего блока следукндей фазы, во второй группе входы одного элемента 2И соединены . с выходом первого элемента 2И-2И-ИЛИ первой группы и с прямым выходом задатчика режима блока задания, входы другого элемента 2И соединены с выходом второго элемента первой группы и с инверсным выходом задатчика режима блока задания.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с С;елью Ш1неаризации регулировочной характеристики преобразователя и стабилизации его выходного напряжени приколебаниях напряжения сети, генератор опорного напряжения в каждом канале фазосдвигающего блока вьтолне в виде двухполупериодного детектора фазного напряжения, вход которого соединен с соответствуюпщм входо блока синхронизации, а выход - с первым входом соответствзпощего элемента сравнения.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее блок синхронизации, который состоит КЗ трех формирователей импульсов с прямым и инверсным вьосодами, формирователя селекторных импульсов выпрямительного режима, содержащего шесть элементов И, формирователя заданщих импульсов, содержащего группу из шести элементов И-НЕ и трех элементов И, входы блока синхронизации предназначены для подключения фазных напряжений сети, первая группа выходов соединена с входами каналов фазосдвигакяцего блока, число которых равно числу фаз, каждый канал фазосдвигающего блока содержит генератор опорного напряжения, вход которого является входом фазосдвигающего блока, выход соединен через первый вход элемента сравнения с первым выходом канала фазосдвигающего блока и с входом инвертора, выход которого является вторым выходом канала фазосдвигакнцего блока, вторые входы элементов сравнения в каждом канале фазосдвигакнцего блока соединены с выходом блока задания, состоящего из источника управляющего напряжения, вторая группа выходов блока синхронизации и выходы фазосдвигающего блока соединены с входами распределителя импульсов, выходы которого предназначены для подключения к преобразователю, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования преобразователя в lieжиме инвертирования, обеспечения гарантированного задания выпрямительного и инверторного режимов и надежного программируемого перевода преоб§ разователя из одного режима в другой, блок синхронизации дополнительно (Л снабжен тремя преобразователями фазных напряжений с прямыми и инверсными выходами, входы которых соединены с входами блока синхронизации, и третьей группой из шести элементов И, причем прямые выходы первого, второ i го и третьего формирователя соединены: соответственно с первыми входами s первого и второго, третьего и чётвертого, пятого и шестого элементов И i первой группы и первого, третьего и пятого элементов И-НЕ, инверсные выходы этих формирователей соединены с входами четвертого и пятого, первого и шестого, второго и третьего элементов И первой группы и с входами второго, четвертого и шестого элементов И-НЕ, прямые выходы первого, второго и третьего преобразователей фазных напряжений соединены с входами пятого и шестого, первого и второго, третьего и четвертого элементов И третьей группы и с входами пятого, первого и третьего элементов

