Устройство для импульсно-фазового управления @ - фазным тиристорным преобразователем Советский патент 1992 года по МПК H02M7/02 

fe

Устройство содержит перемножители 1 и 2, сумматор 3, нуль-орган 4, блок m коммутаторов 5, коммутатор 6 m каналов, формирователь и распределитель 7 импульсов, элемент ИЛИ 8cm входами, кольцевой счетг чик 9, функциональные преобразователи 10, 13 и 14, сумматор 11, задатчик 12 угла управления. Перемножители 1 и 2, сумматор 3 образуют фазосдвитающий узел 15. 3 ил.

VI

GO Ч) 4 СЛ

ЬИзобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для импульсно-фазового управления т-фаз- ным тиристорным преобразователем, содержащее задатчик угла управления, формирователь и распределитель импульсов и фазосдвигающий узел, содержащий сумматор и первый перемножитель, первый вход которого является входом первой фазы синхронизирующего напряжения устройства, а выход подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом фазосдвигающего узла, группа выходов формирователя и распределителя импульсов является группой выходов устройства. Кроме этого, в устройстве содержится еще (т-1)-фазосдвигающих узлов (т 3,6,...), причем каждый j-й фазосдвигающий узел (j 1,2т) содержит фазоповоротный элемент (в мостовом фазовращателе - емкость или инду.-.тивность), вход которого соединен с первым входом перемножителя этого узла, а выход соединен с вторым входом сумматора. На вход каждого узла поступает синхронизирующее напряжение. Вторые входы перемножителей каждого из узлов объединены и соединены с выходом задат- чика угла управления. Сигналом с выхода задатчика угла управления изменяется амплитуда синусоидальных сигналов, поступающих на первые входы перемножителей. Каждое из m синусоидальных напряжений сдвигается по фазе, проходя через фазоповоротный элемент. Эти напряжения суммируются 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.

Недостатками известного устройства являются критичность фазоповоротных элементов (в мостовом фазовращателе - емкость или индуктивность) к частоте синхронизирующих напряжений и, следовательно, снижение точности установки фазового угла системы импульсно-фазового управления,

Целью изобретения является повышение точности импульсно-фазового управления тиристорами преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для импульсно-фазового управления m-фазным тиристорным преобразователем, содержащем задатчик угла

управления, формирователь и распределитель импульсов и фазосдвигающий узел, содержащий сумматор и первый перемножитель, первый вход которого являете я входом первой фазы синхронизирующего

0 напряжения устройства, а выход подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом фазосдвигающего узла, группа выходов формирователя и распределителя импульсов является группой

5 выходов устройства, введены блок компараторов, коммутатор каналов, элемент ИЛИ, кольцевой счетчик, первый, второй и третий функциональные преобразователи, сумматор, нуль-орган, а в фазосдвигающий узел

0 введен второй перемножитель, первый вход которого является входом второй фазы синхронизирующего напряжения устройства, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора через нуль-орган сое5 динен с управляющим входом коммутатора каналов, синхронизирующие напряжения через блок компараторов подключены к адресным входам коммутатора каналов, группа выходов последнего соединена

0 соответственн с группой входов элемента ИЛИ и с группой входов формирователя и распределителя импульсов, выход элемента ИЛИ через кольцевой счетчик соединен с адресным входом первого функционально5 го преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, к второму входу сумматора подключен выход задатчика угла управления, выход сумматора подключен к объединенным адресным входам

0 второго и третьего функциональных преобразователей, выходы которых соответственно соединены с вторыми входами первого и второго перемножителей фазосдвигающего узла.

5 На фиг. 1 дана блок-схема устройства для импульсно-фазового управления т-фаз- ным тиристорным преобразователем; на фиг, 2 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства; на фиг. 3 - характери0 стики первого, второго и третьего функциональных преобразователей.

Устройство для импульсно-фазового управления (фиг, 1) для m-фазного преобразователя содержит первый и второй

5 перемножители 1 и 2, сумматор 3. Кроме того, устройство содержит нуль-орган 4, блок 5 m компараторов, коммутатор 6 m каналов, формирователь и распределитель 7 импульсов, элемент ИЛИ 8 с m входами, кольцевой счетчик 9, первый функциональный преобразователь 10, сумматор 11, за- датчик 12 угла управления, второй 13 и третий 14 функциональные преобразователи. Перемножители 1 и 2 и сумматор 3 образуют фазосдвигающий узел 15,

На первые входы перемножителей 1 и 2 фазосдвитающего узла 15 подключены два из m синхронизирующих напряжений, при этом каждое из m напряжений является входом одноименных компараторов блока 5, Выходы перемножителей 1 и 2 узлй 15 подключены к одноименным входам сумматора 3 узла 15. Выход сумматора 3, являющийся и выходом фазосдвигающего узла 15, через нуль-орган 4 соединен с управляющим входом коммутатора 6 каналов, адресные входы которого соединены с одноименными выходами блока 5 компараторов. Выходы коммутатора 6 каналов соединены с одноименными входами элемента ИЛИ 8 и с одноименными входами формирователя и распределителя 7 импульсов. Выход элемента ИЛИ 8 через кольцевой счетчик 9 соединен с адресным входом первого функционального преобразователя 10. Выход первого функционального преобразователя 10 соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого подключен к выходу задатчика 12 угла управления. Выход сумматора 11 подключен к объединенным адресным входам второго и третьего функциональных преобразователей 13 и 14, выходы которых соответственно соединены с вторыми входами перемножителей 1 и 2 фазосдвигающего узла 15.

