Устройство для управления мостовым преобразователем с двукратным включением вентилей Советский патент 1990 года по МПК H02M7/162 

этом число дифференцирующих элементов, число выходов фнзосмещающего устройства и синхронизатора равно числу управляемых вентилей. Используя свойство синфазности синхронизирующего напряжения и линейного на входе преобразователя, формируют дополнительные импульсы управления, дифференцируя сигналы на выходе синхронизирующего устройства, и подают их на вторые входы формирователей импульсов управления, что позволяет упростить схему устройства управления и расширить диапазон регулирования. ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике. Цель изобретения - расширение области применения и упрощение устройства. Устройство для управления мостовым преобразователем с двукратным включением вентилей содержит фазосмещающее устройство 1 с синхронизатором 2, формирователи импульсов управления 3, первые входы которых соединены с выходами фазосмещающего устройства, дифференцирующие элементы 5....10, входы которых подключены к соответствующим выходам синхронизатора фазосмещающего устройства, а выходы - ко вторым входам формирователей импульсов управления. При этом число дифференцирующих элементов, число выходов фазосмещающего устройства и синхронизатора равно числу управляемых вентилей. Используя свойство синфазности синхронизирующего напряжения и линейного на входе преобразователя, формируют дополнительные импульсы управления, дифференцируя сигналы на выходе синхронизирующего устройства, и подают их на вторые входы формирователей импульсов управления, что позволяет упростить схему устройства управления и расширить диапазон регулирования. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, в частности к устройствам управления вентильными преобразователями с улучшенным коэффициенто мощности.

Цель изобретения - расширение области использования и упрощение устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для управления мостовым преобразователем с двукратным включением вентилей; на фиг,2 - временны диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З и Ц - диаграммы фазных и линейных напряжений вентильного преобразователя при углах vL - - 90 и Jt5 эл.град. соответственно.

Устройство для управления мостовы преобразователем с двукратным включением вентилей содержит фазосмещаю- щий блок 1 с синхронизатором 2. Выходы фазосмещающего блока подключены к первым входам формирователей 3 управляющих импульсов соответствующих каналов управления преобразователя Ц Входы дифференцирующих элементов 5-Ю, подключены к соответствующим выходам синхронизатора 2, а выходы - к вторым входам формирователей 3 управляющих импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизирующее напряжение сформировано так, чтобы совместить диапазон изменения ула подачи импульса с требуемым диапазоном угла управления ok (диаграмма синхронизирующих напряжений приведена на фиг.2а). При этом начало отсчета текущего угла совмещено с точкой естественного включения вентилей преобразователя. Из диаграмм на фиг.2а и 3 зидно, что точки перехода через нуль синхронизирующих напряжений совпадают с точками естественной коммутации. При

5

0

5

0

5

этом каждое синхронизирующее напряжение совпадает по фазе с одним из линейных напряжений (фиг.Зб): А - с АС, В - с ВА, а С - с СВ. Каждый канал синхронизатрра 2 формирует две последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутых на 180 эл.град.: А-Х, B-Y, C-Z (фиг.26). Передние фронты прямоугольных импульсов дифференцируются с помощью элементов дифференцирования (фиг.2Ь). Так как синхронизирующие и линейные напряжения синфазны, то дополнительные управляющие импульсы формируются в момент перехода линейных напряжений через нуль.

Рассмотрим работу устройства при угле управления об 90 эл.град. Р. момент времени t фазосмещающим блоком 1 формируется основной импульс А (на диаграммах основные импульсы не показаны), в работу вступает вентиль

0

5

0

5

А; на отрезке времени

ч t0 реоотает пара вентилей A-Y. В момент преме ни tj, линейное напряжение АВ становится равным нулю. В этот же момент времени синхронизирующее напряжение В переходит через нуль. При этом на выходе канала В синхронизатора 2 формируется прямоугольный импульс, передний фронт которого дифференцируется с помощью элемента 10.

