Устройство управления преобразователем для системы электропитания Советский патент 1990 года по МПК H02M7/515 

Изобретение относится к электро- тЈхнике и может быть использовано для построения систем электропитания, преимущественно с преобразованием постоянного тока в переменный повышенной частоты.

Цель изобретения - улучшение мас- согабаритных показателей.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства упрявления преобразователем для системы электропитания; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - вари- алт построения системы электропитания переменного тока на основе пред- Л агаемого устройства.

Устройство управления преобразо- ателем для системы электропитания, Состоящим из тирясторного моста 1, реактора 2, батареи коммутирующих конденсаторов 3, диода 4 и проходного тиристора 5, содержащее блок 6 формирования управляющих импульсов, Задающий генератор 7, фазосдвигающий узел 8, имеющий входы синхронизации 9 и упрапления 10, первый 11, второй 32 и третий 13 источники опорных напряжений,, первый 14, второй 15 и тре- Тий 16 ключи, имеющие соответствующие информационные входы 17 - 19 и Входы 20 - 22 управления, элемент НЕ 23, элемент 24 задержки, элемент И 25, формирователь 26 импульсов норми рованной длительности и трехвходовой сумматор 27. При этом анод проходного тиристора 5 подключен к плюсовой шине источника питания, а катод соединен с анодом диода 4 и одним из выводов реактора 2, второй вывод которого соединен с анодной шиной тиристорного моста 1, катодная шина тирис торного моста 1 соединена с катодом

5 о 5 $

5

диода 4 и минусовой шиной источника питания. Выход задающего генератора 7 соединен с входом 9 синхронизации, фазосдвигающего узла 8, выход которого подключен к входу блока 6 формирования управляющих импульсов, а вход 10 управления - к выходам ключей 14 и 15.

Управляющий вход 20 ключа 14 соединен с первым входом логического элемента И 25, с входами элемента 24 задержки и логического элемента НЕ 23 и образует первый управляющий вход 28 устройства электропитания, Выход элемента 24 задержки подключен к второму входу элемента И 25, выход которого предназначен для подключения к управляющему электроду проходного тиристора 5. Выход элемента НЕ 23 соединен с управляющим входом 21 ключа 15 и через формирователь 26 импульсов - с управляющим входом 22 ключа 16. Выходы источников 11 и 3 подключены к информационным входам 17 и 19 ключей 14 и 16 соответственно. К информационному входу 18 ключа 15 подключен выход сумматора 27, первый вход которого соединен с выходом ключа 16, второй вход - с выходом источника 12, а третий вход образует второй управляющий вход 29 устройства электропитания, выходы блока 6 управляющих импульсов предназначены для соединения с управляющими входами тиристоров тиристорного моста 1.

Предлагаемое устройство представляет собой универсальный модуль, который может работать как в режиме преобразования постоянного напряжения в переменное, так и в режиме компенсации реактивной мощности.

Функциональная перестройка устройства из режима инвертирования в режим компенсации к наоборот производится путем изменения логического уровня на управляющем входе 28. Если на этом входе присутствует сигнал логической единицы, то ключ 14 открыт и пропускает напряжение U опорного источника 11 на управляющий вход 10 фазосдвигающего узла 8. Ключ 15 при этом закрыт, так как благодаря элементу НЕ 23 на его управляющем входе присутствует сигнал логического нуля. В результате этого управляющие импульсы на выходе фазосдвигающего узла 8 (Ue) формируются в моменты времени, соответствующие работе устройства в режиме инвертирования. На выходе логического элемента И 25 при этом имеет место сигнал логической единицы, который обеспечивает открытое состояние тиристора 5. Благодаря этому образуется цепь для передачи активной мощности от источника постоянного напряжения в нагрузку. Временные диаграммы, представленные ,на фиг. 2, иллюстрируют алгоритм управления по одной из фаз устройства электропитания в предположении, что при построении фазосдвигающего узла принят вертикальный принцип.

При изменении состояния входа 28 на противоположное на входе 20 ключа 14 появляется сигнал логического нуля, а на входе 21 ключа 15 - сигнал логической единицы. Ключ 14 закрывается, а ключ 15 открывается. Кроме того, при появлении сигнала логической единицы на выходе элемента НЕ 23 запускается формирователь 26 импульсов нормированной длительности, который обеспечивает в течение времени D0 присутствие сигнала логической единицы на управляющем входе 22 . ключа 16. Выходное напряжение П.. источника 13 через ключ 16 поступает на один вход сумматора 27, к другому входу которого приложено напряжение

1

определ и U ис15

20

узла 8 в течение времени ется суммой напряжений Uf точников 12 и 13, а по окончании де . ствия импульса на выходе формироват ля 26 - напряжением U . Дгя исключ ния скачков напряжения на управляющем входе 10 фазосдвигающего узла 8 должен быть установлен емкостный

10 фильтр (не показан).

