Устройство для формирования импульсов управления тиристорами @ -фазного мостового преобразователя Советский патент 1985 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение, например, для управления мостовыми вентильными преобразователями систем возбуждения для гидрогенераторов и -синхронных компенсаторов.

Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение габаритов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема генератора высокой частоты; на фиг. 3 - функциональная схема соединения полумостовых инверторов формирователей управляюш,их импульсов; на фиг. 4 - диаграммы напряжений на выходах системы импульсно-фазового управления и выходах блока управления.

Устройство для формирования импульсов управления тиристорами мостового вентильного преобразователя 1 имеющего силовой вход 2, выход 3, управляющие входы 4-6, соответствующие катодной группе тиристоров 7-9, и управляющие входы 10-12, соответствующие анодной труппе тиристоров 13-15, содержит формирователи 16-21 управляющих импульсов с управляющим входом 22, коммутирующими прямым и противофазным входами 23 и 24, питающим входом 25 и выходами 26 и 27.

Каждый формирователь 16-21 управляющих импульсов включает в себя схему 28 управления и полумостовой инвертор 29. Схема 28 управления содержит диоды 30 и 31, катоды которых подключены к выводам первичной обмотки 32 трансформатора 33. Средняя точка первичной обмотки 32 является управляющим входом 22, а аноды диодов 30 и 31 - коммутирующими входами 24 и 23 формирователей 16-21 управляющих импульсов. Вторичные обмотки 34 и 35 трансформатора 33 являются выходами 36 и 37 схемы 28 управления.

Полумостовой инвертор 29 содержит два последовательно включенных транзистора 38 и 39 и два последовательно включенных конденсатора 40 и 41. Точка соединения коллектора транзистора 38 и вывода конденсатора 40 является питающим входом 25, а точка соединения эмиттера транзистора 38 и коллектора транзистора 39, также точка соединения выводов конденсаторов 40 и 41 - выходами 27 и 26 формирователей 16-21 управляющих импульсов. Эмиттер транзистора 39 и вывод конденсатора 41 подключены к общей точке схемы. Базовые и эмиттерные выводы транзисторов 38 и 39 являются коммутирующими входами 42 и 43 полумостового инвертора 29, которые подключены к выходам 36 и 37 схемы 28 управления.

Блок 44 управления включает в себя систему 45 импульсно-фазового управления с выходами 46-51 и транзисторныеключи 52-57, содержащие транзисторы 58, базовые выводы которых являются входами транзисторных ключей 52-57, а коллекторы - выходами 59-64 блока 44 управления. Выходы 46-51 системы 45 импульсно-фазового управления подключены к входам транзисторных ключей 52-57. Выходы 59-64 блока 44 управления подключены к управляющим входам 22 формирователей 16-21 управляющих HMnyvibcoB. Коммутирующие входы 24 формирователей 16, 18 и 20 и коммутирующие в.ходы 23 формирователей 17, 19 и 21 подключены к выходу 65 генератора 66 высокой частоты,

5 выход 67 которого подключен к коммутирующим входам 23 формирователей 16, 18 и 20 и коммутирующим входам 24 формирователей 17, 19 и 21 управляющих импульсов. Таким образом, первичные обмотки 32 трансформаторов 33 схем 28 управления формирователей 16, 18 и 20 и первичные обмотки 32 трансформаторов 33 схем 28 управления формирователей 17, 19 и 21 подключены к выходам 65 и 67 генератора 66 высокой частоты в противофазе один относительно другого. Питающие входы 25 формирователей 16-21 управляющих импульсов объединены между собой и подключены к одному выводу 68 источника 69 питания, другой вывод 70 которого подлючен к общей точке схемы. Выходы 26 и 27

формирователей 16, 18 и 20 управляющих импульсов через устройства 71-73 согласования подключены к управляющим входам 4-6 катодной группы тиристоров 7-9 вентильного преобразователя 1, а выходы

2 26 и 27 формирователей 17, 19 и 21 через устройства 74-76 согласования - к управляющим входам 10-12 анодной группы тиристоров 13-15 вентильного преобразователя 1. Выходы 26 всех формирователей 16-21 управляющих импульсов объеди0 нены между собой.

