Одноканальное устройство для управления @ -фазным вентильным преобразователем Советский патент 1987 года по МПК H02M7/00 

(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в реверсивных вентильных преобразователях. Целью изобретения является обеспечение реверсивных свойств при сохранении функциональных возможностей. В зависимости от начального состояния распределителя 17 импульсов на одном из его выходов }8 появляется единичный потенциал, что приводит к подаче- управляющих импульсов на вентили преобразователя и включению по одному ключу в коммутаторах 1,2. Суммарный сигнал с двух коммутаторов в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов на выходах узлов 5,6 и 7 формирования угла управления позволяет получить напряжение, сдвинутое относительно напряжения на шинах постоянного тока преобразователя на произвольньгй угол. Для получения необходимого диапазона регулирования по углу управления, вырабатываемому узлом 5 формирования угла

1

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может быть использовано в реверсивных вентильных преобразователях, например преобразователях частоты для частотного пуска и синхронизации с сетью обратимых гидроагрегатов гид роаккумулйрующих станций.

Целью изобретения является обеспечение реверсивных свойств при сохра нении функциональных возможностей устройства.

На фиг.1 представлена принципиаль ная электрическая блок-схема однока- нального устройства для управления т-фазным вентильным преобразователем на фиг.2 - вариант ВБтолнения четы- ;рехканального переключателя; на фиг.З - диаграмма работы устройства при прямом и обратном направлениях счета.

Одноканальное устройство для управления т-фазным вентильным преобразователем содержит первый 1 и вто- рой 2 ttt-канальные коммутаторы, т-входами 3 подключенные к синхронизато,-

2U868

управления, и устойчивой работы узлов 6,7, формирующих граничные углы, на выходе узла 7 формируется напряжение, опережающее напряжение на шинах постоянного тока преобразователя 21 на 30 - 60 эл.град,, а на выходе узла 6 - напряжение, отстающее от него на 30 - 60 эл.град. Выходные импульсы узлов 5,6 и 7 суммируются логическим элементом на входе формирователя 8 тактовых импульсов таким образом, что переключение распределителя 17 импульсов тактовыми импульсами происходит при наличии единичных потенциалов на всех -входах второго элемента И формирователя 8 тактовых импульсов, либо при единичном потенциале на входах первого элемента И формирователя 8. Указанный режим работы распределителя 17 соответствует определенному направлению чередования фаз на шинах 73. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

5

25 0

f5

ру 4 (т-фазной синхронизирующей системе переменного тока), узел 5 формирования угла управления, узлы формирования максимального 6 и минимального 7 граничных углов управления, формирователь 8 тактовых импульсов с элементом И-ИЛИ на входе, входы 9 одного элемента И подключены к выходу 10 узла 6, входы 11, 12 другого элемента И соединены с выходом 13 узла 7 и выходом 14 узла 5. Выход 15 формирователя тактовых импульсов подключен к счетному входу 16 т-каналь- ного распределителя 17 импульсов, выходы 18 которого соединены с соответствующими управляющими входами 19 т-канальных коммутаторов 1 и 2 и формирователями 20 управляющих импульсов вентильного преобразователя 21. Первые входы 22 и 23 узла 6 и узла 7 4юрмирования максимального и минимального граничных углов управления подключены к задатчикам 24 и 25 гранич- так углов управления, которые запиты- ваются, например,, вьшрямленным напряжением синхронизатора 4. У введен15

