Устройство для управления тиристорами преобразователя Советский патент 1988 года по МПК H02M5/04 

|СЛ

Пп.1

ния сети поступает в каналы управления 1 через однофазные трансформаторы 10 блоков синхронизации 2 с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл.град. В фазосмещающем блоке 3 трапецеидальные импульсы напряжения отрицательной полярности используются для заряда конденсаторов 16, 18 и задают последовательность вступления в работу коммутирующих транзисторов 20 генераторов 14, 15, которые поочередно из режима отсечки коллекторного тока переходят в режим насыщения. В результате этого конденсаторы 16, 18 подключаются к транзисторам 22, 36 токового зеркгша, которые находятся в проводящем состоянии. Полученное в результате разряда формирующего конденсатора 16 пилообразное напряжение сравнивается с постоянным напряжением на опорном конденсаторе 18, а их разность прикладьгаается к диоду 17 и через светоизлучатель оптрона 24 и резистора 25 поступает на эмиттер однопереходного транзистора 30. Когда разность этих напряжений достигнет порога переключения одно- переходного транзистора 30, конденсатор 18 разрядится и на светоизлучаю- щем элементе оптрона 24 сформируется световой импульс, включающий фотоприемник оптрона 4. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, включающими два комплекта вентильного оборудования. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности управления вторым вентильным комплектом преобразователя. Информация о частоте и фазе напряже

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, включающими два комплекта вентильно- го оборудования, в частности непосред ственным преобразователем частоты или реверсивным преобразователем.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности управления вторым вентильным комплектом преобразователя.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства дЛя управления непосредственным преобразователем частоты; на фиг. 2 - схема распределителя импульсов управления; на фиг. 3 - принципиальная схема устройства для управления реверсивным преобразова- теЛем.

Устройство для управления тиристорами преобразователя содержит три фазных канала 1 управления, каждый из которых состоит из блока 2 синхрони- зации, вход которого подключен к соответствующему фазному напрялсению, а выходы подключены к синхронизирующим входам фазосдвигающего 3 и дополнительного 4 фазосдвигающего бло- ков, управляющие входы которых через развязывающий резистор 5 подключены к выходу источника 6 напряжения ,уп- равления, а противоположные выходы че.рез элементы 7 и 8 гальванической развязки подключены к входам нуль- органа 9.

Блок 2 синхронизации выполнен на однофазном трансформаторе 10, первичная обмотка которого является входом блока 2, а вторичная обмотка подключена к концам цепочки из последовательно соединенных ограничительного резистора 11, двустороннего стабилитрона 12 и дополнительного двустороннего стабилитрона 12. Точка соединения резистора 11 и стабилитрона 12 является одним, а точка соединения вторичной обмотки трансформатора 10 и стабилитрона 13 - другим выходами блока 2. Точка соединения стабилитронов 12 и 13 подключена к общей шине устройства, соединенной с нулевик проводом сети.

Фазосдвигающий блок 3 выполнен на двух генераторах 14 и 15 пилообразного напряжения. Каждый генератор 14 и 15 выполнен на формирующем конденсаторе 16, защунтированном цепочкой из последовательно соединенных опорного диода 17 и опорного, конденсатора 18 и включенного между общей шиной и точкой соединения анода разрядного диода 19 и коллектора коммутирующего транзистора 20, база которого через входной резистор 21 подключена к катоду диода 19, другого генератора 14 или 15, являющемся синхронизиругащим входом блока 3. Между общей шиной и точкой соединения эмиттеров транзисторов 20 генераторов l4 и 15 включен разрядный транзистор 22, база которого является управляющим входом блока 3. Между базой и эмиттером транзисторов 20 генераторов 14 и 15 встречно направлению база-эмиттерно- го перехода включены согласующие диоды 23.

Дополнительный фазосдвигающий блок 4 выполнен идентично блоку 3 на транзисторах другого типа проводимости и с изменением направления включения диодов 17, 19.и 23 на противоположное.

Элементы 7 гальванической развязки 20 ния которых подключена к одному из

вьталнены каждый на оптроне 24, све- тоизлучающий элемент которого зашунтирован резистором 25 и включен между соответствующим выходом блока 3 и одним входом нуль-органа 9, а фотоприемник включен через параллельную RC-цепочку 26 между источником 27 постоянного напряжения и соответствующим входом распределителя 28 импульсов управления, вьшолненного на сум- мирующих диодах 29, подключенных к включенным в шестифазную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов (не показаны), вт оричные обмотки которых подключены к управляющим переходам вентилей преобразователя.

