Устройство для импульсно-фазового управления трехфазным тиристорным преобразователем Советский патент 1985 года по МПК H02M7/00 

светодиод транзисторной оптопары, шунтированный третьим резистором, и светодиод выходной оптопары подключена к общей точке схемы и через светодиод тиристорной оптопары, шунтированный четвертым резистором, связана с общей точкой схемы, к которой через резистор нагрузки выпрямителя

136279

подключена нулевая точка первой группы вторичных обмоток трехфазного синхронизирующего трансформатора, подключенная также к эмиттеру транзистора фазосмещения, коллектор которого подключен к дополнительному источнику напряжения, а база через диод соединена с эмиттером.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИКПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ТИРИСТОР НЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее источник задающего напряжения, ключевой элемент, генератор пилообразного Напряжения к источник постоянного напряжения, связанные с логическим коммутатором, при этом на управляющие входы ключевого элемента подключены выходы генератора пилообразно1 онапряжения и источника задающего напряжения, а цепь питания генератора пилообразного напряжения подключена к источнику постоянного напряжения, отрицательный зажим которого подключен к общей точке схемы, логический коммутатор содержит распределитель импульсов на три канала, включающий выпрямитель, транзисторы по числу каналов, три усилителя, транзистор фазосмещеНия, база которого связана с выходом источника задающего напряжения, трехфазный синхронизирующий транзистор с двумя группами вторичных обмоток,у причем обмотки первой группы соединены в звезду и подключены на вход нагруженного на резистор нагрузки выпрямителя, диоды которого через резисторы соединены с базами транзисторов, а каждая обмотка второй группы через диод и резистор подключена к одной обкладке накопительного конденсатора соответствующего усилителя импульсов, которьй этой же обкладкой через другой диод и коммутирующую цепь ключевого элемента, а другой обкладкой через транзистор распределителя импульсов связан с .общей точкой схемы, отличаю(Л щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе и стабильности фазосмещения, оно снабжено дополнительным источником постоянного напряжения; коммутатор снабжен делителем напряжения, диодом, каждый распределителя снабжен четырьмя резисторами, двумя диодами, конденсатором, транзисторной и тиристорной оптопарами, причем в каждом канале база транзистора распределителя импульсов через первый резистор соединена с источником постоянного напряжения, через первый диод - с делителем напряжения, подключенным к дополнительному источнику питания через второй диод - с общей точкой схемы, к которой через параллельно включенные второй резистор и конденсатор подключен эмиттер транзистора, коллектор транзистора подключен к одной обкладке накопительного конденсатора, другая обкладка которого через оптронньп тиристор.