20

25

ного четырехканального переключателя 26 вход 27 -первого 28 и вход 29 четвертого 30 каналов четырехканального переключателя подключены к выходу 31 первого т-канального коммутатора, 5 вход 32 второго 33 и вход 34 третьего 35 каналов четырехканального переключателя соединены с выходом 36 втр рого т-канального коммутатора, выходы 37, 38 первого 28 и второго 33 кана- О лов четырехканального переключателя 26 объединены и подключены к вторым 39, 40 управляющим входам узлов 6, 7 формирования граничных углов управления и к второму 41 управляющему входу узла 5 формирования угла управления. Выходы 42, 43 третьего 35 и четвертого 30 каналов также объединены и подключены к третьим 44, 45 управляющим входам узлов. 6,7 формирования граничных углов управления и к третьему 46, управлягелдему входу узла 5 формирования угла управления. Управляющие входы 47, 48 первого 28 и третьего 35 каналов четырехканального переключателя 26 объединены и подключены к управлякяцему входу Прямой счет 49 реверсивного распределителя 17 импульсов, управляющие входы 50, 51 второго 33 и четвертого 30 каналов четырехканального переключателя также объединены ,и подключены к управляющему входу Обратный счет 52 реверсивного распределителя 17 импульсов. Первый вход 53 узла 5 соединяется с задатчиком угла управления, (например, задатчиком выходного напряжения для выпрямителя или задатчиком угла инвертирования для инвертора). Узлы 5-7 формирователя углов управления могут состоять из интегра1тора 54 с шунтирукяцим ключом и компаратора 55..У узла 5 формирования угла управления напряжение переключения компаратора подается на вход 56 постоянно, если узел работает в режиме стабилизации напряжения или тока. Для узлов 6,7 формирования максимального и минимального граничных углов управления напряжение пе- 0 реключения компаратора подается на входы 57, 58 и пропорционально напря- жению синхронизатора 4 и обратно пропорционально частоте сети. Для выпрямителя , работающего от сети с по- 55 стоянной частотой, напряжение на входы 57, 58 подается с вьшрямителя 59.

30

35

40

5

0

5

5 О 0 5

0

5

0

Четырехкагальный переключатель 26 может быть выполнен на поляризованном реле 60 с двумя группами 6), 62 переключающих ; контактов. Общий контакт 63 первой группы 61 соединён с объединенными выходами 37, 38 первого 28 и второго 33 каналов четырех канального переключателя. Общий контакт 64 второй группы 62 подключен к объединенным выходам 42, 43 третьего 35 и четвертого 30 каналов переключателя. Размыкающий контакт 65 первой группы и замыкающий контакт 66 второй группы соединены с объединенными входами 27, 29 первого и четвертого каналов четырехканального переключателя. Размыкающий контакт 67 второй группы и замыкающий контакт 68 первой группы подключены к объединенным входам 32j 34 второго и третьего каналов четырехканального переключателя. Один управляющий вход 69 поляризованного реле 60 соединен с управлякяцим входом ПРЯМОЙ счет 49 реверсивного распределителя 17 импульсов, а другой управляющий вход 70 поляризованного реле подключен к управляющему входу Обратный счет 52 реверсивного распределителя 17 импульсов.

Синхронизатор 4 т-фазной синхронизирующей системы переменного тока может быть построен на трансформаторе 71, первичные обмотки 72 которого собраны по схеме треугольника и подключены к шинам 73 переменного тока вентильного преобразователя 21, а вторичные обмотки 74 собраны в схему т-фазной звезды, общая точка которой соединена с общей шиной. Вентильный преобразователь 21 подключается через выключатель 75 к сети переменного тока, например к промышленной сети частотой 50 Гц, выпрямителя или к электроприводному агрегату 76 для инвертора .тока или инвертора напря.женин. На входы 77, 78 логического элемента формирователя тактовых импульсов подаются сигналы на перевод устройства для управления в инвертор- ный режим (работает только узел 6)и сигнал с регулятора тока (если он имеется).

На фиг.З обозначено: 79 - напряжение на шинах постоянного тока вентильного преобразователя; 80 - напряжение на выходе 31 коммутатора 1; 81- напряжение на выходе 36 коммутатора 2; 82 - напряжение на входе 49 реверсивного распределителя; 83 - напряжение на входе 52 реверсивного распределителя; 84 - напряжение на выходах 37, 38 четырехканаль- ного переключателя 26; 85 - напряже- .кие на выходах 42, 43 четырехканаль- ного переключателя 26; 86 - напряжение на выходе 14 узла 5; 87 - напряжение на выходе 13 узла 7; 88 - напряжение на выходе 10 узла 6: 89 - напряжение, формируемое на входе узла 6; 90 - тактовые импульсы на счетном входе 16 распр1едели- теля 17; 91 - сигнал на входе 77 Инвертирование,

Одноканальное устройство для управления т-фазным вентильным преобразователем работает следующим образом.