На фиг. 2 приведены эпюры напряжения, иллюстрирующие работу устройства для импульсно-фазового управления на примере управления тиристорами выпрямителя, выполненного по трехфазной схеме со средней точкой. На фиг. 2 приведены эпюры напряжения Uj (j 1,2,3), синхронизированные по фазе с линейными или фазными напряжениями источника преобразуемой энергии. Кривая U формируется в результате сложения сумматором 3 напряжений Ui nU2, умноженных соответственно на сигналы управления Uyi и Uy2. Величины последних связаны с заданным значением угла управления функциональными зависимостями (фиг. За). Изменения задания угла управления 23ад на выходе задатчика 12 угла управления показаны на фиг. 26 сплошной линией. Здесь же пунктирной линией показана кривая

«зад (t) «зад (t) + ащ ,(1)

где «зад (t) - задание угла управления;

ац 360/т К; K-J-1.

Величина ац изменяется циклически в соответствии с нумерацией фаз переменно- го напряжения, в цепь которых включен тиристор, для которого в данный момент реализуется фазовый сдвиг. Импульсы 1 (Ug), фиг. 2в, на выходе нуль-органа 4 формируются при IL 0 и переходе кривой из области отрицательных значений в область положительных. Выходные сигналы блока компараторов 5 (фиг. 2) для управления трехфазной схемой со средней точкой определяются выражением

(0, притг а к2л:;

1 И,

приО 0)1 л,

(2)

Импульсы (фиг. 2д) формируются на выходе коммутатора 6 каналов и определяют момент подачи импульсов управления на тиристоры. Формируемые фронтами сигналов (фиг. 2д) импульсы собираются элементом ИЛИ 8 в один канал (фиг, 2е).

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В момент времени to 0 (фиг. 2а) на вторые входы перемножителей 1 и 2 узла 15 с выхода функциональных преобразователей 13 и 14, поступают числа Uyi и 11У2, соответствующие а3ад 30эл. град. Кривая UЈB момент времени ti достигает нуля, что приводит к срабатыванию нуль-органа 4. Таким образом на управляющем входе коммутатора 6 каналов имеет 1 (Цг) 1, а на его первом входе имеет 1.

В результате, на одноименные входы формирователя и распределителя 7 импульсов и элемента ИЛИ 8 поступает импульс с

первого выхода коммутатора 6 каналов (фиг. 2д). На выходе элемента ИЛИ 8 появляется импульс, изменяющий состояние кольцевого счетчика 9 (фиг. 2е). В результате на выходе функционального преобразователя 10

получает число, пропорциональное ац при К 1, т.е. ац 120 эл. град. С помощью сумматора 11 значения «зад (t) и ац складываются. В результате получаем номер адресов, по которому на выходах функциональных преобразователей 13 и 14 получаем значения Uyi и Uy2, соответствующие требуемому углу сдвига управляющих импульсов по отношению к напряжению LJ2 (в момент времени ti значение «зад , фиг. 26), В момент времени t2 на втором входе коммутатора 6 каналов имеет signflte 1 и на управляющем входе- 1 (llЈ 1). В результате на втором выходе коммутатора 6 каналов получаем состояние, соответствующее

