Вентильный преобразователь Советский патент 1991 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к электро- технике и может найти применение в вентильном электроприводе,

Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения путем уменьшения пульсаций выпрям- ленного напряжения,

На фиго 1 приведена структурная хема устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений U, и Uj и управляющих импульсов при углах регулиоования 120 С 90 эл. град., 90 v (Х 60 эл град., 60 Pd 30 эл. град.

Устройство содержит вентильный преобразователь, состоящий из тиристоров 1 - 6, собранных по мострвой схеме9 и двух тиристоров 7 и 8, включенных на выход моста; фазы 9-11 вторичной обмотки трансформатора 12 собраны в звезду.

К выводам преобразователя под ключена нагрузка 13, например якорь двигателя постоянного тока. Включение тиристоров моста осуществляется основным блоком системой импульсно-фазового управления, состоящей из источника синхронизирующего ли- ьейного напряжения (ИСН) 14, пороговых элементов (ПЭ) 15 и 16, генератора пилообразного напряжения (ГПН 17S нуль-органа (НО) 18, формирова- телей импульсов (ФИ) 19, ключей 20, одновибраторов 21э блокинг-генерато- ров 22 и управляющего органа (УО) 23

Включение тиристоров 7 и 8 осуществляется дополнительным блоком им пульсно-фазового управления, состоящим из элементов ИЛИ 24, функционального преобразователя (ФП)25, источника синхронизирующего фазного напряжения (ИСН) 26, ПЭ 15 - 16, ГПН 17, НО 18, ФИ 19, ключей 20, одновибраторов 21, блокинг-генерато- ров 22.

Один канал системы управления работает следующим образом.

Синхронизирующее линейное напряжение, поступающее из ИСН 14 с помощью ПЗ 15 и 16, преобразуется в противофазные прямоугольные импульсы. Эти импульсы подаются на входы ГПН 17. При наличии логического О на выходах ПЭ 15 и 16 происходит сброс ГПН 17 в нуль. При наличии 1 на одном из входов ГПН 17 его выходное напряжение возрастает. Это напряжение сравнивается на входе НО 18 с управляющим напряжением УО 23

В момент равенства управляющего и пилообразного напряжений НО изменяет свое состояние с 1 до О1 . В этот момент начинается формирование импульса на яыходе ФИ 19. Этот импульс проходит через ключ 20 в соответствии с сигналами ПЭ 15 и 16 и подается на вход одного из одно- вибраторов 21, который формирует прямоугольный управляющий импульс больше 60 эл.град.

Далее прямоугольный импульс подается на вход блокинг-генератора 22, который формирует пачку управляющих импульсов шириной больше 60 эл.град. С выхода генератора 22 пачка импульсов подается на соответствующий тиристор 1 или 4.

Остальные каналы основного блок импульсного фазового управления работают аналогично. Одновременно подается управляющее напряжение УО 23 на ФП 25. Преобразованное управляющее напряжение с выхода ИСН 26 подается на входы НО 18. На другие входы НО 18 подается пилообразное напряжение ГПН 17, синхронизированное с фазным напряжением через ИСН 27 и ПЭ 15 и 16. В момент равенства управляющего и пилообразного напряжений НО 18 изменяет свое состояние с 1 до О.

В этот момент на выходе ФИ 19 начинает формироваться управляющий импульс. Этот импульс проходит через ключ 20 в соответствии с сигналами ПЭ 15 и 16 и подается через элемент ИЛИ 24 на вход одного из одновибраторов 21. Последний формирует ррямо- угольный импульс шириной больше 30 эл. град, и подает его на вход блокинг-генератора 22. Блокинг-ге51

нег-атор 22 формирует пачку управляю- щих импульсов шириной больше 30 эл. град, и подает на соответствующий тиристор 7 или ,8. Остальные каналы пополнительного блока импульсно-

фазового управления работают аналогично.

Таким образом, в диапазоне угла регулирования эл. град, в момент времени t основной блок импульсно-фазового управления подает иг-.л-ульс шириной больше 60 эл.град iifi тиристор 3.

На противофазный тиристор 4 в мо- кэм, времени t . продолжает поступать р. г --чный управляющий импульс детого каьгш основного блока им- . чс-оЬчгпр го управления.

Тир- С . ср 3 открывается, ток проте каст PJ jjtir-i. фаз я 11, тиристор 3, кагг- 13, ранее открытый тиристор J- - 4asa 9.

1 т жение. на нагрузке возрас- т; кочгом к далее меняется по си- лингйного напряжения между Фазами 11 ч 9 до нуля.

о ьрчент времани t,, дополнительны Зло -;.,пульсно-фазового управления полч;1 Y равля.огчий импульс на тирис- то;, 8, На тиристор 3 продолжает по- ступа ъ з прчгл.тющий импульс основного GjioBrf аммупьсчо-фазового управ- | и;-:-:. J -шг-оры 3 и 3 открываются. Ток ггро екает по цепи: фаза 11, тиристор 3, нагрузка 13, тиристор 8 и нучь трансформатора 12, Напряжение на нагрузке возрастает скачком ч далее меняется по синусоиде фазного напряжения фазы 11 до нуля.

