Способ управления тиристорным преобразователем постоянного напряжения в переменное Советский патент 1986 года по МПК H02M7/515 

1

Изобретение относится к преоб- разователь 1ой технике и может быть использовано при построении преобразователей, предназначенных для частотно-управляемого электропривода Целью изобретения является повьяие ние функциональной надежности преобразователя ,

На фиг. 1 показана блок-с:сема одной фазы цепей схемы преобразования тока; на фиг. 2 - временная характеристика напряжения в точке включения X схемы по фиг. 1; на фиг. Зо, b и г - временные диаграммы модулированных но длительности положительных и отрицательных импульсов напряжения и выходного тока соответственно; на фиг. 4 - схема выполнения-коммутационной цепи одной фазы преобразователя; на фиг, 5 - блок-схема системы управления коммутационной цепью; на фиг, 6 - диаг- рамма, отражающая форму сигналов, снимаемых в характерных точках блок- схемы по фиг. 5; на фиг. 7 - блок- схема преобразования тока, предназначенная дл я питания нагрузочной сети трехфазного тока; на фиг. 8 - вариант питания схемы по.фиг, 7; на фиг. 9 - схема, позволяющая осуществлять торможение двигателя; на фиг. 10 - схема соединения между изображенным на фиг. 9 чувствительным элементом напряжения и регулирующим блоком; на фиг П - блок-схема регулируемого выпрямителя для питания схемы преобразования тока; на фиг. 12 - схема, преобразующая напржение трехфазной сети в трехфазный изменяемый по частоте и по величине ток.

Инверторная схема, реализующая предлагаемый способ, содержит состоящую из тиристоров коммутационную цепь 15 включенный последовательно с ней фильтр 2 низких частот и нагрузку 3. При индуктивной нагрузке фильтр и нагрузка могут быть выполнены вместе. Силовой вход 4 коммутационной цепи соединен с положительным напряжением первого источника питания постоянного тока., силовой .вход 5 - с отрицательным напряжением второго источника питания. Величины обоих питающих напряжений равны и во время работы инвертора постоянны.

Тиристоры коммутационной цепи 1 зажигаются управ.пяющей цепью 6,

бсЯ20 ,которая соединена с генератором 7 .импу.пьсов и генератором 8 управляю- щет о Р анряжения, Частота производимого генератором 8 управляющего нап5 ряжения выход11ого сигнала определяется регулир; тощим частоту блоком 9, а амплитуда - регулирук11 (им ампли- туд.у блоком 10. В определенных областях применения, где необходим

0 выбор управляющего напряжения, согласованного с частотой, можно между регулирующим частоту б.локом 9 и регулирующим амплитуду блоком 10 встроить соединение через провод 11.

5 Изображенный инвертор служит для включения синусоидального возбуждения переменной величины и частоты на нагрузку 3 из имеющегося постоянного напряжения. Задача становится

(1 ещ,е более обп1ей, если ток, протекаю- пщй через нагрузку, изменяется согласно номинальной модулирующей частоте, т.е. согласно управляющему напряжению ,

Тиристоры коммутационной цепи включают не в ритме частоты выходного сигнала переменного тока. Их ритм включения определяется тактовыми си1 налами, выдаваемые генератором 7

импульсов. Нагрузка 3 в каждом цикле попеременно соединяется то с поло- жительным,.то с отрицательным полюсом постоянного напряжения. Информация, соответствующая полезному сигналу, определяется соотнощением

между отрезками времени положительных и отрицательных моментов включе- ки.я.

На фиг. 2 показана характеристика

имеющего место в выходной точке X коммутационной цепи напряжения U,. в двух следующих друг за другом периодах тактового сигнала.

