Устройство для несимметричного управления вентильным коммутатором Советский патент 1990 года по МПК H02M7/48 

7J

15

IjH-J

18

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в устройствах для цифрового фазового управления вентильными коммутаторами, в электрических приводах переменного тока, в частности в асинхронных вентильных каскадах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможной работы как в симметричном, так и асимметричном режимах.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - диаграммы его работы при управлении вентильным коммутатором инвертора, ведомого сетью.

Схема содержит вход 1 устройства, блЬк 2 синхронизации, генератор 3 им|пульсов,инвертор 4, первый 5 и второй бдвоичные счетчики,первый 7 и второй 8 цифровые компараторы, регистр 9 памяти, информационный вход 10, первый 11 и второй 12 управляющие входы, первый элемент И-НЕ 13, инвертор 14, второй элемент И-НЕ 15, элемент ИЛИ 16, первый 17 и второй 18 распределители импульсов, элементы И 19...24, формирователи 25...30 импульсов, первый 31 и второй 32 выходы устройства, третий элемент К-НЕ 33, первый 34 и второй 35 элементы ИЛИ-НЕ, четвертый элемент И-НЕ 36, первый элемент И 37, третий элемент ИЛИ-НЕ 38 и второй элемент И 39,

На фиг,2а показано синусоидальное линейное напряжение сети переменного тока, питающее вентильный коммутатор и поступающее на вход 1 устройства, на фиг.2б...м - импульсные сигналы на выходах различных блоков схем: фиг.26 - блока 2 синхронизации; фиг.2в - компаратора 7; фиг,2ж - компаратора 8 при симметричном и несимметричном (пунктиром) режимах; фиг.2г.д.е. - первого распределителя 17 импульсов; фиг.2з,и,к - второго распределителя 18 импульсов; фиг,2л - элементов И 19.1.24; фиг.2м на выходах 31 и 32 устройства.

Принцип несимметричного управления вентильным коммутатором состоит в том, что в многофазной мостовой схеме, например управляемого выпрямителя или инвертора, в одной группе вентилей, например анодной (выход 32) угол опережения включения fj вентилей поддерживается постоянным и минимальным (около 15 эл.град), а в другой группе вентилей, например катодной (выход 31) он изменяется в

полном диапазоне от 0 до 180 эл.град. Такой несимметричный режим управления позволяет улучшить энергетические показатели регулируемого электропривода, в частности повысить коэффиQ циент мощности в асинхронных вентильных каскадах.

Устройство может работать как в несимметричном, так и в симметричном режимах, когда управление осуществля5 ется изменением угла включения вентилей одновременно в обоих группах коммутатора многофазной системы переменного тока.

Устройство работает следующим об-

0 разом,

С входа 1 устройства переменное линейное напряжение (фиг.2а) подается на блок 2 синхронизации, где оно преобразуется в прямоугольные импуль-

5 сы, соответствующие положительной полуволне синусоиды (фиг.2б). Эти импульсы синхронизируют генератор 3 импульсов и управляют сбросом в ноль второго двоичного счетчика 5. Таким образом, при положительной полуволне синусоиды работает двоичный счетчик 6, а при отрицательной полуволне - двоичный счетчик 5.. Параллелью ные выходы всех разрядов первого двоичного, счетчика 5 соединены соответственно разрядами одного входа первого компаратора 7, на другой вход которого подается цифровой код из регистра 9 памяти. В последнем

Q с информационного входа 10 при разрешающем сигнале на управляющем входе 11 записывается цифровой код, со- ответсчтвующий требуемому углу включения вентильного коммутатора.

Первый двоичный счетчик 5,.считая импульсы от генератора 3 импульсов, изменяет комбинации сигналов на своих параллельных выходах, Kqrfla цифровые коды на двух входах первого компаратора 7 сравняются, на его выходе формируется короткий импульс, соответствующий заданному углу включения jb (фиг,2в). При этом число импульсов от генератора 3, отсчитанное первым двоичным счетчиком 5, равно двоично5 му коду, задаваемому с информационного входа 10 устройства. N; х0 а + х, а .+ .. ,+хм,

0

5

5

0

ti-i п

а + х„а

х.

