Устройство для управления вентильным преобразователем Советский патент 1986 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления вентильными (полупроводниковыми) преобразователями с импульсными, например широтным способом, методами регулирования на- пряжения приемников энергии переменного тока.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования.

На чертеже изображена функциональная блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 синхронизирующих импульсов, первый фазоформи- рователь 2, промежуточные усилители 3, первый блок 4 Совпадения, выполненный на элементе 2-4И, первый триггер 5, усилитель 6, формируюш,ий по мошности и уровню сигналы управления вентилями преобразователя, блок 7 задания, второй блок 8 совпадения, второй триггер 9. Кроме того, устройство содержит элементы 10 преобразова- ния, триггер Шмитта 11, второй формирователь 12, элемент 2-2И 13, элемент ЗИЛ И 14, включенные последовательно, а также элемент 15 выдержки времени и усилитель-инвертор 16. При этом элементы 10 преобразования по входу включены на выход преобразователя, т.е. параллельно его нагрузке, вторые входы элемента 2-2И 13 связаны с выходами источника 1 синхронизирующих импульсов, выход элемента ЗИЛ И 14 подключен на четвертые входы блока 4, выход триггера Шмитта через элементы 15 и 16 включен на вход элемента 14, выход которого связан с четвертыми входами блока 4.

При этом элемент 10 преобразования предназначен для гальванической развязки силовой цепи от цепей управления и преобразования по уровню сигнала ЭДС нагрузки преобразователя, например асинхронного двигателя, до уровня допустимого переменной элементной базой.

Уровень сигнала на входе элемента 10 изменяется по величине от напряжений сети в начале па.узы до минимального значения, включая нулевое, в конце паузы.

Уровень выходного сигнала с элемента 10 определяется значением допустимого уровня входного сигнала триггера Шмитта 11.

В реальном исполнении данный элемент 10 представляет собой трансформатор напряжения, нагруженный однофазным выпрямителем, включенным во вторичную обмотку.

Фазоформирователь 12 - формирователь импульсов, функциональное исполнение которого аналогично фазоформирователю 2, и сиг налы в нем формируются по фазе и по длительности функционально одинаково, а по абсолютному значению так: длительность выходных импульсов равна 150-500 мкс, фаза появления определяется значением допус- тимого тока повторного включения преобразователя на разогнанный привод и равна 90+15 эл. град.

5

0 5 0

о

5

Устройство управления работает следующим образом.

При подаче на устройство питающего напряжения на выходе источника 1 синхронизирующих импульсов на его прямом и инверсном выходах появляются поочередно импульсы, длительность которых составляет 180 эл. град. Причем на прямом выходе появляются импульсы, соответствующие положительной полуволне напряжения сети, а на инверсном - отрицательной. Импульсы с выходов источника 1 поступают на входы первого фазоформирователя 2 и на вторые входы элемента 2-2И 13 и входы блока 8.

В фазоформирователе 2 сигналы формируются во времени (по фазе) и по длительности - длительность указанных импульсов равна 80-100 мкс, а фаза их появления сдвинута на 90 эл. град по отношению к началу формирования импульсов источника 1 и определяет оптимальную фазу подачи напряжения сети на индуктивную нагрузку.

Импульсы с выходов фазоформирователя 2 поступают через усилители 3 на входы блока 4. При появлении сигнала на потенциальном выходе блока 7 на одном из выходов блока 4 формируется импульс, совпадающий по времени с импульсами фазоформирователя 2. В зависимости от состояния триггера 9 блок 4 формирует импульсы в положительную или отрицательную полуволну напряжения сети. На блок 4 в этот момент с элемента 14 поступает разрешающий сигнал, так как напряжение на выходе преобразователя отсутствует.

В зависимости от состояния триггера 9 блок 4 формирует первый импульс в положительную или отрицательную полуволну напряжения сети, который устанавливает триггер 5 в состояние «1 и через усилитель 6 подает сигнал управления на вентили преобразователя - на нагрузке в оптимальную фазу формируется напряжение сети.

По истечении заданного интервала времени, равного целому числу полупериодов напряжения сети, сигнал с потенциального выхода блока 7 снимается. Одновременно на импульсном выходе блока 7 формируется сигнал длительностью не более 70-80 мкс, который переводит триггер 5 в нулевое состояние и прекращает формирование напряжения на выходе преобразователя.

Причем, начиная с момента появления напряжения на выходе преобразователя, элемент 5 не изменяет состояния, так как уже находится в своем заданном устойчивом состоянии.

С пропаданием напряжения на выходе преобразователя импульс с выхода блока 7 поступает через блок 8 на один из входов триггера 9.

Последний устанавливается в одно из состояний, определяемых знаком полуволны напряжения сети в момент появления упомянутого импульса с блока 7. Причем состояние триггера 9 таково, что очередное формирование напряжения на нагрузке произойдет с учетом знака ее остаточного магнитного поля.