Когда напряжение Ut становится больше, чем напряжение U1t , входной ток устройства электропитания начин ет уменьшаться и через некоторое вр мя принимает прерывистый характер. Подача отпирающего сигнала на тирис тор 5 к этому моменту прекращается, и он запирается. Через интервал време ни Ј0напряжение U,0 на управляющем вхо 10 фазосдвигающего узла 8 начинает уменьшаться, что вызывает перемещение импульсов управления тиристорам моста 1 в сторону опережения. Устро ство переводится в режим компенсаци

25 реактивной мощности, в котором цепь для протекания тока реактора 2 обра зуется в помощью диода 4.

При изменении состояния входа 28 с нулевого на единичное подача отпи рающего сигнала на тиристор 5 произ водится с некоторой задержкой с , определяемой элементом 24. Это сдел но для того, чтобы исключить токовы перегрузки при переводе устройства из режима компенсации в режим инвертирования.

В качестве примера использования предлагаемого устройства на фиг. 3 приведена блок-схема системы электро питания переменного тока, которая включает в себя три таких устройства 30-32.

Первичный источник 33 электроэнер гии подключен к входным зажимам уст,с ройства через коммутатор 34 и датчик 35 тока. Выходы устройств 30 - 32 соединены с нагрузочной шиной 36 через согласующие трансформаторы 37- 3 соответственно. Синхронизация .задаю30

35

40

UK источника 12. Третий вход сумма- 50 щих генераторов 7 устройств 31 и 32

тора 27, представляющий собой второй управляющий вход 29 устройства электропитания, служит для подачи корректирующего сигнала из системы автоматического регулирования, охватывающей группу аналогичных устройств при их совместной работе.

Таким образом, напряжение U (0 на управляющем входе 10 фаэосдвигающего

55

производится импульсами задающего генератора 7 устройства 30.

Схема на фиг. 3 изображена в пред положении, что устройство электропитания 30 постоянно работает в режиме инвертирования, устройство 31 - в режиме компенсации. Функциональное состояние устройства 32 определяется нагрузкой системы электропитания,

1

определя- и U ис5

0

узла 8 в течение времени ется суммой напряжений Uf точников 12 и 13, а по окончании дей- . ствия импульса на выходе формирователя 26 - напряжением U . Дгя исключения скачков напряжения на управляющем входе 10 фазосдвигающего узла 8 должен быть установлен емкостный

0 фильтр (не показан).

Когда напряжение Ut становится больше, чем напряжение U1t , входной ток устройства электропитания начинает уменьшаться и через некоторое время принимает прерывистый характер. Подача отпирающего сигнала на тиристор 5 к этому моменту прекращается, и он запирается. Через интервал времени Ј0напряжение U,0 на управляющем входе. 10 фазосдвигающего узла 8 начинает уменьшаться, что вызывает перемещение импульсов управления тиристорами моста 1 в сторону опережения. Устройство переводится в режим компенсации

5 реактивной мощности, в котором цепь для протекания тока реактора 2 образуется в помощью диода 4.

При изменении состояния входа 28 с нулевого на единичное подача отпирающего сигнала на тиристор 5 производится с некоторой задержкой с , определяемой элементом 24. Это сделано для того, чтобы исключить токовые перегрузки при переводе устройства из режима компенсации в режим инвертирования.

В качестве примера использования предлагаемого устройства на фиг. 3 приведена блок-схема системы электропитания переменного тока, которая включает в себя три таких устройства 30-32.

Первичный источник 33 электроэнергии подключен к входным зажимам устс ройства через коммутатор 34 и датчик 35 тока. Выходы устройств 30 - 32 соединены с нагрузочной шиной 36 через согласующие трансформаторы 37- 39 соответственно. Синхронизация .задаю0

5

0

5

производится импульсами задающего генератора 7 устройства 30.

