Способ формирования управляющих импульсов в одноканальных системах фазового управления вентильным преобразователем Советский патент 1991 года по МПК H02M7/12 H02M7/48 

Изобретение относится к преобразовательной технике, преимущественно к системам фазоимпульсного управления многофазными выпрямителями и зависимыми инверторами.

Целью изобретения является повышение линейности регулировочной характеристики вентильного преобразователя.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа; на фиг. 2 - временные диаграммы, которые поясняют суртность изобретения; на фиг. 3 представлена функциональная схема блока синхронизации и генераторов пилообразного напряжения; на фиг. 4 - временные диаграммы их работы, на фиг.5 представлены варианты схем учла синхронного запуска генераторов опорного

пилообразного напряжения , на фиг.6 - временные диаграммы их работы.

Устройство, реализующее способ, содержит блок 1 синхронизации (фиг.1), состоящий из учла 2 синхронизации и узла 3 синхронного запуска генераторов опорного пилообразного напряже - ния, первый фазосдвигающий блок 4, состоящий из последовательно соединенных первого генератора 5 опорного пилообразного напряжения, первого элемента 6 сравнения и первого формирователя 7 импульсов, второй фазосдвигающий блок 8, состоящий из последовательно соединенных второго генератора 9 опорного пилообразного напряжения, второго элемента 10 сравнения и второго формирователя 11 импульсов,

05 Ю

4

ОЭ 00

распределителя 12 импульсов, состоящего из шести элементов 2И 13-18 и трех элементов 2ИЛИ 19-21, блока 22 выходных усилителей, состоящего из трех выходных усилителей 23-25.

Входы узла . синхронизации подключены к фазным напряжениям, первый, второй и третий входы узла 3 синхрон- ного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, первый и второй выходы узла 3 синхронного за-j пуска соединены соответственно с входами первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения, выходы первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного на- 2 пряжения соединены соответственно с инверсными входами первого 6 и второго 10 элементов сравнения, неинверсные входы элементов 6, 10 сравнения соединены между собой и на них посту- 2 пает напряжение задания; выход первого элемента 6 сравнения через первый формирователь 7 импульсов соединен с вторыми входами первого 13, третьего 14 и пятого 15 элементов 2И распре- , делителя 12 импульсов Ј выход второго элемента 10 сравнения через второй формирователь 11 импульсов соединен с вторыми входами второго 16, четвертого 17 и шестого 18 элементов 2И распределителя 12 импульсов, пер- вые входы первого 13, третьего 14 и пятого 15 элементов 2И распределителя 12 импульсов соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, а первые входы второго 16, четвертого 17 и шестого 18 элементов 2И распределителя 12 импульсов соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами УЗла 2 синхронизации, выходы первого 13 и второго 16 элементов 2И соединены с входами элемента 2ИЛИ 19, выход которого соединен с входом усилителя 23, выходы третьего 14 и четвертого 17 элементов 2И соединены с входами элемента 2ИЛИ 20, выход которого соединен с входом усилителя 24, выходы пятого 15 и шестого 18 элементов 2И соединены о входами элемента 2ИЛИ 21, выход которого соединен с входом усилителя 25, выходы выходных усилителей 23-25 подключены к управляющим электродам вентилей.

