Устройство для управления тиристорным статическим преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частноети. к статическим, преобразователям постоянного напряжения в переменное с про- . межуточным звеном повьшенной частоты. Известно устройство ;а1ля управления .статическим преобразователем, содержащее задающий генератор и триггер, делитель частоты и кольцевую пересчетную схему, основные, дополнительные и вспомогательные конъюнкторы и датчик тока. Устройство управления обеспечивает работу статического преобразователя на нагрузку с любым коэффициенто мощности 13. Однако данное устройство имеет низкие КПД и надежность преобразователя при работе на нагрузку с низким коэффициентом мощности. Это обусловлено тем, что при работе преобразова теля в инверторном режиме {когда полярности тока и напряжения не совпадают) основные импульсы управления поступают на цепи управления тиристоров, а это приводит к закорачивани вторичных обмоток трансформатора на время длительности дополнительных импульсов управления. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления статически преобразователем, содержащее датчик тока, связанные между собой кольцевую пересчетную схему и основные конъюнкторы, последовательно соедине ные з-адающий генератор и триггер, выходы которого соединеныс клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного инвертора, основными конъюнк торами и через делитель . частоты с кольцевой пересчетной схемой, дополнительные конъюнкторы, соединенные с первым выходом датчику тока, ос новными кЬнЬюнкторами, задаю щим генератором и соответствующими ячейками кольцевой пересчетнрй схемы

и вспомогательные конъюнкторы, связанные с основными конъюнкторами. Устройство управления обеспечивает работу статического преобразователя на любую нагрузку С 2.

Однако известное устройство имеет низкие КПД и надежность преобразователя при работе на нагрузку с низким коэффициентом мощности. Объясняется это тем, что при работе преобразователя в инверторном режиме после подачи дополнительных импульсов управления, необходимых для обеспече111

отдельных элементах схемы.