Между моментами времени t 0 и

t i: точка включения X соединена с входом 4. и поэтому напряжение равно положительному постоянному напряжению. Продолжительность ДТ положительного импульса напряжения обозначена на фиг. 2. К моменту времени

t t .-j точка X соединяется с входом 5, т.е. с отрицательным постоянным напряжением. К конт.гу периода Т так- тового сигнала вновь происходит перекл.ючение. Таким образом, время йТ длится от момента i до 1гонца периода Т. В следующем цикле происходит переключение в момент коммутаиии

3

В течение отдельных периодов от- дельные моменты коммутации определяются согласно мгновенному значению образующейся на выходе генератора 8 управляющего напряжения функции управления f(t), при этом для случая, когда сигнал f(-t)0, 1ц Т/2 т.е. положительные и отрицательные импульсы симметричны. Моменты включения t ц-, могут приходиться в зависимости от. величины функции управления (1)творетически на любое значение между t 0 и t Т, однако из практических соображений

Uы«1 t ц 6 t U Продолжительность положительного импульса равна

.|-..ut).f(

продолжительность отрицательного импульса равна

4T-...

Принято, что функция управления ()ограничена по полосе частот и ее наибольшая частота меньше четверти тактовой частоты, т.е.

f - 7™ затем, что амплитуда 4Т

частоты управляющего сигнала находится в пределах О - 1.

Напряжение УХ точки X можно представить в табличной форме:

Ux(t) + U,ccAM + Ux.Ul -U, гели hT+uT -t(h+1) Т,

где h 1,2,3.... является натуральным числом.

Дискретный ряд моментов коммутации определяется началом циклов и с моментами переключения внутри циклов:

tKi-ь-Ти .(T).

В этой связи небольшим упущением является, то, значение функции управления f (О определяется в момент t ht . Но,, так как функция управления fj(i:)no сравнению с циклом изменяется очень медленно, практически все равно, производится ли определение в начале периода или в момент коммутации.

На практике функция управления в большинстве случаев имеет форму: f.(t)As.hcJ-fc.

20

Генератор управляющего напряже-. ния является в данном случае генератором синусоидального напряжения, в котором амплитуда выходного сигнала определяется регулирующим амплитуду блоком 10 и частота - регули- --, рующим частоту блоком 9.

На фиг 3 о. и b показаны две последовательности импульсов в точке X ..

в течение одного периода синусоидального управляющего напряжения ). Положительные и отрицательные импуль- сы, взятые сами по себе, образуют классическую модулированнзпо по длигтельности последовательность импульсов, причем одна последовательность ( импульсов точно совпадает с интерва лами другой последовательности импульсов . .

При таком способе коммутации характерно, что поток энергии непрерывен и частота включений постоянна и не зависит от функции управления ({). На фиг. 3с показан ток,

протекающий через нагрузку 3. Это изображение обосновано измерением выполненной в действительности схемы с помощью осциллографа. Время цикла на Лиг.3с выбрано короче, чем на фиг.Зоч и Зь для лучшей, передачи фактических соотношений. Ток, протекающий через нагрузку 3 и индуктивную обмотку, в каждом периоде тактового сигнала состоит КЗ экспо ненциально восходящих

и нисходящих участков, причем величина изменения тока в периоде пропорциональна разности промежутков времени положительных и отрицательных участков. Индуктивный характер

результирующей нагрузки способствует тому, что, несмотря на включение напряжений различных направлений в периоде тактового сигнала, направление тока не меняется, а меняется только его величина. Однако зти колебания невелики по сравнению с временем периода управляющего напряжения и поэтому результирующий ток почти близок к идеальной синусоидальной форме. Точность этого

приближения можно улучшить ловьшгением частоты циклов. Повышение частоты циклов ограничивается скоростью коммутации имеющихся коммутационных

элементов.. .

На фиг. 4 представлена блок-схема коммутащ1онной цепи 1. Главная цепь тока состоит из тиристора 12,

включенного в положительном ответвлении, и диода 13, а также из включенного в отрицательном ответвлении тиристора 14 и диода 15. Тиристоры .12 и 14 гасятся колебательным контуром LC и тиристорами 16 и 17 подключенными между точкой включения X и мнимой нулевой точкой, образованной общей точкой конденсаторов С и С2.

Условие нормального функционирования заключается в том, чтобы тиристор 12 гасился надежно до того, когд тиристор 14 зажигается. По этой при чине импульс зажигания тиристора 14 по отношению к импульсу зажигания тиристора 16, вызывающего гашение тиристора .12, подается с определенной задержкой.