5

-. C

5

Узел 2 синхронизации (фиг.З) состоит из шести компараторов 26-31 , трех элементов НЕ 32-34 и шести элементов 2И 35-40, причем неинвертирующие входы первого 26, четвертого 29 и инвертирующий вход второго 27 компараторов подключены к фазе А питающего напряжения, неинвертирующие входы второго 27, пятого 30 и инвертирующий вход третьего 28 компараторов - к фазе В питающего напряжения, неинвертирующие входы третьего 28, шестого 31 и инвертирующий вход первого 26 компараторов - к фазе С питающего напряжения, инвертирующие входы четвертого 29, пятого 30 и шестого 31 компараторов - к общей шине, первый вход первого 35, первый вход пятого 39 элементов 2И подключены к выходу первого компаратора 26, второй вход первого элемента 2И 35 - к выходу второго элемента НЕ 33, вход которого соединен с выходом пятого компаратора 30 и вторым входом пятого элемента 2И 39, первый вход второго 36 и первый вход шестого 40 элементов 2И - к выходу второго i компаратора 27, второй вход второго элемента 2И 36 - к выходу третьего элемента НЕ 34, вход которого соединен с выходом шестого компаратора 31 и вторым входом шестого элемента 2И 40, первые входы третьего 37 и четвертого 38 элементов 2И подсоединены к выходу третьего компаратора 28, второй вход третьего элемента 2И 37 - к выходу первого элемента НЕ 32, вход которого соединен с выходом четвертого компаратора 29 и вторым входом четвертого элемента 2И 38, выход первого 35, второго 36 и третьего 37 элементов 2И являются соответственно первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, выходы четвертого 38, пятого 39 и шестого 40 элементов 2И являются соответствено шестым, четвертым и пятым выходами узла 2 синхронизации.

Узел 3 синхронного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения (фиг.З) состоит из логического элемента ЗИЛИ 41 и формирователя 42 импульсов, причем первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 41 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, выход элемента ЗИЛИ 41 соединен с входом формирователя 42, выход которого соединен с входами первого

5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения.

Генератор 5 опорного пилообразного напряжения (фиг.З) содержит операционный усилитель (ОУ) 43, зарядный резистор 44, конденсатор 45, разрядный ключ 46 и резисторы 47-50, причем выход операционного усилителя 43 через резистор 48 соединен с его инверсным, а через резистор 49 - с его неинверсным входом, резистор 44 подключен одним концом к отрицательному источнику питания, а другим - к неинверсному входу ОУ 43, неинверсны вход ОУ 43 через конденсатор 45 соединен с общей точкой схемы параллелно конденсатору 45 включен ключ 46, управляющий вход которого соединен с резистором 50. R генераторе 5 опорного пилообразного напряжения (фиг.З инверсный вход ОУ 43 через резистор 47 соединен с движком потенциометра 51, который подключен к отрицательному источнику питания ОУ, Генератор 9 опорного пилообразного напряжения выполнен аналогично генератору 5 и содержит операционный усилитель 52, зарядный резистор 53, конденсатор 54 разрядный ключ 55 и резисторы 56-59. При этом инверсный вход операционного усилителя 52 через резистор 56 соединен с общей точкой.

Для запуска генераторов 5 и 9 опорного пилообразного напряжения могут использоваться напряжения четвертого пятого и шестого выходов узла 2 синхронизации. При этом узел 3 синхронного запуска генераторов опорного напряжения состоит из логического элемента ЗИЛИ 60 и формирователя 61 импульсов (фиг.5а), причем первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 60 соединены соответственно с четвертым пятым и шестым выходами узла 2 синхронизации, выход элемента ЗИЛИ 60 соединен с входом формирователя 61, выход которого соединен с входами первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения.

При одновременном использовании для запуска генераторов опорного пилообразного напряжения всех шести синхронизирующих напряжений узла 2 синхронизации узел 3 синхронного запуска генераторов состоит из двух элементов ЗИЛИ 41 и 60 (фиг.5б). В этом случае первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 41 соединены со

10

20

25

30

35

40

45

0

5

ответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, а его выход - с входом первого генератора 5 опорного пилообразного напряжения, первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 60 соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами узла 2 синхронизации, а его выход - с входом второго генератора 9 опорного пилообразного напряжения.

Способ формирования управляющих импульсов в одноканяльньгх системах фазового управления вентильным преобразователем заключается в следующем.

