УСТРОЙСТВО для УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Советский патент 1968 года по МПК H02M5/16 H02M1/00 H02M5/12 

Предложенное устройство для управления прео бразователем однофазного переменного тока в трехфазный ток регулируемой частоты содержит, как и известные, задающее устройство, узел пересчета на трансформаторах насыщения и управляемых вентилях, блок деления частоты импульсов, фазосдвигающий блок и блок трансформаторов насыщения на выходе. Новым в этом устройстве является то, что В качестве задающего устройства использо-ван сельсин, воздействующий на узел пересчета, блок деления частоты .импульсов и на фазосдвигающий блок, что обеспечивает гибкое и качественное бесконтактное управление. Для изменения последовательности чередования фаз выходного напряжения узел пересчета может быть совмещен с блоком деления частоты импульсов и содержать в «аждом из трансформаторов насыщения по две обмотки выходного сигнала для изменения направления пересчета. Для обеспечения избирательного действия трансформаторов насыщения на выходе они имеют обмотки подм-агничи/вания по чи1слу каналов пересчета. На фиг. 1 изображена силовая схема преобразователя; на фиг. 2 - схема управления этим преобразователем; на фиг. 3 - кривые изменения напряжений на выходе преобразователя при рабочей частоте равной, например. Уз -частоты питающего напряжения. Преобразователь состоит из управляемых полупроводниковых вентилей и реактора РР с тремя обмотками, со средних точек которого сни1у:-ается выходное напряжение (зажимы а - b - с). Преобразователь питается от сети переменного тока (зажимы d - е). При работе в выпрямительном режиме вентилей В1 и В2 образуется .положительная полуволна напряжения рабочей частоты фазы а, отрицательная полуволна получается при работе в выпрямительном режиме вентилей ВЗ и В4. Вследствие индуктивного характера нагрузки, которой является, например, двигатель, ток в фазах рабочей частоты отстает от напряжения. Поэтому .при работе одной пары вентилей в .выпрямительном режиме, другая пара переводится в инверторный режим, с целью обеспечения .возвр,ата реактивной мощности на шины питания. Вследствие того, что отдаваемая реактивная мощность отдельных фаз сдвинута на 120°, основная составляющая реактивного тока нагрузки замыкается внутри пр:еобр.а.зователя и не выходит в питающую сеть. Схема управления нреобразователем обеспечивает подачу .выпрямительных и инверторных имнульсов на вентили В1-В12, с циклическим переходом вентилей из режима в режим, в соответствии с заданной рабочей частотой на выходе.

Управляющие импульсы -подаются на зажимы /-24 сил-овой схемы с зажимов /-24 icxeмы управления (фиг. 2).

Для получения требуемого направления вращения, а также требуемой ступени выходной частоты и величины напряжения ,на выходе, предусмотрено задающее устройствосельсин, воздействующий на блок БФ сдвига фаз, блок БД4 деления частоты, узел пересчета УП и блокирующий тороидальный реактор РБ.

Ограничение тока и отключение устройства при коротком замыкании обеспечивается с помощью блока ограничения тока 0 и блока отключения БВ.

Генератор инверторных импульсов содержит тороидальный насыщающийся сердечник ТИ, две -первичные обмотки которого питаются от переменного напряжения через омические сопротивления Ri, R-y и конденсатор Cj. Благодаря этому на вторичных обмотках сердечника ТИ возникают импульсы напряжения, опережающие момент перехода питающего напряжения через .нуль.

Генератор выпрямительных импульсов содержит тороидальный .насыщающийся сердечиик ТВ. Одна первичная обмотка, питающаяся через конденсатор €2 и сопротивление PS, сдвигает управляющие импульсы .вторичной обмотки сердечника ТВ. Другая первичная обмотка питается через блок .ВФ сдвига, фазы, ток которого перемещает управляющий импульс в сторону уменьшения угла регулирования. Сердеч-ни-к ТВ имеет дополнительные обмотки Wg, замыкаемые накоротко при срабатывании блока отключения тока БВ. При этом управляющие импульсы выпрямительного режима снимаются.

.Вторичные обмотки насыщающихся сердечников ТИ и ТВ питают .электроды управления вентилей ВУ1, ВУ, ВУ и ВУ усилителя импульсов.