Изобретение относится к электротехнике и предназначается для управления трехфазным тиристорным преобра зователем. Известно устройство дАя одноканального синхронного импульсно-фазового управления трехфазным тиристорным преобразователем, содержащее генератор пилообразного напряжения, накопительный конденсатор которого зап унтиррван тиристором, формирователь импульсов с источником задаю щего напряжения и логическим коммутатором, причем управляющий электрод тиристора генератора пилообразного напряжения соединен через диод с выходной обмоткой трансформатора коммутатора, а к входу каждого усили-. тельногокаскада коммутатора подключены своей первичной обмоткой фазосдвигающие дроссели, вторичные обмотки которых соединены между собой по лёдовательно и подключены к источнику задающего напряжения генератоРУ D . . Недостатками указанного устройства являются ограниченный диапазон изменения фазы импульсов и недостаточная надежность в связи с вероятностью появления ложного импульса в моменты коммутации токов распределителя . Наиболее близким к изобретению является устройство для импульсно- фазового управления трехфазным тиристорным преобразователем, содержащее источник задающего напряжения, ключевой элемент, генератор пилообразного напряжения и источник пос тоянного напряжения, связанные с логическим коммутатором, при этом на управляюи1ие входы ключевогоэлемента подключены выходы генератора пилообразного напряжения и источника задающего напряжения, а цепь питания генератора пилообразного напряжения подключена к источнику постоянного напряжения, отрицательный зажим которого подключен к общей точке схемы. Логический коммутатор содержит распределитель импульсов на три канала включаюп ий выпрямитель, транзисторы по числу каналов, три усилителя, транзистор фазосмещения, база которого связана с выходом источника задающего напряжения, трехфазный синхронизирующий трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, причем обмотки первой группы собраны в звезду и подключены на вход нагруженного на резистор нагрузки вьтрямителя, диоды которого через резисторы связаны с базами транзисторов распределителя импульсов. Каждая обмотка второй группы через диод и резистор подключена к обкладке накопительного конденсатора соответствующего усилителя импульсов, который этой же обкладкой через другой диод и коммутирующую цепь ключевого элемента, а другой обкладкой через транзистор распределителя импульсов связан с общей точкой схемы 2, Недостатком известного устройства из-за малой ширины вьфабатываемых импульсов является невозможность применения его в мостовой схеме преобразователя без удвоения импульсов. Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе и стабильности фазосмещения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для импулъснофазового управления трёхфазным тиристорным преобразователем, содержа щее источник задающего напряжения, ключевой элемент, генератор пилообразного напряжения и источник постоянного напряжения,связанные с логическим коммутатором, при этом на управляющие входы ключевого элемента подключены выходы генератора пилообразного напряжения и источника задающего напряжения, а цепь пит ния генератора пилообразного напряжения подключена к источнику постоя ного напряжения, отрицательный зажим которого подключен к общей точке схемы, логический коммутатор содержит распределитель импульсов на три канала, включающий вьтрямитель, транзисторы по числу каналов три усилителя, транзистор фазосмещения, база которого связана с выходом источника задающего напряжения, трехфазный синхронизирующий трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, причем обмотки пердой группы соединены в звезду и под ключены на вход нагруженного на резис тор нагрузки вьшрямителя, диоды ко торого через резисторы соединены с базами транзисторов, а каждая обмотка второй группы через диод и резистор подключена к одной обкладке накопительного конденсатора соответствующего усилителя импульсо который этой же обкладкой через другой диод и коммутирующую цепь ключевого элемента, а другой обклад кой через транзистор распределителя импульсов связан с общей точкой схемы, снабжено дополнительным источником постоянного напряжения, коммутатор снабжен делителем напряжения, диодом, каждый канал распределителя снабжен четырьмя резисторами, двумя диодами, конденсатоI ром, транзисторной и тиристорной оптопарами, причем в каждом канале база транзистора распределителя импульсов через nepsbtfi резистор соед нена с источником постоянного напря жения, через первый диод - с делителем напряжения, подключенным к .до полнительному источнику питания, через второй диод - с общей точкой схемы, к которой через параллельно включенные второй резистор и конден 794 сатор подключен эмиттер транзистора, коллектор транзистора подключен к одной обкладке накопительного конденсатора, другая обкладка которого через оптронный тиристор, светодиод транзисторной оптопары, шунтиро анньп третьим резистором, и светодиод выходной оптопары подключена к общей точке схемы и через све- тодиод тиристорной оптопары, шунтированный четвертым резистором, связана с общей точкой схемы, к которой через резистор нагрузки выпрямителя подключена нулевая точка первой группы вторичных обмоток трехфазного синхронизирующего трансформатора, подключенная также к эмиттеру транзистора фазосмещения, коллектор которого подключен к дополнительному источнику напряжения, а база через диод соединена с эмиттером На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы токов и напряжений в схеме, поясняющие работу устройства. Устройство, содержит задающий генератор 1, генератор 2 пилообразного напряжения, ключевой элемент 3, распределитель 4 импульсов, усилите:Лн 5, 6 и 7 импульсов , конденсатор 8, источники 9 и 10 постоянного напряжения. На вход ключевога элемента 3 подключены выходы задающего генератора 1 и генератора 2 пилообразного напря- f жения, вход синх)онизаиии которого через конденсатор 8 подключен параллельно коммутирующей цепи ключевого элемента 3 к общей точке усилителей 5-7 импульсов, а цепь питания подключена к положительному выходному зажиму источника 9 постоянного напряжения, отрицательный выходной зажим которого подключен к общей точке схемы, с которой связаны все перечисленные элементы устройства. Распределитель 4 импульсов вьтолнен на базе нулевой трехфазной схемы вьтрямителя, цепь питания которой подключена к обмоткам 11 - 13 синхронизирующего трансформатора, а в нагрузке включен резистор 14. К нулевой точке включенных в звезду обмоток 11 - 13 подключен эмиттером транзистор 15 фазосмещения в распределителе, база которого загаунтирована диодом 16 и подключена к выходу задающего генератора 1.

