Устройство для управления реверсивным преобразователем Советский патент 1988 года по МПК H02M7/12 

(Л

00 О)

ел

11 и вьшолнение каждого Kajiarsa управления на базе логических элементов позволяют обеспечить неизменность продолжительности включенного состояния силовых ключей при любых соотношений уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирующих напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе. Цель изобретения - повьпдение качества выходного напряжения и снижение стоимости преобразователя. Введение общего для всего устройства для управления преобразователем ограничителя напряжения 9, реле знака напряжения 10, инвертора

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления обратимыми преббразо- вателями m - фазного переменного напряжения в постоянное для применения, например, в электроприводе.

Цель изобретения - повышение каг чества выходного напряжения преобразователя при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирующих напряжений и снижение ег о стоимости путем уменьшения установленной мощности силовых ключей и трансформатора.

На фиг. 1 приведен пример реализации устройства для управления реверсивным преобразователем по трехфазной нулевой схеме; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства для положительного управляющего напряжения.

Устройство содержит силовые ключи 1 с двусторонней проводимостью, соединенные по нулевой схеме, вход которой присоединен к трехфазной сети, представленной вторичными обмотками трансформатора 2, выход схемы присоединен к нагрузке 3, компараторы 4 каналов управления силовыми ключами, выходы которых присоединены к входам инверторов 5 и к первым входам элементов И 6. Выходы последних соединены с входами импульсных усилителей 7 с элементами гальванического разделения на входе. Выходы импульсных усилителей 7 соединены с управляющими входами силовых ключей 1. Кроме того, выходы инверторов 5 присоединены к вторьм входам элементов И каналов управления силовыми ключами, предьщущими. в порядке коммутации. Зажим 8 для присоединения источника управляющего напряжения соединен с входами ограничителя 9 напряжения и входом реле 10. знака управляющего напряжения .Выход

5

0

5

0

5

0

5

ограничителя 9напряжения соединен с объединенными первыми входами компараторов 4. Выход реле 10 знака соединен с входом первого дополнительного инвертора 11, выходы источника 12 синхронизирующих напряжений соединены через первые дополнительные размыкающие ключи 13 с двухсторонней проводимостью с точкой Соединения первого 14 и второго 15 дополнительных замыкающих ключей и с вторыми входами компараторов 4, 16 и 17. Свободные полюсы первого и второго источ1шков питания с объединенными разноименными полюсами присоединены к свободным выводам соответственно первых 14 и вторых 15 дополнительных замыкающих ключей. Регулируемый делитель 18 напряжения крайними выводами присоединен к выводам источника питания.

Устройство содержит также формирователи 19 напряжений квадратурных по отношению к соответс твуницим синхронизирующим, дополнительные компараторы 20, первые входы которых объединены и присоединены к среднему выводу делителя 18, вторые их входы соединены с выходами соответствующих формирователей 19, вторые дополнительные инверторы 21, своими входами присоединенные к выходам соответствующих компараторов 20, первые 22 и вторые 23 дополнительные элементы И, объединенные первые входы которых в каждом канале управления присоединены к выходам компараторов 20, вторые входы этих элементов И соединены так, что объединены входы первого элемента И 22 в данном канале управления с аналогичным входом второго элемента И 23 канала управления силовым ключом, предьщущим в порядке коммутации, и присоединены к выходу инвертора 21 канала управления силовым ключом, следующим в порядке коммутации. Выходы первого 22 и второго 23 дополнительных элементов И соединены соответственно с первьми входами третьих 24 и четвертых 25 дополнительных эле- ментов И, объединенные вторые входы которых присоединены соответственно к выходу реле 10 знака управляющего напряжения и выходу первого дополнительного инвертора 11. Выходы элемен- тов И 24 и 25 присоединены к управляющим входам соответственно первых 14 и вторых 15 замыкающих ключей и к входам дополнительньк элементов ИЛИ 26, выход которого соединен с управ- ляющим входом дополнительного ра.змыкающего ключа 13.