Генератор 66 высокой частоты (фиг. 2) содержит операционный усилитель 77 с инвертирующим входом 78, к которому подключен конденсатор 79 и неинвертирующим

5 входом 80, к которому подключен резистор 81. Входы 78 и 80 зашунтированы защитными диодами 82 и 83. Выход операционного усилителя 77 через резистор 84 соединен с инвертирующим входом 78, а через резистор 85 - с неинвертирующим входом 80. Питающий вход 86 операционного усилителя 77 подключен к выходу источника 87 питания положительного напряжения, а питающий вход 88 - к выходу источника 89 питания отрицательного напряжения.

5 Выход операционного усилителя 77 через резистор 90 подключен к базе транзистора 91 и через резистор 92 - к базе транзистора 93, эмиттер которого подключен к точке схемы, а коллектор через резистор 94 подключен к выходу источника 87 питания и через резистор 95 к базе транзистора 96. Эмиттеры транзисторов 91 и 96 подключены к общей точке схемы, а коллекторы соединены между собой через резистор 97 и подключены к выводам первичной обмотки 98 трансформатора 99, средняя точка которой подключена к выходу источника 87 питания. Вторичные обмотки 100 и 101 трансформатора 99 через резисторы 102 и 103 подключены к базовым и эмиттерным выводам транзисторов 104 и 105, коллекторы которых объединены между собой и подключены к выходу источника 87 питания положительного напряжения, а эмиттеры являются выходами 65 и 67 генератора 66 высокой частоты. Устройство работает следующим образом. При появлении питающих напряжений на выходах источников 87 и 89 питания (фиг. 2) на выходе операционного усилителя 77 имеют место биполярные импульсы напряжения прямоугольной формы частотой 10 кГц. Частота колебаний задается конденсатором 79 и резисторами 84, 81 и 85. Импульсы с вь1хода операционного усилителя 77 поступают на базу транзистора 91 и через транзистор 93, выполняющий функцию инвертора, на базу транзистора 96. Под действием этих импульсов осуществляется поочередная коммутация транзисторов 91 и 96. В результате, когда последние открываются, происходит поочередное подключение с частотой 10 кГц полуобмоток 98 трансформатора 99 к источнику 87 питания положительного напряжения. При этом во вторичных обмотках 100 и 101 трансформатора 99 индуктируются ЭДС противоположные по фазе, под действием которых происходит поочередная коммутация транзисторов 104 и 105. На каждом из выходов 46-51 системы 45 импульсно-фазового управления (фиг. 1) присутствует последовательность положительных импульсов с интервалами между импульсами, равными 360 эл. град, (фиг. 4а, б, в, г, д. е), синхронизированные с входным, питающим вентильный преобразователь 1, напряжением, поступающим на тиристоры 7, „13, 8, 14, 9 и 15. Фазовый сдвиг между импульсами на выходах 46, 47; 47, 48; 48, 49; 49, 50; 50, 51 и 51, 46 составляет 60 эл. град. (фиг. 4 а, б, в, г, Д, е). В интервале oti- .2(фиг. 4ж, м) средние точки первичных обмоток 32 трансформаторов 33 схем 28 управления формирователей 16 и 21 управляющих импульсов через открытые транзисторы 58 транзисторных ключей 52 и 57 подключаются к общей точке схемы. При открытом, например транзисторе 104 генератора 66 высокой частоты (фиг. 2) одна полуобмотка 32 трансфор.матора 33 формирователя 16 через диод 30 подключается к источнику 87 питания, аналогично другая полуобмотка 32 трансформатора 33 формирователя 21 через диод 31 подключается к источнику 87 питания. При этом в формирователе 16 открывается транзистор 38, а в формирователе 21 благодаря противофазному включению обмоток 32 трансформаторов 33 формирователей 16 и 21 открывается транзистор 39 (фиг. 3). В результате создается путь тока от вывода 68 источника 69 питания: открытый транзистор 38, выход 27 формирователя 16, устройство 71 согласования, перемычка с выходов 26 формирователей 16 и 21, устройство 76 согласования, выход 27, открытый транзистор 39 формирователя 21 и вывод 70 источника 69 питания. В следующий полупериод коммутирующего напряжения транзистор 104 закрывается, а транзистор 105 генератора 66 высокой частоты открывается (фиг. 2). При этом через открытый транзистор 105 одна полуобмотка 32 трансформатора 33 формирователя 16 через диод 31 подключается к источнику 87 питания, аналогично другая полуобмотка 32 трансформатора 33 формирователя 21 через диод 30 подключается к источнику 87 питания. Это приводит к открытию транзистора 39 формирователя 16 и транзистора 38 формирователя 21. В результате создается путь тока от,вывода 68 источника 69 питания через открытый транзист-р 38 и выход 27 формирователя 21, устройство 76 согласования, перемычку выходов 26 формирователей 21 и 16, устройство 71 согласования, выход 27 и открытый транзистор 39 формирователя 16, вывод 70 источника 69 питания (фиг. 3). Со сменой полярности коммутирующего напряжения в генераторе 66 высокой частоты (фиг. 2) транзистор 104 откроется, а транзистор 105 закрывается и процессы в схеме протекают аналогично описанному выще. Таким образом, в интервале .i - otj (фиг. 4) осуществляется подключение устройств 71 и 76 согласования к источнику 69 питания с частотой коммутирующего напряжения, равной 10 кГц. Это приводит к появлению на выходах устройств 71 и 76 согласования импульсов длительностью 60 эл. град., которые, поступая на тиристоры 7 и 15 вентильного преобразователя 1, открывают их. В интервалах «tj; Лз- 1 «5 - AS; (Хб-Лг; г - сс, (фиг. 4) осуществляется коммутация транзисторов 38 и 39 (фиг. 1 и 3) с частотой 10 кГц соответственно формирователей 16, 17; 17,18;

