Устройство для управления трехфазным тиристорным преобразователем частоты с широтноимпульсным регулированием Советский патент 1988 года по МПК H02M7/515 

1 li t

41, 0U

ul

} R

ь е

i t

41, 0U.J

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дл управления трехфазным преобразователем частоты с прямоугольной широтно- импульсной модуляцией выходного напряжения .

Цель изобретения - повышение надежности работы инвертора, путем ограничения минимальных и максимальных углов регулирования при треугольном развертьшающеи напряжении.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления трехфазным тиристорным преобразова- телем частоты с широтно-импульсным регулированием; на фиг, 2 - диаграммы работы.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор , делитель 2 частоты, пересчетный узел 3, распределитель 4 импульсов, блок

5частотных реле, выход которого соединен с первыми входами первого

6и второго 7.логических переключа- телей, генератор 8 треугольного напряжения, который состоит из усилителя 9 с управляемым коэффициентом усиления, интегратора 10 и порогового элемента II, блок 12 задержки, первы

13 и второй 14 формирователи импульсов, элемент И 15, элемент НЕ 16, через который выход первого логического переключателя 6 подсоединяется к первому входу элемента И 15, первьй 17 и второй 18 элементы;ИЛИ-НЕ, блок 19 одновибраторов, состоящий из первого 20 и второго 21 одновибраторов и элемента НЕ 22, RS-триггер 23, ком паратор 24, первьй вход которого подсоединен к выходу интегратора 10, а выход соединяется с вторым входом элемента 17. При этом задающее уровень выходного напряжегшя автономно- го инвертора напряжение U подсоединяется к второму входу компаратора 24, задающее уровень выходной частоты автономного инвертора напряжение Un подсоединено к входам задающего генератора 1, блока 5, генератора 8, выход делителя 2 подсоединен к вторым входам логических переключателей 6 и 7, выход первого логического переключателя 6 через первьгй формирователь 13 импульсов и элементы 17 и 18 подсоединен к входу блока 19, выход второго переключателя через элемент 15, второй формирователь 14 импульсов подсоединен к второму входу второго элемента 18.

На диаграммах работы узлов устройства для управления трехфазным пробразователем частоты (фиг, 2) обозначены: а - выходные импульсы задающего генератора I; б - выходные импульсы второго логического переключателя 7 при коэффициенте деления pq-6 делителя 2; в - выходные импульсы первого логического переключателя 6 при коэффициенте деления делителя 2; г - выходной сигнал элемента 16; д - выходной сигнал элемента 15; е - импульсы, сформированные первым формирователем 13 импульсов, длительность которых определяет угол ограничения управления снизу , ж - импульсы, сформированные вторым формирователем 14 импульсов, длительность которых определяет угол ограничения управления сверху /млкс i з импульсы. Сформированные блоком 12, которые определяют момент возврата в исходное состояние элемента 10; и - треугольное напряжение на выходе интегратора 10 с наложенным напряжением управления скважностью модулирующих импульсов; к, л - прямые и инверсные выходные импульсы НС-триггера 23 М и М, длительность и количество которых (чаще всего в середине интервала 180 длительностью бО выходной частоты) определяют величину выходного напряжения автономного инвертора; м, н - выходные импульсы, например, фаз +А, +В распределителя 4 при работе автономного инвертора в трехимпульсном режиме (3 - количество импульсов на протяжении периода 180 выходного линейного на- пряжения автономного инвертора).

Блок 5 представляет собой ряд триггеров Шмитта с логикой ИЛИ двух- пороговых компараторов, устанавливающихся в состояние I по выходу в определенной зоне входного напряжения Up, соответствующего определенному поддиапазону частот выходного напряжения. Так например, выходной диапазон автономного инвертора 1-50 Гц с точки зрения оптимального гармонического состава выходного напряжения и ограниченных частотных возможностей тиристоров разбивается на поддиапазоны 1-15, 15-30, 30-40 и 40-50 Гц (соответственно I-IV подди- апазо1ш) с количеством дополнитель

ных коммутаций на интервале 60° соответственно 6,3,2,1.

Для упрощения рассматривается IV поддиапазон с одной дополнительной коммутацией на интервале 60 при треугольном развертывающем напряжении. Тогда блок 5 представляет собой четыре триггера Шмитта с выходной логикой, поочередно включающихся при прохождении частотного диапазона снизу-вверх (пуск) и сверху вниз (торможение). Первый 6 и второй 7 логические переключатели представляют собой по четыре (для четырех поддиапазонов) элемента совпадения, на первые входы которых подаются разрешающие сигналы с блока 5, а на вторые - несущие частоты с делителя 2, причем несущие частоты, подаваемые на второй логический переключатель 7, должны быть в 2 раза вьппе несущих частот, соответствующих данному поддиапазону первого логического переключателя 6. Для случая поддиапазона IV выходная несущая частота логического, переключателя 7 должна быть в 6 раз меньше,частоты задающего генератора 1, а выходная частота логического переключателя 6 - в 12 раз мень ше частоты задающего генератора 1 (фиг. 2б).

