Устройство для управления выпрямителем Советский патент 1991 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам управления /n-фазными выпрямителями, предназначенными для стабилизированных источников вторичного электропитания.

Целью изобретения является уменьшение модуляции выпрямленного напряжения, возникающей ввиду асимметрии фаз питающей сети, за счет коррекции углов управления вентилями.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема элементов устройства; на фиг. 3 и 4 - диаграммы напряжений устройства.

Устройство управления выпрямителем (фиг 1) содержит систему 1 импульсно- фазового управления (СИФУ), включающую последовательно соединенные синхронизатор

2, генератор 3 пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора 4. Выход последнего подключен к входу распределителя 5 импульсов, выходные сигналы которого после нормирования с помощью блоков формирователей 6 импульсов и усиления 7, поступают на управляющие входы соответствующих вентилей выпрямителя. Канал 8 коррекции содержит последовательно соединенные дополнительный синхронизатор 9, преобразователь 10 временного интервала в напряжение блок 11 выборки и хранения, к управляющему входу которого подключен выход второго формирователя 12 импульсов, входом подключенного к выходу синхронизатора 2. Выход блока 11 выборки и хранения подключен к одному из входов сумматора

ОЭ 4ь

Јь

оэ

13, второй вход которого подключен к источнику управляющего сигнала Uy, а выход сумматора 13 подключен к второму входу компаратора 4.

Синхронизаторы 2 и 9 подключены к входным выводам выпрямителя с помощью трансформатора 14 синхронизации. К вторичным обмоткам трансформатора 14 синхронизации встречно-параллельно подключены оптодиоды 15-20. Последовательно с ними включены токоограничивающие резисторы 21-23, общей точкой через резистор 24 подключенные к общей точке вторичных обмоток трансформатора 14. Цепочки из соответствующих фототиристоров 25-30 оп- тронных. пар и конденсаторов 31-36, шунтированных резисторами 37-42, соединены параллельно, образуя точками соединения выходы синхронизатора 9.

Преобразователь 0 временного интервала в напряжение (фиг. 2) может быть выполнен, например, по схеме генератора пилообразного напряжения на транзисторе 43, резисторе 44 и конденсаторе 45. Эмиттер-базовый переход транзистора 43 шунтирован резистором 46.

Блок 11 выборки и хранения выполнен на микросхеме серии Кр 1100ск2. Формирователи 6 к 12 импульсов могут быть выполнены по схеме одновибратора, таймера и используются для нормирования выходных импульсов.

Рассмотрим работу устройства при управлении трехфазным выпрямителем, выполненным по схеме Ларионова. Предположим, что амплитуды напряжений фаз питающей сети симметричны. В этом случае, синхронизатор 2 вырабатывает импульсы в моменты равенства напряжений или в моменты естественной коммутации и синхронизирует генератор 3 напряжения в компараторе 4. Это напряжение пилообразной формы сравнивается с управляющим напряжением Uу и результирующие импульсы управления через распределитель 5 и блок формирователей 6 импульсов подаются на вход блока выходных усилителей и на управляющие электроды вентилей выпрямителя.

Рассмотрим подробнее работу канала 8 коррекции при асимметрии амплитуд фазных напряжений (фиг. 3, ) В моменты равенства нулю фазных напряжений, дополнительный синхронизатор 9 вырабатывает импульсы синхронизации, подаваемые на вход преобразователя 10 временного интервала в напряжение. Например, в момент, когда напряжение фазы А становится больше нуля (), открывается светодиод 15 (фиг. 2), который отпирает фототиристор 25. В результате начинается заряд конденсатора 31, вырабатывается импульс зарядного тока, отпирающий транзистор 43 преобразователя 10 временного

интервала в напряжение. На выходе этого преобразователя 10 формируется пилообразное напряжение t/в, период которого равен Т/т, где Т - период частоты питаю- щей сети, т - число тактов работы выпрямителя (в нашем случае ).