Способ управления тиристорами 12 14,16 и 17, а также целесообразная структура управляющей цепи 6 пояс-- няется на фиг. 5 и 6.

Для управления тиристорами 125l4 16 и 17 необходимы импульсы зажигания, обеспечивающие переключение в моменты коммутации определяемые в соответствии со значением управляющего напряжения. Генератор 8 управляющего напряжения.соединен с сигнальным входом компаратора 18, Опорный вход компаратора 18 под-- ключек к выходу 19 генератора 20 пилообразных импульсов, выдающего тактовые сигналы с периодом Т. Значние выдаваемого генератором 8 управляющего напряжения ({)лежит-в пределах U(jt (максимальное) и Uf (минимальное 1(фиг.6) . Выход компаратора 18 соединен с входом А логической схемы 21, а также с входом схемы 22 задержки. Выход схемы 22 задержки соединен с входом С логической схемы 21. Выход 23 генератора 20 импульсов подключен к входу В логической схемы 2i. К четырем тиристорам относится по одному из четырех трансформаторов 24-27 зажигания, которые через логические элеметы И 28-31 и усиливающие мощность инверторы 32-35 получают от генератора 36 импульсов зажигания импульсы зажигайия, частота которых значительно вьщш частоты циклов. Передача импульсов зажигания управляется логической схемой 21 .

Работа управляющей цепи (фиг.5) поясняется с помощью фиг,6. Генера

о

0

5

5

0

тор импульсов 20 производит в ритме тактового сигнала линейно восходящие, затем круто нисходящие пилообразные сигналы D и ни восходящем отрезке зтих сигналов импульсы прямоугольной формы логического уровня I.

Пилообразные сигналы D образуют опорный сигнал компаратора 18, т.е. последний -производит сравнение управляющего напряжения (:1сигнала на его входе с пилообразным сигналом D и логический уровень 1 на его выходе появляется в том случае, когда амплитуда -Пилообразного сигнала D больше величины управляюп1его напряже-- НИН Сигнал D (фиг.6) достигает величины управляюо/его напряжения (-t)K моменту t (.-1 и на выходе появляется импульс А. В следующем цикле сравнение начинается снова и начало импульса А обозначается моментом tx,. Уровни напряжения подбираются такими,. что нулевым значениям управляющего напряжения f(t) соответствуют симметричные импульсы А, т.е. когда величина постоянной составляющей пилообразного сигнала D равна нулю.

Чем положительнее мгновенное значение управляющего напряженияf(t), тем позднее происходит совпадение, , и длительность импульса А пропорциональна этому мгновенному значению. Так как частота циклов значительно выше частоты управляющего напряжения {(1) 5 величину последней 3 цикле можно рассматривать практ - чески постоянной.

Схема 22 задержки задерживает появляющиеся на выходе компаратора 18 импульсы А относительно периода Т на очень непродолжительное время,и на ее выходе появляются задержанные импульсы С (на фиг.6 импульс С показан рядом с импульсом А защтрихован- ной линией). Задержка зависит от типа коммутационного тиристора, ее величина должна выбираться в соот- зетствии с надежным гашением тиристора .

Тиристоры получают импульсы за- жигав:ия от генератора 36 импульсов зажигания в форме высокочастотных остроконечных импульсов. Импульсы зажигания от элементов И 28-31 в течение появляющихся на выходах логической схемы импульсов пропускаются через инверторы 32-35 и трансформа- торы 24-27 зажигания, после чего они.

для тиристора для тиристора 17: для тиристора 14: для тиристора

поступают на управляющие электроды тиристоров 12, 14, 16 и 17.

Логическая схема 21 производит и импульсов А, В и С для отдельных тиристоров следующие зажигающие сигналы логической схемы (.фиг.6) : 12: АВ В + ВА

В С 16: А В

В сигнале логической схемы тиристора 16 нарисованы также импульсы генератдра 36 импульсов зажигани При выбранном для иллюстрации спосба алгоритме управления тиристором 12 управляют до момента коммутации В конце интервала проводимости тиритор 12 гасят путем зажигания тиристра 16 с помощью колебательного контура .

