Устройство для управления многофазным вентильным преобразователем Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и преобразовательной технике и может быть использовано в одноканальных системах управления вентильйыми преобразователями (ВП) со стабильной и регулируемой частотой. Известно устройство управле.ния мн ,гофазными ВП f содержащее основной канал управления /состоящий из рнтегратора нуль-органа и кольцевого распреде штел и блок ограничения диапазона изменения угла управления с6 включающий в себя неуправляемый выпрямитель на база эмиттерных переходах транзисторов, коллекторы которых связаны с выходами кольцевого счетчика, допол«нтеяьные транзисторы образующие схему; совпадений и два узла эедержки/ШаОСОды которых соединены с соответствующими входами интегратора, а входа с эмиттерами основных и дополнительных транзисторов Til.. Известное устройство может быть использовано только в ВП,- питающихся от мощных сетей переменного тока с стабильной частотой н незначительным уровнем помех, что ограничивает.функ циональные возможности устройства. Наиболее близким техническим реше нием к данному является устройство,. содержащее основной и два вспомогательных кансша управления, каждый из. которых состоит из последовательно соединенных интегратора с шунирушцим ключем и нуль-органа, распределитель шлпульсов, одни которого соединены с входами формирователей, выходс1ми подключенных к выходным выводам устройства, логический узел,два элемента сравнения, резисторы, потенциометры и источник см цения 2. Недостаток известного устройства значительная асимметрия выходных импульсов при низких частотах сети пе-г ременного тока питающей ВП, связанная с установкой фильтров на входе устройства, что снижает надежность его работы. другим недостатком известного устройства является большая чувствительность к изменениям напряжения и частоты сети. Указанные недостатки ограничивают функциональные возможности устройства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет повышения симметрии выходных импульсов и уменьшения чувствительности к изменениям напряжения и чгизтоил питающей сети.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления многофазным вентильным преобразователем введены два блока сравнения, два коммутатора, два выпрямителя и два аналоговых ключа, вход основного канала {Соединен через один потенциометр с выходом коммутаторов, а через один резистор с управляющим входом устройства, к входу каждого блока ограничения подключен выход соответствующего аналогового ключа, входы которых и входы элементов сравнения через другие потенциометры и резисторы соединены с выходом выпрямителей и коммутаторов, входами подключенных к шинам переменного тока вентильного преобразователя, управляющий вход каждого аналогового ключа соединен с выходом соответствующего элемента сравнения, выходы основного канала и блоков ограничения подключен к входам логического узла, выходом соединенного с управляющими входами шунтирующих ключей интеграторов и выходом распределителя, другие выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов, а источник смещения через третьи резисторы соединен с входами нуль-органов блоков ограничения.

На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства} на фиг. 2, 3 и 4 - возможные схемы отдельных узлов и элементов/ на фиг. 5 - диаграмма работы устройства при различных углах упра&ления.

Устройство содержит канал управления 1 и блоки ограничения 3, каждый из которых состоит из- интегратора 4 с шунтирующим ключом 5 и нульоргана 6. Выходы каналов 1-3 соединены с входами 7, 8 и 9 логического узла 10, выход 11 которого подключен к управляющим входам 12 шунтирующих ключей 5, а выход 13 к входу распределителя 14, одни выходы 15 которого соединены с входами формирователей 16 - 21. Выходы формирователей подключены к выходным выводам 22 устройства. Другие выходы 23 распределителя 14 соединены с управляющими входами 24 коммутаторов 25 и 26, входы которых, и входы выпрямителей 27 и 28 подключены к шинам переменно,го тока 29 вентильного преобразователя.Вход основного канала через потенциометр 30, соединен с выходом коммутаторов

25и 26, а через резистор 31 с управляющим входом 32 устройства. Входы

Iвспомогательных каналов 2 и 3 через аналоговые ключи 33 и 34, и через потенциометры и резисторы 35-38 подключены к выходу коммутаторов 25 и

26и выпрямителей 27 и 28. Управляющие входы аналоговых ключей 33 и 34 соединены с выходом соответствующих элементов сравнения 39 и 40, входы которых через потенциометры и резисторы 41-44 подключены к выходу коммутаторов 25 и 26 и выпрямителей 27 и 28. Вход каждого нуль-органа 6 соединен через соответствуняцие третьи резисторы 45-47 с источником смещения 48.

