Устройство для управления однофазным реверсивным выпрямителем с параметрической стабилизацией тока Советский патент 1985 года по МПК H02M7/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления вентильными преобразователями, питающимися от источников тока.

Известен реверсивный выпрямитель содержащий два встречно-параллельных (п-фазшях тиристорных комплекта, подключенных на выход ж-фазного параметрического источника тока, источники управляющего и пилообразного нагфяжений, компаратор, распределитель импульсов, блок раздельного управления, нуль-органы выходных токов параметрического источника, дифференцирующие цепи, элемент ИШ и пересчетйый блок 1 .

При построении однофазных реверсивных выпрямителей по извест нс й структуре необходимо иметь два встречно-параллельных однофазных тиристорных комплекта и, следовательно, систему управления на восемь выходов.

Недостатками описанного однофазного реверсивного выпрямителя с параметрической Стабилизацией тока являются большое количество управляемых вентилей и, как следствие, сложность системы управления.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления однофазным реверсивньш выпрямителем с параметрической стабилизацией тока, выполненный в виде тиристорного реверсора, подключенного через мостовой неуправляемый выпрямитель и параметрический источник тока к сети переменного напряжения, содержащее распределитель импульсов с четырьмя каналами управления, выходы которого предназначены для подкл1вчения к управлякицим цепям тиристоров реверсора, блок задания длительности нулевого тока нагрузки и блок раздельного управления, причем выход первого блока, а также прямой и инверсный выходы второго блока подключены на вход распределителя 2} .

Однако при произвольном (бесконтрольном) переключении тиристоров реверсора нарушается нормальная работа источника тока. Известно, что в действительности источников тока не существует и для получения источника тока мы всегда должны иметь дело с каким-то типом преобразователя системы неизменного напряжения на входе в систему неизменного тока на выходе. Известно также, что при работе любого преобразователя должны обязательно исключаться режимы, связанные с резкими изменениями в его внутренней структуре, а также в структуре нагрузки, приводящие к небалансам энергии и, как следствие, к различным перегрузкам.

Указанное в полной мере относится и чрезвычайно наглядно проявляется в случае применения в качестве источника тока наиболее простого и надежного индуктивно-«емкостного преобразователя, в основе работы которого лежат резонансные явления в LC-цепях. Индуктивно-емкостный преобразователь является параметрическим источником тока Предлагаемое изобретение основьшается на применение этого типа источника тока.

Цель изобретения - повышение надежности работы выпрямителя.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления однофазным реверсивным выпрямителем с параметрической стабилизацией тока, выполненным в виде тиристорного реверсора, подключенного через мостовой неуправляемый выпрямитель и параметрический источник тока к сети переменного напряжения, содержащее распределитель импульсов с чету рьмя каналами управления, выходы которого предназначены для подключения к управлянхцим цепям тиристоров реверсора, блок задания длительности нулевого тока нагрузки и блок раздельного управления, причем выход первого блока, а также прямой

и инверсный выходы второго блока подключены к входу распределителя, снабжено нуль-органом напряжения, вход которого предназначен для подключения к выходу мостового неуправляемого выпрямителя, а выход подключен к Дополнительному входу распределителя импульсов, который выполнен на четырех RS-триггерах, двух элементах И, двух элементах ИЛИ и двух элементах НЕ, инверсные 5-входы всех RS -триггеров объединены и соединены с выходом нуль-органа напряжения, инверсные Й-вход)1 RS-триггеров первого и третьего каналов подключены к выходам элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом блока задания длительности нулевого тока нагрузки, а вторые через элемент НЕ соответственно с инверсным и прямым выходами блока раздельного управления, инверсные R-входы RS-триггеров второго и четв.ертого каналов подключены к выхода элементов И, первые входы которых соединены соответственно напрямую и через элемент НЕ с прямым выходом блока раздельного управления, а вторые соответственно соединены через элемент НЕ и напрямую с инверсньм его входом, выходы PS-триггеров предназначены для подключения к управляющим цепям тиристоров реверсора . На фиг. 1 предназначена структур ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема (в базисе 2И-НЕ) наиболее сложного блока - распределителя импульсов; на фиг. 3 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства. Устройство для управления однофазным реверсивным выпрямителем, вы полненным в виде тиристорного ревер сора 1, подключенного через мостойой неуправляемый выпрямитель 2 и параметрический источник тока 3 к сети переменного напряжения, содержит распределитель 4 импульсов, бло 5 задания длительности нулевого тока нагрузки 6, блок 7 раздельного управления и нуль-орган 8 напряжения. Распределитель 4 (фиг, 2) имеет в своем с6с;таве четыре элемента памяти, выполненные в виде RS-триггеров на элементах .8, по два элемента ШШ 4.9-4.14, а также два элемента И 4.15-4.18, два элемента НЕ 4.19-4.20 и формирователи импуль сов 4.21-4,24, предназначенные для согласования логики с управляющими цепями тиристоров 1.1-1.4 реверсора 1 (фиг. t). Нуль-орган 8 напряжения своим гальванически развязанным входом по подключен на выход неуправляемого выпрямителя 2. Время переключения нуль-органа должно быть на несколько порядков меньше длительности периода питающего напряжения, а чувст вительность не должна быть ниже суммарного падения напряжения на двух открытых тиристорах 1.1 и 1.3. Верхний порог чувствительности нуль органа 8 зависит от степени оптимизации режима переключения тиристоров реверсора 1. Выходной сигнал X нульоргана В в единичной форме подается на один из входов распределителя 4. Сигнал X представляет собой сигнал синхронизации. С его помощью осуществляются различные переключегг. ния тиристоров реверсора в моменты времени, отвечающие нулевым условиям для проводимости анодного тока. От степени приближения к нулевым условиям зависит степень оптимизации режима переключения тиристоров реверсора 1. На вход распределителя 4 поступают также единичные сигналы с блоков 5 и 7. Блок 5 является задатчиком длительности нулевого тока нагрузки и, следовательно, величины среднего выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя при работе последнего в режш4е широтно-импульсной либо частотно-импульсной модуляции. Выходной сигнал 2 блока 5 обеспечивает короткое замыкание выпрямителя 2и параметрического источника тока 3тиристорами 1.1 и 1.3 реверсора. Епок 7 раздельного управления имеет два выходных сигнала: прямой :№ и инверсный t/ . Двумя указанными сигналами кодируются режимы работы выпрямителя в соответствии с таблицей. Режим рабо-пм Сигналы управления Положительный ток нагрузки Отрицательный ток нагрузки Нулевой ток нагрузкиУстройство дляуправления однофазным реверсивным выпрямителем с параметрической стабилизацией тока нагрузки работает следукидим образом: При низком уровне сигнала на выходе блока 5 и наличии соответствующей комбинации сигналов на прямой и