Устройство управления содержит высокочастотный (силовой) инвертор 1, согласунщий трансформатор 2.с вторичными обмотками 3 и 4 и демодулятор на тиристорах 5-16, датчик 17 тока, связанные между собой кольцевую пересчетную схему на ячейках 18-29 и основные кон-ыснкторы 30-41, последоваТельно соединенные задающий генератор 42 и триггер 43, выходы которого соединены с клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного 9 ния энергообмена между нагрузкой и первичным источником питания, происходит замыкание вторичных обмоток согласующего трансформатора через тиристоры демодулятора. Длительность замыкания вторичных обмоток определяется длительностью дополнительных импульсов управления, т.е. необходимым временем восстановления тиристоров демодулятора. Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем исключения возможности закорачивания вторичных обмоток согласующего трансформатора инвертора через тиристоры демодулятора. Для достижения поставленной цели устройство снабжено счетчиком импульсов, инвертором, двумя четырехвходОвыми и четырьмя трехвходовыми конъюнкторами, причем входы счетчика импульсов соединены с задающим генератором и делителем частоты, а выход - с инвертором и четырьмя трехвходовыми конъюнкторами, входы четырехвходовых конъюнкторов - с задающим генератором, инвертором и соответствующими основными конъюнкторами и ячейками кольцевой пересчетной схемы, выходы объединены с выходами дополнительных конъюнкторов, свободные входы трехвходовых конъюнкторов соединены с первым входом датчика тока и кольцевой пересчетной схемой, выходы объединены с соответствующими выходами дополнительных конъюнкторов, кроме того, выход инвертора соединен с входами дополнительных конъюнкторов, а второй выход датчика тока - с вспомогательными конъюикторами. На фиг. 1 представлено устройство для управления тиристорным статическим преобразователем (совместно с силовьш инвертором, согласующим трансформатором и демодулятором); на фиг. 2 - диаграммы напряжений на инвертора, основными конъйнкторамии через делитель 44 частоты с кольцево пересчетной схемой, дополнительные конъвднкторы 45-56, соединенные с первым выходом 57 датчика тока, основны ми конъюнкторами задающим генераторо и соответствующими ячейками кольцевой пересчетной схемы, и вспомогательные конъюнкторы 58-69, связанные с основными конъюнкторами, счетчик 70 импульсов, инвертор (элемент НЕ) 71, четырехвходовые 72 и 73 и трехвходовые 74-77 конъюнктррь,датчик тока имеет второй выход 78. На фиг. 1 обозначены контрольные точки 79-90, откуда сигналы поступают на дополнительные и четыреквходовые конъюнкторЫ На выходе демодулятора включена нагрузка 91. .На фиг. 2 представлено напряжение 92 высокочастотного инвертора, импульсы93-104 управления, поступающие соответственно на тиристоры демоду лятора,.и идеализированное напряжение 105 на выходе демодулятора. Входы счетчика 70 импульсов соединены с задающим генератором 42 и делителем 44 частоты, а выход - с инвертором 71 и трехвходовыми конъюнкторами 74-77, входы четырехвходовых конъюнкторов 72 и 73 с задающим генератором 42, инвертором 71 и соответствующими основными конъюнкторами 30-41 и ячейками 18-29 кольцевой пересчетной-схе№1, а выход объединены с выходами дополнительных конъюнкторов 45-56, свободные входы трехвходовых конъюнкторов 74-77 соединены дополнительно с первым выходом 57 датчика 17 тока и кольцев пересчетной схемой, а выходы объединены с соответствующими выходами до полнительных конъюнкторов 45-56, кро ме того, выход инвертора 78- соединен с определенными входами дополнительных конъюнкторов 45, 46, 52 ii,53, а второй выход 78 датчика ;17 тока - с .вспомогательными конъюнкторами 58-69 Устройство работает следующим образом. . Задающий генератор 42 формирует однополярные импульсы длительностью дополнительных импульсов управления (необходимого времени восстановления тиристоров демодулятора) частотой 2 ikfeirtii . По срезу импульсов задающего генератора синхронизируется триггер 43, который формирует прямоугольное напряжение частотой ikfjqy , поступающее на управление ключевыми, элементами инвертора 1, основные конъюнкторы 3U-41 и делитель 44 частоты. На выходе делителя 44 частоты формируется в общем случае прямоугольное напряжение, частотой i fgy , поступающее на кольцевую пересчетную схему, на выходе которой в общем случае формируются прямоугольные сигналы длительностью to-Ц (на выходе ячейки 18), (Ha выходе ячейки 19) , (на выходе ячейки 20), t;,2 (на выходе ячейки 21) и т.д. На выходах основных конъюнкторов 30-41, на входы которых поступают выходные сигналы ячеек 18-29 кольцевой пересчетной Схемы, формируется серия основных импульсов уп равления длительностью полупериода напряжения.высокочастотного, инвертора. Так на первый вход конъюнктора 18 поступает 1 в интервалах времени to-t , , и так далее (при положительном значении напряжения 92) от триггера 43, а на второй вход - от объединенных выходов ячеек 19 и 22. Основные импульсы управления на выходе схем 30 (для тиристора 11) появляются винтервалах времени , tg-t, t -t , tjig (за период выходного напряжения 105). Кроме того, требуется получить основные импульсы управления тиристором 11 в интервалах , tj-t/,, t -tz2. и t23-t24 , ДЛЯ чего один вход конъюнктора 32 поступает Q триггера 43 .1 в интервалах отрицательного значения напряжения 92, а на второй вход - от объединенных выходов ячеек 18 и 23 (в интервалы време ни tg-t и t -tji ) Аналогичным образом на выходах остальных конъюнкторов (31-41) формируются основные импульсы управления (пока без учета режима работы преобразователя) , т.е основные импульсы управления 93-104 формируются соответственно на выходах 87, 81, 82, 89, 86, 79, 80, 85, 88, 84, 83 и 90. Далее полученные сигналы поступают на вспомогательные конъюнкторы 58-69, на которые поступает дополнительно сигнал с второго выхода датчика 17 тока. На втором выходе датчика тока 1 формируется в интервалах времени, когда преобразователь работает в выпрямительном режиме в интервалах времени , (Т )t,o Таким образом обес1печивается. подача на вентили демодулятора основных импульсов- управления только при работе преобразователя в инверторном режиме (зачерненные на фиг. 2). Для формирования дополнительных импульсов управления служат дополнительные конъюнкторы 45-56 и конъюнкторы 72-77. Так, для получения, например, дополнительной серии импульсов 96 на выходе конъюнктора А необходимо на его вход подать сигнал от задающего генератора 42-, от объединенных выходов ячеек 18 и 20 кольцевой пересчетной схемы и с объединенных выходов основных конъюнкторов 31, 33 и 34. Для получения дополнительных импульсов управления только при работе преобразователя в инверторном режиме введец сигнал с первог выхода датчика 17, на выходе которого 1 существует только в интервалах времени to-fi,/, Т/2-(Т/2.+ +%/) Аналогичным образом формируются, например, дополнительные импульсы 101 управления на выходе конъюнктора 48. Дополнительные импульсы 104 (для тиристора 5) формируются двумя конъюнкторами 49 и 75. Конъюнктор 49 обеспечивает получение дополнительных сигналов управления в интервале вреь1ени tn-t/d при отрицательных значениях .напряжения 92, а дополнительный импульс управления в конце первого тактового интервала (перед моментом времени ц) формируется конъюнктором 75. На его вход подают сигналы от первого выхода датчика 17 тока, первой ячейки 18 кольцевой пересчет ной схемы и с выхода счетчика 70 импульсов, который формирует импуль сы, аналогичные задающему генератору 42, но с- а тотой в К раза ниже, т.е. в конце каждого тактовог интервала напряжения 105. Счетчик 70 импульсов работает в режиме делителя частоты, а для того, чтобы импульсы на его выходе приходились на конец каждого тактового интервала, цепи сброса счетчика подключены к выходу делителя 44 частоты. Получение дополнительных импульсов 93,для тиристора 16 осуществляется 96 тремя конъюнкторами 50., 74 и 72. Конъюнктор 50 обеспечивает получение дополнительных импульсов управления в интервале времени и при отрицательных значениях напряжения 92, Конъюнктор дополнительного импульса в конце второго тактового интервала (перед моментом времени tg ) , а КОНЪЮНКТОР 72 - импульса в середине первого тактового интервала. Для получения последнего импульса на входы конъюнктора 72 поступают импульсы от задающего генератора 42, с объединенных выходов основных конъюнкторов 31 и 33, ячейки 18 кольцевой пересчетной схемы и инвертора 71, на выходе которого всегда существует 1 за исключением концов тактовых интервалов, когда импульс появляется на выходе счетчика 70 импульсов. Получение дополнительных импульсов 97 управления на выходе конъюнктора 46 достигается путем подачи на него сигналов с задакицего генератора 42, объединенных ячеек 18 и 19, кольцевой пересчетной схемы, первого выхода датчика 17 тока и инвертора 71. Введение сигнала с инвертора 71 обусловлено необходимостью исключения дополнительного импульса перед моментом времени tg. Аналогичным образом получают дополнительные импульсы 100 на выходе конъюнктора 47, подаваемые на тиристор 9 и дополнительные импульсы управления, формируемые и подаваемые на тиристоры демодулятора во второй полупериод напряжения 105. Таким образом, устройство для управления тиристорным статическим преобразователем обеспечивает нормальную работу силовой части на нагрузку с любым коэффициентом мощности, позволяет получать на выходе ступенчатов напряжение, форма которого не зависит от параметров нагрузки, обеспечивает более высокие КОД и надежность преобразователя в целом за счет исключения возможности короткого .замыкания вторичных обмоток согласующего трансформатора через тиристоры демодулятора при работе преобразователя в инверторном режиме.

