Устройство для управления мощныммногофазным тиристорным преобразова-телем Советский патент 1976 года по МПК H02P13/16 

ных углов регулирования по максимуму и минимуму и временные диаграммы его работы.

Устройство для управления мощным многофазным тиристорным преобразователем частоты содержит в каждой фазе питающей сети формирователь 1 входного синхронизирующего напряжения, формирователи 2 и 3 опорных синусоидальных напряжений, формирователи 4 и 5 управляющих синусоидальных напряжений, нуль-органы 6i-бге, -7и, двухкаскадные усилители 8i-8, 9i-9«, lOi-Юи, , схему 12 регулируемого ограничения предельных углов регулирования по минимуму и максимуму.

Формирователь 1 содержит фазосмещающий мост, диодный ограничитель, усилитель-ограничитель и активный С-фильтр (фиг. 2, а).

Фазосмещающий мост, два плеча которого образованы вторичными обмотками трансформатора 13, а два других - переменным резистором 14 и конденсатором 15, служит для исключения рассогласования по фазе (вход- выход) из-за разброса параметров элементов активного С-фильтра. Рассогласование устраняется изменением величины активного плеча моста (резистор 14). Включение на входе активного фильтра 16 ограничителя амплитуды 17-18-19 нозволяет стабилизировать амплитуду выходного сигнала формирователя 1 при колебаниях напряжения питания сети /вх.

Однако для более качественной стабилизапии выходного напряжения Uon (фиг. 2, г), учитывая возможность разброса параметров диодов 18 и 19, неидентичное изменение их динамического сопротивления при колебаниях температуры окружающей среды, введен стабилизатор амплитуды переменного прямоугольного напряжения, представляющий собой усилитель-ограничитель с отрицательной обратной связью, выполненный на интегральной микросхеме.

Активный С-фильтр 16, включенный на выходе формирователя 1, представляет собой узкополосный четырехзвенный третьоктавный баттервортовский полосовой фильтр, пропускающий практически только основную гармонику (50±ЗГц), за счет чего обеспечивается исключение субгармонических составляющих в опорном синхронизирующем напряжении.

Стабильность выходного синусоидального напряжения формирователя f/on (фиг. 2, г) обеспечивается за счет того, что помимо стабилизации входного сигнала фильтра источники питания i и EZ стабилизированы, а коэффициент передачи активного фильтра 16 постоянен и равен л: единице.

Формирователи 2 и 3 опорных синусоидальных напряжений выполнены на операционных усилителях, имеющих одинаковые коэффициенты передачи и, следовательно, равные амплитуды напряжений УОЩ и f/on, на выходах. Так как выходное напряжение формирователя

1подается на разные входы формирователей

2и 3 (фиг. 4 - неинвертирующий вход и фиг. 5 - инвертирующий), то получают опорные

напряжения для фазы и противофазы, подаваемые на входы соответствующих нуль-органов 6i-6п и -7п (например, фазы и противофазы Л).

5 На эти же входы нуль-органов 6i-6 и -7п, выполненных как и формирователи 2 и 3 на интегральных микросхемах, подаются и выходные напряжения формирователей 4 и 5 управляющих напряжений, выполненных на

0 операционных усилителях, причем коэффициенты их передачи для достижения идентичности выходных напряжений также устанавливают одинаковыми. Идентичность коэффициентов передачи опе5 рационных усилителей достигается за счет установки прецизионных резисторов на входе и в отрицательной обратной связи (резистор 17 на фиг. 4 или резистор 18 на фиг. 5). Нуль-органы 6i-бтг, 7i-7п для увеличения

0 чувствительности и уменьшения мощности управления в фазосмещающем устройстве выполнены на операционных усилителях в интегральном исполнении (фиг. 3). Двухкаскадные усилители 19 и 20 выполнены на транзисторах обратной проводимости 21 и 22, устанавливаются на выходе нуль-органов. Усилители вводятся не только для усиления сигналов нуль-органов, но и для ввода в устройство со схемы ограничения 12 сигналов ограничения (Ui, C/g - для фазы А и t/g, 4 - для противофазы Л).

Схема 12 регулируемого ограничения (фиг. 6, а) предельных углов регулирования преобразователя по максимуму и минимуму содержит резистивно-емкостный мост (резисторы 23, 24, 25, конденсатор 26), нуль-орган 27, выполненный на интегральной схеме, и формирователи ограничивающих сигналов на транзисторах 28 и 29 по минимуму а-мин и по максимуму СХмако.

Ограничивающие импульсы f/з, t Для противофазы получают идентичной схемой (как и на фиг. 6, а), только здесь используется отрицательная полуволна фазосмещающего моста,

5 и напряжение смещения f/см подается другой полярности.

Для одновременного и идентичного изменения предельных углов регулирования во всех фазах преобразователя используется общий

0 псточник напряжения смещения f/oi, в нулевой (общий) провод которого включен переменный резистор, благодаря чему одновременно меняются положительный и отрицательный уровни UCM, подаваемого на операционные

5 усилители всех фаз и противофаз.