Тиристор 14 получает управляющий импульс только после осуществления задержки, следующей за временем коммутации, т.е. оба тиристора цепи главного тока не могут находиться одновременно во включенном состоянии. Запирание тиристора 14 производят тиристором 17 в конце восходящего участка пилообразного сигнала.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что все тиристоры, не только главные (12 и 14), но и коммутирующие (16 ,и 17), управляют щирокими импульсами или пакетами высокочастотных импульсов. Это повьщ1ает функциональную надежность преобразователя.

Таким образом с помощью изображенной на фиг.5 схемы можно управлять цепью коммутации согласованно с описанной двойной модулируемой по длительности последовательностью импульсов. Хотя выходной ток колеблется в пределах отдельных тактов, его величина в основном соответствует функции управления ff(t).

Если функция управления является постоянным напряжением, на выходе появляется постоянное напряжение, величина кбторого пропорциональна управляющему постоянному напряжению При управлении постоянным напряжением с помощью изображенной на фиг.4 схемы коммутации можно построить преобразователь постоянного тока больщой мощности, который из питающего напряжения постоянного тока постоянной величины с хорошим КПД

0

5

0

5

0

5

0

5

0

производит регулируемое выходное постоякное напряжение. В этом случае генератором 8 управляющего напряжения является стабилизированный источник напряже ия с изменяемым по величине выходным напряжением.

На фиг, 7 показана блок-схема построенного по описанным принципам преобразователя трехфазного тока. Схема осуществляет преобразование постоянного напряжения в трехфазное выходное напряжение, изменяемое по частоте и величине.

К каждой из трех выходных фаз

R

V

, Sv J Tyj относится по одной

схеме 37, 38 и 39 коммутации. Они могут быть выполнены, например,- согласно фиг.4. Управляющие цепи 40 - 42 отдельных цепей коммутации состоят из схем согласно фиг.5 или из эквивалентных им схем. Управляющие цепи 40-42 получают тактовые сигналы постоянной частоты по проводу 43 от общего генератора 20 импульсов , и их управляющие входы соединены каждый с выходом генератора 44 трехфазного управляющего напряжения синусоидальной формы. Генератор 44 управляющего напряжения может быть выполнен также, например, в виде трехфазного генератора с меха- Ш5ческим приводом. В этом случае управляющее напряжение зависит от скорости вращения генератора, т.е. от частоты, и эта частотная зависимость в определенном пределе частот имеет такой же характер, что и частотная зависимость трехфазных двигателей, обусловленная напряжением сети. Генератор 44 управляющего напряжения целесообразнее выполнять без применения вращающихся машин. Частота выходного синусоидального напряжения, состоящая из трех сдвинутых друг относительно друга на 120°фаз, может устанавливаться с помощью устанавливающего частоту потенциометра 45 в широких пределах (например, 5 - 150 Гц) в соответствии с желаемой скоростью вращения на любую желаем то величину. Так как в избранной системе коммутации выходной сигнал точно соответствует форме управляющего напряжения, можно путем изменения амплитуды управляющего напряжения с помощью устанавливающего амплитуду потенциометра 46 из eнять также величину выходного

напряжения, С увеличением амплитуды управляющего напряжения увеличивается сдвиг фазы. Теоретическое значение максимального сдвига фазы onpe- деляется полупериодом тактового сигнала, из которого вычитается необходимое для переключения тиристоров время.