Элементы 8 гальванической развязки 5 выполнены идентично элементам 7 с той разницей, что их светоизлу- чающие элементы подключены к другому входу нуль-органа 9, выполненного на однопереходном транзисторе 30, эмиттер которого является одним входом нуль-органа 9, первая база через регулируемый резистор 31 подключена к источнику 27, а вторая база через последовательно соединенные резистор 32 и развязывающие диоды 33 и 34 подключена к эмиттеру транзистора 30. Точка соединения диодов 33 и 34 подключена к общей шине, а точка соединения диода 33 с резистором 32 является другим входом нуль-органа 9.

Для управления непосредственным преобразователем частоты источник 6 напряжения управления выполнен в виде генератора 35 модулирующего сигнала, а блоки 3 и А снабжены дополнительным транзистором 36 соответствующего типа проводимости, включенным с разрядным транзистором 22 по схеме токового зеркала (фиг.1).

Для управления реверсивным преобразователем источник 6 напряжения управления выполнен в виде источника двухполярного напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных конденсаторов 37 и 38, первый из которых зашунтирован резистором 39 и подключен свободным концом

к общей шине, а другой - регулируе- мым резистором 40, средний вывод которого является выходом источника 6 . и двумя последовательно соединенными диодами 41 и 42, точка соединевыходов блока 2 одного из каналов 1 управле-ния (фиг. 2).

Устройство (4иг. 1), предназначено для управления преобразователем частоты, выполненным по мостовой трех- фазно-однофазной схеме, работает следующим образом.

Информацию о частоте, амплитуде и форме однофазного напряжения на выходе преобразователя несет модулирующий сигнал, поступающий от генератора 35 модулирующего напряжения. Модулирующее напряжение задает порядок

вступления в работу вентильных Комплектов преобразователя и периодическое изменение углов включения силовых тиристоров. В качестве модулирующего напряжения используется синусоидальное напряжение низкой частоты. В зависимости от полярности модулирующего напряжения вступают в работу фазосмещающие блоки 3 и 4, осуществляющие раздельное управление соответствую1Щ1м вентильным комплектом. Переключение вентильных комплектов происходит при переходе модулирующего напряжения через нуль и максималы- ньгх углах включения тиристоров преобразователя. Периодическое изменение углов включения силовых тиристоров преобразователя осуществляется изменением времени разряда формирующего конденсатора 16 посредством изменения величины коллекторного тока транзистора 22 токового зеркала пропорцио нального уровня напряжения генератора 35. Диапазон изменения углов включения тиристоров при формирор.чнии кри

вой выходного напряжения близок к 180 эл.град.

Поскольку сопротивление эмиттерных переходов транзисторов 22 и 36 токо- вого зеркала мало по сравнению с сопротивлением резистора 5, входная цепь характеризуется линейной вольт- ампернон зависимостью. При этом базовые и коллекторные токи транзисторов 22 и 36 токового зеркала соответственно равны, так как транзисторы имеют взаимно согласованные характеристики. Величина базового тока по сравнению

с коллекторным пренебрежимо мала. По- 15 а напряжение на опорных конденсатоэтому имеет место равенство входного и коллекторных токов транзисторов, т.е. 1ру IK, Учитывая, что имеет место ли1гейная входная вольт- амперная характеристика, а также равенство входного и коллекторного токов, очевидно, что регулировочная характеристика линейна. Так как величина тока разряда,и, следовательно.

время разряда формирующего конденса- 25 тоизлучающего элемента оптрона 24

тора 16 зависит только от величины входного тока, различные дестабилизирующие факторы, например температурные изменения параметров, старение транзисторов, нестабильность напряжения сети и т.п., не оказывают существенного влияния на время разряда, что улучшает фазовую стабильность выходных импульсов и повьппает точность поддержания выходного напряжения преобразователя.

Информация о частоте и фазе напряжения сети поступает в каналы 1 управления через однофазные трансформаторы 10 блоков 2 синхронизации с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл. град. Поступившее синусоидальное напряжение ограничивается по максимуму двусторонними стабилитронами 12 и 13 и преобразуется в знакопеременные трапецеидальные импульсы. В фазо смещающем блоке 3 импульсы напряжения отрицательной полярности используются для заряда конденсаторов 16 и 18 и задают последовательность вступления в работу коммутирующих транзисторов 20 генераторов 1Д и 15 в соответствии с последовательностью фаз напряжения сети. Заряд конденсаторов 16 и 18 осуществляется током, протекающим через диоды 17 и 19. Управление коммутирующими транзисторами 20 генераторов 14 и 15 осуществляется противофазными импульсами

