Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК H02M7/00 

,11

матора подключен фазовьй анализатор, а к третьей - переключатель, выход которого соединен с входом нуль-орга на, а выход последнего соединен с входом триггера, прямой выход кото рого соединен с разрешающим входом делителя тастоты синхронизирующих и шyльcoв, выход фазового анализатора соединен с входом реверса шести канального кольцевого реверсивного распределителя импульсов, диоды

3505

формирователя синхронизирующих импульсов включены по мостовой схеме, вход которой подключен к первой вторичной обмотке трехфазного трансформатора, а выход присоединен к включенным параллельно резистору и цепи, состоящей из включенных последовательно конденсатора и первичной обмотки импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с таковым входом делителя, частоты.

1. Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором, заключающийся в том, что на каждый из тиристоров коммутатора формируют и подают пакеты отпирающих им пульсов, максимальная длительность которых равна половине периода модуляции выходного напряжения, сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модуляции, а временной интервал между началами пакетов импульсов является кратным шестой части периода модуляции, отличающийся тем, что, с целью расши- рения функциональных возможностей, каждый пакет отпиракяцих импульсов начинает формироваться в момент ра- венства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной питающей сети, а начало работы коммутатора в целом синхронизируют с заданным моментом совпадения фазных напряжений трехфазной питающей сети, причем длительность каждого из упомянутых пакетбв импульсов составляет не менее одной третий периода модуляции. 2. Устройство для управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором, содержащее делитель частоты синхронизирующих импульсов, усилительно-развязывающий узел, выход которого предназначен для подключения к управляющим входам коммутатора, сл с трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого предназначена для подключения к входу коммутатора, а первая вторичная обмотка соединена с входом формирователя синхронизирующих импульсов, выполненного на шести диодах, резисторе и конденсато ре, отличающееся тем, D9 СЛ что снабжено шестиканальным коль.цевым распределителем импульсов, о :фазовым анализатором, переключатеСП лем, нуль-органом и триггером, устанавливаемым в нулевое состояние при включении питания, трехфазный трансформатор снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, а формирователь синхронизирующих импульсов снабжен импульсным трансформатором, причем между делителем частоты синхронизирующих импульсов и усилительно-развязьтающим узлом включен шестиканальный кольцевой реверсивный распределитель импульсов, к второй вторичной обмотке трехфазного трансфор