При подаче на вход устройства трехфазного питающего напряжения на выходах первого 26, второго 27 и третьего 28 компараторов узла 2 синхронизации (фиг.З) формируются импульсы шириной 180 эл.град.U18-иго (фиг.4), начало которых синхронизировано с сетью в точках естественного зажигания вентилей, на выходах четвертого 29, пятого 30 и шестого 31 компараторов формируются импульсы шириной 180 эл.градЛ -U23 (фиг.4), начало которых синхронизировано с началом положительных полупериодов фазных напряжений питающей сети. Первый 35, второй 36 и третий 37 элементы 2И формируют прямоугольные импульсы синхронизации шириной 90 эл.град. (фиг.4), задний фронт которых совпадает с началом положительных полупериодов фазных напряжений питающей сети, а четвертый 38, пятый 39 и шестой 40 элементы 2И формируют прямоугольные импульсы синхронизации шириной 90 эл.град. (фиг.4), передний фронт которых совпадает с началом положительных полупериодов фазных напряжений питающей сети.

Сигналы I (-Ug поступают на распределитель импульсов. Кроме того, импульсы синхронизации U,, -11 j поступают на логический элемента ЗИЛИ 41 узла 3 синхронного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения, на выходе которого формируется суммарный сигнал 1124 (фиг.4). Импульсы с выхода элемента ЗИЛИ 41 поступают на формирователь 42 импульсов, при этом задний фронт выходных импульсов форми- , рователя совпадает с началом положительных полупериодов фазных напряжений питающей сети. Импульсы с выхода формирователя 42 подаются на вход первого 5 (U, фиг.4) и второго 9 (Ug; фиг.4) генераторов пилообразного на-, пряжения и управляют работой ключами 46 и 55. Длительность пилы на выходе генератора пилообразного напряжения определяется длительностью входного импульса. При нулевом значении входного импульса контакты ключей 46 и 55 замыкаются, конденсаторы 45 и 54 разряжаются до нуля и генераторы приводятся в исходное состояние. Длительность нулевых импульсов формирователя 42 должна быть достаточной для разряда конденсаторов 45 и 54. На выходе первого генератора 5 формируется положительное опорное пилообразное напряжение длительностью 2/3 (IL , фиг.4), а на выходе второго генератора 9 - отрица- тельное опорное пилообразное напряжение длительностью 2/3 (и,0, фиг.4) синхронизированные с началами положительных полупериодов фазных напряжений питающей сети.

В случае, если для запуска генераторов опорного пилообразного напряжения используются импульсы синхронизации на выходе элемента ЗИЛИ 60 узла 3 синхронного запуска формируется суммарный сигнал иг5(фиг.ба). Формиросатель 61 импульсов запускается передними фронтами импульсов Ujy и формирует на своем выходе последовательность импульсов, задний фронт которых совпадает с началом положительных полупериодов фазных напряжений. Импульсы с выхода формирователя подаются на входы первого 5 и второго 9 генераторов, которые формируют на своем выходе опорное пилообразное напряжение (Ug , Uw фиг.ба). При это форма напряжений генераторов частоты идентична форме напряжений (Ug, Uw, фиг.4) генераторов, управляемых узлом 3 синхронного запуска, схема которого представлена на фиг.З.

В случае, если для запуска генераторов используется узел 3 синхрон- ного запуска, схема которого представлена на фиг.56, то генераторы 5 и 9 опорного пилообразного напряжения формируют на своих выходах опорные пилообразные напряжения и fy0, в.ид которых представлен на фиг.66. Форма этих напряжений не оказывает влияние на дальнейшую работу системы управления вентильным преобразователем.

Напряжения с выходов первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения подаются соответственно на инверсные входы первого 6 и второго 10 элементов сравнения (фиг.1) на неинверсные входы которых одновременно подается напряжение задания ,,, , U,0 , Uunp (фиг.2) .

Первый элемент 6 сравнения вырабатывает импульсы в моменты равенства положительного опорного пилообразного напряжения Ug (фиг.2) и положительного значения напряжения

задания II

ГР

а при отрицательном

значений напряжения задания импульсы на его выходе отсутствуют (UM ,фиг.2)

Второй элемент 10 сравнения вырабатывает импульсы в моменты равенства отрицательного опорного пилообразного напряжения U10 (фиг.2) и отрицательного значения напряжения задания

U

Р

а при положительном значении

напряжения задания импульсы на его выходе отсутствуют (U , фиг.2).