18, 19; 19, 20; 20, 21 и 21 16, аналогично коммутации транзисторов 38 и 39 формирователей 16 и 21 в интервале , рассмотренной ранее.

В результаье на входах устройств 71-76 согласования формируются пачки импульсов длительностью 120 эл. град., заполненных импульсами частотой 10 кГц, в которых они выпрямляются и с выходов подаются на управляющие электроды тиристоров 7-15 вентильного преобразователя 1.

Так как в любой момент времени работает один из формирователей 17, 19 и 21 импульсов управления анодной группы тиристоров 13-15 вентильного преобразователя 1 и один из формирователей 16, 18 и 20 импульсов управления катодной группы тиристоров 7-9, а транзисторы 38 и 39 формирователей 17, 19, 21 и 16, 18, 20 работают в противофазе, что обеспечивается противофазным подключением входов 23 и 24 формирователей 17, 19, 21 и 16, 18, 20 к выходам 65 и 67 генератора 66, то ток управления не протекает через конденсаторы 40 и 41, как показано выше, которые в данном случае служат только для замыкания разности токов управления тиристоров 13-15 анодной и тиристоров 7-9 катодной групп.

Таким образом, благодаря тому, что переменная составляющая, обусловленная током нагрузки на конденсаторах 40 и 41 практически отсутствует, обеспечивается благоприятный режим их работы в указанных цепях, уменьшается величина емкости конденсаторов 40 и 41, что позволяет снизить габариты и повысить надежность работы устройства, а следовательно, и надежность вентильного преобразователя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ т-ФАЗНОГО МОСТОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее 2т формирователей импульсов, каждый из которых выполнен в виде полумостового последовательного инвертора, два плеча Kotoporo образованы транзисторами, два других плеча - конденсаторами и подключены к выводам источника питания, диагональ инвертора является выходом формирователя импульсов, к база-эмиттерным переходам транзисторов подключены в противофазе вторичные обмотки коммутирующего трансформатора, к концам, первичной обмотки которого подключены одни выводы разделительных диодов, другие выводы которых являются прямым и противофазным коммутирующими входами, а средняя точка первичной обмотки - управляющим входом формирователя импульсов, причем выход каждого формирователя импульсов предназначен для подключения через один из 2 m блоков согласования к управляющему переходу соответствующего тиристора преобразователя, его управляющий вход подключен к одному из 2т выходов блока управления, а прямой и противофазный коммутирующие входы ш формирователей импульсов катодной группы тиристоров преобразователя подключены соответственно к прямому с и инверсному выходам генератора высокой частоты, отличающееся тем, что, с целью (Л повышения надежности и уменьщения габаритов, прямой и противофазный входы m формирователей анодной группы тиристоров преобразователя подключены к инверсному и прямому выходам генератора высокой частоты соответственно, а точки соединения последовательно включенных конденсаторов полумостовых инверторов всех О5 формирователей импульсов объединены между собой.