Устройство для импульсно-фазового управления трехфазным тиристорным преобразователем Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления трехфазным тиристорным преобразователем.

Цель изобретения - повышение стабильности характеристик тиристорного преобразователя и надежности его работы.

На чертеже приведена схема предложенного устройства.

Устройство содержит ключевой элемент 1, регулируемый пороговый элемент 2, управляемый источник 3 тока, нуль-орган 4, генератор 5 пилообразного напряжения, задающий генератор б, ключ 7 обнуления, источник 8 постоянного напряжения, распределитель 9 импульсов и усилители 10-12 импульсов.

Коммутирующая цепь ключевого элемента 1, выполненного на транзисторе, включена между общей точкой схемы и анодом стабилитрона 13, катод которого подключен к выходам усилителей 10-12 импульсов, и зашунтирована делителем напряжения, состоящим из последовательно включенных резисторов 14-16.

Регулируемый пороговый элемент 2 состоит из транзистора 17, между эмиттером и базой которого включен резистор 18, база через диод 19 подключена к точке соединения резисторов 15 и t6 делителя напряжения, а коллектор подключен к управляющему входу ключевого элемента.

Управляемый источник 3 тока состоит из транзистора 20, эмиттер которого через резистор 21 подключен к аноду стабилитрона 13, база подключена к точке соединении резисторов 14 и 15 делителя напряжения, а коллектор подключен к эмиттеру транзистора 17 регулируемого порогового элемента 2. Нуль-орган А выполнен на транзисторе, коллектор которого подключен к коллектору транзистора 20 управляемого источника 3 тока, база подключена к выходу задающего генератора.

Генератор 5 пилообразного напряжения выполнен на конденсаторе, одна обкладка которого.подключена к общей точке схемы, а другая - к эмиттеру транзистора нуль-органа 4. Задающий генератор 6 выполнен на операционном усилителе 22, неинвертирующий вход которого подключен к аноду стабилитрона 13, на инвертирующий вход подается управляющее напряжение, выход операционного усилителя через диод 23 подключен к базе транзистора нуль-органа 4, которая через резистор 24 соединена с анодом стабилитрона 13 и через диод 25 - с общей точкой схемы.

Ключ 7 обнуления выполнен на транзисторе 26, эмиттер которого подключен к общей точке схемы, коллектор через диод 27 подключен к входу генератора 5 пилообразного напряжения и через диод 28 - к коллектору транзистора 20 источника 3 тока. Источник 8 постоянного напряжения своим положительным выводом подключен к общей точке схемы.

Трехканальный распределитель 9 импульсов содержит транзисторы 29-31, эмиттеры которых подключены к общей точке, а базы через резисторы соединены с концами обмоток 32-34 трехфазного синхронизирующего трансформатора, начала которых подключены к общей точке схемы. Кроме этого, базы транзисторов через резисторы и диод 35 связаны с управляющим напряжением, а через диоды 36-38 - с общей точкой схемы. Коллекторы транзисторов 29-31 через резисторы связаны с отрицательным выводом источника 8 напряжения, через стабилитроны 39-41 - с общей точкой схемы и подключены к базам транзисторов 42-44 распределителя импульсов, эмиттеры которых через резисторы 45-47 соединены с общей точкой устройства. Коллекторы транзисторов 42-44 подключены к точкам соединения накопительных конденсаторов 48-50 с началами обмоток 51-53 синхронизирующего трансформатора. Концы обмоток 51-53 через диоды 54-56 подключены к другим обкладкам накопительных конденсаторов 48-50, которые через резисторы

57-59, параллельно соединенные с диодами 60-62, подключены к общей точке схемы, через конденсаторы 63-65 - к базам транзи- сторов 66, 67, 68 через конденсаторы 69-71,

а базы транзисторов подключены, параллельно через резисторы 72-74 и диоды 75- 77 к общей точке схемы. Эти же обкладки накопительных конденсаторов 48, 49 и 50 подключены через оптронные транзисторы

0 78-80 и светодиоды оптронных выходов 81- 83 к общей точке схемы, а также через светодиоды тиристорных оптопар 78-80, зашунтированные резисторами 84, 85, 86, и диоды 87-89 - к катоду стабилитрона 13.

5 Эмиттеры транзисторов 66-68 подключены к базе транзистора 26 ключа обнуления, а коллекторы транзисторов 66, 67 и 68 подключены к анодам диодов 89, 87 и 88 усилителей импульсов соответственно

0 предыдущего канала распределителя.

Устройство работает следующим образом.

Ключевой элемент 1, регулируемый пороговый элемент 2, управляемый источник 3

5 тока, нуль-орган 4, генератор 5 пилообразного напряжения и ключ 7 обнуления формируют последовательность импульсов, следующих через 120°, синхронизированную с сетью моментами открытия транзи0 сторов 42-44 распределителя 9 импульсов. Изменение фазы импульсов при изменении Uy обеспечивается по общему каналу фазос- мещения изменением напряжения усилителя 22, задающего уровень напряжения,

5 до которого должен зарядиться конденсатор 5 до момента выдачи импульса, и соответствующее время задержки выдачи импульса относительно момента открытия распределителя, дополнительное

0 изменение угла регулирования обеспечивается по каналу распределителя смещением фазы момента открытия распределителя за счет подаваемого на базы транзисторов 29, 30 и 31 через развязывающий диод 35 на5 пряжения управления Uy. При момент синхронизации определяется напряжением обмоток 32, 33 и 34 синхронизации.