Пороговьй элемент 11 представляет iсобой два компаратора напряжения, изменяющих направление интегрирования интегратора. Блок 19 состоит из одинаковых одновибраторов 20 и 21, формирующих на вькоде узкие импульсы по переднему фронту входных импульсов. Так как на входе второго одновибрато pa 21 стоит элемент НЕ 22, то блок 19 формирует на своих двух выходах запускающие узкие импульсы для RS- триггера 23 по переднему (для входа R) и по заднему (для входа Б)фронтам вьпсодньгх модулируюшлх импульсов элемента 18,

Пересчетный узел 3 представляет собой распределитель импульсов на 6 ел с импульсами длительностью 60 эл.град. жению U треугольное развертывающее

По переднему фронту импульсов эл мента 15 вторьш формирователем 14 импульсов образуются расширенные им пульсы (фиг. 2ж), длительность которых определяет максимальный угол раничения По переднему фронту узких импульсов первого логического переключателя 6 первым формировател 13 импульсов образуются расщиренные импульсы (фиг. 2е), длительность ко торых определяет минимальный угол ограничения o(f,л Генератор 8 формирует пропорционально входному напря

0

с 0 5 Q

Q дз

ел жению U треугольное развертывающее

Импульсы задающего генератора 1, частота которых в 72 раза превышает выходную частоту и пропорциональна управляющему напряжению Ur, подаются на делит-ель 2, которьй выдает импульсы с коэффициентами деления ,12 (фиг, 2б, в) для данного частного случая трехимпульсного режима. Обычно частотный Диапазон автономного инвертора разбит на несколько поддиапазонов по количеству дополнительных импульсов коммутации меняющейся длительности в середине интервала 180 дпительностью 60° выкодной частоты и тогда с делителя 2 частоты снимаются импульсы с большим набором коэффициентов деления.

С делителя 2 импульсы с .про- ходят на второй логический переключатель 7, а с - на первый логический переключатель 6. На схемы 7 и 6, на другие соответствующие входы подается при работе на поддиапазоне IV разрешающий сигнал с блока 5. На выходах логических переключателей 7 и 6 образуются, таким образом, несуш11е сигналы, частоты которых отличаются в 2 раза. Элементом 16 импульсы логического переключателя 6 инвертируются (фиг. 2г) и подаются на элемент 15, куда приходят и импульсы второго ло- гического переключателя 7. В резуль- тате на выходе элемента 15 образуют-; ся импульсы, смещенные на полпериода (фиг. 2д) относительно импульсов первого логического переключателя 6.

По переднему фронту импульсов элемента 15 вторьш формирователем 14 импульсов образуются расширенные импульсы (фиг. 2ж), длительность которых определяет максимальный угол ограничения По переднему фронту узких импульсов первого логического переключателя 6 первым формирователем 13 импульсов образуются расщиренные импульсы (фиг. 2е), длительность которых определяет минимальный угол ограничения o(f,л Генератор 8 формирует пропорционально входному напря

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повьше- ние надежности работы, что обеспечивается путем ограничения минимальных и максимальных углов регулирования, Устройство содержит блок 5 частотных реле, подключенный к логическому переключателю 6 и генератору 8 треугольного напряжения, компаратор 24 и блок 12 задержки, элементы ШШ-НЕ 17, 18, блок 19 одновибраторов, триггер 23, распределитель 4, задающий генератор 1, делитель частоты 2, пересчетную схему 3. Введение в устройство формирователя импульсов 13, 14, второго логического переключателя 7, элемента 15 и элемента НЕ 16 позволяет при изменении числа импульсов в кривой выходного напряжения при треугольнбм развертывающем напряжении надежно ограничить углы управления, что ведет к повьшению надежности работы устройства. 2 ил. (Л

.выходной частоты.

Задающий генератор 1 представляет собой преобразователь напряжение - частота и может быть выполнен по структуре с переменной знака интегрирования.

Устройство работает следующим образом.

55

напряжение, синхронизированное сбрасывающими интегратор 10 в исходное cocтoянJie задержанными блоком 12 (фиг. 2з) импульсами первого логического переключателя 6. Ввиду раз- .ного коэффициента перекрытия по под- .диапазонам частот и их величин, различного числа дополнительных комму51

таций на интервале 60° выходной частоты усилите 5ь 9 имеет на входе различные величины весовых сопротивлений, коммутируемых разрешающими уровнями с блока 5 и выбранными так, чтобы синхронизирующий импульс с блока 12 приходил в момент равенства нулю выходного напряжения интегратора 10.

