Устройство для импульсно-фазового управления Советский патент 1992 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями,

Известны устройства для управления тиристорами, построенные на принципе фазового управления, где главным функциональным узлом является фазосдвигающее устройство, В зависимости от принципа реализации сдвига фазы управляющего импульса различают системы горизонтального и вертикального исполнения.

Недостатком устройства для импульс- но-фазовогоуправления является снижение точности работы при флуктуациях амплитуды и частоты синхронизирующего напряжения и потеря работоспособности при глубоком изменении амплитуды или частоты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для импульсно-фазового управления т-фаз- ным тиристорным преобразователем, содержащее задатчик угла управления, формирователь и распределитель импульсов и m фазосдвигающих узлов (где m 3, 6, ...), причем каждый j-й фазосдвигающий

узел (где 1,2т) содержит сумматор и

первый перемножитель, первый вход которого является входом j-ro фазосдвигающего узла и является входом j-й фазы синхронизирующего напряжения устройства, а выход первого перемножителя подключен к первому входу сумматора, выход которого явля ется выходом j-ro фазосдвигающего узла, и соединен с j-м входом формирователя и распределителя импульсов, вторые входы первых перемножителей каждого j-ro фазосдвигающего узла объединены, группа выходов формирователя и распределителя импульсов является группой выходов устройства.

Кроме того, в устройстве в каждом узле содержится фазоповоротный элемент (в мостовом фазовращателе - емкость или индуктивность), вход которого соединен с первым входом перемножителя этого узла, а выход - с вторым входом сумматора. На вход каждого узла поступает синхронизирующее напряжение. Вторые входы перемножителей каждого из узлов объединены и соединены с выходом задатчика угла управления. Сигналом с выхода задатчика угла управления, поступающего на вторые входы перемножителей каждого из узлов, изменяется амплитуда синусоидальных сигналов, поступающих на первые входы перемножителей. Каждое из m синусоидальных напряжений сдвигается по фазе, проходя через фазоповоротный элемент. Эти напряжения суммируются с выходным сигналом перемножителей на сумматоре. В результате в зависимости от уровня сигнала управления на выходе каждого фазосдвигающего узла формируются синусоидальные сигналы, сдвинутые по фазе относительно каждого

синхронизирующего напряжения. Выход каждого j-ro фазосдвигающего узла подключается к формирователю и распределителю импульсов, на выходе которого формируются импульсы управления тиристорами.

Недостатком известного устройства яв0 ляется критичность фазоповоротных элементов (в мостовом фазовращателе - емкость или индуктивность) к частоте синхронизирующих напряжений и, следовательно, снижение точности установки фазового

5 угла системы импульсно-фазового управления.

Целью изобретения является повышение точности регулирования и управления. В устройство для импульсно-фазового управления m-фазным тиристорным преоб0 разователем, содержащее задатчик угла управления, формирователь и распределитель импульсов и m фазосдвигающих узлов (где m 3, 6, ...), причем каждый j-й фазосдвигающий узел (где j 1, 2, ...) содержит сумматор и первый перемножитель; первый вход

5 которого является входом j-ro фазосдвигающего узла и является входом j-й фазы синхронизирующего напряжения устройства, а выход первого перемножителя подключен к первому входу сумматора, выход которого

0 является выходом j-ro фазосдвигающего узла, и соединен с j-м входом формирователя и распределителя импульсов, вторые входы первых перемножителей каждого j-ro фазосдвигающего узла объединены, группа

5 выходов формирователя и распределителя импульсов является группой выходов устройства, введены первый и второй функциональные преобразователи, а фазосдвигающие узлы снабжены вторым перемножителем, при0 чем первый вход второго перемножителя каждого j-ro фазосдвигающего узла, кроме j-ro, соединен с первым входом первого перемножителя (j+1)-ro фазосдвигающего узла, а выход

5 второго перемножителя соединен с вторым входом сумматора, выход задатчика угла управления подключен к входам первого и второго функциональных преобразователей, выход первого функционального преоб0 разователя соединен с объединенными вторыми входами первых перемножителей, а выход второго функционального преобразователя подключен к объединенным вторым входам вторых перемножителей

5 фазосдвигающих узлов, первый вход второго перемножителя гл-го фазосдвигающего узла объединен с первым входом первого

перемножителя первого фазосдвигающего узла.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности ра- боты за счет достижения независимости реализации фазового сдвига от частоты и амплитуды синхронизирующих напряжений, а также благодаря наличию новых элементов-второго перемножителя, первого и второго функциональных преобразователей и связей с остальными элементами схемы.

На чертеже представлена блок-схема устройства для импульсно-фазового управ- ления m-фазным тиристорным преобразователем.

Устройство для импульсно-фазового управления содержит m фазосдвигающих узлов, каждый из которых содержит перемножители 1 и 2 и сумматор 3. Кроме того, устройство содержит формирователь и распределитель 4 импульсов, первый 5 и второй б функциональные преобразователи, задатчик 7 угла управления, фазосдвига- ющие узлы 8i, 828m.