Фаза импульса с выхода первого компаратора 7 по отношению к началу полупериода синусоиды сетевого напряжения определяется этим числом импульсов

и

W u t х;.а .

1 0

Имиульс с выхода первого компаратора 7 устанавливает в ноль первый распределитель 17 импульсов, который, считая импульсы генератора 3, формирует многофазную последовательность управляющих сигналов для катодной группы вентилей коммутатора. В частности для трехфазной сети, это три группы импульсов на выходе 31 устройства, сдвинутые по фазе один относительно другого на 120 эл.град. (фиг,2г,д,е). Через элементы И 19..,21 эти логические сигналы заполняются высокочастотными импульсами от генератора 3 (фиг.2л). В формирователях 25.,,27 импульсов осуществляется гальваническая развязка управляющей схемы устройства от его выхода 31, импульсы усиливаются по мощности и на выходах 3J устройства формируются пачки импульсов (фиг.2м), поступающие на управляющие электроды вентилей катодной группы.

На второй управляющий вход 12 устройства подается логический сигнал задания режима работы устройства: О - симметричный, 1 - несимметричный. Этот сигнал управляет работой логического переключателя на элементах 13...16. При поступлении на вход 12 логического О запирается первый элемент И-НЕ 13, через инвертор 14 открывается второй элемент И-НЕ 15 и пропускает с первого выхода распределителя 17 импульсов через элемент ИЛИ 16 сигнал на сброс в ноль второго распределителя 18 импульсов. Затем, считая импульсы от генератора 3, распределитель 18 импульсов формирует многофазную последовательность управляющих импульсов для анодной группы вентилей коммутатора (фиг,2з,и,к), сдвинутых на 120 эл. град, один относительно другого и на 60 эл.град. - относительно импульсов катодной группы вентилей. Через элементы И 22...24 эти логические сигналы заполняются высокочастотными импульсами от генератора 3 (фиг.2л) и в

, 15

20

5735186

формирователях 28...30 на выходе 32 устройства образуются пачки импульсов, поступающие на управляющие электроды соответствующих вентилей анодной группы (фиг.2м). В этом случае изменение фазы угла включения происходит в обоих группах вентилей коммутатора одновременно и симметрич- 10 но.

При поступлении на вход 12 устройства логической 1 запирается через инвертор 14 первый элемент И-НЕ 15 и открывается второй элемент И-НЕ 13, пропуская с выхода второго компаратора 8 через элемент ИЛИ 16 импульс установки в ноль второго распределителя 18 импульсов. Импульс с выхода второго компаратора 8 имеет постоянную фазу и 15 эл.град. (фиг. 2ж) и, в таком несимметрическом режиме, изменение угла включения на выходе 31 устройства вентилей анодной группы не происходит (фиг.2з..,м). 25 Второй цифровой компаратор 8 выполнен на третьем 33 и четвертом 36 элементах И-НЕ; первом 34 и втором 35 и третьем 36 элементах ИЛИ-НЕ; первом 37 и втором 39 элементах И. 30 Входы второго компаратора 8 соединены с параллельными выходами всех разрядов второго двоичного счетчика 6. При восьмиразрядных счетчиках полный диапазон изменения угла /3 (180 эл. град.) содержит 2 - 256 фиксированных значений угла (принято 240). Постоянный минимальный угол опережения включения коммутаторов Р равен 15 эл, град. По отношепию к моменту 40 перехода сетевого напряжения через ноль его фаза составит 45 эл. град,, что для двоичного счетчика 6 образует число 60,Двоичный код этого числа 00111100. При появлении такого кода 45 на параллельных выходах двоичного счетчика 6 логическая схема второго компаратора на элементах 33..,39 распознает его и формирует требуемый импульс на своем выходе.

35

Частота генератора 3 импульсов рассчитывается по формуле

frM 2-fc- К 24 кГц, где fс - частота переменного сетево- го напряжения, например

50 Гц;

К - выбранный коэффициент деления двоичных счетчиков (240).