Дополнительный импульс (U10), ширина которого определяется параметрами элемента 10 дифференцирования, поступает на вход формирователя 3 импульсов канала X. Так как в момент времени t силовое напряжение А становится меньше, чем В, то происхо дит коммутация с вентиля Y на вентиль X (посколько в анодной группе вентилей вентиль с меньшим напряжением по абсолютной величине на катоде всегда коммутирует вентиль с большим по абсолютной величине напряжением на катоде).

Таким образом, в интервале времени tг - tb в работе находится пара вентилей А-Х. При этом реактивная энергия в сеть передаваться не будет а будет рассеиваться на активном сопротивлении контура Z А-Х. В момент времени 15 фазосмещающим блоком 1 формируется основной импульс Z. Так как силовое напряжение А в этот момент равно нулю, напряжение С отрицательно, то происходит коммутация с вентиля X на вентиль Z, и в отрезок времени t - t$ в работе находится пара вентилей A-Z. В момент времени t линейное напряжение АС и совпадающее с ним по фазе синхронизирующее напряжение канала А переходят через нуль. При этом на выходе канала X синхронизатора 2 формируется прямоугольный импульс, который дифференцируется с помощью элемента 5

С выхода элемента 5 дополнительны импульс поступает на формирователь 3 канала С. Происходит коммутация тока с вентиля А на вентиль С, так как в этот момент фазное напряжение С становится больше, чем напряжение А. В интервале времени t4 - ts в работе находится пара вентилей C-Z. В момен времени ts фазосмещающий блок 1 формирует основной импульс В. Происходи коммутация тока с вентиля С на вентиль В. В интервале

ts

tfe в работе

находится пара вентилей B-Z. В момент времени tg линейное напряжение ВС и находящееся с ним в противофазе синхронизирующее напряжение С переходят через нуль. При этом прямоугольный импульс формируется на выходе канала С синхронизатора 2, а на выходе дифференцирующего элемента 6 формируется дополнительный импульс (иб), который поступает на формирователь 3 канала Y. Происходит коммутация тока с вентиля Z на вентиль Y.

В течение отрезка времени t6 - t7 в работе находится пара вентилей B-Y. В момент времени tf основной импульс поступает на вентиль Х.г Происходит коммутация с вентиля Y на вентиль X. В период t7 - tg в работе находится пара вентилей В-Х. В момент времени tg линейное напряжение ВА и совпадающее с ним по фазе синхронизирующее напряжение В переходят через нуль,- При этом прямоугольный импульс формируется на выходе канала Y синхронизатора, а на выходе дифференцирующего

.

элемента 7 формируется дополнительный импульс (U7)i который поступает на формирователь 3 канала А. В течение промежутка времени

0

5

ч t,, в работе находится пара вентилей Х-А. В момент времени t формируется основной импульс С. При этом происходит коммутация с вентиля А на вентиль С. В течение промежутка времени t,

- t

(О

в работе находится пара вентилей С-Х. В момент времени линейное напряжение СА и находящееся с ним в противофазе синхронизирующее напряжение А переходят через нуль, При этом на выходе канала А синхронизатора формируется прямоугольное напряжение, а на выходе элемента 8 - дополнительный импульс (U8), который поступает на формирователь 3 канала Z. Вентиль Z коммутирует вентиль X. В течение промежутка времени

0

0

5

t«- t

i

в работе находится пара вентилей C-Z, В момент времени t фазо- 5 смещающий блок 1 формирует основной импульс, поступающий на формирователь 3 импульсов канала управления Y преобразователя 4. В работу вступает вентиль Y. При этом в течение промежутка времени t t 2 в работе находится пара вентилей C-v.

В момент времени t4i линейное напряжение СВ и совпадающее с ним по фазе синхронизирующее напряжение канала С фазосмещающего блока 1 переходят через нуль. При этом на выходе канала Z синхронизатора формируется прямоугольный импульс, а на выходе дифференцирующего элемента 9 - дополнительный импульс (U9), который поступает на формирователь 3 канала В преобразователя 4. Происходит коммутация с вентиля С на вентиль В. R те

чение промежутка времени

«f3

в

работе находится пара вентилей B-Y. В дальнейшем работа устройства циклически повторяется.

