Способ управления преобразователем частоты Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

,1

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к устройствам управления многоячейковыми полупроводниковыми преобразователями частоты.

Целью изобретения является повышение надежности за счет равномерного распределения тока меж;;у ячейками ,

На фиг.1 представлена функдиональ ная схема управлечия двухячейковьм преобразователем частоты; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу схемы.

В устройстве в качестве преобра- зователя частоты может быть использован двухячейковый преобразователь на базе простого.несимметричного инвертора с закрытым входом и диодом встречного тока с параллельным сое- динением ячеек между собой. Для снижения скорости нарастания токов в тиристорах последовательно с тирис- торно-диодной цепочкой включаются насыщающие дроссели.Система управления (фиг.1) содержит задающий генератор (ЗГ) мирователь 2 управляющих сигналов ( тиристора первой ячейки преобразователя, ФУС 3 тиристора второй ячейки, блок 4 выборки и хранения УВХ, компаратор 5, четыре D-тригге- ра 6 - 9, дзухвходовой логический элемент ИЛИ-НЕ 10, три инвертора 11 - 13, датчики 14 и 15 напряжения тиристора первой ячейки и тиристора второй ячейки.

Выход ЗГ связан с входом ФУС 2 и со счетными.входами триггеров 6 и 7, причем вход триггера 7 подключен к выходу ЗГ через инвертор П. Выход триггера 6 связан с управляющим входом УВХ 4 (входом управления режимом работы УВХ), вход УВХ связан с датчиком I4 напряжения тиристора пер- вой ячейки преобразователя. Выход. УВХ 14 подключен к одному из входов компаратора 5, а другой вход компаратора связан с датчиками 15 напряжения тиристора второй ячейки.Счетные входы триггеров 8 и. 9 связаны с выходом компаратора 5, причем вход триггера 9 подключен к выходу компаратора через инвертор 12, Выходы триггеров 8 и 9 подключены к вход- ным вьшодам двухвходового логического элемента 10, а выход последнего связан с ФУС 3 и входом инвертора 13, которьй своим выходом подключен

52

к S- входам триггеров 6 и 7. Триггер 7 выходом подключен к R-входам триггеров 8 и 9.

В исходном состоянии () триггеры 6 и 7 находятся в единичном сос- тоднии, т.е. на выходе триггеров установлены высокие потенциалы, а триггеры 8 и 9 - в нулевом. ЗГ формирует последовательность прямоугольных импульсов напряжения U (фиг.2),поступающие на вход ФУС-2 для тиристора первой ячейки преобразователя. Причем импульсы управления U на выходе ФУС 2 формируются в момент формирования отрицательного фронта импульсов и задающего генератора I, т.е. в момент времени t ;t и т.д. Одновременно эт:им же отрицательным фронтом D-триггер 6 переключается из единичного состояния в нулевое, переводя тем самым УВХ 4 в режим хранения информации (так как выходное напряжение триггера 6 здесь служит для управления режимом работы УВХ). При этом на выходе УВХ сохраняется напряжение U (t ), соответствующее

fo Т

напряжению на входе УВХ U (t), пропорциональное напряжению на тиристоре первой ячейки в момент t ,,, т.е. в момент включения первой ячейки преобразователя. Напряжение Ug(t.,) сравнивается компаратором 5 с напряжением датчика 15, сигнал с которого пропорционален-на.пряжению на тиристоре второй ячейки.

До момента t t триггер 7 остается в единичном состоянии и на R-входах триггеров 8 и 9 сохраняет- ся сигнал, соответствующий логической единице, под действием которого ука- заннь е триггеры находятся в нулевом состоянии и не реагируют на сигналы компаратора 5. В момент t j напряжение и задающего генератора 1 становится равным логической единице, что вызывает переключение инвертора II в состояние логического нуля. Стрица- тельным фронтом сигнала с инвертора 11 триггер 7 переключается в состояние логического нуля, сигналы на R-входах триггеров -В и 9 становятся равными нулю.

Дальнейшая работа устройства определяется законом изменения напряжения на тиристорах преобразователя. При работе на чисто активную нагрузку напряжение на тиристоре после его выключения монотонно возрастает. При

31

работе на резонансную нагрузку напряжение на тиристорах изменяется по колебательному закону (фиг.2).