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовой преобразовательной технике дпя управления электроприводами, например, шахтных.скребковых конвейеров. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей тиристор него коммутатора путем обеспечения возможности изменять гармонический состав выходного напряжения. На фиг. 1 изображена, диаграмма состояния-силовых тиристоров и выход ных напряжений коммутатора, работающего в соответствии с предложенным способом; на фиг. 2 - диаграммы выходных напряжений силового коммутато ра при изменении моментов его включения; на фиг. 3 - схема устройства. Как показано на фиг. 1, на каждый из шести тиристоров силового ком мутатора подают пакеты отпирающих им пульсов UOT- UoT2 Длительность, этих пакетов не превышает половины периоца модуляции выходного напряжения коммутатора. Например, на фиг.1 . она равна половине, а на фиг. 2 одной трети периода модуляции выходного напряжения коммутатора. Фазовый сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модуляции, а временной интервал между их начальными точками я-вляется кратным одной шестой этого периода. Формирование начала калсдого пакета отпирающих импульсов производят в моменты равенства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной сети. Это обеспечивает получение максимально возможной амплитуды выходного напряжения коммутатора (фиг. 1). В данном случае каждый из тиристоров силового коммутатора, формирующих максимальный отрезок синусоиды, отпирается на 30 эл. град, раньше прохолдцения возрастающей синусоидой напряжения данной фазы нулевого значения, а запирается на 30 эл. град, позже перехода этой синусоидой нулевого.значения при ее убывании. Изменение же начальных точек пакетов отпирающих и myльcoв, например, совмещение их с нулевыми значениями фазных напряжений сети приведет к введению фазового угла управления тиристором, формирующим максимальный отрезок синусоиды выходного напряжения, и к снижению амплитуды и длительности этого отрезка. Начало работы управляемого комму.татора синхронизируют с заданным моментом совпадения фазных напряжений сети. Это является вторым обязательным условием для обеспечения стабильности требуемых параметров выходного напряжения. В противном случае при каждом новом включении коммутатора форма его выходного напряжения не будет заранее заданной, а будет иметь один из трех видов,показанных на фиг. 2. При необходимости любую из этих форм выходного напряжения задают путем изменения момента включения t, 2 или fj (фиг. 3) силового коммутатора. Устройство для осуществления способа (фиг. 4) состоит из узла силевых тиристоров 1 и системы управления. Узел силовых тиристоров 1 содер . жит включенные между источником питани и нагрузкой три пары встречно-параллел но соединенных тиристоров. Система управления содержит трехфазньш транс форматор 2, первичная обмотка которо го подключена к входу узла силовых тиристоров 1, первая вторичная обмот ка соединена с входом формирователя синхронизирующих импульсов, делитель 4 частоты синхронизирующих импульсов, шеетиканальный кольцевой распределитель 5 импульсов, усилительно-развязьшающий узел 6, подключенный выходами к управляющим цепям тиристоров 1 силовой части. Ко второй вторичной обмотке трансформатора 2 подключен фазовый анализатор 7, а к третьей - переключатель 8, выход которого подключен к входу нульоргана 9, а выход последнего - к вхо ду триггера 10, устанавливаемого в. нулевое состояние при включении питания. Прямой выход триггера 10 подключен к разрешающему входу R делителя 4 частоты синхронизированных импульсов, а выход фазового анализатора 7 - к входу реверса шестиканального кольцевого реверсивного распределителя импульсов 5. Формирователь 3 синхронизирующих импульсов предназначен для формирования синхронизирующих импульсов частота которых в шесть раз выше частоты напряжения сети, а передние фронты совпадают с моментами равенства мгновенных значений фазных напряжений сети. Этот формирователь содержит мостовой выпрямитель 11, подключенный к первой вторичной трехфазной обмотке трансформатора 2 системы управления. Этот вьшрямитель нагружен соединенными параллель но резистором 12 и цепью, состоящей из включенных последовательно конденсатора 13 и первичной обмотки импульсного трансформатора 14, Выходом формирователя 3 служит вторичная обмотка трансформатора 14, I Уснлительно-развязывакяций узел б состоит из шести развязывающих каналов 15 и генератора отпирающих импульсов 16. Каждый такой канал содер жит выходной трансформатор 17, один из выводов первичной обмотки которого соединен с коллектором ключевого транзистора 18, Эмиттер этого транзистора соединен с общим выводом выходного разделительного узла и генератора отпирающих импульсов 16. Второй вывод этого генератора подключен к общему выводу первичных обмоток всех выходных трансформаторов 17. В цепи базы транзистора 18 включен резистор 19. Вторичная обмотка трансформатора 17 через диод 20 соединена с цепью:электрод управления - катод соответствукяцего тиристора силовой части 1, Фазовый анализатор 7 содержит конденсатор 21 и два мостовых выпрямителя 22 и 23, Один из входов каждого выпрямителя и вывод конденсатора 21 подключены каждый к одной из фаз второй трехфазной вторичной обмотки трансформатора 2. Вторые входы этих выпряйителей и второй выход конденсатора 21 соединены между собой. Нагрузкой одного из выпрямителей является пороговый элемент (компаратор) 24, нагрузкой другого - резистор 25 с эквивалентным исполнительному элементу 2Д сопротивлением. Вькод этого исполнительного элемента подключен к входу реверса распределителя 5 импульсов. Устройство работает следующим образом. На тактирующий вход Т делителя 4 частоты поступают синхронизирующие импульсы, частота следования которых в шесть раз выше частоты напряжения сети, с вторичной обмоткой и трансформатора 14 формирователя 3 импульсов. Их передние фронты совпадают с моментами равенства напряжений двух фаз трехфазной сети. Коэффициент деления делителя равен отношению частоты напряжения сети к требуемой частоте модуляции выходного напряжения, С выхода делителя 4 каждый п-й синх-. ронизирующий импульс (Uf, на фиг,1) подается на тактирующий вход шести- . канального реверсивного распределителя 5 импульсов, Нуль-орган 9 своим входом соединен с выходом переключателя моментов синхрснизащш 8, а выходом - с входом триггера 10,. устанавливаемого в нулевое состояние при включении питания. Прямой выход триггера подключен к разрешающему входу делителя 4 частоты. Приняв команду о включении силового тиристорного коммутатора 1, нуль-орган 9 совместно с триггером 10 подает разрешение на работу делителя 4 частбты в заданный момент времени и (фиг. 2) , когда мгновенные значения фазных напряжений сети имеют строго определенное значение (производят синхронизацию момента . включения силового тиристорного коммутатора) . Изменяя с йомощью переклю- ю чателя моментов синхронизации 8 задан йые моменты времени f включения в работу-коммутатора, можно получить различный гармонический состав выходного напряжения при неизменной час-15 тоте его модуляции.