I

Диаграмма 27 (фиг.2) изображает отрезки синусоид силовых напряжений в области положительных значений, их участки, отмеченные вертикальной штриховкой, изображают выходное напряжение преобразователя, соответствующее порогу ограничения управляющего напряжения при положительном его знаке, диаграмма 28 изображает соответствующие синхронизирующие напряжения, диаграмма 29 - квадратурные напряжения, предстгвленные отста- кнцими от соответствующих синхронизи- рующих на ir/2, диаграммы 30 - 33 - напряжения на выходах компараторов 20 и инверторов 21 для двух каналов управления силовыми ключами, смежными в порядке коммутации в силовой схе ме или в группе ключей силовой схемы в мостовых схемах, диаграмма 34 изображает логический сигнал на выходах элементов И 22 и 24 и ИЛИ 26,соответствующий положительному управ- ляющему напряжению, диаграмма 35 - форму напряжения на вторьгх входах компараторов 4. Диаграммы также изображают: 36 - временную ось, 37 -39 - отрезки синусоид силовых напряжений, 40 - 42 - синхронизирующие напряжения, 43 - 45 - три уровня управляющего напряжения, 46 - 48 - квадратурные нацряжения, 49 - уровень напряжения на первых входах компараторов 20, 50 - уровень ограничения управляющего напряжения при положительном его знаке; 51 - напряжение источника 16, 52 - 55 - фазовые положения зоны проводимости силового ключа, на- чало зоны проводимости которого определяется синхронизирующим напряжением 40, а ее окончание синхронизирующим напряжением 41 канала управления сиповыми ключами, следующим в порядке коммутации.

Устройство работает следующим образом.

Согласно принципу работы преобразователя, зона включенного состояния каждого из силовых ключей определяется фазовой разностью,, например, восходящих участков, соответствующих синхронизирующих напряжений на уровне управляющего напряжения. Для обеспечения неизменности продолжительности зоны включенного состояния каждого ключа, равной 2 и /т, сравнением напряжения квадратурного по отношению к соответствующему синхронизирующему, например 46 (диаграмма 29) по 1отношению к 40 (диаграмма 28), с уровнем 49 определяется логический сиг- .нал, представленный на диаграмме 30, являющийся гарантированной оценкой продолжительности нерабочего нисходящего участка кривой синхронизирующего напряжения 40 с учетом стабильности фазовой и амплитудной характеристик формирователей 19 квадратурных напряжений и расположения эти логических сигналов во всех каналах управления не позднее положительных экстремумов синхронизирующих напряжений и не ранее отрицательных экст- реыумов этих напряжений. Соответствено инверсия этого сигнала - диаграмма 31 является гарантированной оценкой продолжительности рабочего восходящего участка синхронизирующего напряжения.

Пусть управляющее напряжение положительно и соответствует уровню 44 на диаграммах 28 и 35. Так как при положительном управляющем напряжении на ВЕаКоде реле 10 знака имеется единичный логический сигнал, а на выходе инвертора 11 нулевой, то из элементов И 24 и 25 могут пропускать на выход единичные логические сигналы только элементы И 24.

Из-за указанного соединения выходов компараторов 20 и инверторов 21 с входами элементов И 22 и 23 на время совпадения единичного значения логического сигнала 30 (t, - t ) с единичным значением логического сигнала 33 в канале управления силовым ключом, следующим в порядке коммутации (t4 - t3 ), формируется логический сигнал 34, время единичного значения которого соответствует проме

t, ), и на этот промежу- на выходе элемента И 22 единичный логический

сигнал, который проходит на выход элемента И 24 и выход элемента ИЛИ 26 Единичный логический сигнал на выходах элементов ИЛИ 26 и И 24 вызьгоает размыкание ключа 13 и замыкание ключа 14. Это приводит к тому, что при положительном управляющем напряжении на соответствующем входе компаратора 4 на время (t , - t, ) устанавливается напряжение, представленное

