Устройство для управления реверсивным трехфазным преобразователем с двукратным включением вентилей Советский патент 1992 года по МПК H02M7/00 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано, например, в реверсивных приводах постоянного тока с реверсом по току якоря.

Известно устройство для управления мостовым реверсивным преобразователем, содержащее для каждого комплекта силовых вентилей симметричное фазосдвигающее устройство (ФСУ) с широкими управляющими импульсами (больше 60 эл.град.) и логическое устройство для выработки дополнительных управляющих сигналов, обеспечивающих режим двукратного включения вентилей, а также общий для обоих силовых комплектов датчик выходного напряжения преобразователя. Логические устройства обоих силовых комплектов подключены к выходным сигналам соответствующих им ФСУ, датчика выходного напряжения преобразователя, э также звена системы авторегулирования преобразователя, определяющего режим работы преобразователя: выпрямительный или инверторный.

Недостатками известного устройства являются:

-пониженное быстродействие в процессе реверсирования преобразователя, осуществляемого с рекуперацией энергии в питающую сеть переменного ток а, обусловленное тем, что весь этап рекуперации производится в режиме однократного включения вентилей преобразователя;

-пониженная надежность вследствие сложности его структуры, обусловленной наличием датчика выходного напряжения преобразователя и связей с силовой частью преобразователя и его системой авторегулирования.

Целью изобретения является повышение быстродействия преобразователя в процессе его реверсирования и повышение надежности устройства путем его упрощения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления реверсивным трехфазным преобразователем с двукратным включением вентилей, содержащим на каждый комплект силовых вентилей фаяос(/)

С

vj СЛ О О О

со

двигающий блок, снабженный тремя входами для подключения синхронизирующих напряжений, формирующий на своих шести выходах систему симметричных импульсов, шесть элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами устройства, а первые входы соединены с соответствующими выходами фазосдвигающего блока, и блок формирования импульсов для повторного включения вентилей, использован фазосд- вигающий блок, формирующий выходные импульсы шириной 120 эл.град., в блок формирования импульсов для повторного включения вентилей введены три компаратора, шесть одновибраторов и шесть элементов И, снабженных входами запрета, при этом выходы элементов И подключены к вторым входам соответствующих элементов ИЛИ, первые входы элементов И подключены к выходам соответствующих одновибраторов, входы одновибраторов последовательно объединены в пары, подключенные к выходам соответствующих компараторов, входы которых соединены с соответствующими входами фазосдвигающего блока, при этом элементы И вторыми входами соединены соответственно с третьим, четвертым, пятым, шестым, первым и вторым выходами фазосдвигэющего блока, а входами запрета соединены соответственно с шестым, пятым, вторым, первым, четвертым и третьим выходами фазосдвигающего блока

На фиг 1 изображены функциональная схема устройства управления одного комплекта силовых вентилей реверсивного преобразователя и схема самого комплекта силовых вентилей; на фиг.2 - временные диаграммы: по оси I - фазные напряжения питающей сети UA, UB, Uc, по оси II - синхронизирующие напряжения ФСУ DAB. UBC, UCA и импульсы выходного напряжения одновибраторов, по осям A-Z изображены уп- равляющие сигналы ФСУ по соответствующим каналам трех фазной мостовой схемы преобразователя для трех значений углов регулирования: 30, 90 и 150 эл.град.; нафиг.З -схемная реализация элементов 2И-ЗАЛРЕТ на базе серийной микросхемы К 155Л44.

Устройство содержит симметричное ФСУ 1 (символами A-Z обозначены каналы управления силовыми вентилями катодной и анодной групп преобразователя), компараторы 2-4, одновибраторы 5-10, элементы 2И-ЗАПРЕТ 11-16, элементы 2ИЛИ 17-22, силовые вентили 23 преобразователя, нагрузку 24 преобразователя

Компараторы 2-4 подключены к соответствующим синхронизирующим напряжениям ФСУ и преобразуют напряжение

синусоидальной формы в напряжение прямоугольной формы. При этом одновибраторы 5,7,9 срабатывают при наличии на их входах сигналов положительной полярности, а одновибраторы 6,8,10 - при наличии сигналов отрицательной полярности синхронизирующего напряжения.

