Устройство для управления реверсивным преобразователем Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводе, электротермии и электротехнологии. Известны преобразователи переменно го напряжения в постоянный ток, состо ящие из комплекта неуправляемых венти лей, связанного с питаквдей сетью через параметрический источник тока Подобные устройства имеют токовую внешнюю характеристику устойчивы к режимам короткого замыкания в нагруз ке, имеют высокий коэффициент мощности. Однако управление такими преобраз вателями может осуществляться лишь внешними средствами за счет изменения структуры параметрического источника тока или переключением обмоток трансформатора. Указанное определяет низкую скорость регулирования тока в таких схемах. Реверс тока невозможен неприменима быстродействующая защита по управляющему электроду сиповых вентилей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для управления вентиль ным преобразователем 2 . Силовая час.ть преобразователя состоит из двух встречно-параллельно включенных вентильных управляемых комплектов, подключеннЕлх к питающей сети через параметрический источник тока соответствующий фазности. Устройство управления содержит нульорганы тока параметрического источника, генератор тактовых импульсов (он состоит из дифференцирующих цепей и элемента ИЛИ) , распределитель и два времязадающих блока: датчик нулевой паузы, который состоит из источников опорного (пилообразного) и управляющего напряжения, пересчетного блока и компаратора, и устройство раздельного управль,ния. Преобразователь позволяет получать на выходе постоянный ток, реверсировать его направление, регулировать среднюю величину тока широтно-импульсным способом при сохранении положительных качеств, присущих всем преобразователям с параметрическим источником тока на входе. Вместе с тем известное устрюйство обладает рядом недостатков. Во-первых, создание паузы тока в нагрузке, которое осуществляется- закорачиванием параметрического источника тока вентилями обоих комплектов, может осушествляться в моменты, когда накоплена ,значительная энергия в реактивных эле элементах параметрического источника. Неблагоприятное течение переходного процесса требует при этом увеличения типовой мощности вентилей и параметри ческого источника. Во-вторых, в устройстве-протсэтипе . не выявлены признар |си, позволяющие оптимально управлять преобразователем, а менно, не достигнуто максимальное быстродействие регулирования при минимальном числе одновременно включенных вентилей. Целью изобретения является повышение его надежности и быстродействия. Это.достигается тем, что в устройство для управления реверсивным преобразователем, состоящим из встречнопараллельных вентильных комплектов и т-фазного параметрического источника ток, содержащее m нуль-органов тока, прямые и инверсные выходы которых свя заны с формирователем тактовых импульсов, двух времязадающих блоков и распределителя, введены тактируемый RS-триггер и 2т элементов И, причем прямые и инверсные выходы нуль-органов попарно связаны с элементами И, выходы которых присоединены к распределителю, первый времязадающий блок связан с распределителем через RS-три ггер, тактовый вход которого подключен к выходу формирователя тактовых, импульсов, а выход подключен к распределителю непосредственно и через второй времязадающий блок. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для управления реверсивным преобразователем; на фиг.2 силовая часть вентильного преобразователя; на фиг. 3 - временные диагра мы, поясняющие работу устройства. К нуль-органам 1-3 тока присоединен формирователь 4 тактовых импульсов, Первый 5 и второй б времязадающие блоки присоединены к распределит лю 7, причем времязадающий блок 5 присоединен к ра:спределителю через тактируемый RS-триггер 8. Прямые и инверсные выходы нуль-органов 1-3 попарно связаны с элементами И 9-14, выходы которых присоединены к рас пределителю 7. Вентили первого 15-20 и второго 21-26 комплектов связаны с питающей сетью через параметрический источник 27 тока (для определенности изображена мостовая трехфазная схема соединения вентилей в комплекте). Нумерация вентилей соответствует порядку их поступления в работу. К обо им вентильным комплектам присоединена нагрузка 28. К управляющим электр дам вентилей 15-26 присоединены выходы распределителя 7 {фиг. ) обыч но через выходные формирователи (на чертежах не показаны). Питающий тран форматор также не показан на чертежах, так как обычно он входит в состав параметрического источника 27. П казаны временные диаграммы 29 выходных токов параметрического источника тока, временная диаграмма 30 импульса нулевой паузы, временная диаграмма 31 импульса реверса, временная диаграмма 32 выходного тока преобразователя, на которой указаны номера включенных вентилей в соответствии с фиг. 2, временная диаграмма 33 управляющих импульсов на вентили схемы на которой, указаны номера тиристоров, включаемых в данном такте работы (фиг. 3). Принцип действия устройства позволяет формировать импульсы тока регулируемой длительности любого направления, между импульсами регулируемой величины ., причем после паузы происходит изменение направления тока нагрузки (реверс), причем работа в ; режиме преобразования частоты возможна как при симметрии полуволн, так и при наличии постоянной составляющей в выходном токе. Рассмотрим принцип действия устройства. Для управления преобразователем с помощью элементов И 9-14 формируются импульсы длительностью 2l(/m (для трехфазной мостовой схемы 60 эл.град) которые обозначим а, Ь, с, d, е, и f. формируется импульс нулевой паузы тока I и импульс реверса R, причем связь между времязадающимиблоками 5 и 6 обеспечивает, что смена значения импульса реверса происходит в момент появления импульса нулевой паузы. Импульсы реверса и нулевой паузы показаны на диаграммах 30-31 (фиг. 3). При отсутствии импульса нулевой паузы и и импульсе реверса , управляющие импульсы подаются на вентили первого комплекта 15-20 в порядке, определяемом функциями на выходе элементов И 9-14 а, Ь, с, и т. д. При управляющие импульсы подаются на вентили второго комплекта (21-26) также в соответствии с функциями а, Ь, с и т. д. При в нагрузке протекает постоян.ный ток имеющий максимальное значение. Этот режим имеет место и в устройстве прототипе. При формировании импульса нулево паузы скачком меняется значенис импульса реверса, так после работы вентилей первого комплекта в момент t ( фиг.З) вступают в работу вентили второго комплекта, вентили первого комплекта за счет естест венно коммутации выключаются. одновременно с вентилем второго комплекта включаются вентиль вышедшего из работы первого комплекта, принадлежащий к той же фазе, что и включившийся в предшествующем такте вентиль (перечень включаемых вентилей на диаграМ1ме фиг. 3). Таким образом, создаются два контура, закорачивающих параметрический источник тока, один из них