ю

98686

блока 2, поступающими на базу через резисторы 21 с анодов стабилитронов 12 и 13. Под воздействием управляющего тока коммутирующие транзисторы 20 генераторов 1А и 15 поочередно из режима отсечки коллекторного тока переходят в режим насыщения. В результате этого конденсаторы 16 и 18 подключаются к транзисторам 22 и 36 токового зеркала, которые находятся в проводящем состоянии. При этом формирующие конденсаторы 16 разряжаются транзистором 22 токового зеркала.

pax 18 не изменяется, так как протеканию разрядного тока препятствует диод 17. Полученное в результате разряда формирующего конденсатора 16 пилообразное напряжение сравнивается с постоянным напряжением на опорном конденсаторе 18, а их разность прикладьгоается к диоду 17 и через параллельную цепь, состоящую из сверезистора 25, поступает на эмиттер однопереходного транзистора 30. Когда разность этих напряжений достигнет порога переключения однопереходного транзистора 30, уменьшится сопротивление эмиттерного перехода, конденсатор 18 разрядится и на све- тоизлуч ающем элементе оптрона 24 сформируется световой импульс, включающий фотоприемник оптрона 4.

Фазосмещающий блок 4 работает аналогично, за исключением того, что для Заряда конденсаторов 16 и 18 и

управления коммутирующими транзисторами 20 генераторов 14 и 15 используются импульсы положительной полярности блока 2.

Переменный резистор 31 предназначен для симметрирования выходных импульсов по фазам. Необходимость симметрирования обусловлена неидентичностью параметров однопёреходных транзисторов по величине порога переключеиия и отпадает в случае подбора транзисторов по параметрам.

Поскольку процессы разряда конденсаторов протекают в различные по- лупериодь напряжения сети, на выходах фазосмещающего устройства формируются симметричные, сдвинутые по фазе на угол 180 эл.град. управляющие импульсы. Поскольку в фазных каналах управления процессы формирования

импульсов протекают с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл.град., на выходах каналов управления действуют две трехфазные системы управляющих импульсов, сдвинутых между собой на 60 эл.град, так как система управления вентнпьным комплектом должна обепечить включение силовых тиристоров преобразователя сдвоенными импульсами, следующими через 60 эл.град. Каналы управления подключены через суммирующие диоды 29 к включенным в шестифазную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов, вторичные обмотки которых подключены к управляющим электродам силовых тиристоров преобразователя.

Устройство, изображенное на фиг.2, работает аналогично описанному.

Раздельное управление вентильными комплектами реверсивного преобразователя достигается тем, что управляющи импульсы подают только на один, работающий в дакньй момент вентильный комплект. Переключение вентильных комплектов достигается изменением полярности управляющего сигнала на входе фазосмещающих блоков 3 и А. В зависимости от полярности сигнала на входе вступают в работу фазосмещаю- щие устройства 3 или 4, осуществляющие на транзисторах 20 и 22 одного типа проводимости управление первым, а на транзисторах противоположного типа - управление вторым вентильным комплектами. Входной управляющий сигнал формируется источником 6 двух полярного напряжения, выполненным на конденсаторах 37 и 38, которые через выпрямительные диоды А1 и 42 заряжены соответственно до удвоенного и амплитудного значения напряжения, ограниченного стабилитроном 12. Напряжение конденсаторов 37 и 38 поступает на регулируемый 40 и постоянный 39 резисторы. В среднем положении движка резистора 40 напряжение, поступающее на вход фазосмещающих б;зоков 3 и 4, равно нулю, а в крайних положениях - максимальное положительное или отрицательное. Изменение угла включения силовых тиристоров вентильных комплектов достигается изменением времени разряда формирующих конденсаторов 16 посредством изменения величины каплекторнгго тока раз- ряднсто транзистора 22. При максимальном уровне управляющего напряжения угол включения тиристоров близок к нулю, что соответствует максимальному напряжению на выходе преобразователя. Переключение вентильных комплектов происходит в момент перехода управляющего напряжения через нуль при максимальных углах включения. Ра- бочие углы, соответствующие требуемому выходному напряжению, устанавливаются после переключения вентильного комплекта.

Таким образом, благодаря введению в каждый фазный канал управления двух фазосмещающих блоков, осущест- . вляющих на транзисторах одного типа проводимости управление первым, а на

транзисторах противоположного типа - управление вторым вентильными комплектами, достигается распшрение функциональных возможностей устройства.

