Способ управления многофазным тиристорным преобразователем и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК H02P13/16 

входами Omin вторых кзскадов двухкаскадных усилителей, подключенных к выходам фазосмещающих устройств преобразователя, а выход эмиттерного повторителя соединен с входами атах первых каскадов двухкаскадных усилителей. Устройство, реализующее этот способ, формирует узкие импульсы, которые служат для ограничения предельных углов регулирования преобразователя.

Недостатком данного технического решения является то, что оно не обеспечивает надежной работы преобразователя при скорости изменения сигнала управления превышающей скорость изменения разверты-вающего напряжения, так как в системе управления не исключается формирование ложных импульсов на нерабочих участках развертывающих синусоидальных напряжений, которые являются причиной аварийных режимов (прорывов инвертора) преобразователя.

Целью изобретения является повышение надежности -преобразователя за счет исключения формирования ложных имлульсов на нерабочих участках развертывающих синусоидальных напряжений при большой скорости изменения сигналов управления.

Поставленная цель достигается тем, что фазные и противофазные развертывающие синусоидальные напряжения после суммирования с регулируемым постоянным напряжением смещения инвертируют и формируют с частотой упомянутых развертывающих напряжений переменные прямоугольные напряжения, из отрицательных значений которых формируют положительные прямоугольные импульсы длительностью от 2iT/3 до я, с помощью последних запрещают формирование ложных управляющих импульсов на нерабочих участках развертывающих синусоидальных напряжений, задние фронты импульсов, сформированных из -фазных развертывающих напряжений, используют для ограничения предельных углов регулирования по Отш в выпрямительном режиме для -четных каналов преобразователя, а передние - для ограничения по Umax в инверторном режиме для нечетных каналов преобразователя, при этом передние фронты импульсов, сформированных из противофазных развертывающихся напряжений, используют для ограничения предельных углов регулирования по ttmin в выпрямительном режиме для нечетных каналов преобразователя, а задние - для четных каналов по атах в инверторном режиме, причем при изменении диапазона регулирования преобразователя от 2я/3 до п длительность ограничивающих импульсов соответственно изменяют от л до 2л/3, где Cmin - предельный угол регулирования по минимуму, «max - ПО МаКСИмуму. Устройство для осуществления способа.

содержащее формирователи фазных и противофазных развертывающих синусоидальных напряжений, регулируемый источник постоянного напряжения смещения, выход которого подключен ко входам формирователей прямоугольного напряжения, и выходные каскады, выходы которых связаны со входами ttmin и атах двухкаскадных усилителей четных и нечетных каналов преобразователя, снабжено инвертирующими усилителями, при этом входы трех нечетных формирователей прямоугольного напряжения непосредственно подключены к выходам формирователей фазных развертывающих напряжений, а входы трех четных формирователей прямоугольного напряжения связаны с выходами формирователей противофазных развертывающих на-пряжений, причем выходы нечетных формирователей прямоугольного напряжения соединены через инвертирующие усилители и выходные каскады со входами amm двухкаскадных усилителей четных каналов и - со входами Ощах усилителей нечетных каналов преобразователя, выходы четных формирователей прямоугольного напряжения - со входами omin двухкаскадных усилителей нечетных каналов и входами атах усилителей четных каналов преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - схема одного канала устройства; на фиг. 3 - схема одного канала фазосмещающего устройства преобразователя; на фиг. 4 и 5 - временнью потенциальные диаграммы, поясняющие способ.

