Устройство для фазового управления однофазным мостовым инвертором тока с компенсирующим звеном Советский патент 1987 года по МПК H02M7/505 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначется для управления и регулирования однофазного мостового инвертора тока с компенсирующим звеном в виде дросселя,включенного через встречно-параллельно соединенные тиристоры.

Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора на изменяющуюся нагрузку.

На фиг.1 приведена схема инвертора тока с компенсирующим звеном в виде дросселя, включенного через встречно-параллельно соединенные тиристоры; на фиг.2 - схема устройства; на фиг.З - диаграммы напряжений, поясняющие его работу.

Инвертор тока (фиг.1) содержит тиристоры 1 - Ар включенные по мо,Ш

стОвои схеме, в диагональ которой включено компенсирующее.звено в виде дросселя 5, подключенного через встречно-параллельно соединенные тиристоры 6 и 7 и нагрузку 8. Одна из стоек инвертора содержит тиристоры 1 и 3, другая - тиристоры 2 и 4. ) Устройство (фиг.2) содержит за- дающий генератор 9, счетчики 10-12 импульсов, элементы И 13 - 17, узел 18 блокировки, аналого-цифровой преобразователь 19, первый 20 и второй 21 реверсивные счетчики импульсов, блок. 22 сравнения, первый 23 и второй 24 одновибраторы, формирователи 25 - 28 импульсов запуска тиристоров 1-4 инвертора тока и формирователь 29 импульсов запуска тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена. На вторые входы элементов И 13 и 14 поступает сигнал 30 с выхода датчика перегрузки (при перегрузке инвертора тока он становится равным нулю) На вход узла 18 блокировки и информационный вход аналого-цифрового преобразователя 19 поступает сигнал 31 обратной связи, пропорциональный средневьтрямленному выходному напряжению инвертора, сигнал 33 - на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 19. На вторые входы блока 22 сравнения и на информационные .входы второго реверсивного счетчика 21 импульсов поступает эталонный код 32, соответствующий номинальному выходному напряжению.

Узел 18 блокировки представляет собой пороговое устройство, уровень напряжения на выходе которого меня15

1288868 .2

ется с логического О на логическую 1 при.достижении на входе заданного напряжения.

На фиг.З изображены импульсы 34 на выходе генератора 9, импульсы 35 на промежуточном выходе счетчика 10, импульсы 36 - 39 на выходе формирователей 25 -28 , импульсы 40 и 41 на выходе одновибраторов 23 и 24, ток 42 нагрузки; напряжение 43 нагрузки, импульсы 44 формирователя 29J сигналы 45 и 46 на выходах элемента 22; ток 47 компенсирующего устройства.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 9 вырабатывает на выходе высокочастотную последовательность импульсов 34, поступающую на вход первого счетчика 10 импульсов, сигнал с прямого выхода которого поступает на входы формирователей 25 и 26 импульсов 36 и 37 запуска тиристоров 1 и 4 инвертора тока, а сигналы с инверсного выхода поступают на выход формирователей 27 и 28 импульсов 38 и 39 запуска тиристоров 3 и 2 инвертора тока, причем импульсы с прямого и инверсного выходов счетчика импульсов поступают на входы формирователей 26 и 27 соответственно через первые входы первого 13 и второго 14 элементов И, на, вторых входах которых сигнал перегруз-, ки 30 равен единичному уровню при 35 отсутствии перегрузки.

20

25

30

40

При пуске инвертора тока узел 18 блокировки вырабатывает на выходе нулевой уровень, поступающий на вторые входы элементов И 15 - 17,исключая возможность изменения фазового сдвига импульсов 44 управления тиристорами 6 и 7 компенсирующего звена по отношению к импульсам 36 - 39 упд равления тиристорами 1 - 4 инвертора, и пуск инвертора происходит при постоянном фазовом сдвиге включения компенсирующего звена в облегченном режиме при постоянных параметрах активных элементов схемы. Когда выходное напряжение инвертора достигает определенной величины (войдет в зону стабилизации), уровень сигнала на выходе узла блокировки 18

гг изменяется на противоположный,благодаря чему появляется возможность изменять фазовый сдвиг и тем самым влиять на уровень выходного напряжения инвертора.