Базы транзисторов 29, 30 и 31 через резисторы подключены к напряжениям син0 хронизирующих обмоток 32, 33 и 34 трансформатора и в моменты перехода этих напряжений через нуль в сторону положительных значений транзистор 29, 30 или 31 закрывается, на базу транзистора 42,43 или

5 44 подается отрицательное напряжение и он открывается, подавая напряжение с предварительно заряженного от, обмотки 51, 52 или 53 синхронизирующего трансформатора накопительного конденсатора 48, 49 или 50 на цепь питания общего канала фазосмещения через светодиод оптрон- ного тиристора 78, 79 или 80, шунтированный резистором 84, 85 или 86, диод 87, 88 или 89 и стабилитрон 13, Однако сопротивление образованного контура велико и постоянная времени разряда накопительного конденсатора также велика, а ток разряда мал и его не хватит для включения тиристора оптопары 78, 79 или 80.

В момент открытия транзистора 42, 43 или 44 напряжение, подаваемое на общий канал, равно напряжению на конденсаторе 63, 64 или 65, который заряжается постоянным током по линейному закону благодаря тому, что цепь эмиттер - база соответственно транзистора 42, 43 и 44 шунтирована стабилитроном 39, 40 и 41 и транзистор с резистором обратной связи 45, 46 и 47 работает в режиме источника тока. Линейно нарастающее напряжение в течение 2-3 с дифференцируется конденсатором 69, 70 или 71, открываются транзистор 66, 67 или 68 и транзистор 26 ключа обнуления, последний обнуляет конденсатор 5, т.е. происходит сброс пилы. Транзистор 66, 67 или 68, открываясь на короткий промежуток времени, создает цепь для выдачи импульса при «max 150° предшествующим каналом, если по какой-либо причине он не был выдан раньше ключевым элементом 1.

С момента окончания заряда конденсатора 63, 64 или 65 транзистор 26 закрывается и начинается отсчет задержки момента выдачи импульса для данного канала, которая определяется напряжением 1)22 на выходе усилителя 22 задающего генератора и установленным током заряда конденсатора 5 от управляемого источника 3 тока. Если напряжение 1)22 больше напряжения Us на конденсаторе 5, то протекающий через резистор 24 ток удерживает транзистор 4 нуль-органа открытым. В момент, чогда , транзистор 4 закрывается, напряжение Uk4 на его коллекторе относительно общей точки резко возрастает до значения большего напряжения на резисторе 16, что приводит к открытию транзистора 17 регулируемого порогового элемента 2, что влечет за собой открытие ключевого элемента 1. При этом ток, протекающий через резистор 84, 85 или 86, резко возрастает до значения, определяемого транзистором 42, 43 или 44, начавшего работать в режиме источника тока, падение напряжения на резисторе 84, 85 или 86 становится больше порогового напряжения светодиода опт- ронного тиристора 78, 79 или 80, оптотири- стор открывается и через светодиод

оптронного выхода 81, 82 или 83 усилителя 10, 11 или 12 импульсов выдается импульс непосредственно на тиристоры силовых оп- топар или на усилители-формирователи, че- 5 рез которые происходит управление силовыми тиристорами, при этом напряжение с общего канала фазосмещения снимается. Транзисторы 42, 43 и 44, включенные с резисторами 45,46 и 47 в цепях эмиттеров,

0 работая поочередно в контуре разряда соответствующего накопительного конденсатора, выполняют роль источника тока, поддерживай тем самым постоянной амплитуду выходного импульса.

5При Uy 0 угол регулирования а «о и

определяется установленным смещением (резисторами, подключенными к неинвертирующему входу операционного усилителя). При Uy 0 и увеличении Uy по модулю мо0 мент выдачи импульса (пик в напряжении Uk4 на коллекторе транзистора 4 нуль-органа) по цепи транзистора 42, 43 или 44 распределителя импульсов приближается к моменту открытия следующего транзистора

5 43, 44 или 42 распределителя и при совпадении, что происходит при «max 150°, импульс выдается не через ключевой элемент 1, а по цепи транзистора 67, 68 или 66 соответственно следующего канала распредели0 теля импульсов, при этом пик в напряжении DM пропадает.