Таким образом, устройство позволяет управлять вентильным коммутатором в многофазных системах переменного тока как в симметричном режиме, од повременно изменяя фазы углов вклю- вентилей и анодной и катодной групп, 1ак и в несимметричном режиме кйгда угол включения вентилей одной группы поддерживается минимальным и постоянным.

Формула изобретения

1 .Устройство для несимметричного управления вентильным коммутатором, содержащее блок синхронизации, вход которого является входом1для подклю- к питающей сети, а выход через генератор импульсов связан со счет- ным входом первого двоичного счетчика, выходы каждого разряда которого сбединены с одним из входов первого компаратора, другой вход которого соединен с выходами регистра памяти, информационный вход которого является информационным входом устройства, а вход сброса в О регистра памяти является первым управляющим входом устройства, второй двоичный счетчик и второй компаратор, инвертор, эле-г мЈнт ИЛИ, элемент И-НЕ, формировате- импульсов, выходы которых являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью

р&сширения функциональных возможностей, в него введен второй инвертор, выход которого соединен с входом установки в О первого двоичного счетчика, а вход соединен с выходом бпока синхронизации и входом установки в О второго двоичного счетчика, первый и второй распределители импульсов и элементы И по числу фаз, первые входы которых соединены с соответствующими выходами первого и второго распределителей импульсов, а выходы подключены к входам соответствующих формирователей импульсов, вторые входы элементов И соединены между собой и со счетными входами распределителей импульсов и

«; 0 5 0

5

о 5 Q

второго двоичного счетчика и выходом генератора импульсов, первый и второй элементы И-НЕ, элемент ИЛИ и первый инвертор образуют логический переключатель, первый вход первого элемента И-НЕ является первым управляющим входом переключателя и вторым управляющим входом устройства, который через первый инвертор соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, другой вход которого соединен с первым выходом первого распределителя импульсов, выходы первого и второго элементов И-НЕ объединены через элемент ИЛИ, выход которого является выходом логического переключателя и соединен с входом установки в О второго распределителя импульсов, второй вход первого элемента И-НЕ соединен с выходом второго компаратора, входы которого соединены с соответствующими выходами каждого разряда второго двоичного Счетчика, а выход первого компаратора соединен - с входом установки в О первого распределителя импульсов.

2.Устройство по п.отличающееся тем, что второй компаратор содержит третий и четвертый элементы h-HE, первый, второй и третий элементы ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы И, причем входы третьего элемента И-НЕ являются первым и вторым входами компаратора, входы первого элемента ИЛИ-НЕ являются третьим и четвертым входами компаратора, входы второго элемента И-НЕ являются пятым и шестым входами компаратора, входы четвертого элемента И-НЕ являются седьмым и восьмым входами компаратора, выходы третьего и четвертого элементов И-НЕ объединены через третий элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом второго элемента И, другой вход которого соединен с выходом первого элемента И, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, а выход второго элемента И является выходом второго компаратора.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Устройство содержит входной зажим 1, блок синхронизации 2, связанный с генератором импульсов 3, соединенный с первым двоичным счетчиком 5, второй двоичный счетчик 6, первый цифровой компаратор 7, связанный с двоичным счетчиком 5, второй цифровой компаратор 8, регистр памяти 9 с информационным входом 10 и управляющим входом 11, второй управляющий вход 12, первый элемент И-НЕ 13, инвертор 4, связанный с вторым элементом И-НЕ 15, элемент ИЛИ 16 подключенный к выходам элементов 13 и 15, первый 17 и второй 28 распределители импульсов, выходы которых через соответствующие элементы И 19 - 24 подключены к формирователям импульсов 25-30, первый 31 и второй 32 выходы устройства. Принцип действия устройства основан на возможности воздействия через два различных управляющих входа на элементы устройства таким образом, что на выходах 31 и 32 формирователей импульсов будет иметь место различный разовый сдвиг. 1 з.п.ф-лы. 2 ил.