При пуске инвертора тока узел 18 блокировки вырабатывает на выходе нулевой уровень, поступающий на вторые входы элементов И 15 - 17,исключая возможность изменения фазового сдвига импульсов 44 управления тиристорами 6 и 7 компенсирующего звена по отношению к импульсам 36 - 39 управления тиристорами 1 - 4 инвертора, и пуск инвертора происходит при постоянном фазовом сдвиге включения компенсирующего звена в облегченном режиме при постоянных параметрах реактивных элементов схемы. Когда выходное напряжение инвертора достигает определенной величины (войдет в зону стабилизации), уровень сигнала на выходе узла блокировки 18

изменяется на противоположный,благодаря чему появляется возможность изменять фазовый сдвиг и тем самым влиять на уровень выходного напряжения инвертора.

Импульсы с выхода задающего генератора поступают на третьи входы третьего 15, четвертого 16 и пятого 17 элементов И, а с промежуточного выхода первого счетчика 10 импульсов - на установочный вход счетчика 11 импульсов и на вход первого одновибратора 23, выходные импульсы 40 которого, определяющие запрещенную зону фазового сдвига, поступают на вход второго одновибратора. Выходные импульсы 41 второго одно- вибратора 24., определяющие диапазон изменения фазового сдвига, поступают на первый вход третьего элемента И 15. Сигнал 31 обратной связи поступает на измерительный вход аналого-цифрового преобразователя 19, импульсы 33 запуска которого сов- падаюгт с выходными импульсами 35 первого счетчика 10 импульсов, аналого-цифровой преобразователь 19 преобразует сигнал обратной связи в цифровой код,

По окончании цикла преобразования импульс 49 с выхода завершения преобразования аналого-цифрового преобразователя 19 поступает на управляющий вход первого реверсивного счетчика 20 импульсов и данные с информационных выходов 48 аналого-цифрового преобразователя 19 заносятся в реверсивный счетчик 20 импульсов. Затем параллельный код, соответствующий выходному напряжению инвертора, поступает с информационных выходов первого реверсивного счетчика 20 импульсов на первые входы блока 22 сравнения, на вторые входы которого поступает эталонный код 32, соответствующий средневыпрямленному значению номинального выходного напряже- ;НИН 43 инвертора во время работы .аналого-цифрового преобразователя 19. В зависимости от соотношения кодов на одном из двух выходов блока 22 сравнения формируется единичный уровень. При единичный уровень формируется на его выходе .50, при UBJ,, и„о единичный уровень формируется на его выходе 51 и при равенстве кодов на обоих выходах формируется нулевой уровень, запрещающий изменение фазового сдвига, t

В номинальном режиме с приходом импульса 35 промежуточного выхода первого счетчика 10 импульсов на управляющий вход второго счетчика импульсов код, соответствующий номинальному выходному напряжению, записывается с информационных выходов 5 второго реверсивного счетчика 21 импульсов во второй счетчик. Код 32, соответствующий положению импульсов управления тиристорами компенсирующего звена, при котором выходное на0 пряжение 43 инвертора тока будет номинальным, заносится во второй реверсивный счетчик 21 в момент пуска инвертора. В момент формирования импульса 4 Г на выходе второго одновибрато5 ра 24 импульсы с первого промежуточного выхода первого счетчика 10 импульсов через элемент И и третий сче- - тчик 12 импульсов поступают на счетный вход второго счетчика импульсов.

0 Старший разряд второго счетчика импульсов вырабатывает импульс переполнения, поступающий на вход формирователя 29 импульсов запуска тиристора 6 и 7 компенсирующего звена,

5 который обеспечивает необходимое его усиление.