Работа показанной на фиг.7 элект- рической схемы основана на коммутации, согласованной с уже описанной двойной модулирующей длительность последовательностью импульсов. Коммутационные цепи 37-39 включают периодически посредством частоты так-. тового сигнала, которая больше желае мой выходной частоты. Соотношение положительного и отрицательного управляющих периодов между собой определяется всегда данным мгновенным значением управляющего напряжения и поэтому ток, протекающий в присоединенных к точкам Xj, Xg Х выходных проводах, точно соответст- вует форме управляющего напряжения, не считая небольщих колебаний, возникающих в ритме тактовых сигналов« На выходных проводах можно подключат трехфазную нагрузку. На фиг«7 нагрузка обозначена в виде двух асинхронных двигателей 47 и 48. В асинхронных двигателях обмотка двигателя служит одновременно фильтром, т.е., показанные на фиг.1 индуктивные обмо

ки 2 не нужны. В данном случае нап- ряжение на зажимах двигателя имеет показанную на фиг. За и 3 Ь форму.

Форма протекающего через двигатели 47 и 48 тока почти одинакова с формой тока при идеально синусоидаль ном питании и вследствие этого вращение двигателей равномерно и бесшумно даже при самых малых скоростях. Скорость вращения и мощность двигателей 47 и 48 можно регулировать с помощью устанавливающих частоту и амплитуду потенциометров 45 и 46 в пределах регулирования на люб ую величину.

Для работы изображенной на фиг.7 цепи тока не нужен источник постоян ного тока с изменяемой величиной выходного напряжения. Схема нагружает сеть постоянного тока в более благоприятных условиях, чем это ет место в известных инверторах. Это происходит от того, что протекающий через двигатель синусои

дальныи ток нагрузки означает равномерную нагрузку для коммутационных цепей. Энергия, отбираемая от источ-; ника постоянного напряжения в продолжение одного периода частоты включения ( которая значительно боль- ще частоты на выходе и составляет 500-800 Гц), относительно невелика и колебания нагрузки, обусловленные частотой тактового сигнала,. могут бь ть выравнены соответствуюшим конденсатором фильтра. Фильтрование облегчается также тем, что частота тактового сигнала имеет независимо от выходной частоты постоянную величину, поэтому для этой частоты можно определить размер элемента резонансного фильтра.

Ниже приводятся другие структуры преобразователя, в которых может быть применен предлагаемый способ. Схема преобразования постоянного тока в переменный вместе с относящимися к ней коммутационными цепями на фиг.8 обозначена одним общим блоком 49, который в основном выполняется по фиг .7-.

Необходимое для работы постоянное напряжение получают из трехфазной сети с помощью выпрямителя 50, подключенного через шины 51 постоян- ного тока к входу постоянного тока блока 49. К шинам 51 постоянного тока через переключатель 52 подключен аккумулятор 53. Номинальное, напряжение шины постоянного тока может быть различным в зависимости от целей применения, но целесообразнее применять напряжение постоянного тока в пределах 550-600 В.

Выходной ток блока 49 определяется производимым генератором 44 управляющего напряжения трехфазным управляющим напряжением и его параметры регулирования потенциометрами 45 и 46. . , .

Основное свойство блока 49 состоит в том, что его можно применять в режиме рАсуперации. Это означает, что подключенный к подобной сети двигатель 47 может работать во всех четырех квадрантах диаграммы - момент в функции скорости вращения. Если двигатель 47 нагружается приводным двигателем, он работает как генератор, т.е. он подает трехфаз- Hyio энергию в блок 49. Эта энергия выпрямляется блоком 49 и подается

далее на шины 51 постоянного тока. Учитывая то, что выпрямитель 50 обычной конструкцил не способен обратно передавать эту энергию в сеть, энергия, получаемая при торможении, может использоваться для зарядки аккумулятора 53.

Обратная функция блока.49 основана также на коммутации, управляемой двойной модулированной по длительности последовательностью импульсов. В режиме торможения тормозное действие можно усилить, . уменьшая управляюшую частоту. При заданной частоте момент торможения изменяется также в зависимости от амплитуды модуляции, а именно при больших амплитудах момент торможения становится большим. Поэтому в кранах можно установить скорость опускания груза на предписанную величину при самых различных весах груза и при этом выигрывается значительная часть энергии торможения.

