Устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M7/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления трехфазными тиристорными преобразователями, в том числе регуляторами напряжения.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение его надежности.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграмма напряжений устройства, поясняющая принцип формирования импульсов управления.

Устройство (фиг. 1) содержит первый интегратор 1, подключенный входом к одной из фаз сети, а выходом - к статическому {неинвертирующему) входу первого компаратора 2. Инвертирующий вход последнего соединен с выходом формирователя 3 управляющего напряжения, а выход подключен через дифференцирующее звено А и диод 5 к первым входам четвертого элемента И 6 и третьего элемента ИЛИ 7 и входу сброса шестиканального распределителя 8 импульсов. Выход четвертого элемента И 6 через элемент ИЛИ-НЕ 9 подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ 7, третий вход которого соединен с выходом второго компаратора 10, а выход подключен к тактирующему входу шестиканального распределителя 8 импульсов и к входу второго интегратора 11. Выход последнего соединен со статическим (неинвертирующим) входом второго компаратора 10, инвертирующий вход которого подключен к выходу потенциометра 12, включенного между положительным выводом источника 13 питания и общим выводом 14 устройства. При этом выход элемента ИЛИ-НЕ 9 соединен через инвертор 15 с первым входом пятого элемента И 16, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 9. Первые пять выходов шестиканального распределителя 8 импульсов подключены к узлу 17 ограничения длительностей управляющих импульсов, в частности к входам первого 18, второго 19 и четвертого 20 элементов ИЛИ. При этом входы элемента ИЛИ 18 соединены с первым, вторым, третьим выходами распределителя 8, входы элемента ИЛИ 19 соединены с вторым, третьим и четвертым выходами распределителя 8, входы элемента ИЛИ 20 соединены с третьим, четвертым и пятым выходами распределителя 8. Выходы элементов ИЛИ 18, 19, 20 соединены с первыми входами шестого 21, седьмого.22 и восьмого 23 элементов И соответственно, а также через первый 24, второй 25 и третий 26 инверторы соответственно с первыми входами первого 27 второго 28 и третьего

29 элементов И. Вторые входы элементов И 21-23, 27-29, 6, 16 соединены между собой и предназначены для подключения к выводу 30 источника сигнала на разрешение

работы тиристорного регулятора напряжения. Выходы элементов И 21-23, 27-29 узла 17 ограничения являются выходами устройства и предназначены для подключения к цепям управления соответствующих

0 тиристоров регулятора 31 напряжения. Вход сброса распределителя 8, а также общие входы элементов И (6, 16, 21 -23, 27-29) соединены через резисторы 32 и 33 соответственно с общим выводом 14 устройства.

5Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Интегратор 1 формирует пилообразное напряжение Ui длительностью рад, синхронизированное с началом полуволны одно0 го из напряжений сети. Оно подается на статический вход первого компаратора 2. На инвертирующий вход этого компаратора подается управляющее напряжение Оз с выхода формирователя 3 управляющего на5 пряжения. На интервалах превышения пилообразным напряжением Ui значения управляющего напряжения 1)з формируются прямоугольные импульсы U2. Их передние фронты Us выделяют посредством

0 дифференцирующей цепи 4 и диода 5. Последний препятствует прохождению через него импульсов, совпадающих с задними фронтами прямоугольных импульсов Ua. При отсутствии на выводе 30 команды на

5 разрешение работы тиристорного регулятора напряжения (Узо) на выходе четвертого элемента И 6 установлен логический О, что определяет логическую 1 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 и третьего элемента ИЛИ

0 7, которая препятствует запуску интегратора 11. На его выходе установлен логический О, что определяет наличие логического О на выходе второго компаратора 10 и на третьем входе третьего элемента ИЛИ 7,

5 Логическая 1 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 определяет наличие логического О на выходе инвертора 15, пятого элемента И 16 и втором входе элемента ИЛИ-НЕ 9.

При наличии сигнала Uao в момент появ0 ления импульса Us на выходах пятого элемента И 6, инвертора 15 и И 16 появляется логическая 1, На выходе элемента ИЛИ- НЕ 9 устанавливается логический О. Электрическая цепь, состоящая из элементов

5 ИЛИ-НЕ 9, инвертора 15 и пятого элемента И 16, самоблокируется. Логический О на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 разрешает включение в работу (запуск) интегратора 11. Второй компаратор 10 формирует импульсы U ю в моменты равенства пилообразного напряжения Un и постоянного напряжения Ui2, снимаемого с выхода потенциометра 12. Уровень напряжения Ui2 установлен таким, что импульсы Uio формируются через каждые я/3 рад. Эти импуль- сы, поступая на третий вход третьего элемента ИЛИ 7, сбрасывают интегратор 11 и компаратор 10.

