Устройство для управления вентильным преобразователем Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАР,.,ТЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

1

Изобретение относится к устройствам управления вентильными преобразователя.ми, подключенными к автономной электроэнергетической системе, соизмеримой с преобразователем моишости. Преиму-,

ществекной областью использования изобрютения являются устройства угц)авления мощными судовыми вентильными преобразователями.

Известно устройство для управления ю преобразователем, которое содержит генератор пилообразного напряжения, генератор импульсов и блок сравнения. Генератор пилообразного напряжения синхрониз1фован с сетью, к которой подключены 15 силовые вентили преобразователя.и подключен к источнику стабилизированного постоянного напряжения, общего для всех фаз ij..

Недостатком устройства является за- 20 висимость фазы управляющего импульса от частоты тока питающего напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому по техническим средствам и достигаемому

эффектуявляется устройство для управления вентильным преобразователем, которое содержит генератор пилообразного напряжения, синхрониз1фующий вход которого соединен с выводом для подключения нащэяжения питающей сети, другой вход подключен к стабилиз1фовашюму источнику постоянного напряжения, выход соединен со входом блока сравнения, к другому входу блока сравнения подключен выход сумматора, входы котсфого соединены с выводами для подключения сигналов управления и смещения, выход блока сравнения подключен ко входу генератора импульсов, вьосод которого 1федназначен для подключения угфавляющего эдектрода силового тиристора 2.

Недостатками этого устройства являются появление автоколебательного щюцесса в цепи нагрузки преобразователя иэ-за чередования значительных бросков тока при сннкеиной частоте и увеличенном выходном напряжении преобразователя.с периодами запирания преобразователя ори увеличенной частоте и сниженном выходном напряжении преобрйзователя, возможность самопроизвольного запуска электрохфивода, питающегося от преобразователя, возникновения аварийной ситуации и поражения током обслуживающего персонала; возможность чрезмерного повьпиения выходного напряжения (при работе в выпрямительном режиме) или опрокидывания инвертора (в инвертсфном режиме) и возникновения аварий, т.е. известное устройство обладает малой надежностью.

Цель изобретения - повышение наДежкости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления вентильным преобразователем снабжено блоком регулируемой коррекции -напряжения управления по частоте тока и амплитуде напряжения питающей сети, вход котфого предназначен для подключения к питающей сети, а выход .соединен с третьим входом сумматора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для управления вентильным прес разователем; на фиг. 2 характеристика узла регулируемой коррекции напряжения управления вентильным преобразователем по частоте тока t амплитуде напряжения питающей сети; на фиг. 3 - гфинципиальная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого подключен к питающей сети 2, блок 3 сравнения, сумматор 4, генератор 5 импульсов, выход которого соединен с ущэавляющим электродов силового тиристора 6, блок 7 регулируемой коррекции управляющего 1шпряжения по частоте тока и амплитуде нагфяжения питающей сети.

Блок 7 содержит трансфррматс 8, первичная обмотка 9 котсрого подключен к сети 2, вторичная обмотка iO трансфоматора 8 подключена к резонансному контуру, состоящему из конденсатора И дросселя 12 и параллельно подключенной к дросселю первичной обмотки 13 трансформатора ,14. Конденсатор 15 и резистор 16, включенные последовательно с первичной обмоткой 13 трансформатора 14, являются подстроечными. Втсфичные обмотки 17 и 18 трансформатора 8, а также вторичные обмотки 19 и 2О трансформатора 14 подключены к фазочувствительному выпрямителю, содержащему выщ)ямительные мосты 21 и 22, транзисторы 23 и 24, диоды 25 и 26 и резисторы 27 и 28. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя фильтр, собранный на резистс е 29 и конденсаторе 30, подается на потенциометр 31. Вторичная обмотка 32 трансформатера 8 подключена ко входу выпрямительного моста 33, к выходу которог через фильтр, состоящий из элементов 34 - 36 подключен стабилизатор напряжения, собранный на стабилитроне 37 и резисторе 38. Стабилизатор напряжения нагружен на резистор 39. Btopичнaя обмотка 40 трансформат а 8 подключена к вьшрямительному мосту 41, к выходу которого через фильтр, состоящий из элементов 42 - 44 подключен потенциогметр 45.