В общем случае напряжение с датчика 15 может иметь произвольную форму, в момент t t ,j может быть как больше, так и меньше напряжения на выходе УВХ 6.

Пусть в момент t t напряжение Ug на выходе УВХ 4 меньше напряжения с датчика 5 напряжения и напряжение на выходе компаратора 5 соответствует логической единице. Данное состояние компаратора сохраняется до момента .B момент t напряжение Uj становится меньше напряжения U , т.то вызывает переключение компаратора 5 в нулевое состояние. Отрицательным фронтом выходного напряжения компаратора триггер переключает- ся в единичное состояние, что вызьша ет переключение элемента ИЛИ 10 и формирование ФУС 3 управляющего сигнала U,2 для тиристоров второй ячейки преобразователя.

Одновременно, сигнал с элемента ИЛИ 10 через инвертор 13 поступает на входы триггеров 6 и 7 и устанавливает их в состояние логической единицы. После переключения триггеров 6 и 7 триггеры 8 и 9 переключаются в состояние логического нуля, а устройство 4 выборки - хранения - в режим выборки и рассмотренные процессы повторяются.

В случае, если в момент. напряжение Ug на выходе УВХ 4 больше напряжения с датчика 15 напряжения, то напряжение на выходе компаратора 5 равно логическому нулю и данное состояние сохраняется до момента , . В момент t j напряжение и становится больше напряжения U, что вызывает переключение компаратора 5 в единичное состояние. Положи- тельным фронтом выходного напряжения компаратора 5 через инвертор 12 триггер 9 переключается в единичное состояние. Далее работа схемы аналогична рассмотренному случаю.

Таким образом, в устройстве, реализующем предлагаемый способ управ- ления, тиристоры разных ячеек преобразователя включаются при одинаковых напряжениях. Поэтому напряжения, при кладьшаемые к дросселям насьщения, также одинаковы, что обеспечивает одинаковую величину задержки тока в

054

них и одшшковую загрузку ячеек по току и напряжению. Равномерная загрузка ячеек повышает надежность преобразователя.

Предлагаемьй способ управления не трудно pacnpoctpaHHTb и на преобразователи, содержаш;ие не две, а более ячеек.

При колебательном законе изменения напряжение на тиристоре в закрытом состоянии не однозначно- (фиг.2) и сравнение напряжений необходимо производить, начиная с момента времени, близкого к полупериоду работы преобразователя. В устройстве (фиг. сравнение напряжений Ug и U производится, начиная с момента

t - -1- - t 2 Фн

где Т - период работы преобразователя,. t - максимально возможное время задержки дросселя насьпдения Это достигается тем, что задаю- ш,ий генератор 1 выполнен несимметриным (фиг.2) и t t - t на величину tj, .

В случае, если преобразователь имеет не две, а несколько ячеек, то сравнение напряжений на тиристорах

необходимо производить, на чиная с

V момента t Т - t где k П Ьк

номер очередной ячейки преобразователя.

Формула изобретени

1.Способ управления преобразователем частоты, содержащим тиристор- ные ячейки с дросселями насьш1;ения, заключающийся в том, что формируют отпирающие импульсы для тиристорных ячеек, при этом фазовый сдвиг между отпирающими импульсами включаемой ячейки и последующей определяют по измеряемому электрическому .дарамет- ру ячеек, отличающийся тем, что, с целью повьппения надежности за счет равномерного распределения тока между ячейками, измеряемым параметром включаемой ячейки является напряжение, которое далее запоминают и сравнивают с напряжением послед тощей ячейки.

2.Способ управления по п.1, о т- личающийся тем, что сравнение напряжений на ячейках производят, начиная с момента времени

t

--- Т - t , п гн

где Т - период работы преобразователя :

- количество ячеек;

- номер очередной включаемой

ячейки, начиная с второй; - максимально возможное время . задержки, создаваемое дросселем: насьшения при включении ячейки.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления преобразователями частоты. Целью изобретения является повьшение надежности за счет равномерного распределения тока между ячейками преобразователя. Тиристоры разных ячеек преобразователя включаются при одинаковых напряжениях. Поэтому напряжения, прикла- дычаемые к дросселям насыщения, также одинаковы, что обеспечивает одинаковую величину задержки тока в них и одинаковую загрузку ячеек по току и напряжению. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л 00 о ю