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем импульсно-фазового управления многофазными вентильными преобразовате лями. Известно устройство для управления многофазным вентильным преобразователем, содержащее блок управления, два блока ограничения и три блока формирования импульсову которые через логические элементы И, ИЛИ соединены междУ собой, с блоком управления и с блоками ограничения 0 , Однако такое устройство имеет ни кую помехозащищенность и надежность поскольку формирование длительности управляющих импульсов осуществляется триггерами с перекрестными связями. Наиболее близким к изобретению является устройство для управления многофазным вентильным преобразователем, содержащее блок синхронизатщи, входы которого предназначены для подключения фазных напряжений сети, первая группа выходов соединена С входами каналов фазрсдвигающего блока, число которых равно числу фаз, каждый канал фазосдвиганщего блока содержит генератор onqpного напряжения, вход которого является входом фазосдвигающего блока, выход Соединен через первый вход элемента сравнения с выходом канала фазосдвиганицего блока, вторые входы элементов сравнения в каждом канале фазосдвнгакщ€ :го блока соединены с выходом источника управляющего напряжения, вторая группы выходов блока синхронизации и выходы фазосдв гающего блока соединены .с входами распределителя, выходы которого пред назначены для подключения к выпрямителю 121. Однако известное устройство ограничивает диапазон регулирования преобразователя в режиме инвертирова ния, не обеспечивает гарантированное задание режима его работы (выпрямительный или инверторный) и надежньй программируемьй перевод последнего из одного режима в другой. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования пpeoбp зователя в режиме инвертирования, обеспечение гарантированного задания выпрямительного и инверторного режимов и надежного программируемого перевода преобразователя из одного режима в другой, а также линеризация регулировочной характеристики преобразователя и стабилизация его выходного напряжения при колебаниях напряжения сети. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для управления многофазным преобразователем, содержащем блок синхронизации, который состоит из трех формирователей импульсо с прямыми и инверсными выходами, формирователя селекторных импульсов вьтрямительного режима, содержащего шесть элементов И, формирователя задающих импульсов, содержащего группу из шести элементов И-НЕ и тре элементов И, входы блока синхронизации предназначены для подключения фазных напряжений сети, первая групп выходов соединена с входами каналов фазосдЬигающего блока, число которых равно числу фаз, каждый канал фазо-, сдвигающего блока содержит генератор опорного напряжения, вход которо го является входом фазосдвигающего блока, выход соединен через первый вход элемента сравнения с первым выходом канала фазосдвигающего блока и с входом инвертора, выход которого является вторым выходом канала фазосдвигающего блока, вторые входы элементов сравнения в каждом канале фазосдвигающего блока соединены с выходом блока задания,.состоящего из источника управляющего напряжения, вторая группа выходов блока синхронизации и выходы фазосдвигающего блока соединены с входами распредели теля импульсов, выходы которого пред назначены для подключения к преобразователю, блок синхронизации дополнительно снабжен тремя преобразователями фазных напряжений с прямыми и инверсными выходами, входы которых соединены с входами блока синхронизации, и третьей группой из шести элементов И, причем прямые выходы первого, второго и третьего формирователей соединены соответственно с первыми входами первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого элементов И первой группы и пер- . вого, третьего и пятого элементов И-НЕ, инверсные выходы этих формирователей соединены с входами четвертого и пятого, первого и шестого, второго и третьего элементов И первой группы и с входами второго, четвертого и шестого элементов И-НЕ, прямые выходы первого, второго и третьего преобразователей фазных напряжений соединены с входами пятого и шестого, первого и второго, третьего и четвертого элементов И третьей группы и с входами пятого, первого и третьего элементов И-НЕ, инверсные выходы упомянутых преобразователей соединены с входами .второго и третьего, четвёртого и пятого, первого и шестого элементов И третьей группы и с входами шестого, второго и четвертого элементов И-НЕ, выходы третьей группы элементов И соединены с входами распределителя импульсов, блок задания дополнительно снабжен задатчиком режима, в фазосдвигающие блоки включены генераторы симметричного треугольного опорного напряжения удвоенной частоты, распределитель содержит идентичные каналы по числу вентилей, причем каждый канал состоит из двух групп, первая группа содержит два элемента 2И-2И-ИЛИ, а втораяодин элемента 2И-2И-ИЛИ,в первом логическом элементе первой группы входы одного элемента 2И соединень с одноименным выходом второй грзтпы выходов блока синхронизации и с вторым выходом фазосдвигающего блока своей фазы, входы другого элемента 2И соединены с одноименным выходом третьей группы выходов блока синхронизации и с первым выходом фазосдвигающего блока следующей фазы, во втором элементе 2И-2И-ИЛИ первой группы входы одного элемента 2И соединены с одноименным выходом S1 третьей группы выходов блока синхронизации и с первым выходом фаэосдвитающего блока своей фазы, входы другого элемента 2И соединены с другим выходом второй группы выходов своей фазы и с вторым выходом фазосдвигающего блока следующей фазы, во второй группе входы одного элемента 2И соединены с выходом первого элемента 2И-2И-ИЛИ первой группы и с прямым выходом задатчика режима бло ка задания, входы другого элемента 2И соединены с выходом второго элемента первой группы и с инверсным выходом задатчика режима блока задания. , Кроме того, в предлагаемом устройстве генератор опорного напряжен в каждом канале фазосдвигающего бло выполнен в виде двухполупериодного детектора фазного напряжения, вход которого соединен с соответствующим входом блока Ьинхронизации, а выход с первым входом соответствующего элемента сравнения. На фиг.1 изображена блок-схема устройства управления, на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие процесс формирования импульса управ ления для первого вентиля/ на фиг.