уровнем 51 на диаграмме 35, превьш1аю-15 уровней управлякяцего напряжения и

щее уровень 50 ограничения управляющего напряжения при положительном его знаке. Это приводит к тому, что включенное состояние силового ключа, начало которого имело место при уров-20 форматора, не управляющего йапряжения 44 в момент t4 , продолжается до момента времени t превьш1ения этого уровня .синхронизирующим напряжением 41. Фазовое положение времени включенного состояния этого ключа представлено отрезком 53 на диаграмме 35. Фазовое положение времени включенного состояния этого силового ключа для уровней: 43 и 45, меньших и больших указанно- 30

амплитуд синхронизирующих напряжений и снизить стоимость преобразов теля за счет уменьшения установлен ной мощности силовых ключей и тран

Фо.рмула изобретени

го, представлено на диаграмме-35 отрезками 52 и 54. Ввиду того, что уровень ограничения управляющего напряжения устанавливается между уровнем 51 и уровнем максимального значения амплитуд синхронизирующих напряжений, выходное напряжение преобразователя при максимальном значении управляющего напряжения также максимально с учетом указанных дестабилизирующих факторов.

Работа устройства для управления реверсивным преобразователем при отрицательном управляклцем напряжении происходит аналогично и отличается только тем, что для формирования промежутков времени, за которые изменяется напряжение на входах компараторов 4 до уровня ниже уровня ограничения управляющего напряжения при отрицательном его знаке, используются логические сигналы типа представленных на диаграммах 30 и 32 и их совпадения с сигналами типа 31 и 33

в каналах управления силовыми ключа- gg объединены, отличающ ми, предьдущими в порядке коммутации.

Формирователи 19 квадратурного напряжения, в зависимости от стабильУстройство для управления ревер

25 сивным преобразователем, выполненным на силовых ключах с двухсторон ней проводимостью, соединенных по нулевой или мостовой схеме, вход к торой присоединен к га - фазной сет к выходу которой присоединена нагр ка, содержащее вход для присоедине ния источника управляющего напряже ния, источник синхронизирующих на - пряжений, предназначенный для подк

35 чения к питающей сети, с выходами числу силовых ключей, каналы управ ле1шя по числу силовых ключей,каждый из которых содержит компаратор инвертор, элемент И и импульсный

40 усилитель с элементом гальваническ разделения на входе, в каждом кана управления выход компаратора соеди с первым входом элемента И и через инвертор с вторым входом элемента

4g канала управления силовым ключом,

предьщущим в порядке коммутации си вых ключей при нулевой схеме или п дьиущим в порядке коммутации в гру пе силовых ключей при мостовой схе ме, выход элемента И присоединен к входу импульсного усилителя, выход которого присоединен к управляницем входу соответствующего силового кл ча, первые входы всех компараторов

е е с

тем, что, с целью повышения качест ва выходного напряжения при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизиру

50

ности частоты и амплитуды синхронизирующих напряжений, могут быть выполнены либо как частотно зависимые цепи, либо как элементы, выходное напряжение которых образуется путем масштабного суммирования соответствующих синхронизирующих напряжений.

Использование устройства для управления позволит повысить качество выходного напряжения преобразователя путем обеспечения неизменности продолжительности включенного состояния силовых ключей при любых соотношениях

форматора,

амплитуд синхронизирующих напряжений и снизить стоимость преобразователя за счет уменьшения установленной мощности силовых ключей и транс-

форматора,

Фо.рмула изобретения

форматора,

объединены, отличающ

Устройство для управления реверсивным преобразователем, выполненным на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, соединенных по нулевой или мостовой схеме, вход которой присоединен к га - фазной сети, к выходу которой присоединена нагрузка, содержащее вход для присоедине- : ния источника управляющего напряжения, источник синхронизирующих на - пряжений, предназначенный для подключения к питающей сети, с выходами по числу силовых ключей, каналы управ- ле1шя по числу силовых ключей,каждый из которых содержит компаратор, инвертор, элемент И и импульсный