В диапазоне угла регулирования

90 (X 60 эл.град, в момент времена i основной блок импульсно-фа- :- ового управления подает управляющий импульс на тиристор 3, он от- хрывается. Ток протекает по цепи: фаза 11, тиристор 3, нагрузка 13, ранее открытый тиристор 4, фаза 9, Напряжение на нагрузке скачком возрастает от фазного (фаза 9) до ли- нейного между фазами 11 и 9.

В момент времени с дополнитель- ный блок импульсно-фазового управления подает управляющий импульс на тиристор 8, он открывается. Ток про- текает по цепи: фаза 11, тиристор 3, нагрузка 13, -тиристор 8, нуль трансформатора 12. Напряжение на нагрузке возрастает скачком от линейного

56

между фазами 11 и 9 до фазного фазы 11.

В диапазоне угла регулирования (30 эл. град, в момент времени С5 основной блок импульсно-фазового управления подает управляющий импульс на тиристор 1, оь открывается ,

Ток протекает по цепи: фаза 9, тиристор 1, нагрузка 13, ранее открытый тиристор 5, фаза 10. Напряжение на нагрузке возрастает скачком от фазного фазы 10 до линейного между фазами 9 и 10.

В момент времени t- дополнительный блок импульсно-фазового управления подает управляющий импульс на тиристор 8. Тиристор 5 запирается, а тиристор 8 открывается. Ток протекает по цепи: фаза 9, тиристор 1, нагрузка 13, тиристор 8, нуль трансформатора 12. В диапазонов угла регулирования эл. град, к нагрузке прикладываются 6-кратные пульсации, в которых присутствуют составляющие линейного и фазного напряжений.

При дальнейшем уменьшении угла регулирования составляющая фазного напряжения в кривой выпрямленного напряжения плавно уменьшается.

При 30 К 0 к тиристорам 7 и 8 прикладывается отрицательное напряжение и они находятся в закрытом состоянии. К нагрузке прикладывается выпрямленное линейное напряжение.

Согласование углов управления основного и дополнительного блоков импульсно-фазового управления с помощью ФП 25.

Для равномерного заполнения кривой выпрямленного напряжения углы управления обоих блоков импульсно- фазового управления должны находиться в зависимости, обеспечивающей равенство средних значений выпрямленного линейного и фазного напряжений.

Для диапазона (90 эл. град, среднее выпрямленное напряжение для линейной составляющей равно 1Г

Ud, | J

Г Ш Т1

Urffl 1 + cos (- + tf, )j ,

а для фазной составляющей

тг

| J ЈЧф- sinOd

;

и,

1+cos(| +(Уе )

Устройство позволяет снизить амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения в диапазоне угла регулирования 120 эл. град,, а следовательно, сузить зону прерывистых токов при глубоком регулировании скорости движения по сравнению с трехфазной мостовой схемой, откуда

f

и

S(2 arccos +cus Cj

,) -l

, nrccosC--)

24

, 1 -2 4, (-j-ж-) II

ЧГ

(, О,

Получение 12-кратных пульсаций в диапазоне угла регулирования 60 tf 120 эл„град„ позволяет поднять потолок использования мощности двигтелей в электроприводе с одним выпрямительным мостом, а следовательно, приблизить данный класс преобразователей к многофазным и в конкретных случаях заменить 12-фазные преобразователи„

Применение предлагаемого преобразователя целесообразно и в приводе средней мощности, так как массо- габаритные показатели устройства анлогичны трехфазным тиристорным устройствам с 6-кратными пульсациями, а качество выпрямленного напряжения в диапазоне угла регулирования 30 Х Ј 120 эл„ град, в среднем в -43 раза выше.

Ф

5

0

5

0

ормула изобретения

Вентильный преобразователь, содержащий трехфазный тиристорный выпрямитель, собранный по мостовой схеме, и два вентиля, включенных параллельно выходу выпрямителя и соединенных общей точкой с нулевым проводом питающего трансформатора, фазные провода которого подключены к силовым входам выпрямителя, основной блок импульсно-фазового управления, вход которого предназначен для подключения к источнику управляющего напряжения, а выход - к управляющим входам тиристоров выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения, он снабжен дополнительным блоком импульсно-фазового управления и функциональным преобразователем, в качестве вентилей применены тиристоры, к управляющим входам которых подключен выход дополнительного блока импульсно-фазового управления, вход которого через функциональный преобразователь соединен с входом основного блока импульсно-фазового управления, функциональный преобразователь имеет передаточную характеристику

И,, arccos

7

З Ц+cusq +(У,

.

при

/ ч. /1 . V СХ, arccos(oW

27

If

и 0/2 «Т/2

1 - 2-1з при arccos() - г (Х, Э,

г

II

гДе 0, и УГЛЫ управления основного и дополнительного блоков импульсно-фазового управления соответственно.

tit

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям переменного напряжения в постоянное с повышенным качеством выходного напряжения. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Вентильный преобразователь содержит трехфазный тиристорный мост из тиристоров 1 - 6 с двумя ти

Физ.2