С выхода преобразователя 10 напряжение Ј/вх подают на информационный вход

блока 11 выборки и хранения, на управляющий вход которого поступает через второй формирователь 12 импульсов сигнал L/J. с выхода синхронизатора 2. В момент его поступления происходит запись и хранение мгновенного значения напряжения t/вх. Напряжение коррекции, равное (-/г, UK), с выхода блока 11 выборки и хранения поступает на один из входов сумматора 13, на другой вход которого подают напряжение управления Uy . После алгебраического

0 суммирования сигналов управления и коррекции - k UH суммарный управляющий сигнал -ki/t; подают на второй вход компаратора 4. Через 60 электр. град, процессы в схеме повторятся. В результате углы регулирования вентилей выпрямителя на каждом такте отличаются от нескорректированных на величину Aaw и определяются, например, точками а, аЖ|, а, (фиг. 3). Очевидно, что модуляция выпрямленного напряжения существенно уменьша0 ется

При симметрии амплитуд фазных напряжений на выходе канала коррекции напряжение к K.const, что не приводит к асимметрии углов регулирования (). 5 Величины угла смещения Даг от точки естественной коммутации, вызванного изменением амплитуды фазных напряжений, для шестипульсных выпрямителей определяется соотношением

40

K arctg(f--}5

где Л - относительное приращение ампли- литуды фазного напряжения, вызывающего смещение а. Например, в нашем случае

.

Теперь переходим к определению напряже- ния коррекции UK и коэффициента k.

UK /gpAf,

где р - угол наклона напряжения на выходе преобразователя 10 временного интервала в напряжение; М - интервал времени между импульсами с выхода синхронизатора 2 и дополнительного синхронизатора 9. Коэффициент k определяется как отношение

5

k

Аорег

где Дорег - приращение угла регулирования при асимметрии.

При k устройство обеспечивает полную компенсацию изменения моментов естественной коммутации, т.е. постоянство установленного угла регулирования. При для 0,,25 (наиболее часто встречающиеся случаи на практике) происходит значительное снижение модуляции, вызванной изменением амплитуды фаз питающей сети примерно в б-7 раз по сравнению с обычными системами управления без коррекции (фиг. 4).

Изменение коэффициента k производится изменением крутизны пилы преобразователя 10. Если она совпадает с крутизной пилы блока 3 (фиг. 1), то , если же превышает, то . Таким образом, варьируя k можно добиться значительного уменьшения величины модуляции (фиг. 4).

Использование предлагаемого устройства позволяет значительно снизить модуляцию выходного напряжения выпрямителя, повысит эффективность использования силового трансформатора вследствие снижения потерь от модуляции выпрямленного напряжения, расширит угол регулирования, особенно в крайних диапазонах, значительно снизит вес и габариты выходного фильтра выпрямителя, повысит его динамические характеристики и устойчивость.

Формула изобретения

Устройство для управления выпрямителем, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, распределитель импульсов, блок формирователей импульсов и блок выходных усилителей, выходы которого предназначены для подключения к управляющим входам вентилей выпрямителя, причем синхронизатор служит для подключения к входным выводам выпрямителя и выполнен вырабатывающим импульсы в моменты естественной коммутации вентилей при равенстве линейных напряжений, отличающееся тем, что, с целью уменьшения пульсаций выходного напряжения за счет коррекции углов управления вентилями, оно снабжено последовательно соединенными дополнительным синхронизатором, преобразователем временного интервала в напряжение, блоком выборки и хранения и сумматором, а также дополнительным формирователем импульсов, входом подключенным к выходу синхронизатора, выходом - к управляющему входу упомяну5 того блока выборки и хранения, вторым входом сумматор подключен к источнику сигнала управления, выходом - к второму входу вышеупомянутого компаратора, причем дополнительный синхронизатор также подключен входом к входным выводам

0 выпрямителя и выполнен вырабатывающим импульсы в моменты равенства нулю фазных напряжений.

0

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам для управления выпрямителями, предназначенными для стабилизированных источников вторичного электропитания. Цель изобретения - уменьшение пульсаций выходного напряжения за счет коррекции углов управления вентилями. Устройство для управления выпрямителем содержит последовательно соединенные синхронизатор, генератор пилообразного напряжения, компаратор, распределитель импульсов, блок формирователей импульсов и блок выходных усилителей. Устройство снабжено каналом коррекции, содержащим последовательно соединенные дополнительный синхронизатор, преобразователь временного интервала в напряжение, устройство выборки и хранения и сумматор. Дополнительный формирователь импульсов входом подключен к выходу синхронизатора, а выходом - к управляющему входу устройства выборки и хранения. Сумматор подключен вторым входом к источнику сигнала управления, выходом - к второму входу компаратора. 4 ил. Ш (Л

Сгть

Фие.1

со

Tf

CO

(

4

.& -V- .к.л& д&д±и-.

JO

45

4

PJjA-L

.8u1,2

65

Фиг.Ъ

90

of ре г.