Схема на фиг. 3 изображена в предположении, что устройство электропитания 30 постоянно работает в режиме инвертирования, устройство 31 - в режиме компенсации. Функциональное состояние устройства 32 определяется нагрузкой системы электропитания,

которая оценивается по величине тока первичного источника 33 электроэнергии. Указанный режим устройства 30 обеспечивается подачей уровня логической единицы на вход 28 и занулени- ем входа 29. На управляющем входе 28 устройства 31 поддерживается уровень логического нуля, а вход 29 соединен с выходом регулятора 40, вырабатываю- щего напряжение смещения и функции отклонения сигнала датчика 41 напряжения от заданного значения Х0, Сигнал ошибки 4Х Xfl - Хос формируется узлом 42 сравнения. Управляющий вход 28 устройства 32 соединен с датчиком 35 тока через пороговый элемент 43, а вход 29 - с выходом регулятора 40 через ключ 44, который управляется пороговым элементом 43.

После срабатывания коммутатора 34 начинается процесс преобразования постоянного напряжения источника 33 в переменное напряжение, частота которого определяется задающим генера- тором 7 устройства 30. Стабилизация напряжения на шине 36 осуществляется путем регулирования реактивной мощности, потребляемой устройствами 31 и 32 при работе в режиме компенсации. Если ток источника 33 меньше няперед заданной величины, то на выходе порогового элемента 43 присутствует уровень логического нуля, который обеспечивает работу устройства 32 в режи- ме компенсации При достижении выходного сигнала датчика 35 тока порога срабатывания элемента 43 на выходе последнего появляется уровень логической единицы. Управляющий вход 29 устройства 32 отключается от контура стабилизации выходного напряжения. Уровень логической единицы ча входе 28 переводит устройство 32 в режим инвертирования.

Положительный эффект предлагаемого устройства электропитания обусловлен сокращением количества объемных и дорогостоящих компонентов схемы.

Формула изоб ре тения Устройство управления преобразователем для системы электропитания, состоящим из тиристорного моста с батареей коммутирующих конденсаторов,

д 0

5 0 , 0 5

0

реактора, диода, проходного тиристора, содержащее блок формирования управляющих импульсов, задающий генера тор, фаэосдвигающий узел, имеющий вход синхронизации и вход управления, первый и второй источники опорных напряжений, первый и второй ключи, имеюшие информационные входы и входы управления, элемент НЕ,, элемент задержки и элемент И, при этом выход задающего генератора соединен с входом синхронизации фазосдвигающего узла, вход управления которого соединен с выходами первого и второго ключей, а выход соединен с входом блока формирования управляющих импульсов, предназначен для подключения выходами к управляющим входам тиристоров тиристорного моста, управляющий вход первого ключа соединен с одним из входов элемента И, с входом элемента задержки и входом элемента НЕ и является управляющим входом устройства, выход элемента задержки подключен к другому входу элемента И, выход которого соединен с управляющим электродом проходного тиристора, выход элемента НЕ соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход первого ключа соединен с выходом первого источника опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью улучшения массога- баритных показателей, в него введены формирователь импульсов нормированной длительности, третий источник опорного напряжения, третий ключ, имеющий информационный и управляющий входы и трехвходовый сумматор, при этом формирователь импульсов нормированной длительности включен между выходом элемента НЕ и управляющим входом третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходом третьего источника опорного напряжения , а выход соединен с первым входом трехвходового сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго источника опорного напряжения, третий вход трехвходового сумматора является вторым управляющим входом устройства, выход трехвходового сумматора соединен с информационным входом второго ключа.

Шг.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания, преимущественно с преобразованием постоянного тока в переменный повышенной частоты. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей за счет исключения блока выключения проходного тиристора. Устройство управления преобразователем для системы электропитания, состоящим из тиристорного моста 1 с батареей коммутирующих конденсаторов 3, реактора 2, диода 4 и проходного тиристора 5, содержит блок 6 формирования управляющих импульсов, задающий генератор 7, фазосдвигающий узел 8, первый, второй и третий источники 11,12,13 опорных напряжений, первый, второй и третий ключи 14,15 и 16, элемент 24 задержки, элементы И 25 и НЕ 23, формирователь 26 импульсов нормированной длительности и трехвходовый сумматор 27. Устройство может работать в двух режимах: управление преобразованием постоянного напряжения в переменное и компенсация реактивной мощности. Переключение режимов работы осуществляется подачей соответствующего сигнала на первый управляющий вход 28, а регулирование - за счет подачи регулирующего сигнала на второй управляющий вход 29. 3 ил.