5 Логический узел 10 (фиг. 2) может состоять, например, из элементов 49 и 50, которые образуют элемент И-ИЛИНЕ, выход которого соединен с управляющим входом одновибратора, собран.. ного на элементах 51 и 52. Выход одновибратора соединен с выходом 11 логического узла. Входы 53 и 54 служат для управления работой логиlecKoro узла 10.

Одна из возможных схем распределителя импульсов 14 (фиг. 3) состоит из кольцевого счетчика на ОК -триггерах 55, 56 и 57, дешифратора 58, выходы которого подключены к выходам 23 распределителя непосредственно, а к 0 выходам 15 через многовходовые логические элементы И-НЕ 59 и)60, котррые формируют длительность выходных импульсов (60 или 120 эл.град.), и вход 61 блокирования импульсов уп5;Рзвления. Вход 62 служть для подачи импульсов управления на все вентили преобразователя.

Формирователи импульсов 16-21 (фиг. 4) являются по-существу усили: телями мощности и служат для гапьва нической развязки импульсов управления. Каждый из формирователей 16-21 состоит, например, из транзистора 63, малогабаритного импульсного трансформатора 64, диодов 65 и 66, через которые подается напряжение частотного заполнения выходных импудьсов формирователей, и выходного выпрямителя 67, выход которого через ограничивающий резистор 68 и форсирующую КС-це0 почку 69 и 70 подключен к соответствующему выходному выводу 22 устройства.

Устройство управления многофазным вентильным преобразователем работает г следующим образом.

