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

1C

О1

to

09

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем управления многофазными выпрямителями, -зависимыми инверторами и преобразователями частоты.

Известно устройство управления вентильным комплектом, выполненным по трех фазной мостовой схеме с ДВУМЯ последовательно включенными тиристорами, в которой выходные каскады состоят из шести одинаковых ячеек, причем каждая из них содержит транзисторный силовой ключ, два трансформатора для двух последователь. ных тиристоров, диоды и ключ для управления демпферными обмотками (1).

Недостатком такого устройства является его сложность.

Наиболее близким к изобретению является устройство управления многофазным преобразователем с непосредственной связью, содержащее для каждого вентильного комплекта систему импульсно-фазового управления, формирователь длительности управляющих импульсов, равной интервалам естественной проводимости вентилей, источник высокочастотного напряжения

для заполнения управляющих импульсов высокой частотой и выходные каскады для

. каждого вентиля преобразователя, состоящие из селектора и усилителя MOUIHOCTH, при этом выходы системы импульсно-фазового управления соединены с входами формирователя длительности управляющих импульсов, а один вход каждого селектора подключен к выходу соответствующего формирователя длительности управляющих импульсов, а другие входы объединены и соединены и источником высокочастотного напряжения, выходы селекторов соединены с входами усилителей мощности 2|.

Недостаток известного устройства заключается в том, что количество выходных каскадов равно числу вентилей преобразователя, что приводит к усложнению системы и низкой помехозащищенности. Это объясняется тем, что каждый выходной каскад может использоваться для формирования импульса управления только для одного вентиля. При этом количество выходных каскадов определяется числом вен тилей преобразователя.

Для устранения подмагпичивания трансформатора выходной каскад выполняется по двухтактной схеме, а для передачи щирокого управляющего импульса производится его заполнение высокочастотным напряжением. При этом для формирования каждого импульса управления необходимы четырехобмоточный трансформатор (первичная и вторичная обмотки с выводом средней точки) и два ключевых элемента, а для высокочастотного заполнения импульсов - источник противофазных импульсов высокой частоты. Таким образом, выходные каскады являются достаточно слож ными.

Кроме того, ключевые элементы поочередно (по высокой частоте) замыкаются лишь на интервалах выработки импульса управления одного вентиля, а в остальное время закрыты. При этом высокочастотные колебания на шинах источника питания, возникающие, при работе других каскадов, через паразитные емкости элементов могут проникать в цепи формирования импульсов и приводить к ложным включениям вентилей.

Цель изобретения - упрощение устройства и гю)Ы1пепие помехозащищенности.

Поставленная-1 ель достигается тем, что устройство для управления мостовым много фазным вентильным преобразователем, содержащее блок импульсно-фазового управления, выходы которого по числу подключены к входам формирователей длительности управляюпхих импульсов, и выходные каскады, выполненные на ключевых элементах, выходами подключенных к выводам первичной обмотки прансформатора, средняя точка которой через токоограничивающий резистор гюдключена к источнику питания, и двух вторичных обмотках, снабжено инверторами по числу вентилей, причем входы инверторов подключены к выходам формирователя длительности, выходы, инверторов, одноименных с вентилями одной фазы, подключены к входам ключевых элементов .соответствующего выходного каскада, вторичные обмотки которого предназначены для подключения к вентилям этой фазы.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления для одного вентильного комплекта; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие формирование управляющих импульсов для двух вентилей.

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 импульсно-фазового управления, формирователь 2 длительности управляющих импульсов, выходы которого (И1-И6) соединены с входами инверторов 3 - 8, и три выходных каскада 9-11. причем каждый каскад выполнен по двухтактной схеме с трансформаторным выходом с .двумя вторичными обмотками и содержит два ключевы.х элемента 12 и 13, входы которых соединены с выходами двух интервалов, а выходы - с выводами первичной обмотки трансформатора 14, средняя точка которой через токоограничивающий резистор 15 подключена к источнику питания, одни разноименные выводы вторичных обмоток через последовательно включенные диоды 16 и 17 соединены с управляющими электродами, а другие - с катодами вентилей, подключенных к одной фазе, питающей преобразователь сети, и между управляю1ИИМ электродом и катодом каждого вентиля включены обратные диоды 18 и 19.

VcTpoikTBo работает следующим образом.