Конденсаторы Сз, Сц, С, Cf, этого усилителя заряжаются от обмотки Wy трансформатора ТПУ. при п.оочередном отпирании вентилей ВУ, ВУ, ВУз, происходит разряд указанных Конденсаторов через обмотки трансформаторов управления ТУ1 ТУ}2. Возникающие на трансформаторах управления импульсы подаются на управляющие электроды вентилей силовой схемы.

Отпирание управляемых вентилей сфазировано в противофазе с напряжением заряда конденсаторов с тел1, чтобы не происходило короткого замыка.ния обмоток трансформатора ТПУ.

В цепь усилителя инверторных импульсов включены первич,ные обмотки трансформатора ТУД для управления вентилем ВУб делителя частоты. На анод вентиля ВУ подается положительное напряжение от конденсатора Су, заряжаемого от выпрямительного устройства через сопротивление и индуктивность У./. При Отпирании вентиля проходит импульс тока через обмотки транОформаторов ТП1-ТП6 узла пересчета. Током вентиля ВУ5 .заряжается конденсатор Cg, но окончании заряда ток прекращается и вентиль ВУ5 запирается. Напряжение конденсатор.а С создает отрицательное смещение в цепи управления, -вследствие чего импульсы, идущие

от обмотки трансформатора ТИ через трансформатор ТУД не могут повторНО Открыть вентиль. Конденсатор Cg р-азряжается через сопротивление и цепь блока сдвига фаз ВФ, который изменяет время разряда ко.нденсатора. Когда -конденсатор Cg разрядится, вентиль ВУ может повторно открыться импульсом управления. -Скорость разряда конденсатора определяет ч-астоту циклов и чаСтоту выходного напряжения.

Пересчетное устройство имеет шесть каналов, работающих поочередно. При работе канала подмагничиваются в определенном направлении сердечники насыщающихся трансформаторов управления, ТУ1 - ТУ2, что обеспечивает исключение -выпрямительных или инверторных импульсов в целях Со-ответствующих вентилей силовой схемы. Каждый канал содержит один управляемый кремниевый вентиль (ВУв-ВУц) и трансформатор пересчета

(ТП;1- ТП6). При работе одного из ка.налов ток работающего вентиля обтекает обМОтку а трансформатор.а данного канала и обмотки б тра.нсформаторов всех ка.налов. Обмотка а имеет вдвое больше витков, чем обмотка 6.

Вследствие этого сердечник трансформатора работающего канала будет насыщаться при однОм -направлении магнитного потока, остальные - при Противоположном. На обмотки 8 подается импульс -от делителя частоты, ампервитки которого вызывают перемагничивание сердечника транСформатора работающего канала и не изменяют потока в Остальных сердечниках, намагничивание которых совпадает п-о .направлению. Поэтому

(шпульс появляется только на обмотках г v( д трансформатора работающего канала. От Обмот-ки г импульс -подается через Один из диодов нечетной труппы Ду, Д, Дъ Дд, Дц, Дп на электрод управления следующего вентиля;

от 0|б.мот1ки д через один из диодов четной группы Д4, Дб, Дв, Дю, Д12, Ди на электрод управления предыдущего вентиля. Общие точки Обмоток г И д через конденсаторы Сд (И Сю присоединены к катодам вентилей

ВУе - ВУц. Путем подачи отрицательного смещения на конденсаторы С или Сю соответствующее направление пересчета исключается. Отрицательное смещение на эти конденсаторы подается от фазочувствительного

выпрямителя ФВ. Для комм)тации тока с одного канала пересчета «а другой служит кондепсатор Си, переза-ряжаемый через сопротивления и R.

л.равление фазы которого определяется положением ротора сельсина. На обмотки трансформаторов T0Bi и ТФВ подается напряжение от сельсина, суммирующееся с переменным напряжением с прямым « обратным направлением фаз. При повороте ротора в одну сторону напряжение на трансформаторе T0Bi возрастает, а на трансформаторе ТФВ. падает, при повороте в другую - возрастает на втором и падает на первом. Напряжения от трансформаторов ГФВ, и ГФБ,, выпрямленные диодами Дк,, через стабилитроны CTi и СГа подаются на цепи исключения пересчета. Напряжения пробоя стабилитронов выбираются так, чтобы при нулевом положении сельсина оба направления пересчета были закрыты, при небольшом смещении сельсина соответствующее направление открывалось.