Работа коммутационной цепи в обратном направлении становится понятной из описанного метода управления и и з фиг.4. Предположим, что от направления нагрузки в направлении стрелки В (фиг.4) протявкает ток в направлении коммутационной цепи. В каждом периоде тактового сигнала управление в направлении размыкания получает то тиристор 12, то тиристор 14. В положительном периоде коммутации ток, протекающий в направлении стрелки В, может свободно проходить назад через диод 13 к положительному ответвлению питающего напря жения, заряжая подключенный там акку мулятор. При зажигании тиристора 14 точка X соединяется с отрицательным питающим напряжением и диод 15 замыкается. Тиристор 12 в этот момент уже находится в замкнутом состоянии. Протекающий в направлении стрелки В ток использует энергию подключенного к отрицательному ответвлению сети аккумулятора или конденсатора С1 .Если длительность этих двух полупериодов одинакова, то энергия аккумулятора остается постоянной относительно полного периода тактового сигнала отбирается столько же энергии, СКОЛЬКО и подводится). Управление, однако, соответствует предписанному управляющему напряжению, поэтому среднее значение, взятое в период

15

20

25

тактового сигнала, равно не нулю, а соответствует определенному значению постоянного напряжения. Частота трехфазного управляющего напряжения равна частоте трехфазного напряжения, подаваемого нагрузкой обратно в направлении блока 49.

Во втором периоде управляющего )Q напряжения, т.е. когда нагрузка определяет текущий в направлении стрелки А ток для блока 49, диоды 13 и 15, а также тиристоры 14 и 12 меняются ролями, и таким образом полярность и величина получаемого постоянного напряжения остаются неизменными. Энергия, производимая в.режиме обратной связи из выходного напряжения работающего как генератор двигателя 47 и появляющаяся на шинах 51 постоянного тока, используется для зарядки аккумулятора 53 (фиг.8); . Так как напряжение шин 51 постоянного тока равно 550-600 В, то применение аккумулятора 53 не в каждом случае экономически выгодно.

Для создания постоянной составляющей торможения в двигателе 47 используется подаваемая обратно энергия постоянного тока посредством сдвига симметричности протекающего в двигателе 47 трехфазного тока (фиг,9) . Это осуществляется способом, при котором в трехфазном двига- теле в одной из фазовых обмоток производится постоянная составляющая, магнитное поле которой тормозит двигатель.

С этой целью к одному из проводов,. расположенных между подающим трехфазное синусоидальное выходное напряжение генератором 44 управляющего напряжения и управляющим входом блока 49, последовательно подсоединен блок 54 управления, который суммиру- ет синусоидальное переменное напря-; женив на этом проводе и постоянную составляющую, зависящую от подключенного к управляющему входу регу- липовочного напряжения.

0 Регулировочное напряжение получают с помощью чувствительного элемента 55, подключенного параллельно к шинам 51 постоянного тока. Б режиме обратной передачи потока энергии напряжение 5 шин 51 постоянного тока возрастает. Вследствие этого чувствительный элемент 55 производит для регулирующего блока 54 регулировочное напряже30

35

40

5.

ние, под воздействием которого постоянная составляющая от блока 5А управления накладывается на фазовый провод. Постоянная составляющая оказывает на двигатель 47 тормозное действие и возникаюшее Б режиме генератора напряжение на клеммах по- нчжается.

На фиг,10( показана блок-схема предпочтительного варианта выполнения чувствительного элемента 55 и регулирующего блока 54,

Чувствительный элемент 55 состои из подключенного параллельно к шн - нам 51 постоянного тока диода Зене- ра 56 и лампы накаливания 57. Напряжение диода Зенера 56 подбирается таким, чтобы, в случае наличия на

шине 51 постоянного тока номинального постоянного напряжения, равного, например, 550 В, лампа накаливания 57 горела с минимальной силой света. Регулирующий блок 54 содержит фотодиод 58, соединенный с ним последо- вательно резистор 59, а также резистор 60, подключенный между обшей точкой обоих элементов и соединенным с входом 61 генератора 44 управляющего напряжения и конденсатор 62. Фотодиод 58 подсоединен к положител ному полюсу питающего напряжения,

Схема работает следующим образом.