При увеличении выходного напряжения вьщ1е номинального вырабатывается импульс на выходе 51 блока 22 сравне0 ния, разрешающий прохождение импульсов с выхода задающего генератора через элемент И 16 на вычитающий вход первого реверсивного счетчика 20 и суммирующий вход второго реверсивно5 го счетчика 21 импульсов. Таким образом, содержимое первого реверсивного счетчика 20 уменьшается до величины, равной эталонному коду 32, а содержимое второго реверсивного счет0 чика 21 увеличивается на ту же величину, т.е. в нем записывается код, соответствующий выходному напряжению при достижении равенства кодов, поступающих на входы блока 22 срав5 нения, на его выходах появляются нулевые уровни и изменение кодов в первом 20 и втором 21 реверсивных счетчиках импульсов прекращается. Время , преобразования аналого0 вой величттны в цифровую и ее сравнение определяется частотой импульсов 35 на промежуточном выходе первого счетчика 10 импульсов и равно:

55. 1/2 fewx,

где f „ - частота выходного напряВЫ X

жения инвертора. Так как импульсы запуска аналого-цифрового преобразователя 19 совпадают с импульсами 35 промежуточно го выхода первого счетчика 10 импульсов, KOTopbie производят запись кодовой информации с выходов второго реверсивного счетчика 31 импульсов во второй счетчик 11, которая соответствует предыдущему состоянию второго реверсивного счетчика 21, то уменьшение выходного напряжения инвертора до значения близкого к номинальному произойдет из-за увеличения тока 47 через компенсирующее звено и период выходного напряжения Увеличение тока происходит из-за того, что второй счетчик И импульсов переполняется раньше и импульс переполнения с его выхода раньше поступает на формирователь 29 импульсов запуска тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена. Момент запуска аналого-цифрового преобразователя 19, соответствующий измерению превышения на выходе инвертора тока, на фиг.З соответствует моменту времени € , . Аналогично при уменьшении выходного напряжения ниже номинального формируется единичный импульс на выходе 50 блока 22 сравнения, разрешающий прохождение импульсов с выхода задающего генератора через элемент И 17 на суммирующий вход первого вычитающий вход второго 21 реверсивных счетчиков импульсов. Содержимое первого реверсивного счетчика 20 увеличивается до величины, равной эталонному коду 32, поступающего на вторые входы блока 22 сравнения, а содержимое второго реверсивного счетчика 21 уменьшается на соответствующую отклонению величину выходного напряжения, При достижении равенства кодов, поступающих на первые и вторые входы блока сравнения, на его выходах появляютс нулевые уровни и изменение кодов в первом 20 и втором 21 реверсивных счетчиках импульсов прекращается, Таким образом, аналогично происходит установление номинального значения выходного напряжения инвертора через период после того, как , например, в момент t началось изменение его аналого-цифровым преобразователем 19, Импульс переполне- ния, возникающий на выходе второго счетчика импульсов, появляется позже и импульсы 44 формирователя 29 импульсов запуска тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена сдвигаются

вправо относительно момента перехо - да через нуль выходного напряжения 43 и ток 47 через дроссель 5 уменьшается, что приводит к увеличению выходного напряжения инвертора тока.

Коэффициенты деления К,-- первого счетчика 10 и К, промежуточного выхода счетчика 10 импульсов определяются соотношениями

К,

far f

8ЫХ

к ;

2f

вых

5

0

где f

У

бЫА

-выходная частота импульсов задающего генератора 9;

-частота вьжодного напряжения инвертора Гока,

При возникновении перегрузки или необходимости программного отключения инвертора тока по сигналу перегрузки 30 на выходах элементов И 13 и 14 импульсы с выходов первого счетчика 10 импульсов не поступают

5 на формирователи 26 и 27 импульсов запуска тиристоров 2-и 4 стойки инвертора в следующий после появления сигнала перегрузки на выходах элементов И 13 и 14 полупериод выходного

g тока инвертора.

