Фазосдвигающее устройство для управления автономным стабилизированным инверторром тока Советский патент 1976 года по МПК H02P13/16 

1

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в системах управления автономными инверторами тока.

Известны фазосдвИгающие устройства для управления автономными инверторами тока, запускающиеся от задающего генератора и управляемые сигналом системы регулирования 1, 2. К недостаткам таких устройств относится наличие части периода, при которой воздействовать на них сигналом управления невозможно, что ухудшает качество переходнаго процесса П1ри сбросе нагрузки и может привести к срыву инвертирования.

Известно также фазосдвигающее уст.ройство, выполненное на основе ждущего мультивибратора 3. При использовании такого фаз01сдвигающего устройства в автономных стабилизированных ИБверторах тока ждущий мультивибратор запускается от отдельного задающего генератора. В таких инверторах при сбросе нагрузки происходит резкий скачок фазы выходного напряжения вправо. Так как в состав инвертора тока входит, как правило, тиристорно-дроссельный регулятор реактивной мощности, то при резком сдвиге выходного напряжения вправо происходит резкое открытие тиристоров этого регулятора, потому что импульсы, формируемые фазосдвигающим устройством, не успевают сдвинуться вправо. В результате этого ток, через тиристоры основного моста инвертора увеличивается и возможен срыв инвертирования. Для устранения этого отрицательного эффекта приходится существенно увеличивать быстродействие системы регулирования инвертора, вводя различные производные, что усложняет ее схему. Кроме того, так как ждущий мультивибратор представляет собой устройство временной задержки, воздействовать на него увеличением быстродействия системы регулирования (при аналоговой форме сигнала) в течение временно устойчивого состояния, которое может совпадать с началом переходного процесса изменения фазы напряжения, не представляется возможным. Таким образом, сохраняется возможность срыва инвертора при значительных сбросах нагрузки. Отрицательный эффект при этом усиливается, когда от инвертора питается асинхронный двигатель. В этом случае наличие в силовой схеме инвертора конденсаторов при1водит при отключении его к возбуждению двигателя. Переход двигателя в генераторный режим соировождается значительным и длительным повышением напряжения на шинах, так как фазосдвИгаюш.ее устройство тиристорно-дроссельного регулятора синхронизировано с задаюш,им генератором, а фаза и частота напряжения возбужденного двигателя существенно отличаются от фазы и частоты импульсов запуска, что не позволяет скомпенсировать емкость инвертора.

Для повышения быстродействия при сбросе нагрузки и упрош,ения . схемы предлагаемое устройство снабжено дополнительным ключом, схемой совпадения и формирователем импульсов, причем выход дополнительного ключа шунтирует выход ждуш,его мультивибратора на обш,ую шину, вход ключа соединен с выходом схемы совпадений, первый вход схемы совпадений связан с задающим генератором, второй вход схемы совпадений соединен с выходом формирователя импульсов, а вход последнего подключается к выходу инвертора.

Кроме того, устройство содержит дололнительный логический элемент ИЛИ, причем первый вход схемы совпадепий связан с выходом задающего генератора через дополнительный логический элемент ИЛИ, один из входов Которого соединен -с системой включения - отключения инве ртора, что обеспечивает возможность отключения инвертора без повышения (ВЫХОДНОГО напряжения при наличии в нагрузке асинхронных двигателей.

Для улучшения качества переходного процесса при отключении инвертора устройство снабжено вторым дополнительным ключом, причем выход этого ключа щунтирует один из входов ждущего мультивибратора на общую шину, а вход второго ключа соединен € системой включения-отключения инвертора.

На фиг. 1 дана блок-схема Описываемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема модификации устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства .на фиг. 1.

Фазосдвигающее устройство (ом. фит. 1) содержит ждущий мультивибратор 1, бесконтактный ключ 2, схему совпадения 3, формирователь 4 импульсов, синхронизированных с напряжением на шинах инвертора, и задающий генератор 5. Фазосдвигающее устройство (см. фиг. 2) дополнительно включает в себя схему ИЛИ 6 и бесконтактный ключ 7.

Устройство работает следующим образом.

Инвертировалное выходное напряжение поступает в формирователь 4, где преобразуется в прямоугольные импульсы, которые поступают на один из входов схемы совпадения 3, на другой вход которой поступают имиульсы с генератора 5. На выходе схемы оовпадения 3 формируется положительный прямоугольный им-пульс в инте;рвале времени совпадения положительных импульсов с формиравателя 4 и генератора 5. В момент формирования этого положительного импульса бесконтактный ключ 2 открывается; выход ждущего мультивибратора приобретает нулевой потенциал и ждущий мультивибратор переходит во временно устойчивое состояние. Таким образом, необходимость в формировании обычных запускающих Импульсов для ждущего мультивибратора отпадает, что упрощает предложенное устройство. Длительность нахождения ждущего мультивибратора во временно устойчивом состоянии определяется величиной напряжения, поступающего от .системы регулирования, и всегда iB статических режимах работы инвертора больше, чем длительность импульса на выходе схемы совпадения И (см. фиг. 3). При резком изменении фазы выходного напряжения вправо длительность импульса на выходе схемы совпадения 3 также увеличивается (интервал ti-t на фиг. 3). На выходе ждущего мультивиб1ратора 1 появляется положительный импульс только в момент /з, когда формируется только управляющий импульс для тиристора, т.е. сдвиг импульса вправо происходит быстрее и независимо от сигнала от системы регулирования.

