Устройство для фазового управления статическими преобразователями на форвисторах Советский патент 1979 года по МПК H02P13/16 H02M7/00 

1

Изобретение относится к электроэнергетической преобразовательной технике и электроавтоматике и, в частности, предназначено для использования в т-фазных преобразователях напряжения промышленной частоты в постоянное (выпрямленное) напряжение или т-фазное напряжение регулируемой частоты.

Известны устройства импульснофазового многоканального синхронного управления, используемые в статических преобразователях ij. Такие устройства, основанные на реализации вертикального принципа управления, содержат синхронизирующий т-фазный трансформатор, га-ое число фильтров, фазосдвигающих устройств, усилителей-формирователей и один общий усилитель сигнала управления. Каждое фазосдвигающее устройство, в свою очередь, содержит генератор развертки, нуль-орган и одновибратор или четыре эквивалентных им операционных усилителя.

Однако эти устройства представляют собой сложные и недостаточно надежные в эксплуатации конструкции содержащие большое число дискретных или эквивалентных им элементов и

требующие высокой квалификации обслуживающего персонала. Кроме того, разброс характеристик реальных каналов известных устройств синхронно.го управления вызывает появление асимметрии угла управления, обусловливающей нестабильность выходных параметров преобразователя. Искажения напряжения преобразуемой частоты,

0 возникающие вследствие работы преобразователя и других внешних нагрузок, нарушает работу синхронной системы, а использование для подавления этих искажений фильтров при5водит к тому, что напряжение развертки в динамике оказывается непропорционаипьным напряжению преобразуемой частоты и не синфазно с ним.

0

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для фазового управления на форвисторах, содержащее т-фазный синхронизирующий трансформатор с

5 несколькими вторичными обмотками, источник напряжения постоянного тока в -цепи вспомогательного катода и источник регулируемого управляющего напряжения постоянного тока в

0 цепи фазосдвигающего электрода кажцого форвистора с синхронизирующим трансформатором 2. Используемый в известном устройстве форвистор является прибором повышенной интеграции на основе твердого тела со сложной многослойной полупроводниковой структурой. Анод этого прибора соединен с корпусом и вместе с вспомогательным катодом и включающим электродом являются аналогами анода, управляющего электрода и катода мгшомощного тиристора. Синхронизация начала отсчета временной задержки включения цепи основного катода форвистора обеспечивается синхронным включением цепи его вспомогательного катода. Фазосдвигающий электрод используется для регулирования времени задержки включения основного катода. Для обеспечения регулирования этой згщержки в пределах полупериода преобразуемой частоты необходимо, чтобы нарастание тока в цепи вспомогательного катода поддерживалось в течение всего диапазона этого регулирования. Известная реализация этого условия обеспечивается использованием в качестве источника питания цепи вспомогательного катода стабильного синхронного т-фазного генератора пилообразной или Синусоидальной развертки.

Однако конструкция подобных устройств на основе известных схемных решений продолжает оставаться сложной и недостаточно надежной, содержащей большое число элементов. Так, например, известные генераторы пилообразной развертки, входящие в эти устройства, включают в себя как минимум т-ое число необходимых для стабилизации выходных параметров, стабилизированных источников постоянного напряжения и синхронных транзисторных ключей, обеспечивающих поочередную коммутацию заряд-разрядных циклов, соответствующих RC-цепочек, а синусоидальная развертка должна обладать длительностью, в 2 раза превышающей полупериод преобразующей частоты.

Цель предложения - упрощение устройства, повышение надежности и стабильности его выходных параметров .

Эта цель достигается тем, что в известном устройстве,содержащем т-фазный синхронизирующий трансформатор с несколькими вторичны1чи обмотками, источник напряжения постоянного тока в цепи вспомогательного катода-и источник регулируемого управляющего напряжения постоянного тока в цепи фазосдвигающего электрода каждого форвистора, первичная обмотка каждой фазы синхронизирующего трансформатора подключена к опережающей фазе напряжения преобразуемой частоты, при этом одна из его вторичных обмоток включена противо.фазно первичной и последовательно с источником напряжения постоянного тока в цепи вспомогательного катода, а другая вторичная обмотка включена синфазно первичнойГ и последовательно с источником регулируемого управляющего напряжения постоянного тока в цепи фазосдвигающего электрода соответствующего форвистора. Кроме того, каждый трансформатор снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, а каждый источник двух упомянутых напряжений выполнен в виде выпрямителя и емкостного фильтра, подключенных к дополнительной обмотке синхронизирующего трансформатора.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг 2 принципиальная схема; на фиг. 3 - диагрс1ммы напряжений и токов .

Устройство для фазового управления, например, трехфазным однополупериодным выпрямителем, содержит три одинаковых блока 1,2 и 3 (см.фиг.1), каждый из которых включает в себя форвистор 4, раздельные источники напряжения постоянного тока 5 в цепи питания вспомогательного катода и регулируемого управляющего напряжения постоянного тока 6 в цепях питания фазосдвигающего электрода форвистора 4 и трехфазный трансформатор 7, первичная обмотка каждой фазы которого подключена к опережающей фазе А, В или С преобразуемой частоты. Обе вторичные обмотки каждой фазы трансформатора 7 включены последовательно с соответствующими источниками 5 и 6. Вторичная обмотка в цепи вспомогательного катода включена противофазно, а в цепи фазосдвигающего электрода - синфазно первичной обмотке.