усилитель с элементом гальванического разделения на входе, в каждом канале управления выход компаратора соединен с первым входом элемента И и через инвертор с вторым входом элемента И

канала управления силовым ключом,

предьщущим в порядке коммутации силовых ключей при нулевой схеме или пре- дьиущим в порядке коммутации в груп- пе силовых ключей при мостовой схеме, выход элемента И присоединен к входу импульсного усилителя, выход которого присоединен к управляницему входу соответствующего силового ключа, первые входы всех компараторов

е е с я

тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирую

7

щих напряжении, снижения стоимости преобразователя путем уменьшения установленной мощности силовых ключей и трансформатора, оно снабжено дополнительно общими для всего устройства ограничителем напряжения,реле знака напряжения, первым инвертором, первым и вторым источниками питания, соединенными разноименными полюсами и регулируемьм делителем напряжения, крайние вьшоды которого присоединены к одному из указанных источников, каждый канал управления снабжен формирователем напряжения, квадратурным по отношению к соответствующему синхронизирующему, компаратором, вторым инвертором, первьм, вторым, тертьим и четвертым элементами И, элементом ИЛИ, размыкающим ключом, последовательно соединенными первым и вторым замыкающими ключами с двухсторонней проводимостью, причем вход реле знака и ограничителя напряжения присоединены к зажиму для присоединения источника управляющего напряжения, к выходу ограничителя напряжения присоединены объединенные первые входы компараторов, выход реле знака соединен с входом первого дополнительного инвертора, свободные выводы всех первых и всех вторьк дополнительных замыкающих ключей порознь объединены и присоединены к

параторов объединены и присоединены к среднему выводу делителя напряжения, в каждом канале управления объединенные выводы дополнительных замыкающих ключей соединены с вторым входом компаратора и с первым выводом дополнительного размыкающего ключа, второй вывод которого соединен с соответст10 вующим выходом источника синхронизирующих напряжений, формирователь квадратурного напряжения присоединен своим входом к соответствующим выходам источника синхронизирующих на15 пряжений, выход формирователя соединен с вторым входом дополнительного компаратора, выход которого соединен с входом второго дополнительного ин- , вертора и с объединенными первыми

20 входами первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого дополнительных эле:ментов И, выходы кото25 рых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго дополнительных замыкающих ключей и с входами элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с управляющим входом

30 дополнительного размыкающего ключа, выход второго дополнительного инвертора каждого канала управления соединен с объединенными вторыми входами первого и второго дополнительных

свободным полюсам соответственно пер- 35 элементов И, каналов управления сивого и второго источников питания, ловыми ключами соответственно преды- первые входы всех дополнительных ком- дущим и последующим в порядке коммутации.

52978

параторов объединены и присоединены к среднему выводу делителя напряжения, в каждом канале управления объединенные выводы дополнительных замыкающих ключей соединены с вторым входом компаратора и с первым выводом дополнительного размыкающего ключа, второй вывод которого соединен с соответст10 вующим выходом источника синхронизирующих напряжений, формирователь квадратурного напряжения присоединен своим входом к соответствующим выходам источника синхронизирующих на15 пряжений, выход формирователя соединен с вторым входом дополнительного компаратора, выход которого соединен с входом второго дополнительного ин- , вертора и с объединенными первыми

20 входами первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого дополнительных эле:ментов И, выходы кото25 рых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго дополнительных замыкающих ключей и с входами элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с управляющим входом

30 дополнительного размыкающего ключа, выход второго дополнительного инвертора каждого канала управления соединен с объединенными вторыми входами первого и второго дополнительных

5 «

.. /

/ГхГхГх )О(.« .-К 7 8

36

5 «

031/г, г