При введении в схему элемента ИЛИ 6 (см. фиг. 2) предлагаемое устройство работает аналогично во всех рабочих режимах инвертора, за исключением режима отключения инвертора при запущенном асинхронном двигателе. В этом режиме от системы включения - отключения инвертора на вход схемы совпадения 3 поступает ностоянный положительный потенциал, тем самым блокируя сигналы с задающего генератора 5.

На выходе схемы совпадения 3 в этом режиме формируется импульс, синхронизированный с напряжением на шинах инвертора, длительностью, равной длительности импульса на выходе формирователя 4. В момент формирования этого импульса бесконтактный ключ 2 открывается, переводя ждущий мультивибратор 1 во временно устойчивое состояние. Если длительность нахождения ждущего мультивибратора во временно устойчивом состоянии, определяемая величиной сигнала системы регулирования, меньще длительности импульса на выходе формирователя 4, то импульс управления тиристором формируется по заднему фролту импульса, формируемого формирователем 4. Фазовое положение заднего фронта импульса с формирователя 4 выбирается так, чтобы скомпенсировать емкости инвертора в этом режиме и тем самым не допускать режим возбуждения В1ращающегося асинхронного двигателя. В результате этого при отключении инвертора двигатель сразу начинает тормозиться и напряжение на щинах инвертора не повышается.

Однако, если длительность нахождения ждущего мультивибратора 1 во временно устойчивом состоянии больше, чем длительность импульса на выходе формирователя 4, то импульс управления тиристором формируется не по заднему фронту импульса с формирователя 4, а определяется длительностью временно устойчивого состояния ждущего мультивибратора. В результате емкости инвертора оказываются неполностью скомпенсированными и возникают условия для кратковременного возбуждения двигателя, сопровождающегося повыщением напряжения на щинах инвертора. Для улучшения качества переходного процесса при отключении инвертора в блок- схему устройства введен (см. фиг. 2) дополнительный бесконтактный ключ 7, подключенный между одним из входов ждущего мультивибратора и общей щиной. При таком выполнении устройства при отключенном инверторе бесконтактный ключ 7 открывается, не допуская нахождения ждущего мультивибратора во Воеменно устойчивом состоянии больще длительности импульса с выхода формирователя 4. В результате этого фазовое положение импульсов управления тиристорами в этом режиме всегда жестко связано с фазой заднего фронта импульса на выходе формирователя 4, условия возбуждения асинхронного двигателя отсутствуют и переходный процесс улучщается. TaitHM образом, данное изобретение позволяет улучщить динамические свойства стабилизированного инвертора тока, упростить фазосдвигающее устройство за счет отключения цепи запуска мультивибт)атора, а также отказаться от дополнительной системы управления тиристорами в случае прекращения инвертирования при наличии в нагрузке асинхронного двигателя. Формула изобретения 1. Фазосдвигающее устройство для управления автономным стабилизироваиным инвертором тока, снабженным системой включения - отключения, содержащее ждущий мультивибратор, управляемый системой регулирования и запускаемый от задающего генератора, отличающееся тем, что, с целью повыщения быстродействия при сбросе нагрузки и упрощения схемы, оно снабжено дополнительным ключом, схемой совпадения и формирователем импульсов, причем выход дополнительного ключа щунтирует выход ждущего мультивибратора на общую щину, вход ключа соединен с выходом схемы совпадений, первый вход схемы совпадений связан с задающим генератором, второй вход схемы совпадений соединен с выходом формирователя импульсов, а вход последнего подключается кВЫХОДУ инвертора. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности отключения инвертора без повыщения выходного напряжения при наличии в нагрузке асинхронных двигателей, оно снабжено дополнительным логическим элементом ИЛИ, причем первый вход схемы совпадений связан с выходом задающего генератора через дополнительный логический элемент ИЛИ, один из входов которого соединен с системой включения- отключения инвертора. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества переходного процесса при отключении инвертора, оно снабжено вторым дополнительным ключом, причем выход этого ключа шунтирует один из входов ждущего мультивибратора на общую щину, а вход второго ключа соединен с системой включения - отключения инвертОра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авт. св. СССР 199970, М. Кл.з Н 02М 1/08. 1968. 2.Авт. св. СССР № 266919, М. Кл. Н 02Р 13/16. 1971. 3.Авт. св. СССР № 163261, М. Кл. Н 02Р 13/16 1964 (прототип).

/( 0opinijjDoSe3fyne/ffa Ct/erngf a peifi/ff/- 1/мг7у/ соо i/npffS/ efftf/

OOCrffM/ rt/ UCff 0/ P

Фг/гЛ

/( фрр иро а7гге/ м uMny/fircoff

/

/ni/flUC}7 OjOfffr

Фаг. 2

ItfcfHi/ им врта/ &

il/UM i j/A eflfT oflct

Система Sn tffiffMe/f

Orr ff/t Vf/fU

u/ Stpmofte

%««

ЩыХд

%/Гз

fut.S