В исходном состоянии на первом выходе распределителя 8 установлена 1, на остальных - логические О. Каждый из импульсов Uio, будучи поданным через третий элемент ИЛИ 7 на тактирующий вход распределителя 8, производит поочередный перенос логической 1 на последующие вы- ходы распределителя 8, а импульс Us, поступая на R-вход сброса распределителя 8, возвращает его в исходное состояние.

Таким образом, при неизменном значении управляющего напряжения Кз на каж- дом из.выходов распределителя 8 в процессе его работы формируются поочередно импульсы Ue.i-Ue.e длительностью л/3 рад. В этом случае импульс Us совпадает с одним из импульсов Uio. Процесс изменения угла отпирания тиристоров регулятора напряжения обусловлен изменением напряжения управления Us. При этом будет изменяться и момент формирования импульса Us. В процессе уменьшения на- пряжения из интервал между соседними импульсами Us будет менее 2 п рад. При увеличении напряжения из интервал между соседними импульсами Us окажется большим, чем 2 л: рад. В первом случае распре- делитель 8 будет переведен в исходное состояние раньше, чем через 2 л рад, и снова начнет формировать импульсы через л/3 рад, так как импульс Us одновременно сбросит интегратор 11 и компаратор 10. Во втором случае длительность импульса Us.6 будет превышать л /3 рад, так как распределитель 8 будет переведен в исходное состояние импульсов Us позднее, чем через 3 л рад. Начиная с момента перехода в исходное состояние, распределитель 8 начнет формировать импульсы через лг/3 рад.

Импульсы Ue.i-Us.s путем логического сложения посредством элементов ИЛИ 18- 20 образуют на их выходах элементов И 21-23 прямоугольные импульсы U21, U22. U23 длительностью в л рад при условии Уз const и установившейся работе устройства. При включении устройства пере- дний фронт напряжения Uso может не совпасть с импульсом Us и длительность импульса U21 превысит значение л /3 рад. Однако это не приведет к сбою работы

тиристорного регулятора напряжения, так как часть импульса U21 будет приходиться на отрицательное анодное напряжение соответствующего тиристора регулятора напряжения и не включит его. На другие тиристоры в это время управляющие импульсы с выхода узла 17 ограничения длительности не будут поданы вовсе. Это тем более не приведет к преждевременному включению тиристора, к цепи управления которого будет подведен импульс U21. На интервалах между импульсами U21, U22. U23 .инверторами 24-26 и элементами И 27-29 будут сформированы импульсы управления соответственно U27, U28, U29, длительностью л /3 рад. При Us const импульсы управления U21, U22, U23, U27,U28, U29 имеют фазовый сдвиг относительно соответствующего предыдущего и последующего импульса управления, равный л /3 рад. При Us var будет иметь место соответствующее синхронное смещение импульсов управления U21-U23, U27-U29 по фазе.

Резистор 32 однозначно определяет нулевой уровень сигнала на входе сброса распределителя 8 при отсутствии импульса Us, т.е. обеспечивает работоспособность распределителя 8. Резистор 33 однозначно определяет нулевой уровень сигнала на вторых входах элементов И 6, 16, 21-23, 27-29 при отсутствии сигнала Uso- Этим обеспечиваются нулевые уровни на выходах элементов И 6, 16, 12-23, 27- 29 в исходном состоянии и синхронизации включения устройства при подаче напряжения Uso с передним фронтом импульса Us.

Элемент И 16 обеспечивает разблокирование электрической цепи, образованной элементами ИЛИ-НЕ 9, инвертором 15, элементом И 16, при исчезновении разрешающего напряжения изо и перевод этой цепи в исходное состояние. Этим обеспечивается возможность повторного включения устройства синхронно с импульсом Us при повторной подаче разрешающего напряжения изо.

Таким образом, обеспечение более высокой симметрии выходного трехфазного напряжения, упрощение самого устройства и его настройки, а следовательно, удешевление и повышение надежности устройства обусловливаются заменой многоканальной системы настройки на од- ноканальную путем исключения из состава устройства четырех компараторов, четырех подстроенных резисторов. Кроме того, повышение симметрии выходного напряжения уменьшает нагрев и повышает срок службы питаемых асинхронных электродвигателей.