При включений питающих напряжений и напряжения сети переменного тока на входы выпрямителей и коммутаторов, кольцевой счетчик распределителя 14 л устанавливается в произвольное состояние, при котором на одном из выходов дешифратора 58 появляется единичный потенциал, включающий соответствующие ключевые элементы коммутаторов 25 и 26. При этом на вход основного канала 1, элементов сравиения 39. и 40 и.входы аналоговых ключей 33 и 34 с выхода коммутаторов 25 и 2б через соответствующие потенциометры подаются два линейных напряжения с шин 0 переменного тока вентильного преобразователя, сдвинутые по фазе, нгшример, иа 120 эл. град. (фиг. 5 в,б), а с выхода выпрямителей 27 я 2В напряжения, пропорциональные амплитуде UTK напряжения на шинах перекюнного тока.вентильного преобразователя. На вход основного канала подается сигна управления , который определяет угол управ хения об вентильным преобра зователем в нормальных режимах работы . Блоки ограничения 2 и 3 служат для формирования граничных углов управления d. таким образом, что , 1ДЛЯ выпрямит« лей, и ос$:р л 1ф1я ведомых инверторов, причем ot tJ--p Ди грамьФ: напряжений на выходе ко йутаторов 25 и 26 и выходе ( входе, для ведомых инверторов) вентильного преобразователя показаны на фиг. 5 Ь, о соответственно. Канал 1 и блоки ограничения 2 и реализуют известный способ асинхрон ного управления, при котором IC UsinP имлСовЛ . . .. UT Сг где и - напряжение источника смеадёния; сигнала управления на входе соответствукидего канала управления; W - otrf - круговая частота напряжения на шинах переменного тока вентильного преобразователя ,г постоянные времени интегратора. Для основного канала 1 задается системой регулирования вентильногЬ преобразователя в зависимости от режима работы. Для блоков ограничения и /& О (реально 0,5 - 1В) а (ao,) : U cosUo,ol). поэтому граничные углы управлен|1Я и зависят от частоты и амплиту да напряжения на шинах переменного тока вентильного преобразователя. Аналоговые ключи на входе блоков Ограничения управления служат для повышения си1« 1етрии выходных импульсов и динамических свойств устройства, при работе с граничными узлами управления, так как при малой величи не Uo в них возможно возникновение субгармонических колебаний. Включение ангшоговых ключей 33 и 34, а, следовательно, и момент начала интегрирования интеграторами 4 блоков ограничения, определяется эле ментсшос сравнения 39 и 40, на вход которых поступают сигналы с соответствуюищх потенциометров, включенных на выходе коммутаторов и выпрямителе Работа элементов сравнения и аналого вых ключей на входе вспомогательных канёшов поясняется диагр и«4Ой, Представленной на фиг. 5. Из диагргшмы видно, что интегратор 4 блока ограничения 2, формирующего граничный угол управления c.jj, интегрирует разность сигналов коммутатора 25 и выпрямителя 27, только в том случае, если сигнал на выходе коммутатора 25 меньше напряжения , т.е. сигнал на выходе элемента сравнения 39 положительный. Также работает и.блок ограничения 3, формируюсций граничный угол управления , , в котором элемент сравнения 40 включает аналоговый ключ 34 при напряжении на выходе коммутатора 26 больше сигнала . Величина коэффициента KQ и Куу, может, изменяться в диапазоне от -1 до +1 и всегда однозначно связана с величиной формируемого граничного угла управления () , (2) Kv,iCos(dlt,-rtcr/3 Суквиирование вьпсодных импульсов основного 1 и вспомогательных 2 и 3 каналов осуществляется логическим узлом 10, который вырабатывает переключающий импульс при наличии сигнала на выходе каналов управления формирукнцих углы oL и oif), либо по сигналу на выходе канала управления формирующего угол OLytf Распределитель импульсов 14 совместно с формирователями 16-21 осуществляет поочередное включение вентилей преобразователя импульсами управления требуемой дли-г . тельности и формы. Кроме этого распределитель импульсов управляет работой коммутаторов 25 и 26, которые являются аналогами вентильного преобразователя и выполнены на полностью управляемых ключах. Основные преимущества данной системы управления заключаются в следующем.. Введение аналоговых ключей на входе интеграторов блоков ограничения, управляемых элементами сравнения определяющими момент начала работы интеграторов, позволяет повысить симметрию выходных импульсов и устранить субгармонические колебания при работе СИФУ с граничными углами управления, обеспечить оптимальный (за один такт) переход СИФУ с минимального oi на максимальный otj угол управления (фиг. 5,а). При этом сохраняется . асинхронный принцип формирования угпов управления cL,oCc,cf-, а следовательно, и повышенная помехоустойчивость СИФУ., Кроме того, так как сигналы для блоков ограничения и элементов сравнения пропорциональны напряжению на ошнах переменного тока вентильного преобразователя, то величина уг лoвd.f) не зависит от частоты и амплитуды напряжения на шинах переменного тока вентильного пре- образователя. Указанные отличия позволяют значительно расширить функциональные возможности устройства управления и обеспечить его надежную рабо ту в практически неограниченном диапазоне изменения напряжения и. частот сети переменного тока, питакнцей вентильный преобразователь. Формула изобретения Устройство для управления многофазным вентильным преобразователем, содержащее канал управления, состоящий из последовательно соединенных интегратора с шунтирующим ключом и нуль-органа, вход которого подключен к источнику смещения, распределитель импульсов, одни выходы которого соединены с входами формирователей, выходы которых служат для подключения к тиристорам преобразователя, логиче кий узел, два блока ограничения, отличающееся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено двумя блокам сравнения, двумя коммутаторами, двумя выпрямителями и двумя аналоговыми ключами, каждый блок ограничения выполнен управляемым в виде последовател: но соединенных интегратора с штунт рующим ключом и нуль-органа, вход канал управления соединен с выходами коммута торов и является управляющим входом устройства, к входу каждого блока ограничения подключен выход соответствующего аналогового ключа, управляющий вход которого подключен к выходу соответствующего элемента сравнения, входы аналоговых ключей и входы злементов сравнения связаны с выходами выпрямителей и коммутаторов, входы выпрямителей и коммутаторов служат для подключения к шинам переменного тока, выходы канала управления и блоков ограничения подключены к входам логического узла, выходом соединенного с управляющими входами шунтирующих ключей интеграторов канала управления и блоков ограничения и входом распределителя, другие выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов, а источник смещения соединен с входами нуль-органов блоков ограничения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 603090, кл. Н 02 Р 13/16f 1976. 2.Писарев А.Л. Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями. М., Энергия, 1975, с. 108, рис. З-б. Мг уитмвг .МО itffOff tfrnmiftmte fo metroKM : li-r-i-r Т FT )& LJLJ-LJ-R-ILJL ettf1 I I r irnr nr-|r--}f -y ir iV jMMЬl ft«w {«& evtefft M

ftaet fJ 4 «efftmtfтем ft

AtttAtif

Л ГГ ЖГТn

впнелгМ

faff/

Affa 9

f

.

/ T-nLJiJL-F V Д I r