Способ управления многофазным тиристорным преобразователем заключается в том, что из развертывающих синхронизирующих напряжений формируют прямоугольные положительные импульсы длительностью 2л/3-л. Эти импульсы служат для введения запрета на формирование ложных импульсов на нерабочих участках развертывающих синусоидальных напряжений и для ограничения предельных углов регулирования преобразователя в выпрямительном (по Cmin) и в инверторном (по «шах) режимах. Задние фронты импульсов, сформированных из фазных развертывающих напряжений, используют для ограничения предельных углов регулирования по amin в выпрямительном режиме для четных каналов преобразователя, а передние для ограничения по атах в инверторном режиме для нечетных каналов преобразователя. Передние фронты импульсов, сформированных из противофазных развертывающих напряжений, используют для ограничения предельных углов регулирования по Omin в выпрямительном режиме для нечетных каналов преобразователя, а задние для четных каналов по атах в инверторном режиме. Для изменения диапазона регулирования преобразователя зону запрета, создаваемую упомянутыми выше импульсами ограничения, расширяют или уменьшают. При уровне постоянного напряжения смеш,ения равном нулю длительность ограничиваюш,их импульсов составляет л, а диапазон регулирования преобразователя составляет 2я/3. Если необходимый диапазон регулирования 2jt/3, длительность ограничнваюш.их импульсов равна я (при этом постоянное напряжение смеш,ения не равно нулю). На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - формирователи фазных развертываюш;их напряжений; 2 - формирователи противофазных развертываюш,их напряжений; 3 - регулируемый источник постоянного напряжения смеш;ения; 4-9 - формирователи прямоугольного напряжения, выполненные на операционных усилителях К1УТ401Б; 10-15 - инвертируюш,ие усилители; 16-21 - выходные каскады; 22i-22п - фазосмешаюш,ие блоки устройства управления; 22i-23п - двухкаскадные усилители 24i-24„ - одновибраторы, формирующие длительность управляющего импульса; 25 - предварительные усилители системы управления преобразователя; 4-Un-Uu - источники питания; /см - напряжение смещения; t/Bx23i - /вхгзп - входные сигналы атах, поступающие на первые каскады двухкаскадных усилителей 23i-23„ четных и нечетных каналов преобразователя; f/Bx23, - ивх2з„ входные сигналы «тш, поступающие на вторые каскады двухкаскадных усилителей 23i-23„ четных и нечетных каналов преобразователя; 26, 27 - транзисторы соответственно первого и второго каскадов двухкаскадного усилителя; 2,29 - дифференцирующая цепочка; 6вых4б (f/amin2, /ащахз) -сигналы ограничения для второго канала по Omin и третьего канала по Отах; Uebixir («mins, f/ama) - сигналы ограничения третьего канала по amm и четвертого - по Отах; f/Bbixl8 (Uo-mlnt, «maxs) - СИГналы ограничения четвертого канала по amin и пятого - по amax;f/Bbixl9(L amln5, t/Ятахб) -сигналы ограничения для пятого канала по amln и ЩеСТОГО - по Отах; /вых20 («mlnS , maxi) - сигналы ограничения щестого канала по атш и первого по атах; вых21 (f/ctmini, Uaimzn2)-сигналы ограничения первого канала по отш и второго - по «max; Uy, Uyi, Uyu, Uyin, t/yiv- управляющие напряжения; f/22,- сигналы на выходе фазосмещающего устройства первого канала преобразователя; t/24, - импульс на выходе одновибратора; С/2в - сигнал на коллекторе транзистора 26; f/27 - сигнал на коллекторе транзистора 27; /28, - импульсы дифференцирующей цепочки 28, 29. Устройство для осуществления способа содержит шесть формирователей прямоугольного напряжения 4-9 (фиг. 1), входы которых подключены к выходу регулируемого источника постоянного напряжения смещения 3, входы формирователей 4, 6, 8 подключены к выходам формирователей фазных развертывающих напряжений 1, а входы формирователей 5, 7, 9 связаны с выходами формирователей противофазных развертывающих напряжений 2, выходы формирователей 4, 6, 8 соединены с входами инвертирующих усилителей 10, 12, 14, выходы которых через эмиттерные повторители 16, 18, 20 (выходные каскады) связаны с входами первых каскадов двухкаскадных усилителей 23i-23„ четных каналов и входами вторых каскадов усилителей 23i-23„ нечетных каналов преобразователя, выходы формирователей прямоугольного напряжения 5, 7, 9 подключены к выходам инвертирующих усилителей 11, 13, 15, выходы последних через эмиттерные повторители 17, 19, 21 связаны со входами вторых каскадов усилителей 23i-23„ нечетных каналов и входами первых каскадов усилителей четных каналов преобразователя. Выходы усилителей связаны со входами формирователей длительности 24i-24п, сигналы с которых поступают к предварительным усилителям 25 преобразователя. Устройство работает следующим образом. На входы формирователей прямоугольного напряжения 4-9 поступают развертывающие синусоидальные напряжения (фиг. 4,а), на выходах которых формируются переменные прямоугольные напряжения (фиг. 4,6-ж), отрицательные значения этих напряжений инвертируются инверторами 10-15 (фиг. 1), сигналы с выходов последних включают эмиттерные повторители 16-21. Положительные импульсы с выходных каскадов (фиг. 4,з-н) вводятся в соответствующие каналы системы управления через двухкаскадные усилители 23i-23п, подключенные на выходах фазосмещающих устройств 22,-22„ преобразователя (фиг. 3). Устройство формирует импульсы запрета и ограничения предельных углов регулирования преобразователя для всего преобразователя, имеющего п каналов управления. При этом импульсы f/Bbixl6 - вых2, помимо запрета формирования ложных импульсов на нерабочих участках развертывающих синусоидальных напряжений, выполняют одновременно функции ограничения предельных углов регулирования соответствующих каналов преобразователя как по минимуму «mm, ТНК И ПО максимуму Umax (фиг. 4,3-н). Рассмотрим работу устройства в момент времени и при напряжении смещения - на примере частд ;хемы,