Вторые входы И и запрещающие входы элементов 2И-ЗАПРЕТ, а также вторые входы элементов 2ИЛИ подключены к соответствующим каналам управления ФСУ.

Устройство управления обеспечивает следующий порядок работы преобразователя,

В выпрямительном режиме.

В диапазоне углов регулирования а 0-60 эл град на вентили преобразователя подаются только управляющие импульсы с ФСУ Преобразователь при этом работает в

режиме однократного включения вентилей В диапазоне углов регулирования « 60-120 эл.град. на вентили преобразователя подаются управляющие импульсы с фазосдвигающего и логического устройств

Преобразователь работает в режиме двукратного включения вентилей.

В режиме реверсирования преобразователя.В диапазоне углов регулирования а 180-120 эл.град. на вентили преобразователя подаются только управляющие импульсы с ФСУ 1 Преобразователь работает в режиме однократного включения вентилей При этом происходит рекуперация энергии в питающую сеть

В диапазоне углов регулирования а 120-60 эл град, на вентили преобразователя подаются управляющие импульсы с фазосдвигающего и логического устройств

Преобразователь работает в режиме двукратного включения вентилей, рекуперация энергии в питающую сеть отсутствует.

Работа устройства управления рассматривается на примере реверсивного электрического привода постоянного тока с реверсом по току якоря.

Включение ФСУ 1 производится сигналом из системы управления (на фиг.1 не показана). При этом ФСУ вырабатывает

симметричную систему управляющих импульсов, которые подаются на вторые входы логических элементов 2ИЛИ, а с их выходов - на управляющие электроды вентилей преобразователя.

В выпрямительном режиме в диапазоне углов регулирования а 0-60 зл.град. (например, при а 30 эл.град.) импульсом ФСУ в момент времени и включается через логический элемент 2ИЛИ 17 вентиль А. Ток

нагрузки начинает протекать по вентилям АУ. В момент времени г импульсом ФСУ через логический элемент 2ИЛИ 22 включается вентиль Z. Ток нагрузки начинает протекать по вентилям AZ. Дальнейшая коммутация вентилей протекает аналогично. Преобразователь работает в режиме однократного включения вентилей. Цикл коммутации вентилей имеет следующий

ВИД

AY-AZ

AZ- BX

CX-CY

В выпрямительном режиме в диапазоне углов регулирования а 60-120 эл.град (например, при « 90 эл.град) в момент времени t2 импульсом ФСУ включается вентиль А. Ток нагрузки начинает протекать по вентилям AY. С момента времени t3 синхронизирующее напряжение UAB принимает отрицательное значение. При этом одно- вибратор 6 по сигналу с компаратора 2 выдает кратковременный импульс (см. фиг,2). Таким образом, на логическом элементе 21/1-ЗАПРЕТ 12 имеются сигналы на обоих входах И и отсутствует сигнал на запрещающем входе При этом элемент 2И-ЗАПРЕТ 12 срабатывает и через элемент 2ИЛИ 18 выдает управляющий сигнал на вентиль X.

Вентиль X включается и ток нагрузки начинает протекать по вентилям АХ. По окончании выходного импульса одновибра- тора 6 логический элемент 2И-ЗАПРЕТ 12 выключается, управляющий сигнал с вентиля X снимается,,но ток нагрузки продолжает протекать по вентилям АХ.

В момент времени т.4 импульсом ФСУ включается вентиль Z, ток нагрузки начинает протекать по вентилям AZ. Дальнейшая коммутация вентилей протекает аналогично.

Преобразователь работает в режиме двукратного включения вентилей. Цикл коммутации вентилей имеет следующий вид:

AY - АХ - AZ - CZ

BZ-BY-BX-AX

СХ - CZ - CY - BY

При работе преобразователя в выпрямительном режиме в диапазоне углов регулирования а - 0-120 эл.град. двигатель работает в двигательном режиме,

При реверсировании двигателя на первом этапе (торможение с заданной частоты вращения до нуля) двигатель работает в генераторном режиме. При этом в диапазоне углов регулирования а 180-120 эл.град. преобразователь работает в инвен торном режиме, к якорю двигателя прикладывается

однополярное напряжение преобразователя.