связан с верхней клеммой нагрузки, другой - с нижней. Ток в нагрузке равен нулю. При прекращении импульса паузы управляющие импульсы на ве вентили другого комплекта больше не формируются и восстанавливается прохождение тока через нагрузку (момент tg, фиг. 3). Задержка при этом не превышает одного тактового интервала и является минимально возможной.

Таким образом, логические функции распределителя сводятся к следующему W,5 Кд +BZfe Wj, Bd+RZb

Wi6 Rb +RZc «22 5ь + с

Wi7 RC +RZ W25 RC + RZJ

и так дешее,

где W|g, V/i, W - логические функции, соот ветстБуюЕцие управляющим импульсам i-вентиля.

Рассмотрим два варианта реализаци устройства.

Первый вариант. Импульс -Z формируется nepBfcJM времязадающим блоком 5, импульс R - времязадающим блоком 6. Синхронизация импульса Z тактовыми импульсами осуществляется в триггере 8, с выхода которого на распределитель 7 поступает импульсы Z, синхронизированные с моментом перехода токов параметрического источника через нуль, что обеспечивает изменение структуры силовой, схемы при нулевых токах. Блок б может быть выполнен в виде триггера со счетным запуском, о выдает на распределитель импульсы R, синхронизированные Z.

Второй вариант. Импульс R формируется первым времязадакщим блоком 5, его синхронизация тактовыми импульсами также осуществляется триггером 8. Формирование импульса нулевой паузы Z происходит йо втором блоке б, который выполняется в виде одновибратора с регулируемой задержкой. Синхронизация конца импульса паузы не нуждается в тактировании, так как конец паузы определяется временем естественной коммутации вентилей. .

Оба варианта требуют одинаковых аппаратурных затрат и их выбор должен диктоваться структурой входных устройств преобразователя.

Таким образом, устройство для уп равления реверсивным выпрямителем выгодно отличается от прототипа тем, что для переключения силовой схемы происходят при нулевых значениях токов, что позволяет улучшить характер переходных процессов, уменьшить типовую мощность силовой схемы, повысить ее надежность. Схема обеспечивает максимальную скорость регулирования при формировании в нагрузке

0 тока, регулируемого методами одноимпульсного ШИР. Схема может найти применение в электроприводе переменного тока с моментными характеристиками и в электротермии, например для питания 5 электрошлаковых печей.

Формула изобретения

Устройство для управления ревер:;ивным преобразователем, состоящим из встречно-параллельных вентильных комплектов и m-фазного параметрического источника тока, содержащее m нульорганов тока, прямые и инверсные выходы которых связаны с формирователем, тактовых импульсов, два времязадающих блока и распределитель, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности и быстродействия, снабжено тактируемым ftS-триггером, 2т элементами И, причем прямые и инверсные выходы нуль-органов попарно связаны с элементами И, выходы которых подключены к распределителю,первый времязадающий блок связан с распределителем через тактируемый RS-триггер,тактовый вход которого подключен к выходу формирователя тактовых импульсов, а выход подключен к

распределителю непосредственно и через второй времязадающий блок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Труды МЭИ, вып. 159, М., 1973, с. 57-62.

2.Авторское свидетельство СССР № 554598, кл. Н 02 Р 13/16, 1976 (прототип).

9

№

rf

M

М.

IS fl

24

Т/:

гг

f

w

2t

IS

iS

If

J7