Фртодиод 58 находится в оптической связи с лампой 57 накаливания. При загорании лампы накаливания соп- ротивление фотодиода уменьшается про (порционально увеличению силы света. Поступающее от генератора 44 управляющего напряжения синусоидальное переменное напряжение приложено к точке деления образованного резисторами 59 и 60 делителя напряжения, т.е. к точке выхода 61, и его постоянная составляющая (синусоидального переменного напряжения) до тех пор равна нулю, пока согласно нормальному напряжению лампа 57 накали-- вания горит с минимальной силой света. В режиме генератора напряжение шин 51 постоянного тока возрас- тает и вследствие этого увеличивает- ся также сила света лампы 57 накаливания. Фотодиод 58 уменьшает свое сопротивление при увеличении силы света и суммирует возникающее на точке выхода 61 переменное напряжение и пропорциональную силе света постоянную составляющую. Таким

Q

-

0

5

0 5

образом, сдвигается уровень постоянного напряжения одной из фаз управ- р

ляющего блоком 49 трехфазного напряжения и тем самым в двигателе 47 зозникает постоянная составляющая.

Из обратной функции блока 49 выявляется, что его можно использовать также для выпрямления и что величину полученного постоянного напряжения можно регулировать изменением амплитуды управляющего напряжения 3 пшроких пределах.

На фиг, изображен блок 49, скомпонованный в основном таким же образом, как и описанный блок 1, однако его трехфазная выходная сторона подключена через дроссельные катушки 63 - 65 к фазам R, S и Т трехфазной сети. Блок 49 в з.том режиме работает как выпрямитель с регулируемым выходным напряжением. Управляющее напряжение в данном случае отбирается не от генератора 44 управляющего напряжения, а непосредственно из сети, а регулирование выходного напряжения можно осуществлять посредством включенного между входом управляющего напряжения блока 49 и сетью регулирующего амплитуду блока, например, посредством потенциометра 63,

Низкое напряжение, необходимое для работы управляющей цепи блока 49, отбирается от подключенного к шинам постояннод о тока 51 стабилизатора напряжения или от иного подключенного к сети блока питания. При включении показанной на фиг.11 схемы находящиеся в коммутационных цепях тиристоры срабатывают не сразу, так как находящиеся в блоке 49 конденсаторы 18 и 19 (фиг,5 в этот момет еще не достаточно заряжены для работы. Однако конденсаторы С1, С2 быстро заряжаются диодами 13 и 15, так как эти диоды (рассматривая со стороны переменного тока) установлены в схему, преобразования тока.

Показанный на фиг.11 выпрямитель работает в более благоприятных условиях, чем выпрямители,,регулируемые тиристорами по принципу управления фазовой отсечкой, так как благодаря применению высокой частоты включений вместо быстрых и мошных толчков то- при включении и выключении пере- сежающего фазы регулятора постоянного напряжения производятся следующие друг за другом в быстрой последовательности толчки тока с малой энергией. Эти высс сочастотные колебания в необходимой мере отфильт- ровываются дроссельными катушками 63-65, и не нужно устанавливать специальную фазокомпенсационную схему перед блоком 49, работающим с.регулируемым напряжением в схеме преобразования тока. Устраняя толчки, тока, уменьшают уровень поступающих в сеть различных сигналов помех.

Кроме того, блок 49 способен проиводить из постоянного напряжения сет с изменяемыми по величине частотой и напряжением, а также получать из переменного напряжения изменяемое по величине постоянное напряжение (фиг.8 и 1 1) .

Схема (фиг.7) спосрбна также получать изменяемое по величине постоянное напряжение; в данном случае вместо трех коммутационных цепей нужно применять только одну коммута- ционную цепь ,с единственной управляющей цепью. При этом управляющее напряжение является постоянным и схему можно считать преобразователем постоянного тока.

Из блока 49 можно образовать регулируемый источник переменного напряжения, синхронизируя в показанном на фиг.8 положении частоту управляющего напряжения с сетью и . осуществляя регулирование амплиту- ды с помощью регулирующего амплитуду потенциометра 46. Регулятор напряжения можно вьтолнить как однофазным, так и многофазным.