Работа устройства управления в этом режиме рассматривается при угле регулиро- 5 вания а 150 эл.град. В момент времени t4 сигналом ФСУ включается вентиль А, ток нагрузки начинает протекать по вентилям АУ. В момент времени ts сигналом ФСУ включается вентиль Z, ток нагрузки начина0 ет протекать по вентилям AZ. Таким образом, преобразователь работает в режиме однократного включения вентилей.

При дальнейшем торможении в диапазоне углов регулирования а 120-60

5 эл град, преобразователь переводится в режим двукратного включения вентилей. При этом прекращается рекуперация энергии в сеть, а к якорю двигателя прикладываются только те отрезки напряжения преобразо0 вателя, которые суммируются с его напряжением (в отличие от режима однократного включения вентилей, когда к якорю двигателя прикладывается знакопеременное напряжение преобразователя). Работа

5 устройства управления аналогична работе в выпрямительном режиме в диапазоне углов регулирования а 60-120 эл.град. Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет использования режима двукратного вклю0 чения вентилей в диапазоне углов регулирования а 120-60 эл.град. в процессе реверсирования преобразователя обеспечивается снижение пульсаций напряжения на нагрузке, сужается зона прерывистых то5 ков В конечном итоге, это приводит к повышению быстродействия преобразователя Повышение быстродействия преобразователя для случая привода постоянного тока с реверсом по току якоря обеспечивает повы0 шение его быстродействия и точности регу- лирования в режимах торможения и реверса.

За счет исключения датчика напряжения преобразователя и электрических свя5 зей с силовой частью преобразователя и системой авторегулирования устройство обладает упрощенной структурой, обеспечивающей повышенную надежность. Формул а изо бретени я Устройство для управления реверсив0 ным трехфазным преобразователем с двукратным включением вентилей, содержащее на каждый комплект силовых вентилей фазосдвигающий блок, снабженный тремя входами для подключения синх5 ронизирующих напряжений, формирующий на своих шести выходах систему симметричных импульсов, шесть элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами

устройства, а первые входы соединены с соответствующими выходами фазосдвигаю- щего блока, и блок формирования импульсов для повторного включения вентилей, о т- ли чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя в процессе его реверсирования и повышения надежности устройства путем его упрощения, использован фазосдвигающий блок, формирующий выходные импульсы шириной 120 эл.град., в блок формирования импульсов для повторного включения вентилей введены три компаратора, шесть одновмбраторов и шесть элементов И, снабженных входами запрета, при этом выходы элементов И подключены к вторым входам соответствующих

0

5

элементов ИЛИ, первые входы элементов И подключены к выходам соответствующих одновибраторов, входы одновибра- торов последовательно соединены в пары, подключенные к выходам соответствующих компараторов, входы которых соединены с соответствующими входами фазосдвигающего б,лока, при этом элементы И вторыми входами соединены соответственно с третьим, четвертым, пятым, шестым, первым и вторым выходами фазосдвигающего блока, а входами запрета соединены соответственно с шестым, пятым, вторым, первым, четвертым и третьим выходами фазосдвигающего блока.

t, UA t2 tj t UQ

Uc

UA

Сущность изобретения: устройство содержит для каждого комплекта силовых вентилей преобразователя симметричное фазосдвигающее устройство (ФСУ) с управляющими импульсами длительностью 120 эл.град. и логическое устройство для выработки управляющих сигналов на повторное включение вентилей, подключенное к синхронизирующим и управляющим сигналам ФСУ. При этом каждый канал логического устройства выполнен в виде последовательно включенных логических элементов 2И- ЗАПРЕТи2ИЛИ. Зил.

Ж

(JAB

UK

X

/

o(

30

(#

jof

у

/

/

x

UCA

UAB

rx

z

ri -

/jo

o(

/50

Фиг. 2

2И

73

Запрет

I ю

физ.З

О

72

Выход