Устройство для управления трехфазным выпрямителем Советский патент 1989 года по МПК H02M7/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть ис пользопано для фазового управления вентильными преобразователями.

Целью изобретения является ловыше ние стабильности и расширение диапазона регулируемого выходного напряжения .

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для управления трехфазным выпрямителем; на фиг.2 - временные диаграммы работы устрбйства.

Устройство содержит синхронизатор 1, один из вькодов которого под- )слючен к формирователю коротких импульсов 2, три элемента 2И-НЕ 3-5, генератор импульсов 6, усилители импульсов управления 7-9, выводы которых соединены со выходными зажимами выпрямителя 10, а выход выпрямителя предназначен для связи через усилитель постоянного тока 11 с регулируюрщм входом компаратора 12, два элемента ЗИ-НЕ 13 и 14, реверсивный счетчик 15, дешифратор 16, счетчики импульсов 17-19, триггеры управления 20-22, нагрузку 23, подключенную к выходам выпрямителя 10 и маломои;ный неуправляемый выпрямитель 24, подключенный к усилителям импульсов управления 7-9,

Синхронизатор 1 предназначен для ,формирования импульсов синхронно с изменением фаз А,В,С электросети пе рейенного тока.

(

Формирователь коротких импульсов 2 предназначен для формирования одного импульса на период сети фазы А

.Элементы 2И-НЕ 3-5 служат для передачи импульсов с генератора 6 импульсов на счетные входы счетчиков импульсов 17-19 при наличии на вторых входах разрешений от синхронизатора 1 .

Генератор И№1ульсов 6 предназначен для формирования импульсов час- 1 тотой 20 кГц, что обеспечивает рабо : ту счетчиков импульсов 17-19 по ре- гулировке угла зажигания тиристоров : Усилители импульсов управления : 7-9 предназначены для усиления им- пульсов управления тиристорами и

гальванической развязки схем управ- i ления от выпрямителя 10,

5

0

5

0

5

0

45

0

5

Выпрямитель 10 служит для преоб- разования переменного нап{ яжения в регулируемое постоянное напряжение.

Усилитель постоянного тока 11 обеспечивает формирование напряжения, пропорционального напряжению на выходе выпрямителя 10,

Компаратор 12 предназначен для сравнения опорного напряжения U с напряжением на выходе усилителя постоянного тока 11 и по результату сравнения осуществляет кo iмyтaцию элементов ЗИ-НЕ 13 и 14,

Элементы ЗИ-НЕ 13 и 14 предназначены для передачи импульсов синхронизатора 1 на счетные входы реверсивного счетчика 15.

Реверсивный счетчик 15 служит для формирования и хранения двоичного кода, Пропорционального углу зажигания тирис тора.

Дешифратор 16 предназначен для блокировки элементов 13 и.14 при двоичных кодах 1111.1111 и 0000 ,.1 111. Это запрещает режим дальнейшего сложения при комбинации 1111,1111 и рег

жим дальнейшего вычитания при коде 0000,1111. Указанное ограничение блокирует переход реверсивного счетчика 13 через нулевое .состояние и этим запрещает скачкообразное изменение угла зажигания тиристора между граничными значениями.

Счетчики импульсов 17-19 необхоп ДИМЫ для определения времени задержки по формированию импульсов управления тиристорами относительно начала положительных полуволн фаз А, В, С,

Триггеры управления 20-22 предназначены для формирования импульсов управления тиристорами выпрямителя 10,

Временные диаграммы работы устройства, приведенные на фиг,2 представляют собой: а - напряжение фаз А,В, С питающей сети; б - импульсы, вьфабатывнемые формирователем коротких импульсов 2; в, г, д - выходные импульсы, вырабатываемые синхронизатором 1, е, ж 3 - пачки импульсов, поступающие на входы вычитания счетчиков импульсов 17-19 с указанием числа импульсов, необходимых для обнуления счетчиков импульсов 17-19 (п-1 , п, n-f-1), и, к, л - импульсы на выходах триггеров управления 20, 21 и 22; м диаграмма изменения выходного напряжения Uperv«Hp по отноше нию к опорному напряжению ,

Устройство работает следующим образом.