Из перечисленных рассуждений очевидно, что возможности применения блока 49 чрезвычайно разнообразны и что блок 49 обладает значительными преимуш.ествами в каждой области применения по сравнению с известными в ней решениями.

На фиг. 12 показана схема преобразования тока, содержащая как блок 49, так и блок 49 . С помощью такого расположения обеспечивается непрерывное изменение скорости вращения и мощности двигателей переменного тока, работающих от трехфазной сети, а именно, в режиме, позволяющем осуществлять рекупера- цию энергии, т.е. работу в режиме четырех квадрантов, в котором освобождающаяся при торможении энер

с JQ

j0

5

0 5

0

0

5

гия возврашается обратно в сеть в форме напряжения, синхронного с трехфазной сетью.

Показанная на фиг. 12 схема соответствует изображенному на фиг.8 расположению с тем различием, что вместо выпрямителя 50 для выпрямления трехфазной мощности применена изображенная на фиг. 11 схема. Блок 49 получает из трехфазной сети пропорциональное трехфазному напряжению сети трехфазное управляющее напряжение через регулирующий амплитуду потенцио/ етр 66 и провод 67. Вследствие этого на шинах постоянного тока появляется постоянное напряжение. Хотя величину пос- тоянного напряжения можно регулировать с помощью регулирующего амплитуду потенциометра 66, однако функция системы в общем не требует такого регулирования.

К шинам 51 постоянного тока подключена сторона постоянного тока блока 49, конструктивно выполненного так же, как и блок 49 . На выходе блока 49 появляется трехфазное выходное напряжение, изменяющее свою частоту и величину описанным образом, которое служит для питания подключенного двигателя 47. Регулирование выходной частоты и выходного напряжения осуществляется с по- моп1ью регулирующего частоту потенциометра 45 и регулирующего амплитуду напряжения потенциометра 46 описанным образом.

Совместное включение сторон постоянного .тока одинаково вьтолненных блоков 49 и 49 позволяет объединить конденсаторы С1, С2 фильтра и включить в схему общий .генератор 20 импульсов.

Изображенная на фиг. 12 схема способна осуществить протекание энергии в обоих направлениях. Если мотор нагружен моментом вращения, то блок 49 работает как выпрямитель, а блок 49 - как инвертор, и отобранная из трехфазной сети энергия приводит двигатель во вращение со скоростью, соответствующей установленной частоте. Если двигатель 47 через подключенную к нему систему пер едачи энергии получает ускорение по сравнению с установленной скоростью вращения, то он начинает работать как генератор, и происходящая от развиваемой им мощности торможения трехфазная энергия преобразуется блоком 49 в мощность постоянно-, го тока; от этой энергии работающий , как инвертор блок 49 получает мощность, которая соответствует трехфазной сети по частоте и фазе и возвращается в нее.

С помощью изображенной на фиг.12 ю схемы можно приводить двигатели трехфазного тока от имеющихся трехфазных сетей при таких условиях,

как будто бы речь идет о двигателях постоянного тока, питаемых от сети постоянного тока, поскольку осуществляются как непрерывное регулирование мощности и скорости вращения, так и режим рекуперации при торможении. Схема питяет попклтченный к ней двигатель синусоидальным напряжением и возвращаемая в сеть энергия имеет точную форму сигнала сети, т.е. устраняются толчки энерги известных тиристорных систем.

7

фиг. г

-fff

mm

-V

и

тшт

Cf

-iPitr

сг

b

J t

T ffPfff

X -i

л

7

n

ФпЛ

18:

c

m.

,гз

1

SLJ

« M

r

ypL

-L9&

M%

)-C

i

.

Ад

Фи.6

К

о

-vS

в-

т

47

К

63

V

i t64

V

0

49

51

А

Г

86

Фиг.П

«i

45

97tfe./Z

Составитель Г.Мыцык Редактор .Н.Рогулич Техред Т.Дубинчак. Корректор Е.Сирохман

Заказ 1004/60 Тираж 632Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,.А/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4