З принципиальная схема блока синхронизации, на фиг.4 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство (фиг.1) содержит блок 1 синхронизации, фазосдвигающи блок 2, состоящий из трех каналов ЗЛ-3.3, каждьй канал содержит гене patop опорного напряжения /4.1-4.3), элемент сравнения (5.1-5.3), инвертор (6.1-6.3), распределитель импульсов (РИ) 7.1, состоящий из щести каналов по числу вентилей в преобразователе 7.2-7,7, каждый канал содержит три элемента 2И-2И-ИЛИ 8.1-8.3, блок задания 9. На фиг.2 представлены выходные сигналы: 2а - сети фаз А,В и С} 2 (б-г) - формирователей селекторны импульсов в выпрямительном и инверторном режимеJ 2 д,е, - с выхода формирователя задающих импульсов 2 ж,з - с выхода генератора опорног напряжения; 2 и,к - с выхода элементов сравнения., 2 л - с выхода пер вой группы элементов 2И-2И-ИЛИ распределителя импульсоЪ 2м - второй группы элементов 2И 2И-ИЖ; 2 н-о с выхода задатчика режима 9; 2 п с выхода распределителя импульсов. . 6 Блок си«хронизации 1 (фиг.З). сое тоит из трех формирователей 10.110.3 импульсов с прямым и инверсным выходами (ФИ); трех преобразователей 11.1-11.3 фазных напряжений с прямыми и инверсными выходами (ПФН), формироват- ля 12 задающих импульсов (ФЗИ), состоящего из шести элементов И-НЕ и трех элементов И, формирователя 13 селекторных импульсов выпрямительного режима (ФСИ), состоящего из шести элементов И, и формирователя 14 селекторных импульсов инверторного режима (ФСИ), состоящего из шести элементов И. На фиг.4 представлены выходные сигналы: 4а- сети фаз А.В.и С, 4(б-и) - на выходах формирователей импульсов 10.1-10.3 и преобразователей фазных напряжений 11.1-11.3 (4 к,л,м - на выходе формирователя селекторных импульсов в вьшрямительном режиме и инверторном режиме 12, .4 н,о- на выходе формирователя задающих импульсов 13. Устройство работает следующим образом. Напряжен ия трех фаз А,В и С (фиг.4 а), синхронизированные с питающей сетью, подаются на вход блока синхронизации 1 (фиг.1). Формирователи 10.1-10.3 импульсов и преобразователи 1t.1-11.3фазных напряжений (фиг.З) представляют собой обычный компаратор и нуль-орган соответственно, поэтому с их выходов снимаются двенадцать последовательностей прямоугольных импульсов, соответствующих положительным и отрицательным полуволнам линейных и фазных напряжений (фиг.4 б-и). Полученные импульсы подаются на входы формирователей 12,13 и 14, где преобразуются в новые последовательности импульсов в соответствии со следующими логическими формулами: ЗИ1,,.В(фиг.4 н), ЗИЗ, 4-ВА.-.С (фиг.4 о), ЗИ 5, +СВХ ; . СИ1 АСВА (фиг.4 к) (фиг..4 л) ; СИ2 В -А; СИ2 АССВ; СИЗ С- i СИЗ ВА-СВ; м) .1; СИ4 ВА;АС (фиг СИ5 -А, СИ5 АС.СВ с. Схемная реализация этих функций в базисе логики И и И-НЕ приведена на фиг.З. Таким образом, на выходах блока 1 синхронизации формируются три последовательности симметричных задающих импульсов удвоенной частот ЗИ1, 4; ЗИЗ,6 и ЗИ5,2 (пеЬвая групп вьисодов), сдвинутых друг относитель но друга на 60 эл.град., шесть посл довательностей прямоугольных селекторных импульсов длительностью 120.эл.град (СИ1+СИ6), положение передних фронтов которых совпадает с точками естественного зажигания вентилей в выпрямительном режиме (вторая группа выходов) и шесть последовательностей прямоугольных селекторных -импульсов дпительностью 120 эл.град. СИ1+СИб), передние фронты которых соответствуют границам перехода к инверторному режиму и отстоят от предьщущих на 90 эл. (третья группа выходов). Задающие импульсы используются для синхронизации, генераторов опорн го напряжения (ГОН) в каналах 3.13.3 фаяосдвигающего блока 2 (фиг.1) а селекторные (с выходов второй и третьей группы) - для формирования длительности импульсов управления и распределения их по вентилям в ра пределителе 7.1 (фиг.1). Процесс формирования некоторых из этих импульсов иллюстрируется на фиУ. 2 а-е. Определение моментов выработки управлякицих импульсов (положения их передних фронтов) для выпрямител ного и инверторного режимов произво дится в фазосдвигающем блоке 2 путе сравнения симметричных опорных напр жений удвоенной частоты, формируемы ГОН 4.1-4.3 с напряжением управления Ui блока задания 9 (фиг.2 к-з Генераторы 4.1-4.3 опорного напр жения могут быть вьшолнены в виде обычных интеграторов, снабженных цепями обратных связей для фиксахщи нулевого и максимального уровней опорного напряжения. На интервалах, когда опорное напряжение превышает уровень управляю щего, формируемого блоком задания 9, на выходах элементов 5.1-5.3 сравнения компараторы, з равляемые по раздельным входам (фиг.1), форми руют прямоугольные импульсы (фиг.2 и к), положение передних и задних фронтов которых . определяет моменты вырабфтки управляющих импульсов инверторного и выпрямительного режимов соответственно для вентилей, подключенных к одной фазе питакицей сети (все импульсы пронумерованы в соответствии, с очередностью вступления в работу вентилей преобразователя) Распределение импульсов управления и формирование их по длительности осуществляется РИ 7.1 (фиг. 1).-Распределитель 7.1 импульсов содержит идентичные каналы, по числу -вентилей 7.2-7.7. Элементы 2И-2И-ИЛИ 8.1-8.3 формируют импульсы управления выпрямительного (ив) и инверторного (ИИ) . режимов в соответствии с логическими формулами: ИВ1 СИ1СС13+ССЗ,6 СИ1 (фиг.2 л); ИВ4-СИ4СС1,4-ЮСЗ,6-СИ4 , ивз:5сиз-;ссз7б+сс5,2.сиз; ИВ6 СИ6«ССЗ,6+СС5,2 СР6;, ИВ5 СИ5СС5«2+«СС1 ,4. СИ5 ; CG5,24CCM.. СИ2 / ИИ1 СИ1СС1,4+СС3 6СИ4 (фиг.2 м); ИИ4 СИ4СС1,4+ССЗ,6СИ1; ИИЗ СИЗ-ССЗ,6+СС572 СИ6 I Й16 СИ6.ССЗ, 6+СС5Г2 СИЗ i . СС5,2+СС 1,4- СИ2 j ИИ2 СИ2-СС5,2+СС1,4-СИ5. Задача перераспределения импульсов управления, выпрямительного и инверторного режимов и функции сигналов задания режима блока задания решается Элементом 2И-2И-ИЛИ. Булевы функции импульсов управле- . ния имеют вид: ИУ1 ИВЬИЗР+ИИ1-.ЙЗР (фиг.2,п)} ИЗР+ИИ4..ИЗР; ИУЗ ИВЗИЗР+ИИЗ, ИЗР, ИУ6 ИВ6ИЗР+ИИ6: ИЗР; изр+ии5., изр; ИУ2 ИВ2-ИЗР+ИИ2:ИЗР. При изменении управляющего напряжения Uy от ДО 0 фаза импульсов управления выпрямительного режима меняется от О до 90 эл.град. ,а импульсов управления инверторного режима - от 180 До 90 эл.град.,при этой длительность этих импульсов соответствует интервалам естественной проводимости вентилей. Кроме того, обеспечивается надежное формирование управляющих импульсов при любых значениях управляющего напряжения которое может превышать амплитуду опорного, становится меньше его минимального уровня или вообще отсутствовать: 1) и- Uon mo,Y . СС1,,, , , , УИбгСИЗ;