логической 1, а на первом выходе - состояние изменения с логической 1 на логиче- ский О. На выходе элемента ИЛИ 8 формируется импульс, изменяющий состояние счетчика 9 и азад (ta) на выходе функци- онального преобразователя 10. В результате начинает формироваться кривая U , достигающая нуль в момент времени т,з, и устройство работает аналогично моментам времени ti и t2. В момент времени Т4 произошло скачкообразное изменение «зад до величины 170эл. град. В этот момент на выходе функционального преобразователя 10 имеем сгц 0. В результате кривая U претерпевает излом и достигает нуля в момент времени ts, соответствующий сдвигу импульса управления тиристором, включенным в фазу Ui, на 2зад 170 эл. град. При этом существуют условия для срабатывания коммутатора б каналов и соответственно срабатывают схемы формирователя и распределителя 7 импульсов и элемента ИЛИ 8. Импульс с выхода элемента ИЛИ 8 изменяет состояние кольцевого счетчика 9, что приводит к формированию на выходе функционального преобразователя 10 ац при К 1. На выходе сумматора 11 получаем аэад , показанное на фиг. 26 пунктиром в момент времени ts. Соответственно, начинает формироваться кривая U достигающая нулевого значения в момент времени te. В этот момент устройство работает аналогично моменту времени ts, в результате чего формируется импульс на втором входе формирователя и распределителя 7 импульсов и изменяется состояние кольцевого счетчика 9. С момента времени те - ty реализуется кривая U4 , предполагающая срабатывание устройства в момент времени tg, и формирование импульса на третьем выходе коммутатора 6 каналов. Однако в момент времени t происходит скачкообразно изменение угла управления на Тзад 30 эл. град, и на выходе функциональных преобразователей 13 и 14 формируются сигналы Uyi и Uy2, приводящие к срабатыванию нуль-органа 4 в момент времени t. На третьем выходе коммутатора 6 каналов формируется импульс, поступающий на третий вход формирователя и распределителя 7 импульсов и через элемент ИЛИ 8 изменяющий состояние кольцевого счетчика 9.

В результате начинает формирова- телься кривая U,; , нуль-орган 4 срабатывает в момент времени ts и соответственно на первом выходе коммутатора 6 каналов формируется импульс. Он поступает на одноименный вход формирователя и распределителя 7 импульсов и через элемент ИЛИ

8, кольцевой счетчик 9, функциональный преобразователь 10, сумматор 11 изменяет величину Uyi и Uy2 на выходе функциональных преобразователей 13 и 14. В результате

формируется кривая Ц , при которой нуль- орган 4 срабатывает в момент времени .„. В этот момент устройство работает аналогично описанному. Формируется кривая U, предполагающая срабатывание нуль-органа 4 в момент времени тчз. Однако в момент времени U произошло скачкообразное значение tn, что приводит к броску через нуль кривой U в момент времени тп и срабатыванию нуль-органа 4.

При этом условий для формирования

импульсов на выходе коммутатора 6 каналов нет, 0 . и формирование импульса на третьем выходе коммутатора 6 каналов не происходит. Переход кривой УЈ через

нуль в момент времени ti2 не вызывает срабатывания нуль-органа 4, так как последний срабатывает только при переходах кривой Ц. из отрицательной области в положительную.

Новое срабатывание нуль-органа 4 происходит в момент времени t-и, что приводит к изменению состояния на третьем выходе коммутатора 6 канала и к соответствующему изменению состояния функциональных

преобразователей устройства. Далее работа устройства происходит аналогично описанному.

Экспериментальные исследования заявляемого устройства для импульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя, выполненного по трехфазной схеме со средней точкой, показали, что по сравнению с прототипом заявляемое устройство обеспечивает независимость реализации фазового

сдвига от частоты и амплитуды синхронизирующих напряжений, а следовательно повышается точность работы.

Формула изобретения Устройство для импульсно-фазово о управления m-фазным тиристорным преобразователем, содержащее задатчик угла управления, синхронизатор, входы которого подключены к синхронизирующему напряжению, а выходы соединены с

соответствующими адресными входами распределителя импульсов, выходы которого предназначены для подключения через усилители-формирователи к управляющим эле .гродам тиристоров, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности, в него введены элемент ИЛИ, кольцевой счетчик, первый, второй и третий функциональные преобразователи, первый и второй сумматоры, нуль-орган и первый и второй

перемножители, при этом к выходам распределителя импульсов подключен через элемент ИЛИ кольцевой счетчик, выходы которого через третий функциональный преобразователь соединены с вторым входом второго сумматора, к первому входу которого подключен задатчик угла управления, выход второго сумматора соединен с входами первого и второго функциональных преобразователей, выходы которых соответственно соединены с вторыми входами первого и второго перемножителей, первые входы которых подключены к соответствующему синхронизирующему напряжению, выходы первого и второго перемножителей соединены с входами первого сумматора, выход которого через нуль-орган соединен с модулирующим входом распределителя импульсов, причем первый и второй функциональные преобразователи реализуют следующие функциональные зависимости:

(uale)

sin .

UV1oin ,rtt

Uy2

sing sin p

где Uyi, Uy2 - сигналы на выходах, соответственно первого и второго функциональных преобразователей;

а- сигнал на выходе второго суммато0 ра;

а- угол сдвига по фазе между синхронизирующими напряжениями, а третий функциональный преобразователь реализует следующую функциональную за5 висимость:

„ 360 эл.град. . v «ц - „ где п - число состояний кольцевого счетчика, которое пропорционально числу фаз 0 преобразователя,

ац - целочисленное текущее состояние этого счетчика (К 0; п-1).

i Uytfcyj); Uyi (ofsag)

0,9 0,6 43

-u,i -0,6 -09

24

ipaa

)

D

Ј)

S