Блок 12 задерживает импульсы логического переключателя 6 на половину длительности импульса о( и формирует короткий импульс (при необходимости), достаточный для приведения в исходное состояние (обнуление) интегратора 10. В момент равенства треугольного напряжения интегратора 10 (фиг, 2и) управляющему .напряжению и. компаратор 24 меняет свое состояние и его выходные импульсы, логически складываясь с сигналом в элементе ИЛИ-НЕ 17 и с сигналом в элементе ИЛИ-НЕ 18, подаются на схему запуска триггера,

Узкие импульсы по переднему и заднему фронтам схемы ИЛИ 18 запускают RS-триггер 23 по входам R и S соответственно, RS-триггер 23 перекидывается за период треугольного напряжения дважды, формируя сигналы М и М (фиг. 2и, л). Кроме того, на входную логику R и S RS-триггера 23 подаются еще различные вспомогательные сигналы, например Останов, Внешнее импульсное ограничение и т.д., обеспечивающие надежное функционирование системы управления инвертором. При предельных значениях напряжения и, близких к нулю или близких к максимуму (фиг, 2и, к, л) амплитуда треугольного напряжения, когда компаратор образует на выходе импульсы, меньше по длительности чем - за счет заведения на схемы ИЛИ- НЕ 17 и 18 импульсов оСмакс , на входе блока запуска все равно образуются сигналы,,ограниченные длительностями ,, , « ддккс .

По переднему фронту выходного сигнала схемы ИЛИ-НЕ 18 первый одновибра тор 20 образует узкий импульс, пере- кидьтающий RS-триггер 23 в состояние О, образуя сигнал 1.на выходе М (фиг, 2л), По заднему фронту выходного сигнала схемы ИЛИ-НЕ 18 через элемент 22 и второй одновибратор 21 по входу S RS-триггер 23 перекидывается в состояние О, .бразуя сигнал 1 на выходе М (фиг, 2к). Выходные

1901 6

сигналы делителя 2 частоты с коэффициентом деления поступают на пересчетный узел 3. В распределителе

g 4 импульсов происходит логическое суммирование и умножение модулирующих (М и М) и распределительных (РИ1-РИ6) сигналов с целью образования шести- фазной системы управляющих импульсов

0 для автономного инвертора.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы инвертора путем ограничения минимальных и максимальных углов ре5 гулирования при треугольном развертывающем напряжении, при улучщенном гармоническом составе выходного напряжения по диапазону частот автономного инвертора с обеспечением регули-.

0 рования выходного напряжения в широких пределах.

Формула изобрете ни я Устройство для управления трех5 фазным тиристорным преобразователем частоты с щиротно-импульсным регули- .рованием, содержащее генератор треугольного напряжения, выходом соединенный с первым входом компаратора

0 напряжения, блок задержки, элементы ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные блок одновибраторов, RS-триггер и распределитель импульсов, а также последовательно соединенные задающий

35 генератор, делитель частоты, пересчетный узел, подсоединенный к распределяющим входам распределителя импульсов , выход блока частотных реЛе соединен с первым, управляющим входом

0 генератора треугольного напряжений, управляющим входом.первого логического переключателя, информационный вход которого соединен с выходом делителя частоты, при этом входы зада5 ющего генератора блока частотных реле и генератора треугольного напряжения предназначены для соединения с источником сигнала задания часто ты, второй вход компаратора предназ- 0 начен для подключения к источнику сигнала управления, выходы распределителя импульсов предназначены для подключения к управляющим входам тиристоров преобразователя, о т л и-

55 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьшения надежности работы инвертора путем ограничения минимальных и максимальных углов регулирования при треугольном развертывающем напряже7 4

НИИ, оно снабжено двумя формирователями импульсов, вторым логическим переключателем, элементом НЕ, элементом И, причем выход компаратора через последовательно соединенные первые входы элементов ИЛИ-НЕ соединен с входом блока одновибраторов, выход первого логического переключателя соединен с входом элемента НЕ, входами блока задержки и первого формирователя импульсов, выход блока задержки соединен с входом синхронизации генератора треугольного напряжеФиг.1

Составитель С.Лузанов

Редактор Н.Тупица Техред м.Дидык

Заказ 3667/52 Тираж 665Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

119018

ния, выход первого формирователя импульсов соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, первый вход второго логического переключателя соединен.с выходом делителя частоты, второй вход - с вьтходом блока частотных реле, а выход соединен через последовательно соединенные первый

1Q вход элемента И, второй формирователь импульсов с вторым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход элемента НЕ соединен с вторым входом элемента И.

Корректор В.Гирняк