Импульсы с выхода первого -6 и второго 10 элементов сравнения поступают соответственно на входы первого 7 и второго 11 формирователей импульсов, которые по их переднему фронту вырабатывают импульсы управления (U 4з и U 44 фиг.2). Импульсы управления U и поступают на распределитель 12 импульсов. i

Распределитель 12 импульсов осуществляет распределение импульсов управления U 43 и U44 по вентилям в соответствии с импульсами синхронизации U0- Ilg (фиг.2), поступающими на его входы. Работа распределителя импульсов описывается уравнениями:

- (U,,.U,) V(UU-U);

и ,6 (и,э.иг) v (u,4-us);

U ,7 (U,,-U3)V (U4a-Ue).

Импульсы управления U45- усиленные выходными усилителями 23-25, поступают на управляющие электроды вентилей (UTA, UTB, UTC, фиг.2),

Сдвиг по фазе импульсов управления вентилями в диапазоне углов от «/2 до 0 эл.град. осуществляется первым фаэосдвигающим блоком 4 при изменении напряжения задания от нуля до максимального положительного значения, определяемого напряжением первого генератора 5 опорного пилообразного напряжения, соответствующим нулевому углу открывания вентилей.

Сдвиг по фазе импульсов управления вентилями в диапазоне от к/2 до 1Г эл.град. осуществляется вторым фазосдвигающим блоком 8 при изменении напряжения задания от нуля.до максимального отрицательного значени определяемого напряжением второго генератора 9 опорного пилообразного напряжения, соответствующим углу открывания вентилей, равному ITэл.град

Как видно из фиг.2, переход вентильного преобразователя из выпрямительного режима в инверторный осуществляется только изменением полярности напряжения управления.

Таким образом, изобретение позволяет повысить линейность регулировочной характеристики вентильного преобразователя и расширить диапазон изменения фазы управляющих импульсов

до 180 эл.град.

Формула изобретения

Способ формирований управляющих импульсов в одноканальных системах

Q

5

0

5

фазового управления вентильным преобразователем, заключающийся в том, что формируют опорное пилообразное напряжение, синхронизированное с напряжением сети, сравнивают это напряжение с напряжением задания, в моменты равенства этих напряжений формируют управляющие импульсы и распределяют эти импульсы по вентилям фаз преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности регулировочной характеристики вентильного преобразователя, формируют положительное и отрицательное опорные пилообразные напряжения с периодом 2/3/« , синхронизируют указанные напряжения с началами положительных полупериодов фазных напряжений, причем для сдвига по фазе импульсов управления вентилями в ди- аплзоне углов от 0 до IT/2 эл.град. используют положительное опорное пилообразное напряжение, а в диапазоне углов от /|Г/2 до Tf эл.град. - отрицательное.

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к системам фазоимпульсного управления многофазными преобразователями. Цель изобретения - повышение линейности регулировочной характеристики вентильного преобразователя. С этой целью формируют два опорных пилообразных напряжения - положительное и отрицательное - с периодом , синхронизированные с началами положительных полупериодов фазных напряжений. Для сдвига по фазе импульсов управления вентилями преобразователя в диапазоне углов от 0 используют положительное опорное пилообразное напряжение, а в диапазоне углов от и/2 до 1Г - отрицательное. Т.о. переход вентильного преобразователя из выпрямительного режима в инверторный осуществляется только изменением полярности напряжения управления, бил. & (Л

«Риг /

J

К

u/ иг

з

«,

«s

п

ГЦ

gODIvfiilUJn

ЈM3LnV3pac/uiod

ГО

с -з- см чС

gojii/fiuun cHVjj.ni/dЈi3du3Qd я

V t e t4 U t/e гл t/,

ЮООООООС:

DOOOOOOC

tin

Hit U iii Ил Ha U,i

u,{

U L

«3,

r/j

II IIЧЧи Г 1Г

X

%N

Фиг

«;

x распределителю цмпульсоЬ

J&L

U

«55

U

6(7

к распределителю импульсоЬ

«У

U3 Щ

«5 He

tV8|jU9

u«

о)

t/q