, ryiv , r. .

rrrv

JT fWJIW

I-1- 1 i . i ,.

re

n n п

i ( ЯП

П

«

П nf

t6

/f/j

UL

JUL

/tf tl9

I I n/ r

nmn( I i - n n У .- I n ;У tifs

Ji7 n m У f

. ./j laiLJLMJLJL.

I..JLJLJJL

. ..«..

«« JJIJL

J «-. я n я я:

n П

tJ9

i Я n

#«/

/J/

cm

J

jt

t

t

11 /«

f«5

«r

jpOjxixP--

УСТРОЙСТВО .ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ со ступенчатой формой выходного напряжения, включающим высокочастотный инвертор с согласующим трансформатором и демодулятор, содержащее датчик тока, кольцевую пересчетную схему, подключенную основным коньюнктором, последовательно соединенные задающий генератор и триггер, выходы которого соединены с клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного инвертора, основными конъюнкторами и через делитель частоты с кольцевой пересчетной схемой, допол.нительные конъюнкторы, соединенные с первым выходом датчика тока, основными конъюнкторами, задающим генератором и соответствующими.ячейками кольцевой пересчетной схемы, и вспомогательные конъюнкторы, подключеннйе к выходам основных конъюнкторов, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, оно снабжено счетчиком импульсов, инвертором, двумя четырехвходовыми и четырьмя трехвходовыми. конъюнкторами, причем выходы, счетчика импульсов соединены с задающим генератором и делителем частоты, а выход - с инвертором и четырьмя трехвходовыми конъюнкторами, входы четырехвходовых конъюнкторов - с задающим генератором, 9 инвертором Н соответствующими основными конъюнкторами и ячейками кольцевой пересчетной схемы, выходы объёдинены с выходами дополнительных конъюнкторов, свободные входы треха с входовых конъюнкторов соединены с первым выходом датчика тока и кольцевой пересчетной схемой, выходы объединены с соответствующими выxoдa ш сл дополнительных конъюнкторов, кроме того, выход инвертора соединен с со входами дополнительных конъюнкторов, IcO а второй выход датчика тока - с . вспомогательными конъюнкторами.