При снятии перегрузки сигнал 30 перегрузки становится равным 1 и инвертор тока возобновляет работу. Третий счетчик 12 импульсов определяет единичный шаг фазового сдви5

га импульсов 44 при выбранной длительности С 2 импульсов 41 на выходе второго 24 одновибратора, равной

40

Г Т 2 2 Э

где Т„ - период импульсов на выходе

J

тр1етьего счетчика 12 импульсов;

п - разрядность второго счетчика 11 импульсов, равная разрядности аналого-цифрового преобразователя 19, первого 20 и второго 21 реверсивных счетчиков импульсов.

Частота импульсов задающего генератора выбирается из соотношения 55 п, 2„,

5Г

при о, 0 , ь сц ,

2 4где с - максимальное время преобразования аналогового сигнала в цифровой код н выходах аналого-цифровог преобразователя 19;

максимальное время отрабоки цифрового сигнала схемой 22 сравнения, первым и вторым реверсивным счетчиками до равенства кодов на входах схемы сравнения.

Таким образом, введение синхронизации записи обработанного сигнала 31 обратной связи во второй счетчик 11 импульсов, а также импульсов 41, определяющих диапазон изменения фазового сдвига импульсов 44 запуска тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена, повышает надежность работы инвертора тока на изменяющуюся нагрузку.

Формула изобретени

I

Устройство для фазового управления однофазным мостовым инвертором тока с компенсирующим звеном, содержащее задающий генератор, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, прямой и инверсный выходы которого подключены к формирователям импульсов запуска тиристоров одной из стоек инвертора и через первые входы первого и второго элементов И - к формирователям импульсов запуска другой стойки инвертора, вторые входы первого и второго элементов И предназначены для подключения к датчику перегрузки инвертора, второй счетчик импульсов, выход которого подключен к формирователю импульсов за пу ска тиристоров компенсирующего звена, третий счетчик импульсов и два последовательно соединенных одновибратора, а также узел задайия разового сдвига, состоящий из узла блокировки, третьего, четвертого и пятого элементов И, первого и второго реверсивных счетчиков импульсов, блока сравнен я и аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы которого соединены с информационными входами первого реверсивного счетчика импульсов, управляющий вход которого подключен к выходу завершения преобразования аналого-цифрового преобразователя, а его информационные.

O .выходы соединены с первыми входами блока сравнения, вторые входы которого предназначены для подачи эталонного кода, а первый и второй выходы подключены через первые входы

5 третьего и четвертого элементов И соответственно к суммирующему входу первогю реверсивного счетчика им- пульсов, соединенному с вычитающим входом второго реверсивного счетчи0 ка импульсов и вычитающему входу

первого реверсивного счетчика импульсов, соединенному с суммирующим входом второго реверсивного счетчика импульсов, а информационные выходы

5 второго реверсивного счетчика импульсов соединены с информационными входами второго счетчика импульсов, причем вход сигнала обратной связи устройства подключен к информацион0 ному входу аналого-цифрового преобразователя и к входу узла блокировки, выход которого соединен с вторыми входами третьего, четвертого и пятого элементов И, третьи входы которых

соединены с выходом задающего генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы инвертора на изменяющуюся нагрузку, первь1Й счетчик импульсов вы0 полнен с промежуточным выходом, который соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, с входом первого одновибратора и входом установки второго счетчика им5 пульсов, счетный вход которого подключен к выходу третьего счетчика импульсов, причем выход второго одно- вибратора соединен с первым входом пятого элемента И, выход которого

0 соединен со счетным входом третьего счетчика импульсов.

Заказ 7822/56 Тираж 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления однофазным мостовым инвертором тока с компенсирующим звеном в виде дросселя, включенного Через встречно-параллельно соединенные тиристоры. Введение синхронизации записи обработанного сигнала 31 обратной связи во второй счетчик 11 импульсов, а также импульсов одновиб- ратора 24, определяющих диапазон изменения фазового сдвига импульсов формирователя 29, запускающих тиристоры компенсирующего звена, повышает надежность работы инвертора тока на изменяющуюся нагрузку. 3 ил. СО ю 00 00 00 05 бо