Блок БФ сдвига фаз содержит выпрямительный мост на диодах Ди)-Д-2-2. включенный в цепь одной пз первичных o6jMOTOK сердечника ТВ генератора выпрямительных импульсов. Цепь выпрямленного напряжения замыкается через управляемый кре.мн-иевый вентиль ВУ1-2, сопротивления /.,, R. При омической нагрузке вантиль после каждого полупериода тока будет запираться, поэтому можно регулировать величину переменного тока в цепи моста, управляя моментом зажигания вентиля На цепь управления подается напряжение от вторичной обмотКИ сельсина СУ, выпрямляемое мостом из диодов Даз-Дав- Момент подачи отпирающего импульса определяется моментом, когда напряжение на конденсаторе Cig достигнет величины напряжения отпирания вентиля- переключателя ВПУ. Это время при данной емкости конденсатора Сгл и величине сопротивления Кц зависит как от величины напряжения, определяемого положением сельсина, так и от сопротивления утечки . Сопротивление утечки шунтируется блоком ограничения тока БО.

Изменение тока, проходящего через диод ВУц, изменяет падение напряжения на сопротивлении Ri. Это напряжение сглаживается емкостью Ci2 и подается на делитель частоты таким образом, что при увеличении этого напряжения конденсатор Cs быстрее разряжается, и частота увеличивается.

Напряжение от вторичной обмотки сельсина СУ, выпрямленное мостом из диодов Дгз -Д26, подается в цепь тороидального блокировочного реактора РБ, состоящую из стабилитрона СТ, сопротивления Ri3 и заградительного реактора РЗ. При нулевом положении сельсина, а также при положениях, когда выпрямленное напряжение меньше пробивного для СТ, сердечник реактора не подмагничивается, индуктивность его вторичной обмотки велика и выпрямительные имлульсы генератора ТВ запираются. Когда выпрямленное напряжение моста становится больше пробивного для СТ, в цепи обмотки РЗ потечет ток, обеспечивающий насыщение сердечника, .и в схеме появятся

имлульсы выпрямительного режима.

Вторичное напряжение трансформатора ТО блока ограничения тока, питаемого от трансформатора тока ТТ силовой схемы, подается на сопротивление Ru- Падение напряжения на этом сопротивлении пропорционально току в первичной обмотке. Когда ток достигает значения ограничения, пробивается стабилитрон СТ, сопротивление R-i2 шунтируется, и момент отпирания вентиля ВУ. задерживается, что увеличивает угол регулирования вентилей BI-Bi2 силовой схемы и ограничивает ток.

При коротком замыкании напряжение на сопротивлении RU резко возрастает, вследствие чего пробивается стабилитрон СТ, и

подается отрицательное смещение на катод

вентиля При этом проходит ток через

диод Дат и ВУщ откроется.

Анодная цепь питается от постоянного напряжения выпрямителя ВУ.

Постоянный то-к, проходя через диоды Дав, и Дзо, шунтирует обмотки трансформатора ТВ, вследствие чего будут сняты импульсы выпрямительного режима.

Для повторного включения преобразователя необходимо отключить и вновь подать питающее напряжение.

35

Предмет изобретения

1.Устройство для управления преобразователем однофазного переменного тока в трехфазный ток регулируемой частоты, содержащее задающее устройство, узел пересчета на трансформаторах насыщения и управляемых вентилях, блок деления частоты импульсов, фазосдвигающий блок и блок трансформаторов насыщения на выходе, отличающееся

тем, что, с .целью 01беспечения гибкого бесконтактного управления, в качестве задающего устройства использован сельсин, воздействующий на узел пересчета, блок деления частоты импульсов и на фазосдвигающий

блок.

2.Устройство по п. , отличающееся тем, что, с целью изменения последовательности чередования фаз выходного напряжения, узел пересчета совмещен с блоком деления

частоты импульсов и содержит в каждом из трансформаторов насыщения по две обмотки выходного сигнала для изменения направления пересчета.

3.Устройство по пп. I и 2, отличающееся тем, что, с целью избирательного действия

трансформаторов насыщения на выходе, они имеют обмотки подмагничивания по числу каналов пересчета.

2

и

ифазыЬ

ифазыС