На фиг. 2 источник напряжения постоянного тока 5 и источник регулируемого управляющего напряжения постоянного тока б представлены в виде выпрямителей 8 и 9 и конденсаторов емкостей фильтров 10 и 11, подключенных к дополнительным обмоткам трансформатора соответственно в цепях вспомогательных катодов и фазосдвигающих электродов. Выпрямители 8 и 9 с конденсаторами 10 и 11 соединены с вспомогательными катодами через токоограничивающие резисторы 12 и 13.

Диаграммы напряжений и токов :11редставленные на фиг. 3, поясняют принцип действия одной из Фаз выпрямителя. В исходном состоянии к аноду форвистора 4 блока 1 подключена фаза А напряжения преобразуемой частоты (см.фиг.За). Синусоидальное напряжение, синфазное с напряжением фазы С, просуммировано с напряжением источника постоянного тока в цепи питания фазосдвигающего электрода

рорвистора 5, благодаря чему обеспечивается частичная модуляция постоянного запирающего тока в этой цепи по закону изменения напряжения фазы с преобразуемой частоты (см. фиг.Зг). Таким же способом и по тому же закону обеспечивается модуляция напряжения источника постоянного тока положительного направления в цепи вспомогательного катода форвистора 4 (фиг.Зв). Включение тока 1д,цепи вспомогательного катода форвистора 4 в MOMeHt t (см.фиг.Зв) обеспечивается поступлением на его включгшзщий электрод 14 импульса синхронизации i (см.фиг.Зб). При фазосдвигаюшем токе 1фс(см.фиг.3г), равном нулю, включение основного катода форвистора 4 произойдет в момент tg, т.е. в точке естественной коммутации фаз А и С (см.фиг.За). При этом ток в нагрузке 15 имеет максимальное значение. Включение основного катода форвистора происходит при уменьшении его тока до нуля (моменты tj или t. при активной нагрузке) , а выключение вспомогательного катода - при аналогичных условиях в момент t j- (см.фиг.Зв). При изменении среднего значения тока от нуля до максимума 1фс(см. фиг.Зг) задержка включения основно го катода форвистора изменяется от нулевого до максимального своего значения. При этом ток через 15 изменяется от максимального значения до нуля.

Использование двух встречных магнитносвязанных с опережгиощей .фазой напряжений преобразуемой частоты вторичных обмоток синхронизирующего трансформатора в цепях питания вспомогательного катода и фазосдвигающего электрода каждого форвистора имеет существенные преимущества, так ка-к позволяет Зс1менить т-ое число электронных генераторов развертки с источниками стабилизированного напряжения на такое же число выпрямителей с емкостными фильтрами Благодаря этому сокращается стоимос устройства, упрощается процесс монтажа, наладки и последующей его эксплуатации при одновременном увеличении продолжительности безотказной работы и уменьшении вероятности случайных сбоев в работе преобразовтеля в целом. -Также обеспечивается компенсация разброса характеристик реальных каналов синхронного управления введением подстрочных резисторов в цепи вспомогательных катодо и фазосдвигающих электродов форвисторов. Автоматически компенсируется

влияние на работу синхронной системы искажения напряжения преобразуемой частоты, так как сравниваемые друг с другом сигналы в цепях вспомогательного катода и фазосдвигающего электрода промодулированы одним и тем же сигналом, перевернутым один относительно другого на 180 .

Кроме рассмотренного примера применения устройства для фазового управления, оно может найти применение в любых других статических преобразователях переменного и постоянного напряжения тока и частоты на Форвисторах .

15

Формула изобретения

1.Устройство для фазового управления статическими преобразователя0ми на форвисторах, содержащее га-фазный синхронизирующий трансформатор

с несколькими вторичными обмотками, источник напряжения постоянного тока в цепи вспомогательного катода

5 и источник регулируемого управляющего напряжения постоянного тока в цепи фазосдвигающего электрода каждого форвистора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устрой0ства, повьниения надежности и стабильности его выходных параметров, первичная обмотка каждой фазы синхронизирующего трансформатора пЬдключена к опережающей фазе напряжения

5 преобразуемой частоты, одна из его вторичных обмоток включена противофазно первичной и последовательно с источником напряжения постоянного тока в цепи вспомогательного катода, а другая вторичная обмотка включена

0 синфазно первичной и последовательно с источником регулируемого управляющего напряжения постоянного тока в цепи фазосдвигающего электрода соответствующего форвистора.

5

2.Уcтpoйqтвo по п.1, отличающееся тем, что кажд&й синхронизирующий трансформатор снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, а каждый источник двух

0 упомянутых напряжений выполнен в виде выпрямителя и емкостного фильтра, подключенных к дополнительной обмотке синхронизирующего трансформатора.

Источники информации, принятые

5 во внимание при экспертизе

1.Писарев и др. Управление тиристорными преобразователями. М., Энергия, 1975, с. 22, 250,

2.Авторское свидетельство СССР

0 №503456, кл. Н 03 К 17/28,