Рассмотрим работу устройства при угле управления оЈ 4 5 эл. град. . (фиг.О. При углах управления эл.град. в кривой выходного напряжения преобразователя отрицательные участки отсутствуют (фиг.б). Однако устройство формирует дополнительные импульсы во всем диапазоне

углов управления от оС нац до oi МИм- Дополнительные импульсы, подаваемые на формирователи 3 импульсов, в диапазоне углов 60 эл.град. не

нарушают нормальные процессы коммутации вентилей преобразователя k. Дополнительные импульсы формируются в четные моменты времени t е. - t «3.. В момент времени t4 вступает в работу вен- вентиль Z и в работе находится пара вентилей A-Z. В момент времени t дополнительный импульс поступает на вентиль X. Однако на катоде вентиля Z в этот момент времени присутствует максимальное отрицательное напряжение (амплитудное значение). Так как вентили Z и X находятся в анодной группе, то коммутации с вентиля Z на вентиль X не происходит и вентиль Z остается в работе. Аналогичные коммутационные процессы протекают и в катодной группе вентилей,

В момент времени t основной импульс, формируемый фаэосмещающим блоком 1, поступает на вентиль Вив работе находится пара вентилей B-Z. В момент времени t. дополнительный импульс поступает на вентиль С. Однако, так как на аноде вентиля С в этот момент времени присутствует отрицательное напряжение, а на аноде вентиля В - максимально возможное значение положительного напряжения (амплитудное значение), то коммутация тока с вентиля В на вентиль С невозможна. Поэтому в работе остается пара вентилей B-Z. В моменты времени 15- - Цг коммутационные процессы протекают аналогично.

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для управления мостовым преобразователем с двукратным включением вентилей в соста - ве лабораторной установки показывают, что по сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство значительно проще. Так как формирование дополнительных импульсов определяется лишь моментами перехода синхронизирующих напряжений через нуль (при этом используется свойство синфазности синхронизирующих и линейных напряжений) , предлагаемое устройство обеспечивает режим двукратного включения при любом типе .основных управляющих импульсов, пригодных для управления трехфазной мостовой.схемой, что расширяет область его применения.

Дополнительными преимуществами применения устройства являются расширение диапазона регулирования в режиме двукратного включения и независи0

5

мость этого диапазона от ширины управляющих импульсов.

Действительно, в общем случае диапазон регулирования в режиме двукратного включения прототипа определяется следующей зависимостью.

D DMO.C- (t - 60), где D - диапазон регулирования в ре- жиме двукратного включения,

эл.град.DMOKC максимальный диапазон регулирования в режиме двукратного включения, эл.град., 5Омакс 60 эл.град.;

t,, - ширина основных управляющих

импульсов, эл.град. При ширине управляющих импульсов tu 70 эл.град., что является минимальной шириной при управлении мостовой схемой, диапазон регулирования в режиме двукратного включения равен

D 60 - (70 - 60) 50 эл.град., т.е. сокращается на 10 эл.град. по сравнению с максимальным.

Если ширина основных управляющих импульсов превышает 70 эл.град, (например, в преобразователях, работающих на обмотки возбуждения электрических машин), то диапазон регулирования в режиме двукратного включения составляет менее 50 эл.град.

Таким образом, применение изобретения устраняет зависимость диапазона регулирования в режиме двукратного включения от ширины управляющих импульсов.

Формула изобретения

0 Устройство для управления мостовым преобразователем с двукратным включением вентилей, содержащее фазосмещаю- щий блок с синхронизатором, при этом число выходов фазосмещающего блока и синхронизатора равно числу управляемых вентилей, формирователи импульсов управления, первые входы которых соединены с выходами фазосмещающего блока, отличающееся тем,

0 что, с целью расширения области использования и упрощения устройства, оно снабжено дифференцирующими элементами по числу управляемых вентилей, входы которых подключены к соответ5 ствующим выходам синхронизатора фазосмещающего блока, а выходы - к вторым входам формирователей импульсов управления .

0

5

5

с

2

I S S 5 5 S о

ее

7

----x«Ч. «ч

л

«Ч. . N. «Ч

«%

Ut

/I

t П J4 56 18 9W11tt ФигА