Формула изобретения

источник напряжения управления и

три фазных канала управления, каждый из которых состоит из фазосдвигающе- го блока, управляющий вход которого подключен к источнику напряжения управления, синхронизирующие входь - к выходам блока синхронизации, вход которого подключен к соответствующему фазному напряжению, а противофазные выходы фазосдвигающего блока через элементы гальванической развязки - к входу нуль-органа, причем блок синхронизации выполнен на однофазном трансформаторе, первичная обмотка которого является входом

блока синхронизации, а вторичная обмотка одним концом подключена к одному синхронизирующему входу фазосдвигающего блока, а другим концом через ограничительный резистор - к

другому синхронизирующему входу фазосдвигающего блока и к одному выводу двустроннего стабилитрона, фазосдви- гающий блок выполнен в виде двух генераторов пилообразного напряжения,

каждый из которых выполнен на формирующем конденсаторе, ркпюченном между общей шиной устроистпа, соединенной с нулевым прон(дгь гети, и точкой соедин( ко.тгкгорл комму10

15

20

25

тирующего транзистора и анодом разрядного диода и зашунтированном цепочкой из последовательно соединенных опорного диода и опорного конденсатора, точки соединения которых между собой являются соответствующим выходом фазосдвигающего блока, син- хронизируюгаим входом которого является катод разрядного диода соответствующего генератора пилообразного напряжения, а управляющим входом - подключенная через развязьгаающий резистор база общего для обоих генераторов пилообразного напряжения разрядного транзистора, включенного между общей шиной и точкой соединения эмиттеров коммутирующих транзисторов обоих генераторов пилообразного напряжения, базы которых через входные резисторы подключены к катоду разрядного диода другого генератора пилообразного напряжения, нуль-орган вьтолнен на двух развязьшающих диодах и однопереходном транзисторе, эмиттер которого подключен к катоду одного развязьгоающего диода и является одним входом нуль- органа, первая база через регулируемый резистор подключена к источнику постоянного, напряжения, а вторая база - к одному выводу резистора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено распределителем импульсов управления, вьтолиенным на суммирующих диодах, подключенных к включенным в шестифазную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов, вторичные обмотки которых предназначены для подключения к управляющим переходам тиристоров преобразователя, в каждом канале управления блок синхронизации снабжен дополнительным двусторонним стабилитроном, включен- ньм между одним концом вторичной об- мотки однофазного трансформатора и другим выводом основного двустороннего стабилитрона, подключенным к общей шине, фазосдвигающий блок снабжен двузо мя согласукнчими диодами, включенными между базой и эмиттером коммутирующих транзисторов генераторов пилообразного напряжения в направлении.

1399868

между соответствующим выходом фазо- сдпигающего блока и входом нуль-органа, а фотоприемник через параллельную RC-цепочку включен между источником питания и соответствующим входом распределителя импульсов управления, каждый канал управления снабжен дополнительным фазосдвигаю- щим блоком и двумя дополнительными элементами гальванической развязки, выполненными идентично основному фазосдвигающему блоку с заменой на транзисторы другого типа проводимости и изменением направления включения диодов на противоположное и основному элементам гальванической развязки, причем входы дополнительного фазосдвигающего блока подключены к соответствующим входам основного фазосдвигающего блока, его выходы через фотоприемники дополнительных элементов гальванической развязки подключены к соответствующим входам распределителя импульсов управления и через светоизлучающие элементы дополнительных элементов гальванической развязки - к точке соединения другого вывода резистора и анода другого развязывающего диода, являющейся другим входом нуль-орга30

40

Да подключен к аноду одного развязывающего диода нуль-органа и к об- 35 щей шине

3,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью (Раздельного управления вентильными комплектами, источник напряжения управления выполнен в виде исто ни45

встречном направлению база-эмиттерно- 55 двухполярного напряжегшя, состояго перехода, элементы гальваническойщего из двух последовательно соедиразвязки выполнены каждый на оптроне,ненных конденсаторов, один из котосветоизлучающий элемент которого за-рых зашунтирован резистором и подшуитированный резистором, вк.пючеиключен свободным концом к общей шине.

зо

Да подключен к аноду одного развязывающего диода нуль-органа и к об- 35 щей шине

о

0

3,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью (Раздельного управления вентильными комплектами, источник напряжения управления выполнен в виде

1399868

а другой - регулируемым резистором, ненными диoдa fи, точка соединения ко- средний вьтод которого является вы- торых подключена к одному из выходов ходом источника напряжения управле- блока синхронизации одного из канания, и двумя последовательно соедиf(Sbij(odaM (разоснещающил бло/юв J

f( ве гг7и/1ьному /fo/ /ieff/77ff u/it/ffffZ

Фиг.г

лов управления.

К В С S

фиг 3