включающей в себя элементы 4, 10, 16 (фиг. 2, фиг. 4). На вход формирователя 4 подается положительное напряжение UA (фиг. 4,а). Так как напряжение UA. подается на инвертирующий вход формирователя 4, то на его выходе снимаем инверсный сигнал (фиг. 4,6), запирающий инвертирующий усилитель 10 и открывающий эмитгерный повторитель 16, с выхода которого вых1б снимается положительный импульс длительностью я, используемый для ограничения второго канала преобразователя по ttmin и третьего канала по атахДля иллюстрации работы устройства рассмотрим, как вводятся импзльсы ограничения и запрета в первый канал преобразователя (фиг. 3).

Импульс по минимуму amin для первого канала снимается с выхода С/вых1б устройства (фиг. 1, фиг. 4,н), а по максимуму атах - с выхода /вых2о (фиг. 4,м).

Рассмотрим работу системы управления в момент времени, когда преобразователь работает В выпрямительном режиме, например в момент времени /б- 2При этом импульс с выхода /вых1е устройства Ommi (фиг. 4,и), подается на вход вх23, (amini) двухкаскадного усилителя 23i (фиг. 1, фиг. 3), установленного на выходе фазосмещающего устройства 22i преобразователя. Этот импульс откроет второй транзистор усилителя 23i. Пока этот транзистор открыт импульсом amini производится блокировка фазосмещающего устройства 22i (его включение не приводит к формированию управляющих имп}льсов). Например, при уровне напряжения уравления равном Uyu (фиг. 5,а) формируется на выходе фазосмещающего устройства 22i отрицательный имизльс f/22,, который попадает в зону действия импульса Отии и, следовательно, будет запрещен (пз иктир на фиг. 5,6).

Действительно импзльс подается иа первый каскад усилителя 23i и он открыться, что, в свою очередь, должно обеспечить формирование управляющего импульса на выходе двухкаскадного усилителя 23|, однако транзистор второго каскада усилителя 23i уже открыт ранее импульсом

«mml и поэтому ИМПуЛЬС , НИКаКОГО ВЛИЯНИЯ на работу системы управления не оказывает.

Но после закрытия транзистора в усилителе 23i (окончание действия импульса «mini) от его заднего фронта (фиг. 5,г) формируется импульс /28, 29 (фИГ. 5,Ж), КОторый формируется одновибратором 24 по длительности (нуиктирная линия на фиг. 5,з) и поступает в систему управления преобразователем, осуществляя его работу иа заданном уровне ограничения.

Как видно из временньгх диаграмм (фиг. 5) импульс, сформированный от заднего фронта Cmin будет иметь место и при

отсутствии импульсов с блока 22i (фиг. 3).

Нри напряжении управления равном Uyi

на выходе фазосмещающего устройства 22i.

формируется отрицательный импульс t/22, (сплошная линия иа фиг. 5,6). Транзистор первого каскада усилителя 23 закрывается (сплощиая линия на фиг. 5,д), а транзистор второго каскада открывается, имиульс

его дифференцируется дифференцирующей цепочкой 28, 29 с которой снимается импульс f/28,s9 (сплощиая линия на фиг. 5,ж), защскающий одновибратор 24i, на выходе которого формируется импульс ,29

(силопиная линия на фиг. 5,з) и в систему управления преобразователем иоступает управляющий импульс.

Рассмотрим работу устройства в момент времени , когда преобразователь работает в ин-верторном режиме.

При этом импульс с выхода устройства (фиг. 1) f/Bbix20 («maxi) фиг. 4,м (подается на 7вх2з, (ttmaxiJl двухкаскадного усилителя 23i (фиг. 1, фит. 3).

При напряжении управления равном Uyiu (фиг. 5,к) на выходе блока 22i формируется отрицательный импульс f/22, (фиг. 5,л), который заиирает транзистор первого каскада, а транзистор второго открывает, импульс его f/27 (фиг. 5,п) дифференцируется дифференцирующей цепочкой 28, 29 и на одновибратор 24i поступает импульс f/28,29 (фиг. 5,р), который формируется по длительности, и в систему управления поступает импульс , (сплошная линия иа фиг. 5,с).

