УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ Советский патент 1968 года по МПК G05M1/08 

Настоящее изобретение относится к преобразователям переменного тока в постоянный, в частности для силового реверсивного преобразователя переменного тока в регулируемый постоянный.

Одним из направлений развития электропривода является создание полупроводникового электропривода с исполнительными двигателями постоянного и переменного тока, в которых регулирование тока якоря осуществляется управляемым выпрямителем на тиристорах. Реверсивные схемы таких преобразователей содержат два плеча, являющихся нереверсивными управляемыми выпрямителями, которые последовательно включены на общую нагрузку (например, якорь двигателя постоянного тока, фазная обмотка двигателя переменного тока).

Одной из особенностей реверсивного управляемого выпрямителя является возможность появления токов короткого замыкания при одновременном открытии вентилей двух нереверсивных выпрямителей. Возможность появления токов к.з. предотвращают двумя способами: созданием систем управления зажиганием тиристоров с применением специальных логических блоков, исключающих возможность появления токов к.з., или включением в схему преобразователя специальных элементов защиты (уравнительные реакторы, быстродействующие предохранители), уменьшающих перегрузку тиристоров.

Известны устройства управления зажиганием тиристоров, управляющие фазой с помощью фазовращателя, релаксационного генератора и ряда других устройств.

Предлагаемое устройство управления тиристорными преобразователями имеет три идентичных канала выработки управляющих импульсов для каждой фазы преобразователя.

Особенность данного устройства состоит в том, что генератором управляющих импульсов каждой фазы преобразователя является логическая система типа «ИЛИ-ИЛИ», исключающая возможность одновременного управления тиристорами, в цепи которых может возникнуть ток к.з. (т.е. тиристорами одной фазы, но принадлежащих различным плечам преобразователя).

Кроме того, предлагаемое устройство содержит элементы, исключающие появление управляющих импульсов в каком-либо плече преобразователя в случае, если в другом плече имеется ток нагрузки.

В зависимости от назначения преобразователя может применяться различное число фаз и, следовательно, различное число каналов выработки импульсов с соответствующими фазовыми сдвигами управляющих импульсов различных каналов управления.

Разработанное устройство обеспечивает возможность изменения угла открытия тиристоров в пределах от 0 до 180 эл. град., обладает помехоустойчивостью и стабильно работает при искаженной форме синусоиды сети питания.

Известно несколько принципов выработки управляющих сигналов тиристоров. Наиболее распространенными из них являются схемы с фазовращателем, схемы с насыщающимся реактором, схемы с триггерными элементами и др.

В разработанной системе управления принято сочетание схемы с триггерными элементами на переключающих диодах, с «вертикальным» управлением пилообразным напряжением. На фиг. 1 приведена принципиальная схема одного канала выработки управляющих импульсов для тиристоров, включенных в различные плечи одной фазы силового трансформатора со схемой переключения; на фиг. 2 - диаграмма напряжений.

Принцип действия схемы состоит в следующем. На конденсаторе 1 развивается пилообразное напряжение U₁, образуемое зарядом конденсатора от источника постоянного напряжения U₁ через резистор 2 и разрядом его через триод 3, на базу которого подается синхронизирующее напряжение, сфазированное с анодным напряжением тиристоров. Переключающие диоды 4 и 5 находятся под напряжением U_ε, являющимся алгебраической суммой пилообразного напряжения и регулируемого напряжения постоянного тока U_сигн, развивающегося на резисторах 6 и 7. В тот момент, когда суммарное напряжение на переключающем диоде достигает порогового U_порог значения, диод включается, и конденсатор 1 разряжается на первичную обмотку трансформатора 8 или 9, создавая управляющий импульс U_вых. Напряжение сигнала определяет момент включения переключающего диода и, следовательно, фазу управляющего импульса относительно фазы синхронизирующего напряжения.

После включения одного из переключающих диодов напряжение конденсатора 1 падает. Вследствие этого второй диод переключиться не сможет, чем достигается принципиальная невозможность появления управляющего импульса в другом плече данной фазы преобразователя.

Для исключения токов короткого замыкания в таких режимах, когда по каким-либо причинам тиристор одного из плеч силового каскада преобразователя продолжает оставаться открытым после снятия управляющего сигнала, в предлагаемой системе управления предусмотрена схема переключения 10. Назначение данной схемы - исключить возможность появления управляющих импульсов в одном плече преобразователя в том случае, когда в другом плече имеется силовой ток.

Схема переключения 10 выполнена на триодах 11 и 12, шунтирующих оба плеча резисторов 6 и 7, на которых выделяется напряжение сигнала. Триоды управляются напряжениями сериесных резисторов 13 и 14. Если существует ток в одном плече силового каскада преобразователя, то на соответствующем сериесном резисторе развивается напряжение, которое, открывая соответствующий триод 11 или 12, препятствует появлению управляющего сигнала такой полярности, которая вызывает появление тока в другом плече силового каскада.

Устройство управления тиристорными преобразователями переменного тока в постоянный, содержащее генератор пилообразного напряжения, силовой и выходной трансформаторы, диоды и шунтирующие транзисторы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и исключения одновременного появления управляющих импульсов противоположных фаз, база транзистора генератора через одну из вторичных обмоток силового трансформатора и встречно-последовательно соединенные анодами диоды подключена одновременно к анодам двух переключающих диодов, катоды каждого из которых через соответствующие первичные обмотки выходных трансформаторов соединены с разнополярными клеммами источника сигнала, при этом одна из клемм через переход коллектор-база шунтирующего транзистора и два сериесных резистора подключена к эмиттеру другого шунтирующего транзистора, база которого совместно с эмиттером первого из них подключена к коллектору транзистора генератора пилообразного напряжения.