На вход каждого j-ro фазосдвигающего узла поступают два синхронизирующих напряжения. Одно из синхронизирующих напряжений поступает на первый вход первого перемножителя, а второе синхронизирующее напряжение - на первый вход второго перемножителя. Выходы первого 1 и второго 2 перемножителей подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 3. Выход каждого j-ro сумматора 3 являющегося и выходом j-ro фазосдвигающего узла 8 соединен с j-м входом формирователя и распределителя 4 импульсов. Сигнал с задатчика 7 угла управления поступает на входы первого 5 и второго 6 функци- ональных преобразователей. Выход первого функционального преобразователя 5 соединен с вторыми входами первых перемножителей 1, а выход второго функционального преобразователя б соединен с вторыми входами вторых перемножителей 2 фазосдвигающих узлов 8i, 828m

При m 3 устройство работает следующим образом.

Допустим, что необходимо получить импульсы управления, сдвинутые на угол а по отношению к моментам перехода напряжений источника преобразования энергии

через нуль. Каждое из синхронизирующих

о напряжений Ui sin on, L)2 sin(w n )и 11з

4

«sin( cat- ), где ш - угловая частота; t время; Ui U2 11з, совпадающих по фазе с фазными или линейными напряжениями источника преобразуемой энергии, перемножается с помощью первых перемножителей на сигнал управления Uyi, а с помощью вторых перемножителей - на сигнал управления Uy2.

На сумматоре первого фазосдвигающего узла складываются умноженные на Uyi и

2 Uy2 напряжения LH siruw t и U2 sin (a) t -к- п )

J

Аналогичные операции с напряжениями U2X

24

sin (w t-TJ-TT ) и Уз sin (ш t-тгтг ), осуществляемые перемножителями и сумматором второго фазосдвигающего узла, и с напряжениями U3SiH(Wt - тг) и Ui sino t третьего

О

фазосдвигающего узла. В результате на выходе сумматора каждого фазосдвигающего узла получают напряжения Ui1, U21 Us , каждое из которых соответственно сдвинуто по отношению к Ui, U2, Us на угол ее. Формирователем и распределителем импульсов фиксируются моменты перехода напряжений Ui, U2, L/з через нуль, а на выходе формируются импульсы управления, которые через усилительные каскады подаются на управляющие электроды тиристоров.

Работа устройства при m-фазной системе синхронизирующих напряжений происходит аналогично. Значения Uyifajn Uy2x(a) в этом случае определяются по выражениям

Uyi cosa cos

sin р

sin a

иу2

sin a

sin p

где р - сдвиг по фазе синхронизирующих напряжений, равный 2 п /m.

Необходимое ограничение диапазона изменения угла управления а может быть реализовано путем ограничений, накладываемых на функции Uyi(«) и Uy2(«) .Экспериментальные исследования устройства для импульсно-фазового управления лп-фаз- ным тиристорным преобразователем (для т 3) показали, что по сравнению с известным предлагаемое обеспечивает независимость реализации фазового сдвига от частоты и амплитуды синхронизирующих напряжений а следовательно, точность работы.

Формула изобретения Устройство для импульсно-фазового управления m-фазным тиристорным преобразователем, содержащее задатчик угла управления, выход которого соединен с входами первого и второго функционального преобразователей, m фазосдвигающих узлов, управляющие входы которых объедине- ны и подключены к выходу первого функционального преобразователя, а выходы предназначены для подключения через формирователи импульсов к управляющим электродам тиристоров преобразователя, фазосдвигающие узлы первыми и вторыми синхронизирующими входами соединены в кольцевую схему, при этом первые синхронизирующие входы подключены к соответствующим синхронизирующим напряжениям, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования и управ- ления, каждый фазосдвигающий узел снабжен дополнительным управляющим входом, к каждому из которых подключен второй функциональный преобразователь, и, кроме того, каждый фазосдвигающий узел выполнен на первом и втором перемножителях и сумматоре, выход которого является выходом фазосдвига- ющего узла, а первый и второй входы соединены с выходами первого и второго перемножителей, первые входы которых яв- ляются соответственно первым и вторым

синхронизирующими входами фазосдвига- ющегоузла, а вторые соответствен но управляющим и дополнительным управляющим входами фазосдвигающего узла, при этом первый и второй функциональные преобразователи реализуют функциональные зависимости:

Uyi cos a .. sin a

Uy2

sina

sin p

где Uyi - сигнал на выходе первого функционального преобразователя;

Uy2 сигнал на выходе второго функционального преобразователя;

р угол сдвига по фазе синхронизирующих напряжений;

а - угол, задаваемый задатчиком угла управления.

Сущность изобретения: устройство содержит m фазосдвигающих узлов 8i, 82, ..8m, каждый из которых содержит перемножители 1,2 и сумматор 3 Кроме того, в устройстве содержатся формирователь и распределитель 4 импульсов, функциональные преобразователи 5 и 6, задатчик 7 угла управления 1 ил. Ј XI СО ю Јь о