При подаче питающего напряжегшя (фиг.2а) на выходах синхронизатора 1 вырабатываются импульсы прямоуголь- кой формы с частотой сети (фиг.2в, г, д). Импульсы, синхронные фазе А, поступают на формирователь коротких импульсов 2 и по заднему фронту вырабатывается короткий импульс (фиг.2 б), поступающий на входы элементов ЗИ-НЕ 13 и 14. Компаратор 12 сравнивает опорное напряжение U с напряжением на другом своем входе, поступающим от усилителя постоянного тока 11. Пока- величина и на входе компаратора 12 превышает напряжение, поступающее на другой вход, на прямо выходе компаратора 12 вырабатывается положительный потенциал, поступающий на вход элемента ЗИ-НЕ 14. Если U меньше напряжения на втором входе компаратора 12, то положительный потенциал вырабатывается на инверсном выходе и поступает на вход элемента ЗИ-НЕ 13. При наличии положительного потенциала на прямом выходе компаратора 12 импульсы с выхода формирователя коротких импульсов 2 через элемент ЗИ-НЕ 14 поступают на в ход вычитания реверсивного счетчика 15, и каждый период фазы А сети содержимое реверсивного счетчика 15 уменьшают на

f

единицу. Во время отрицательньЬс полуволн фаз А, В, С по импульсам,поступающим от синхронизатора 1, содержимое счетчика 15 переписывается соответственно в счетчики импульсов 17-19, а триггеры управления 20-22 устанавливаются в нулевое состояние (фиг. 2и, к, л). Во время положительных полуволн фаз А,В, С открываются соответственно элементы 2И-НЕ 3-5 и импульсы от генератора импульсов 6 частотой 20 кГц поступают на вход вычитания (фиг.2е,ж,з) счетчиков импульсов 17-19. Формируемые счетчиками импульсов 17-19 сигналы обратного переноса устанавливают в единичное состояние триггеры управления 20-22 (фиг.2и, к, л). Положительные импульсы с единичных выходов триггеров управления 20-22 через усилители импульсов управления 7-9 поступают на управляющие электроды тиристоров анодной группы выпрямителя 10.

Таким образом, регулирование угла зажигания тиристоров определяется

временем обнуления счетчиков импульсов 17-19. Чем меньше код, загружаемый в счетчики импульсы 17-19, тем меньше угол зажигания тиристоров. Величина кода, записываемого в счетчике и.гпульсов 17-19, определяется содержимьм реверсивного счетчика 15. Пока опорное напряжение ка

входе компаратора 12 прергхчкает напряжение; пропорциональное выходному напряжению выпрямителя 10, поступаюл е- го с выхода усилителя постоянного тока 11, элемент ЗИ-НЕ 14 открыт и

каждый период фазы А сети содержимое реверсивного счетчика 15 уменьшается на единицу. Это происходит до тех. пор,, пока угол зажигания тиристоров не уменьшится до такого значения,

при котором напря к:ение на выходе усилителя постоянного тока 11 не превы0

0

5

сит значение U

on

На инверсном выходе компаратора 1 2 устанавливается высокий потенциал, который поступает

5 на вход элемента ЗИ-НЕ 13., Таким образом, осуществляется разрешение на прохождение импульсов с формирователя коротких импульсов 2 на вход сложения реверсивного счетчика 15, Увели0 чение кода в реверсивном счетчике 15 приводит к более позднему зажиганию тиристоров за счет увелшчения времени обнуления счетчиков импульсов 17-19 (фиг. 2е, ж, з, м). Изменение двоичного кода в реверсивном счегчике 15 пропор1шо 1ально изменению угла зажигания тиристоров на 0,9 электрических градусов и происходит один раз за период сетевого напряжения.