Эмиттеры транзисторов 17-19 распределителя импульсов через ре- , зисторы 20 - 22 и конденсаторы 23 - 2 а базы через диоды 26 - 28 подключены к общей точке схемы. Кроме того, базы транзисторов через резисторы 29-31 подключены к источнику 9 постоянного напряжения, через диоды 32 - 34 - к делителю напряжения источника 10 постоянного напряжения, положительный выходной зажим которог подключен к общей точке схемы, состоящему из резисторов 35 и 36, а также через резисторы 37 - 39 и транзисторы 40 - 42 оптронных пар подключены к отрицательному выходному зажиму источника 10 постоянного напряжения.

Коллекторы транзисторов 17 - 19 подключены к точкам соединения накопительных конденсаторов 43 - 45 с началами обмоток 46 - 48 синхронизирующего трансформатора. Концы обмоток 46 - 48 через диоды 49 - 51 и резисторы 52 - 54 подключены к дру гим обкладкам накопительных конденсаторов 43-45, а также через тиристоры оптронных пар 55 - 57, светодиоды .транзисторных оптронных пар 40 42,светодиоды 58 - 60 оптронных выходов усилителей импульсов и параллельно через светодиоды тиристорных оптронных пар 55 - 57, зашунтированные резисторами 61 - 63, диоды 64 66 и коммутирующую цепь ключевого элемента 3 - к общей точке схемы.

Устройство работает следующим образом.

Периодически, каждые 120 эл.град через базу какого-либо из транзисторов 17, 18 или .19 распределителя начинает протекать ток (диаграммы Q , е , : на фиг. 2), так как змиттерные переходы транзисторов включены в нулевую схему выпрямителя последовательно с диодами и обмотками 11, 12 и 13 синхронизирующего трансформатора. В нагрузке выпрямителя включен резистор 14 и цепь фазосмещения, состоящая из транзистора 15, диода 16.

К начальному моменту протекания тока в базе какого-либо транзистора 17, 18 или 19 подключенный одной из своих обкладок к коллектору транзистора накопительный конденсатор

43,44 или 45 уже заряжен от соответствующей обмотки синхронизирующего трансформатора 46, 47 или 48 через диод 49, 50 или 51 и резистор 52, 53 или 54 (диаграммы 5, Ь ,г на фуг. 2), В результате подготавливается контур для разряда соответствующего накопительного конденсатора через светодиод оптопары 55, 56 или ,57, зашунтированньпЧ резистором 61, 62 или 63, диод 64, 65 или 66, ключевой элемент 3, имеющий в этот момент наибольшее сопротивление в этой цепи, резистор 20, 21 или 22 и транзистор 17, 18 или 19. Этот момент и является синхронизирующим для начала формирования пилы генератором 2, который запускаете;. через конденсатор 8.V

Однако сопротивление образованного контура велико и постоянная времени разряда накопительного конденсатора также велика. Ток разряда мал и его не хватит для включения тиристора оптопары 55, 56 или 57. Процесс сравнительно медленного разряда накопительных конденсаторов иллюстрируется на диаграммах 5 ,fe и 2 (фиг. 2) участками с малым наклоном. В этот промежуток времени происходит линейное нарастание напряжения на выходе генератора 2 пилообразного напряжения.

Выход генератора 2 и выход задающего генератора 1 подключены на вход ключевого элемента 3. В момент равенства сигналов на входах ключевого элемента 3 происходит замыкание его выходной коммутирующей цепи, сброс пилы и резкое снижение сопротивления цепи разряда накопительного конденсатора.