Одновременно со снятием сигнала с потенциального выхода блока 7 и отключении вентилей преобразователя на его нагрузке начинает спадать напряжение - длительность спада зависит от величины накопленной в нагрузе энергии: электрической - для трансформаторов, фазорегуляторов, индукционных регуляторов и т.п., электрической и механической, а также величины статического момента - для асинхронного привода. При этом с достаточной точностью о величине упомянутой энергии можно судить по ЭДС на зажимах машины. Указанная ЭДС через элементы 10 преобразования, триггер Шмитта 11 и фазоформирователь 12 поступает на выходные цепи элемента 2-2И 13, контролируя тем самым уровень, фазу и частоту остаточного магнитного поля. Причем вторым фазоформирователем 12 выбирают момент и длительность разрешающего в данную полуволну ЭДС сигнала, при котором ток повторного включения преобразователя на разогнанный привод (или другую нагрузку с изменяющимся магнитным полем) будет миним.альным, глубина регулирования определяется технологическими требованиями. При этом в момент смены знака полуволны ЭДС триггер Шмитта 11 переходит в другое устойчивое состояние, расширяющее паузу в выходном сигнале единичного его выхода. Для исключения воздействия упомянутой паузы на процесс регулирования в схему устройства введен элемент 15 выдержки времени, реагирующий на пропадание сигнала, т.е. при длительности паузы, равной или более, например, половины периода частоты сети элемент 15 переходит в нулевое состояние.

Далее на выходе усилителя-инвертора 16 появляется сигнал «1, блокирующий действие элемента 10, триггера 11, фазоформиро

вателя 12 и элемента 2-2И 13, т.е. с рассматриваемого момента ЭДС нагрузки близка к нулю и контроль за динамическим магнитным состоянием нагрузки уже не требуется, а процесс повторного включения преобразователя осуществляется с учетом только знака остаточного магнитного потока. При появлении на потенциальном выходе блока 7 очередного сигнала действие элементов устройства повторяется.

В свою очередь, при осуществлении регулирования из состояния магнитного потока, не равного остаточному, включение преобразователя осуществляется с учетом его знака и фазы по отношению к создаваемому полю напряжением сети, исключая тем самым ударные токи включения магнитной десинхронизации.

20

Формула изобретения

Устройство для управления вентильным преобразователем по авт. св. № 989740, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, оно снабжено последовательно соединенными триггером Шмитта и вторым фазоформирователем, элементом 2-2И, элементом ЗИЛИ и последовательно соединенными элементом выдержки времени и усилителем-инвертором, причем вход триггера Шмитта предназначен для подключения к выходу преобразователя, выход элемента ЗИЛИ подключен к четвертым входам первого блока совпадения, выполненного на элементе 2-4И, первые входы элемента 2-2И подключены к выходам источника синхронизирующих импульсов, вторые входы - к выходу второго фазофор- мирователя, вход элемента выдержки времени подключен к единичному выходу триггера Шмитта, выход усилителя-инвертора подключен к одному входу элемента ЗИЛИ, к другим входам которого подключены выходы элемента 2-2И.

Изобретение относится к электротехнике и является дополнительным к авт. св. № 989740. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования устройства для управления вентильным преобразователем. Это достигается тем, что импульсы с выхода источника 1 синхронизируюших импульсов поступают на входы первого фазо- формирователя 2, на вторые входы элемента 2-2И 13 и входы блока 8 совпадения. Импульсы с выходов фазоформирователя 2 поступают через усилители 3 на входы блока 4 совпадения. При подаче сигнала с блока 7 задания на блок 4 на его вы- ходе формируется импульс, который устанавливает триггер 5 в состояние «1. Через усилитель 6 подается сигнал управления на вентили преобразователя. Когда сигнал с выхода блока 7 снимается, триггер 5 переходит в нулевое состояние и прекращается формирование управляюш,его напряжения. Одновременно на нагрузке преобразователя начинает падать напряжение, причем длительность спада зависит от величины накопленной в нагрузке энергии, о которой можно судить по ЭДС. ЭДС через элементы 10 преобразования, триггер 11 и фазоформи- рователь 12 поступает на выходные цепи элемента 13, контролируя уровень, фазу и частоту остаточного магнитного поля. Процесс повторного включения преобразователя осушествляется с учетом знака остаточного магнитного потока. Если регулирование осушествляется из состояния магнитного потока, не равного остаточному, включение преобразователя осуш,ествляется с учетом его знака и фазы по отношению к полю сети, исключая тем самым, ударные токи включения магнитной десинхронизации. 1 ил. (О СЛ На преобразователя к тиристорам фаза npeo6pff30- Some/jft to Ю со со 00 to Ю