В зависимости от порядка чередова.пия фазных напряжений сети напряжение на исполнительном органе 24 фазного анализатора 7 будет превьшать или не 20 достигать значения напряжения срабатывания этого порогового элемента. С исполнительного органа 24 фазового анализатора 7 на вход реверса распределителя 5 будет подаваться команда 25 на прямой или обратный порядок переключений его каналов. Благодаря этому сохраняются неизменными требуемый гармонический состав выходных напряжений коммутатора и соответствие 30 их чередования в фазах чередованию фазных напряжений сети.

С каждого из выходов распределителя 5 снимаются импульсы управления UOT UoTj, (фиг. 1), порядок еле- 35 дования которых Определяется фазовым анализатором 7, а длительность равна двум периодам работы делителя 4 или может быть равна трем периодам (половине периода модуляции выходного 40 нггпряжения коммутатора) . Каждый из импульсов управления поступает на соответствующий канал 15 выходного усилительно-развйзывающего узла 6, где отпирает ключевой транзистор 18. 45

При этом с вторичной обмотки соответствующего выходного трансформатора 17 Снимается пакет отпирающих импульсов, поступающих с выхода генератора 16. Длительность этого пакета совпадает с длительностью соответствующего импульса управления 1

Пакеты отпирающих импульсов подаются на входы управления соответствующих тиристоров силовой части 1.

Отпираемые таким образом тиристоры формируют на выходе силового тиристорного коммутатора 1 системы трехфазных напряжений пониженной частоты модуляции (и{ фиг. 1). Тиристоры отпираются в моменты равенства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной сети, порядок их переключений согласован с порядком чередования фазных напряжений сети, а начало работы управляемого коммутатора совпадает с заданным-моментом совпадения фазных напряжений трехфазной системы. Амплитуда напряжений на выходе коммутатора ( Ug; U) - максимальная и превышает амплитуду фазного напряжения сети в 1,375 раза. Это приводит к повышению электромагнитного момента двигателя, подключенного к выходу управляемого тиристорного коммутатора.

Гармонический состав выходного напряжения пониженной частоты измеряется при переключении моментов включения f в работу управляемого коммутатора посредством узлов В, 9 и 10.

Предлагемые способ управления и устройство для его осуществления позволяют формировать максимально возможное выходное напряжение и регулировать его гармонический состав, что ведет к расширению функциональных возможностей коммутатора и повышению эффективности его работы.

л .

1-Й-i- l

нЭзСЗ

/J .