При включении питающих и синхронизирующих напряжений и подаче нулевого потенциала на один из входов 49,

Выходные импульсы 86,87, 88 узло 5,6 и 7 суммируются логическим элементом на входе формирователя 8 так товых импульсов таким образом, что переключение распределителя 17 импульсов тактовыми импульсами 90 про исходит при наличии единичных потен циалов на всех входах П, 12, 77, 78 второго логического элемента И- .формирователя 8 либо при единичном потенциале на входах 9 первого логи

52, определяющих направление счета реверсивного распределителя 17 импуль-25 ческого элемента И формирователя 8, сов, например вход 52 (диаграмма 83), Указанньш режим работы распреде- каналы 33 и 30 четырехканального переключателя 26 размыкаются, а реверсивному распределителю 17 импульсов задается прямое направление счета, что соответствует прямому чередованию фаз сети на шинах 73 или прямом направлению вращения электропривода 76. В зависимости от начального состояния распределителя 17 на одном из. его выходов 18 появляется единичный потенциал, что приводит к подаче управляющих импульсов на соответствующие вентили преобразователя и включению по одному ключу в коммутаторах 1,2, На выходе коммутаторов формируются напряжения. 80, 81 , ана- логичные напряжению 79 на шинах постоянного тока вентильного преобразователя, но сдвинутые относительно него, например, на i60 эл.град. Сум35

лителя 17 соответствует определенному направлению чередования фаз на шинах 73. При необходимости изменит

JQ порядок чередования фаз, например для изменения направления вращения

электропривода 76 (если вентильный

преобразователь 21 - инвертор) или при изменении чередования фаз на шинах 73 (для вентильного преобразователя 21 - выпрямителя), подается соответствующая комавда на входы 49 52. В данном случае необходимо подать на вход 49 нулевой потенциал

4Q (диаграмма , а на вход 52 единичный потенциал, что соответствует реверсу распределителя 17 импульсов и изменению чередования выходных импульсов формирователей 20 на обрат нов. При этом ключи 28, 35 размыкаются, а ключи 33, 30 замыкаются. Так как чередование импульсов управления вентилями преобразователя 21 изменилось на обратное, то изменяется

марный сигнал с двух коммутаторов в зависимости от соотношения сопротивлений резисторов на в,ходах узлов 5-7

формирования угла управления позволя- Q и чередование фаз на шинах 73 пере- ет получить напряжение, сдвинутое относительно напряжения на шинах постоянного тока вентильного преобразователя на произвольный угол в диапазоне ±60 эл.рад,.

Для получения необходимого диапа зона регулирования по углу управления ei, вырабатываемому узлом 5 формирования угла управления, и устойменного тока преобразователя. При этом напряжение 79 на шинах постоянного тока остается неизменным, а напряжения 80, 81 на выходах 31, 36 JJ коммутаторов 1 и 2 ориентируются относительно него, как и прежде, со сдвигом на -60 эл.град. Только теперь напряжение 80 отстает на 60 эл.град, а напряжение 81 опережает

3208686

чивой работы узлов 6,7, формирующих

граничные углы d и „д, , на входе узла 7 формируется напряжение 84, опережающее напряжение 79 на шинах постоянного тока преобразователя 21 на 30-60 эл.град, а на входе узла 6 формируется напряжение 89, отстающее от него на 30-60 эл.град.

Такой сдвиг синхронизирующих напряжений обеспечивает устойчивый диа-. пазон по углу управления с от О до 180 эл.град.