В схеме использован способ управления, обеспечивающий стабилизацию угла

5 регулирования «о при глубоких изменениях напряжения сети (до 50% UHOM). Здесь конденсаторы 48, 49 и 50 измеряют амплитуду напряжения сети на полупериоде, предшествующем полупериоду выдачи импульса, и

0 запоминают ее значение. Это напряжение в момент отсчета задержки выдачи импульса задает через управляемый источник 3 тока темп заряда конденсатора 5, значение напряжения на выходе операционного усили5 теля 22 по его неинвертирующему входу, до которого должен зарядиться при конденсатор 5, порог срабатывания регулируемого порогового элемента 2, поэтому угол задержки Оо не зависит в широких пределах

0 от напряжения сети.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает достижение поставленной цели за счет введения элементов, обеспечивающих выдачу импульсов в предельном ин5 верторном режиме по каналам, дублирующим общий канал фазосмещения, а также повышение стабильности и точности работы общего канала фазосмещения за счет введения в него ключа обнуления.

Формула изобретения

Устройство для импульсно-фазового управления трехфазным тиристорным преобразователем, содержащее ключевой элемент, первый вывод которого подключен к общей точке устройства, генератор пилообразного напряжения, задающий генератор с сумматором на входе, первый вход которого предназначен для подключения к источнику управляемого напряжения, рези- стивный делитель, трехфазный синхронизирующий трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, управляемый источник тока, содержащий транзистор, эмиттер которого через резистор соединен с первым входом резистивного делителя, нуль-орган, выполненный на транзисторе, эмиттер которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, база - с выходом задающего генератора, а коллектор подключен к первому входу порогового элемента и коллектору транзистора управляемого источника тока, база которого подключена к первому выходу резистивного делителя, второй выход которого подключен к второму входу порогового элемента, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента, трехканальный распределитель импульсов - с первым транзистором, двумя диодами и двумя резисторами в каждом канале, три усилителя импульсов, причем в каждом усилителе накопительный хонден- сзтор подключен параллельно цепи из последовательно соединенных первого диода и вторичной обмотки первой группы трехфазного синхронизирующего трансформатора, входы усилителей импульсов связаны с выходами соответствующих каналов распределителя импульсов, второй вывод ключевого элемента через стабилитрон соединен с одним выводом вторых диодов усилителей импульсов, а также через резистор с базой транзистора нуль-органа и первым входом резистивного делителя, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности характеристик тиристорного преобразователя и надежности его работы, оно снабжено ключом обнуления, выполненным на транзисторе и двух диодахТ двумя диодами, каждый канал распределителя импульсов снабжен вторым и третьим транзисторами, двумя конденсаторами, стабилитроном, диодом и резистором, каждый

усилитель импульсов снабжен тиристорной оптопарой и выходной диодной оптопарой, причем эмиттер транзистора ключа обнуления подключен к общей точке устройства, а

коллектор через диоды ключа обнуления подключен к входу генератора пилообразного напряжения и коллектору транзистора источника тока, ключевой элемент выполнен на транзисторе и вторым выводом соединен с вторым входом сумматора задающего генератора, выход задающего генератора через первый диод подключен к общей точке устройства, а в каждом канале распределителя импульсов база второго

транзистора соединена с первым выводом соответствующей вторичной обмотки второй группы трехфазного синхронизирующего трансформатора, второй вывод которой подключен к общей точке устройства, через

второй диод - с первым входом сумматора задающего генератора, через первый диод распределителя - с общей точкой устройства, к .которой подключен эмиттер второго транзистора, коллектор через резистор

предназначен для подключения к отрицательному выводу источника напряжения, а также соединен с базой первого транзистора распределителя импульсов и через стабилитрон - с общей точкой устройства, к

которой через первый резистор распределителя подключен эмиттер первого транзистора распределителя импульсов, коллектор которого подключен к одной обкладке накопительного конденсатора, являющийся входом соответствующего усилителя импульсов, другая обхладка которого через параллельно соединенные второй резистор и второй диод и первый конденсатор распределителя подключена к

общей точке устройства и через второй конденсатор - к базе третьего транзистора, которая через параллельно соединенные третий резистор и третий диод подключена к общей точке устройства, кроме того, эта

обкладка через тиристор тиристорной опто- пары и светодиод выходной диодной опто- пары подключена к общей точке устройства, а через светодиод тиристорной оптопары, шунтированный резистором, соединена с

вторым выводом второго диода усилителя импульсов и с коллектором третьего транзистора следующего канала распределителя импульсов, эмиттер которого подключен к базе транзистора ключа обнуления.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления трехфазным тиристорным преобразователем. Целью изобретения является повышение стабильности характеристик тиристорного преобразователя и надежности его работы. В устройство, содержащее ключевой элемент, генератор пилообразного напряжения, задающий генератор, нуль-орган, регулируемые источник тока и пороговый элемент, резистивный делитель, трехка- нальный распределитель импульсов и три усилителя импульсов, введен ключ обнуления, в каждый канал распределителя введены два транзистора, два конденсатора, стабилитрон, диод и резистор, обеспечивающие выдачу импульсов в предельном инверторном режиме по каналам, дублирующим общий канал. Усилители импульсов выполнены на тиристорных оптопарах и имеют оптронные выходы. Устройство обеспечивает расширение диапазона изменения угла регулирования по общему каналу до 120° и повышение надежности выдачи импульсов в предельном инверторном режиме. 1 ил.