Через светодиод оптопары 55, 56 или 57 теперь протекает достаточно большой ток для включения своего тиристора. В результате появляется новый контур разряда накопительного конденсатора через тиристор оптопары 55, 56 или 57, светодиод оптопа РЫ 40, 41 или 42, светодиод 58, 59 или 60 оптронного выхода усилителей 5, 6 или 7 импульсов непосредственно на тиристоры силовых оптопар или на усилители-формирователи, через которые происходит управление силовыми тиристорами, и далее через резистор 20, 21 или 22 и транзистор 17, 18 или 19. Причем падение напряжения на участке цепи разряда, включающем тиристор оптопары 55, 56 или 57, светодиод оптопары 4U, А1 или А и выходной светодиод 58, 59 или 60 настолько меньше падения напряжения в цепи светодиод оптопары 55, 56 ил 57, зашунтированный резистором 61, 62 или 63, диод 64, 65 или 66 и клю чевой элемент 3, что ток через ключевой элемент, коммутирующая цепь которого выполнена на тиристоре, прерывается. Транзисторы 17,.18 и 19, включен ные (фиг. 1) с резисторами 20, 21 или 22 в цепях эмиттеров, работая поочередно в контуре разряда соответствующего накопительного конденсатора, выполняют роль источников тока, поддерживая тем самым постоян ной амплитуду вьцсодного импульса. Одновременно под воздействием тока разряда накопительного конденеатора по указанному контуру происходит от крывание транзистора оптопары 40, 41 или 42 и замыкание 1цепи для протекания тока базы транзистора 17 18 или 19 через резисторы 37, 38 ил 39 и транзистор 40,-41 или 42 под воздействием напряжения источника 1 Таким образом, поддерживается замкнутым контур для практически полного разряда.накопительного конд сатора и обеспечивается необходимой ширины импульс, даже если длительность тока базы транзисторов распределителя 17, 18 и 19, создаваемо го В ветвях нулевой схемы вьтрямите ля, оказывается недостаточной (диаграммы Ч S , токов базы транзисторов и диаграммы , , выходных импульсов схемы, данных сплошными линиями для угла зажигания силовых тиристоров об 150). Такая схема при номинальном напряжении сети поз воляет обеспечить ширину импульсов 90-100 эл.град. во всем диапазоне регулирования. Задание тока коллектора транзис тора 17, 18 или 19 осуществляется через диоды 32, 33 или 34 с делителя напряжения нестабилизированно го источника 10, выполненного на резисторах 35 и 36. Благодаря этой цепи при колебаниях напряжения сети происходит пропорциональное изменение тока коллектора, поддерживаемого транзисторами 17 и 19 при разряде накопительных конденса ров 43 - 45 и таким образом сохра|няется ширина импульса не менее 98 60 эл.град., даже при уменьшении пряжения сети вдвое. Начальные моменты протекания тока через базы транзисторов 17, 18 и 19, а значит, и разрешение на выдачу импульсов по соответствующему каналу управления при отсутствии цепи фазосмещения по распределителю импульсов фиксированы. При данной фазировке обмоток 11-13 синхронизирующего трансформатора они соответствуют углу зажигания тиристоров oi 60 (фиг. 1 и 2). Для расширения диапазона регулирования угла зажигания до Л О параллельно резистору 14 подключен регулируемый источник ЭДС. Этим источником служит печь фазосмещейия в распределителе импульсов, состоящая из транзистора 15, диода 16j шунтирующего эмиттерный переход транзистора, и источника 10 напряжения, подключенного к коллектору транзистора 15. Таким образом, выходом схемы является эмиттер транзистора, подключенный к нулевой точке соединения обмоток 11-13. Напряжение на выходе схемы фазосмещения в распределителе импульсов пропорционально напряжению, поступающему на базу транзистора 15 генератора 1, и практически не эависит от параметров транзистора.. Величина напряжения смещения , задающего reHepstTopa 1 устанавливается соответствующим предельному вьшрямительному режиму, т.е. начало протекания тока через базы транзисторов распределителя соответствует oi 0° На фиг. 2 диаграммы о , б , i токов базы транзисторов 17 - 19 и диаграмвыходньЬсимпул ьс ов. для мы. х. о даны пунктирной линией. Устройство может настраиваться на coBMecTHjTo работу фазосмещения по вертикальному принципу и в распределителе импульсов npHOi О - 60 и по вертикальному принципу при с( 60 - 180°. Таким образом, применение изобретения обеспечивает надежность устройства в рагботе, расширяя импульсы управления силовыми тиристорами и поддерживая высокую стабильность фазосмещения в распределителе при сохранении простоты схемы и предельного диапазона регулирования угла залц1гания тиристоров.

Фиг.г