ИИ4-СИ4, , , ИУЗ-СИЗ, , , если если (ot 180){ 2)UMi О, СС1,,, ИУ1«СИ1 , , , , , , .() независимо от логического сигнала задания режима блока 8 заДания. Из логических формул для импульсов управления видно, что при вентильньй преобразователь работает в режиме выпрямления, а при () - в режиме инвертирования .

Таким образом, предлагаемое устройство для управления многофазным вентильным преобразователем расширяет диапазон регулирования преобразователя в режиме инвертирования, обеспечивает гарантированное задание выпрямительного и инверторного режимов и надежный /программируемый перевод преобразователя из одного режима в другой путем изменения на противоположные сигналов на выходах задатчика режима блока задания.

При этом предлагаемое устройство обладает повьшенной помехозаприценностью, поскольку не содержит триггеров, а формирование импульсов управления по длительности и распределение их пб вентилям осуществляется комбинационной логической схемой.

Кроме т;ого, при добавлении только одного элемента 2И-2И-ИЛИ в каждый канал распределителя предлагаемое устройство можно использовать для управления реверсивным вентильным пре обоазователем (как реверсивным выпрямителем, так и преобразователем час- |тоты). В последнем случае в качестве управляющего напряжения Uu используются модули модулирующих напряжений, а в качестве импульсов задания режима ИЗР, ИЗР - селекторные импульCN прямоугольной формы, соответствующие положительным и отрицательным : полупериодам модулирующих напряжений.

Таким образом, предлагаемое устройство расширяет диапазон регулирования вентильного преобразователя

в инверторном режиме; обеспечивает гарантированное задание режима работы (выпрямительный или инверторньй) и надежньй программируемый перевод преебразователя из одного режима

в другой (в функции сигналов задания режима); позволяет линеаризовать регулировочную характеристику преобразователя, обеспечивает стабилизацию выходного напряжения при коле0 баниях сети. Предлагаемое устройство может быть использовано для управления как нереверсивными, так и реверсивными преобразователями (выпрямителями и преобразователями частоты)

СИ1

и.

СИ1

JL ,Ш6, гонл - чх х х хх гг// f-K од лП. жг W - // - {7 -

1:1

/7 УЧ х / чх / х п

C//f

ir:

CA/f

JСИ//

H

T//J,6

td

i

r-1