инверсном выходах блока 7; например М 1 и Л/ О, распределитель 4 вырабатывает сигналы управления , и jj (фиг. 3), подаваемые на управляющие электроды тиристоров 1.1 и 1.2, которые включаются и обеспечивают ток в нагрузке положительного напряжения, среднее значение которого поддерживается неизменным параметрическим током.

Регулирование тока нагрузки широтным способом начинается в момент времени u/t (фиг. 3) с приходом сигнала Z . В момент времени u/t ток с нагрузочной цепи переводится в ко-роткозамкнутый контур, образованньй тиристорами 1,1 и 1.3. Длительность бестоковой паузы задается блоком 5 (фиг. 3) и длится до момента ujt, . Вховдение в бестоковую паузу осуществляется с учетом оптимизации переключения при помощи сигнала синхронизации X. В момент отрицательного перепада (t/t ) этот сигнал RSтриггера на элементах 4.5 и 4.6 (фиг. 2) переключается и вырабатывается сигнал W, . Укаэанньй сигнал после окончания сигнала Z снимается и тиристор 1.3 в момент времени vut естественным образом выключается. Ток снова появляется в нагрузке.

Для осуществления реверса тока нагрузки в момент времени u/ij выходные сигналы блока 7 изменяются на противоположные (М 0; N 1). При

поступлении новой комбинации сигналов на входе распределителя 4 последний снимает сигналы управления и л/ с тиристоров реверсора 1.1 и 1.2 и с учетом режима оптимизации вырабатывает в момент времени wt сигналы чс и Xi . Включаются диагонально противоположные тиристоры 1.3 и 1.4, при этом ток в нагрузке 6 изменяет направление. Рег улирование отрицательного тока осуществляется аналогично регулированию положительного тока, т.е. включением и выключением, но только теперь тиристоров 1.1.

Таким образом, предлагаемое устройство сочетает в себе стабилизацию выпрямленного тока нагрузки при изменении ее параметров; регулирование уровня стабилизированного тока; реверсирование выпрямленного тока; оптимизацию реасима переключения вентилей реверсора.

Последнее позволяет устранить значительные токовые перегрузки в тиристорах реверсора, в вентилях выпрямителя и в элементах параметрического источника тока во время коммутации, а .также значительно снизить di/dt в управляемых и неуправляемых вентилях, что в конечном итоге позволяет повысить надежность работы всех узлов и в то же время применять вентили без большого запаса по току и напряжению, как это делается в случае бесконтролвной коммутации.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМ РЕВЕРСИВНЬМ ВЬтРЯМИГЕЛЕМ С ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИЕЙ ТОКА, выполненным в виде тиристорного реверсора, подключенного через мостовой неуправляемый выпрямитель и параметрический источник тока к сети переменного напряжения, содержащее распределитель импульсов с четырьмя каналами управления, выходы которого предназначены для подключения к управлякицим цепям тиристоров реверсора, блок задания длительности нулевого тока нагрузки и блок раздельного управления, причем выход первого указанного блока, а также прямой и инверсный выходы второго указанного блока подключены к входу распределителя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы вьптрямителя, устройство снабжено цуль-органом напряжения, вход которого предназначен для подключения к выходу мостового неуправляемого вьшрямителя, а выход подключен к дополнительному входу распределителя импульсов, который выполнен на четырех Я5-триггерах с инверсными входами, двух элементах И, двух элементах ИЛИ и двух элементах НЕ, инверсные S-входы всех RSтриггеров объединены и соединены с выходом нуль-органа напряжения, инверсные Й-входы RS-триггеров первого и третьего каналов подключен СО к выходам элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом блока задания .длительности нулевого тока нагрузки, а вторые - через элементы НЕ соответственно с инверсньгм и прямы - выходами блока раздельного управления, инверсные R-входы RS-триг геров второго и четвертого каналов -подключены к вьвсодам элементов И, :л первые входы которйх соединены соот35 ветственно напрямую и через злеND мент НЕ с прямым выходом блока раздельного управления, а вторые соответственно соединены через элемент НЕ и непосредственно с инверсным его выходом, выходы RS -триггеров предназначены для подключения к управляющим цепям тиристоров реверсора.

т Т Ж

Фиг.1

sv.a 19