Выходные импульсы 86,87, 88 узлов 5,6 и 7 суммируются логическим элементом на входе формирователя 8 тактовых импульсов таким образом, что переключение распределителя 17 импульсов тактовыми импульсами 90 происходит при наличии единичных потенциалов на всех входах П, 12, 77, 78 второго логического элемента И- .формирователя 8 либо при единичном потенциале на входах 9 первого логического элемента И формирователя 8, Указанньш режим работы распреде-

25 ческого элемента И формирователя 8, Указанньш режим работы распреде-

35

лителя 17 соответствует определенному направлению чередования фаз на шинах 73. При необходимости изменить

JQ порядок чередования фаз, например для изменения направления вращения

электропривода 76 (если вентильный

преобразователь 21 - инвертор) или при изменении чередования фаз на шинах 73 (для вентильного преобразователя 21 - выпрямителя), подается соответствующая комавда на входы 49, 52. В данном случае необходимо подать на вход 49 нулевой потенциал

4Q (диаграмма , а на вход 52 единичный потенциал, что соответствует реверсу распределителя 17 импульсов и изменению чередования выходных импульсов формирователей 20 на обрат нов. При этом ключи 28, 35 размыкаются, а ключи 33, 30 замыкаются. Так как чередование импульсов управления вентилями преобразователя 21 изменилось на обратное, то изменяется.

Q и чередование фаз на шинах 73 пере-

менного тока преобразователя. При этом напряжение 79 на шинах постоянного тока остается неизменным, а напряжения 80, 81 на выходах 31, 36 JJ коммутаторов 1 и 2 ориентируются относительно него, как и прежде, со сдвигом на -60 эл.град. Только теперь напряжение 80 отстает на 60 эл.град, а напряжение 81 опережает

на 60 эл.град напряжение 79 на IIJUHHX 1 остоянного тока. При этом, однако, напряжения 84, 85 на выходе четырех- канального переключателя 26, которые синхронизируют работу узлов 5-7 формирования углов управления, сохраняют свою ориентацию относительно напряжения 79 на шинах постоянного тока, что гарантирует работу однока- нального устройства для управления при сохранении его функциональных возможностей.

Независимо от направления счета при подаче нулевого потенциала на

вход 77 обеспечивается перевод в ин- |5 УГЛОВ управления и узла формирования верторный режим за один такт работы устройства, сохраняется диапазон регулирования угла управления и настройка максимального и минимального граничных углов и оС,„ .

Таким образом, применение изобрет тения расширяет функциональные возможности одноканального устройства для управления т-фазным вентильным преобразователем за счет придания ему реверсивных свойств, что существенно необходимо для систем управления инверторами частотно-регулируемых электроприводов. При этом сохраняются функциональные возможности устройства, связанные с наличием узлов формирования максимального и минимального граничных углов управления, что достигается сохранением настройки устройства для управления при изменении (реверсе) чередования фаз на щинах сети. Повьппение надежности работы системы управления обеспечивается выполнением четырехка- нального переключателя на поляризованном реле, что позволяет сохранить направление .счета при посадках напряжения питания.

Формула изобретен.и я

1. Одноканальное устройство для управления т-фазным вентильным преобразователем, содержар1ее первый и второй т-канальные коммутаторы, входами подключенные к синхронизатору, узел формирования угла управления,узлы формирования максимального и минимального граничных углов управления, формирователь тактовых импульсов с элементом И-ИЛИ на входе, входы одного элемента И подключены к выходу узла формирования максимального граничного угла управления, входы друугла управления подключены к соот- ветствующим задатчикам углов управления, отличающееся тем, что, с целью обеспечения реверсивных

20 свойств при сохранении функциональных возможностей устройства, в него введен четырехканальный переключатель, т-канальный распределитель импульсов выполнен реверсивным, входы первого

25 и четвертого каналов четырехканально- го переключателя подключены к выходу первого т-канального коммутатора, входы второго и третьего каналов че- тырехканального переключателя соеди30 нены с выходом второго т-канального коммутатора, выходы первого и BTOjio- го каналов четырехканального переключателя объединены и подключены к вторым управляющим входам узлов фор35 мирования максимального и минимального граничных углов управления и . второму управляющему входу узла формирователя угла управления, выходы третьего и четвертого каналов четы-

40 рехканального переключателя объединены и подключены к третьим входам узлов формирования максимального и минимального граничных углов управления и к третьему управляющему ду узла формирования угла управления управляющие входы первого и третьего каналов четырехканального переключателя объединены и подключены к управлянядему входу Прямой счет