Информация с выхода реверсивного счетчика 15 поступает на дешифратор 16, который при равенстве содержимого реверсивного счетчика 15 двоичному коду 0000.1111 блокирует элес мент ЗИ-НЕ 14, запрещая режим

дальнейшего вычитания, а при равенстве содержимого реверсивного счетчика 15 двоичному коду 1111.1111 блокирует элеменч ЗИ-НЕ 13, запрещающий режим дальнейшего сложения. Таким образом, угол зажигания тиристоров регулируется в диапазоне ,13-180 электрических градусов, а дешифратор 16 задяет пределы регулирования угла зажигания,: запрещая скачкообразные изменения состоянке реверсивного счетчика 15 через нулевое состояние. Ограничение минимального угла рсгу.)ования вьгпря

Цителя 13 электрическими градусами необходимо для обеспечения надежного включения тиристоров в начале положительных полуволн фаз А,В,С. верхний предел угла зажигания 180 электрических градусов определяется возможностью естественной комму гации тиристоров.

i

Формула изобретения

Устройство для управления трех- |)азным выпрямителем, содержащее синхронизатор, каждый из входов которого предназначен для подключения к соответствующей фазе сети, а один из выходов подключен к формирователю коротких импульсов, три элемента 2И-НЕ, генератор импульсов, усилители импульсов управления, выходы ко торых предназначены для соединения с входным зажимом выпрямителя, усили тель постоянного тока, вход которого предназначен для подключения к выходным зажимам выпрямителя, а выход к одному из входов компаратора другой вход которого предназначен для подключения к источнику опорного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения стабиль- ности и расширения диапазона регу-. лируемого выходного напряжения, в |него введены два элемента ЗИ-ИЕ, ре

10

15

30

20

25

версивный счетчик, дешифратор, три счетчика импульсов и три триггера управления, причем выход усилителя постоянного тока выходом подключен к информационному входу компаратора, прямой и инверсньй выходы которого подключены к первым входам двух элементов ЗИ-НЕ, вторые входы которых подсоединены к дешифратора,а третьи входы объединены и подключены к выходу формировате.тгя коротких импульсов, при этом выходы двух элементов ЗИ-НЕ соединены со счетными входами реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входу дешифратора и информационным входам счетчиков импульсов, каждый выход синхронизатора подключен к одному из входов трех элементов 2И-НЕ, другие входы которых объединены и подключены к выходу генератора импульсов, а выходы трех элементов 2И-НЕ соединены с входами вычитания счетчиков импульсов, выходы синхронизатора подключены к входам записи счетчиков импульсов и входам установки нуля триггеров управления, выходы обратного перено- са счетчиков импульсов соединены с входами установки единицы триггеров управления, а выходы триггеров - с входами yci-шителей импульсов управления „

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение стабильности и расширение диапазона регулируемого выходного напряжения. При подаче питающего напряжения импульсы, синхронные фазе A, поступают на формирователь коротких импульсов 2. По заднему фронту вырабатывается короткий импульс, поступающий на входы элементов 3И-НЕ 13, 14. При этом, при наличии положительного потенциала на прямом выходе компаратора 12 импульсы с выхода формирователя коротких импульсов 2 через элемент 3И-НЕ 14 поступают на вход вычитания реверсивного счетчика 15. Во время отрицательных полуволн фаз A, B, C по импульсам, поступающим от синхронизатора 1, содержимое счетчика 15 переписывается в счетчики 17, 18 и 19. Во время положительных полуволн фаз A, W, C, открываются элементы 2 И-НЕ 3, 4 и 5 и импульсы от генератора импульсов 6 поступают на вход вычитания счетчиков импульсов 17, 18 и 19. При этом положительные импульсы с выходов триггеров управления 20, 21 и 22 через усилители импульсов управления 7, 8 и 9 поступают на управляющие электроды тиристоров анодной группы выпрямителя 10. 2 ил.

A/f г