При иапряжении уира-вления равном yiv на выходе фазосмещающего устройства 22i формируется импЗльс f/22i (иунктирная линия иа фиг. 5,л). Отрицательная часть этого импульса никакого воздействия на схему не производит, а переход этого импульса к положительному значению также ничего не изменяет, так как транзистор первого

каскада усилителя 23) ранее был открыт импульсом Овых2о (фиг. 3, 4).

Таким образом, импульс с устройства 22i ипкакого воздействия на схему, не оказывает, так как находится в зоне действия импульса 7в.ч2з, («max,) ОТ передиего фронта которого формируется импульс (728,29 (иупктириая линия на фиг. 5,р), ограничивающий диапазон регулирования по атах.

Из временных диаграмм (фиг. 5,к-с) видно, что этот импульс бздет формироваться и при отсутствии напряжения управления и будет выполнять роль управляющего импзльса на заданном уровне ограиичеиия предельного угла регулирования по «max. При изменении уровня напряжения смещения - f/см длительность имп)льсов ограничения будет одновременно и идентично изменяться во всех каналах преобразователя и, следовательно, также будет изме9

няться разрешаемый диапазон регулирования преобразователя.

Учитывая, что диапазон регулирования преобразователя практически изменяется в пределах от 120 эл. град (2я/3) до 180 эл. град (л;), то длительность импульсов ограничения должна соответственно изменяться от 180 эл. град it до 120 эл. град (2п/3).

Реализация изобретения в системах управления многофазными тиристорными преобразователями, имеющих синусоидальные развертывающие напряжения и скорость управляющих сигналов, превыщающую в некоторых режимах скорость упомянутых развертывающих напряжений, позволяет повысить надежность частотно-управляемых электроприводов, так как исключает возможность формирования ложных импульсов на нерабочих участках развертывающих синусоидальных напряжений.

Формула изобретения

1. Способ управления многофазным тиристорным преобразователем с суммированием по вертикальному принципу фазных и противофазных развертывающих синусоидальных напряжений и регулируемого постоянного напряжения смещения при формировании импульсов ограничения предельных углов регулирования преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности работы за счет исключения формирования ложных импульсов при больщой скорости изменения сигналов управления, фазные и противофазные развертывающие синусоидальные напряжения после суммирования с регулируемым постоянным напряжением смещения инвертируют и формируют с частотой упомянутых развертывающих напряжений переменные прямоугольные напряжения, из отрицательных значений которых формируют положительные прямоугольные импульсы длительностью от 2я/3 до я, с помощью последних запрещают формирование ложных управляющих импульсов на нерабочих участках развертывающих синусоидальных напряжений, задние фронты импульсов, сформированных из фазных развертывающих напряжений, используют для ограничения предельных углов регулирования по ttmin в выпрямительном режиме для четных каналов преобразователя, а передние -

10

для ограничения по атах в инверторном режиме для нечетных каналов преобразователя, при этом передние фронты импульсов, сформированных из противофазных развертывающих напряжений, используют для ограничения предельных углов регулирования по amin в выпрямительном режиме для нечетных каналов преобразователя, а задние - для четных каналов по Отах в инверторном режиме, причем при изменении диапазона регулирования преобразователя от 2я/3 до я длительность ограничивающих импульсов соответственно изменяют от я до 2я/3, где Omin предельный угол регулирования по минимуму, Umax - ПО максимуму.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее формирователи фазных и противофазных развертывающих синусоидальных напряжений, регулируемый источник постоянного напряжения смещения, выход которого подключен ко входам формирователей прямоугольного напряжения, и выходные каскады, выходы последних связаны с входами amin и атах двухкаскадных усилителей четных и нечетных каналов преобразователя, отличающееся тем, что оно снабжено инвертирующими усилителями, при этом входы трех нечетных формирователей прямоугольного напряжения непосредственно подключены к выходам формирователей фазных развертывающих напряжений, а входы трех четных формирователей прямоугольного напряжения связаны с выходами формирователей противофазных развертывающих напряжений, выходы нечетных формирователей прямоугольного напряжения соединены через инвертирующие усилители и выходные каскады со входами Omin двухкаскадных усилителей четных каналов и со входами Отах усилителей нечетных каналов преобразователя, выходы четных формирователей прямоугольного на пряжения - со входами атт двухкаскадных усилителей нечетных каналов и входами ttmax усилителей четных каналов преобразователя.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 261549, кл. Н 02Р 13/16, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 508891, кл. Н 02Р 13/16, 1976.

If , {Oi/S.J

UA.yj.ij:,

и, ijg ffc

ЬА bs i-A Uc ifs 1/Л ffc Us Vf bc Us Ui

n Uf

.nu

« V,

btt