Блок 1 импульсио-фазового управления (фиг. 1), синхронизированный с питающей преобразователь сетью, вырабатывает последовательности импульсов переменной длительности по числу вентилей комплекта, положение передних фронтов которых, определяется уровнем управляющего напряжения Uy. Эти имнульсы поступают на формирователь 2 (фнг. 1) и формируются по длительности, равной интервалам естественной проводимости вентилей. Последовательности U1 - U6 вы.чодных импульсов формирователя (фиг. 2 а - е) поступают на входь инверторов 3-8 (фиг. 1.) и преобразуются в новые последовательности U1 - U6 (фиг. 2 ж, з), в которых ннтервала.м проводимости вентилей соответствуют состояния логического «О (здесь и далее выходные импульсы отдельных блоков пронумерованы в соответствии с очередностью работы вентилей).

Выходные импульсы каждых двух инверторов, входы которых соединены с выходами формирователей, обеспечивающими формирование длительности импульсов управления для вентилей, подключенных к одной фазе питающей преобразователь сети, управляют работой ключевых элементов выходного каскада, обеспечивающего выработку управляюн1их импульсов для этих вентилей, поскольку инвертированные импульсы (fjl-U4-, U3-U6 и U5-UZ) на интервалах времени, когда работа вентилей данной фазы запрен1ена, перекрываются (на фиг. 2 ж, 3 за1нтрихова1т), оба ключевых элемента выходного каскада на этих интервалах открыты, а первичная обмотка трансформатора замкнута накоротко. При этом обе полуобмотки трансформатора обтекаются токами, величина которых определяется токоограничивающим резистором 15 (фиг. I) , в противоположных направлениях, и напряжение на зажимах вторичных обмоток отсутствует. На других интервалах (не зап1Трихованные зоны на фиг. 2 ж,з) когда открыт лишь один из ключевых элементов, соответствующая половина первичной обмотки подключается к источнику питания, и на вторичных обмотках возникают напряжения, полярность которого на одной из обмоток является отпирающей для после довательного диода, что приводит к подаче импульса управления на управляющий пере ход одного вентиля, а на другой - обратной, и импульс управления на другом вентиле отсутствует. При этом величина тока управления ограничивается резистором 15(фиг 1), а трансформатор 14 намагничивается в одном направлении. На интервале одиночной работы другого к.пючевого элемента полярность напряжения на вторичных обмотках изменяется на противоположную, что приводит к появлению управляющего импульса на переходе другого вентиля, а трансформатор перемагничивается в противоположном направлении. Управляющие импульсы для первого и четвертого вентилей приведены на фиг. 2 и, к. Для поJiyчeния плоской вершины (штриховые ли0 НИИ) трансформатор должен работать на линейном участке кривой намагничивания, что приводит к неиспользованию стали сердечника. Поскольку первичная обмотка подключена к источнику через резистор, а при очередном переключении сердечник перемагничивается по полному циклу, материал сер аечника можно использовать максимально (до глубокого насып1ения при каждом такте). При этом габариты выходного транс, форматора уменьшаются, а импульс управg Ленин принимает оптимальную форму (спло щные линии на фиг. 2 и, к).

В предлагаемом устройстве количество выходных каскадов сокращается в два раза, сами выходные каскады упрощаются, что делает проще всю систему управления, и

5 обеспечивает передачу птроких импульсов управления, форма которых близка к ог1ти мальной, без применения высокочастотного заполнения при хорошем использовании .материала сердечника трансформатора. Уст ройство отличается повып1енной помехо0 зазищенностью, поскольку на интервалах отсутствия управляющих импульсов первичная обмотка замыкается накоротко через открытые ключевые элементы.

Таким образом, предлагаемое устройство проще, имеет меньп1не габариты и в нем выше помехозащищенность. У1 Kl КЧ Ч93 КЗ Кб Т ТТ -У6У5 К5 Л2 yZ т .

W

Р

и

п

вк

ГТ.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ.НИЯ МОСТОВЫМ МНОГОФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее блок импульсно-фазовйго управления, выходы которого по чис,лу вентилей подключены к входам формирователя длительности управляющих импульсов, и выходные каскады, выполненные нэ ключевых элементах, выходами подключенных к выводам первичной обмотки трансформатора, средняя точка которой через токоограничивающий резистор подключена к источнику питания, и двух вторичных обмотках, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения помехозащищенности, оно снабжено инверторами по числу вентилей, причем входы инверторов подключены к выходам формирователя длительности, выходы инверторов, одноименных с вентилями одной фазы, подключены к входам ключевых элемеитов соответствую i (Л щего выходного каскада, вторичные обмотки которого предназначены для подключе ния к вентилям этой фазы.

(/Э

uz

ш

Ф

i i 11 I Л

м

т т т

5

U6

U5

1/4

И1

1::

иг

t:

i:

(

1:

И5

и

И6

И

t/f

жшк

ич

11Ш1Г

и

Г