50 реверсивного распределителя импульсов, а управляющие входы второго и четвертого каналов переключателя объединены и подключены к управляющему входу Обратный счет реверсив55 кого распределителя импульсов.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет

гого элемента И соединены с выходом узла формирователя минимального граничного угла управления и выходом узла формирователя угла управления, выход формирователя тактовых импульсов подключен к счетному входу Ш-ка- нального распределителя импульсои, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами т-ка- нальных коммутаторов и формирователями управляющих импульсов вентильного преобразователя, первые управляющие входы узлов формирователя максимального и минимального граничных

УГЛОВ управления и узла формирования

угла управления подключены к соот- ветствующим задатчикам углов управления, отличающееся тем, что, с целью обеспечения реверсивных

свойств при сохранении функциональных возможностей устройства, в него введен четырехканальный переключатель, т-канальный распределитель импульсов выполнен реверсивным, входы первого

и четвертого каналов четырехканально- го переключателя подключены к выходу первого т-канального коммутатора, входы второго и третьего каналов че- тырехканального переключателя соединены с выходом второго т-канального коммутатора, выходы первого и BTOjio- го каналов четырехканального переключателя объединены и подключены к вторым управляющим входам узлов формирования максимального и минимального граничных углов управления и . второму управляющему входу узла формирователя угла управления, выходы третьего и четвертого каналов четы-

рехканального переключателя объединены и подключены к третьим входам узлов формирования максимального и минимального граничных углов управления и к третьему управляющему входу узла формирования угла управления, управляющие входы первого и третьего каналов четырехканального переключателя объединены и подключены к управлянядему входу Прямой счет

реверсивного распределителя импульсов, а управляющие входы второго и четвертого каналов переключателя объединены и подключены к управляющему входу Обратный счет реверсивкого распределителя импульсов.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет

сохранения направления счета при посадках напряжения питания собственных нузвд преобразователя, четырехка- нальный переключатель вьтолнен на поляризованном реле с двумя группами переключакщих контактов, общий контакт первой группы соединен с объе- диненныьш выходами первого и второго; каналов четырехканального переключателя,общий контакт второй группы подключен к объединенным выходам третьего и четвертого каналов четырехканального переключателя, размыкающий контакт первой группы и замыкающий контакт

О

ля, размыкающий контакт второй группы и замыкающий контакт второй группы соединены с объединенными входами первого и четвертого каналов четьфех- канального переключателя, размыкающий контакт второй группы и замыкающий контакт первой группы подключены к объединенным входам второго и третьего каналов четырехканального переключателя, один управляющий вход поляризованного репе соединен с управляющим входом Прямой счет реверсивного распределителя импульсов, а другой управляющий вход поляризовторой группы соединены с объединен- 15 ванного реле подключен к управляющему

вх,оду Обратный счет реверсивного распределителя импульсов.

ными входами первого и четвертого каналов четырехканального переключатеФиг. 2

ля, размыкающий контакт второй группы и замыкающий контакт второй группы соединены с объединенными входами первого и четвертого каналов четьфех- канального переключателя, размыкающий контакт второй группы и замыкающий контакт первой группы подключены к объединенным входам второго и третьего каналов четырехканального переключателя, один управляющий вход поляризованного репе соединен с управляющим входом Прямой счет реверсивного распределителя импульсов, а другой управляющий вход поляризованного реле подключен к управляющем

вх,оду Обратный счет реверсивного распределителя импульсов.

Прямоисчет

Ы-0 dL-eo

Обратный

75

лж

NVN

t

ЛАГУ

KJW

jw т

/иг

d/w

ПП t I I

NNUAV

nn II M

I tnnmnnnn I innrnnnnn

I t

I 11

NU4/

T1 I t n ITT n IIM I I i

KJW

NNUAV

nn II M

I t

I 11

NU4/

Редактор M,Бандура

Составитель О.Парфенова Техред А.Кравчук

Заказ 2665/55 Тираж 660Подписное

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

фаг.З

Корректор М.Пожо