Формула изобретения Устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения, содержащее первый и второй интеграторы, выходы которых подключены к неинвертирующим входам соответственно первого и второго компараторов, инвертирующие входы которых подключены соответственно к формирователю управляющего напряжения и к выходу потенциометра, включенного между положительным выводом источника питания и общим выводом устройства, а также дифференцирующую цепь с диодом на выходе, соединенную с выходом первого компаратора, и узел ограничения длительности управляющих импульсов, состоящий из первого, второго и третьего элементов И, к первым входам которых подключены пео- вый, второй и третий инверторы.и из первого и второго элементов ИЛИ, при этом вход первого интегратора подключен к одной из фаз сети, а к общему выводу устройства подключены первыми выводами первый и второй резисторы, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в него дополнительно введены шестиканальный распределитель импульсов, третий элемент ИЛИ, а также соединенные последовательно четвертый элемент И, элемент ИЛЦ-НЕ, инвертор и пятый элемент И, соединенный выходом с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, а в узел ограничения длительности управляющих импульсов дополнительно введены четвертый элемент ИЛИ и шестой, седьмой и восьмой элементы И, при этом катод диода соединен с первыми входами четвертого элемента И и третьего элемента ИЛИ и с входом сброса

шестиканального распределителя импульсов, тактирующий вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ и к входу второго интегратора, первые пять выходов

шестиканального распределителя импульсов соответственно подключены к входам узла ограничения длительности управляющих импульсов, в котором выходы первого, второго и четвертого элементов ИЛИ

подключены к первым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И и к входам соответствующих инверторов, а первый, второй и третий входы первого элемента ИЛИ соединены соответственно

с первым, вторым и третьим выходом шестиканального распределителя импульсов, первый, второй и третий входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым выходами

шестиканального распределителя импульсов, первый, второй и третий входы четвертого элемента ИЛИ соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами шестиканального распределителя импульсов, вторые входы всех элементов И соединены между собой, подключены к второму выводу первого резистора и предназначены для подключения к источнику сигнала на разрешение работы

устройства, а выходы шести элементов И узла ограничения длительности управляющих импульсов предназначены для подключения к цепям управления соответствующих тиристоров регулятора напряжения, при этом выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу второго компаратора, а вход сброса шестиканального распределите0 ля импульсов соединен с вторым выводом второго резистора.

«4. UB- Ut

3/

ЙЗЛ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления трехфазными тиристорными преобразователями, в том числе регуляторами напряжения. Целью изобретения является упрощение устройства и повышение его надежности. В предлагаемом устройстве все шесть импульсов управления тиристорами формируются в результате сравнения величины одного пилообразного напряжения с одним напряжением смещения. В результате вместо пяти напряжений смещения настройке подлежит всего одно. При этом благодаря связи выхода второго компаратора 10 через третий элемент ИЛИ с входом второго интегратора 11с выхода второго компаратора 10 снимаются короткие импульсы в моменты равенства указанных сравниваемых напряжений и следующие друг за другом 60 эл.град. (при неизменном напряжении управления). Эти импульсы, поступая на шестиканальный распределитель 8, производят поочередной перенос логической 1 на каждый последующий из шести его каналов с шагом в 60 эл.град. ( л/3 рад.) за один период работы. В процессе изменения напряжения управления очередной сигнал на сброс распределителя поступит с выхода дифференцирующей цепи 4 через диод 5 соответственно раньше или позднее окончания временного интервала в 2л рад, чем и определит синхронный фазовый сдвиг импульсов управления. Последние окончательно формулируются в узле ограничения длительностей управляющих импульсов, формирующем посредством логических операций из выходных импульсов распределителя импульсы в л рад, достаточные по длительности для надежного отпирания тиристоров регулятора напряжения. Два элемента И 6 и 16, элемент ИЛИ-НЕ 19, а также инвертор 15 в совокупности связей вводят запрёт на самопроизвольное включение устройства и обеспечивают начало формирования импульсов управления в момент равенства пилообразного напряжения от первого интегратора и напряжения управления (при подаче разрешающего напряжения на включение устройства). 2 ил. СО с о о vj ю ю 00

г- Lr

i/FhrH 3

i±.yj

j

0« /

i&o

Y///////////////////// ////////77777,

H

-P-,