Схема форглирования импульсов ограничения позволяет получать импульсы ограничения предельных углов регулирования и при снятии UCM. В этом случае длительность выходкого импульса с операционного усилителя нуль-органа 27 составляет 180 эл.град., что соответствует максимальному диапазону регулирования. Колебания напряжения сети не оказывают

влияния на фазу ограничивающих импульсов.

так как на входе нуль-органа 27 (фиг. 6, а, в) происходит суммирование стабилизированных по амплитуде напряжения С/с, поступающего с выхода фазосмещающего моста, и напряжения смещения /см.

Устройство, представленное на фиг. 1, работает следующим образом.

Входное напряжение С/вх (фиг. 2, б) формируется формирователем 1 (фиг. 2,в, г), после чего подается на входы формирователей 2 и 3 опорных синусоидальных напряжений. С выходов этих формирователей опорные напряжения 17оп1 и и оя, поступают на входы нульорганов 6i-6и и , где происходит их сравнение с изменяющимися по амплитуде и частоте управляющими напряжениями С/у, и f/yj синусоидальной формы. В момент времени, когда мгновенные значения этих напряжений становятся равными по абсолютной величине, на выходах нуль-органов 6i-6п и 7i-7п возникают управляющие импульсы, усиливаемые двухкаскадными усилителями 8i-8п, 9i-9„, lOi-10„ и , с выходов которых импульсы подаются на формирующие и усилительные устройства.

Импульсы ограпичения предельных углов регулирования по минимуму а,ип и максимуму Кмакс формируются при поступлении напряжения С/оп (фиг. 6, а, б) на вход схемы ограничения 12, которое сдвигается фазосмещающим мостом 23-24-25-26 на 90 эл. град, (фиг. 6,а), затем сравнивается на входе нульоргана 27 (фиг. 6,0) с напряжением смещения f/cM, от уровня которого зависит диапазон регулирования преобразователя; выходной импульс С/ис (фиг. 6, г) дифференцируется дифференцирующей цепочкой 30-31 (фиг. 6, д). Отрицательный импульс через диод 32 запирает транзистор 28, и на его коллекторе формируется импульс Uz положительной полярности, который вводится в устройство через усилители lOi-10„ и lli-iU и служит для ограничения по минимуму амин.

Положительный импульс (фиг. 6, д) через диод 33 открывает транзистор 29, и с его эмиттера снимается импульс положительной полярности f/i, служащий для ограничения по максимуму avaKc, который вводится в устройство через усилители 8i-8 и 9i-9п.

Импульсы ограничения как по максимуму, так и по минимуму имеют положительную полярность (фиг. 6, е), и усиления их амплитуды

до двухкратного значения опорного напряжения С/оп не требуется.

При нормальной работе в заданном диапазоне регулирования импульсы ограничения, вводимые в устройство через вторые входы двухкаскадных усилителей 8i-8п, 9i-9п, lOi-Юп, 111-Ил, никакого влияния на работу преобразователя не оказывают. При «избыточном же сигнале управления

С/у на входе нуль-органов или их выходе из строя импульсы ограничения выполняют роль симметричных управляющих импульсов, ограничивающих диапазон регулирования преобразователя на заданном уровне.

Формула изобретения

1.Устройство для управления мощным многофазным тиристорным преобразователем частоты, содержащее в каждой фазе питающей сети формирователь входного синхронизирующего напряжения, формирователи опорных синусоидальных напряжений, нуль-органы, схему регулируемого ограничения предельных углов регулирования по максимуму и минимуму, отличающееся тем, что, с целью повыщения симметрии управляющих и ограничивающих импульсов, повыщения надежности, а

также снижения потребляемой мощности и габаритов, оно снабжено двухкаскадными усилителями и формирователями управляющих напряжений, причем выход формирователя входного синхронизирующего напряжения соединен с входом формирователя опорного синусоидального напряжения и с входом схемы ограничения, выход которой по максимуму подключен к входам первых каскадов упомянутых усилителей, а выходы нуль-органов подсоединены к другим входам первых каскадов двухкаскадных усилителей с выходами, связанными с другими входами вторых каскадов усилителей.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения независимости

амплитуды выходного напряжения фильтра от колебаний напряжения сети, указанный формирователь входного синхронизирующего напряжения содержит фазосмещающий мост, диодный ограничитель, усилитель-ограничитель, активный C-фильтp с коэффициентом передачи, равным единице.

Uz

д, Щ

czitoto4Z3fi3g3-,n,

-ЕЗЖССБл

§1

5|

§

Ч-1

II

в ,6

г

at

Uon,S

)t

/

Урд биоду . Vo.

- ну Jill органа

да усилитенога устpouonSa.

-/..

KSxodi

НуЛЬ

органа.

fui.S

g UcUcH.S,

V,,

г Uuc, f

д идц,6

/(jOt

U,Lf2,6

M

tjiSi