Узел коррекции 7 работает следующи образом.

При питании вентильного преобразоватля стандартным нагфяжением, например 380В с частотой, равной 50 Гц, резонансный контур, состоящий из конденсатора 11 и дросселя 12, настраивается таким образом, чтобы на1фяжение на об мотках 19 и 20 трансформатсра 14 бьт сдвинуто по фазе на 9О эл. град, по огнощению к напряжению вторичных обмото 17 и 18 трансформатора 8. При этом результирующее напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя Л U ,, равно нулю.

При помощи движка потенциометра 45 выставляется напряжение, равное по амплитуде стабилизированному на1фяжению, которое снимается с резистора 39. Так как источники этих напряжений включены встречно друг другу, то результирующее напряжение дО, снимаемое с резистора 39 и потенциометра 45 равно нулю. Таким образом, получаем нулевую точку (начало координат) характеристик узла кqppeкции (см. фиг. 2).

При уменьшении только частоты тока питающего нащэяжения (по отнсиыеник), к стандартной - 50 Гц) из-за наличия резонансного контура происходит увеличение угла сдвига фазы между нагфяжениями вторичных обмоток трансформаторов 8 и 14, подключейных к фазочувствительному вы15)ямителю. ,

Увеличение угла сдвига фазы между нагфяжениями вторичных обмоток трансформаторов 8 и 14 1ФИВОДИТ к появлению результирующего сигнала на выходе фазочувствительного выпрямителя ДО г положительной полярности и, следовательно, к появлению положительного сигнала коррекции- -Ug j,j,, При увеличении только частоты тока питающего напряжения произойдет уменьшение сдвига фазы между напряжениями вторичных обмоток трансформаторов 8 и 14, что приведет к появлению напряжения Д U Ug-.y агрицательной полярности (прямая а на фиг. 2). При увеличении только амплитуды напряжения питающей сети (по отношению к номинальной) величина нa-, Щ)яжения, которое снимается с потенциометра 45, вьиие по амплитуде чем стабилизированное нащзяжение, снимаемое с резистора 39, что гфиведет к появлению напряжения Л U U gj,, положительной полярности. При уменьшении только амплитуды напряжения питаюш.ей сети появится результирующее нагфяжекие Аи--и5Ьй(Отрицательной полярности (прямая tf на фиг. 2). Прямая rf (фиг. 2) характеризует узе коррекции Щ)И одновременном уменьшени или увеличении частоты тока и амплитуд напряжения питающей сети, что имеет место в автономной электроэнергетической системе щж набросах и сбросах мощных нагрузок. В этом случае напряжения ДIV и дУ суммиру отся на резисторе 39 и 45/ потенциометрах 31 и 45 и результирующий сигнал иgjji поступает на вход сумма 4 устройства упрешления вентильным греобразователем. Устройство для управления вентильным тфеобразователем работает следующим образом. При питании вентильного преобразователя от автономной электроэнергетической системы с номинальной амплитудой напряжения и стандартной частотой, равной 5О Гц, в момент отсутствия управляющего напряжения на входе сумматора 4, на его выходе за счет нагфяжения смещения задается такое нагфяжение, которое гфи сравнении (в блоке З) с пилообразным напряжением, получаемым на выходе генератора 1, формирует щзк помощи генератора 5 такой угол ухфавления силовым Т1фистором 6, при котором выходное напряжение вентильного преобразователя равно нулю. При появлении положительного напряжения управления на входе сумматора 4 на его выходе появится суммарный сигнал угфавления, состоящий из напряжения смещеши и напряжения управления, который, сравниваясь с нагфяжением генератора 1 в блоке 3, увеличивает угол ущ)авления силовым тиристором 6, что соответствует работе вентильного образователя в инвертсрном режиме. При появлении отрицательного напряжения управления на входе сумматора 4, на его выходе появится суммарный сигнал управления, состойщий из разн1щы на1фяжения управления и смещения, котсрый, сравниваясь с нащзяжением генератора 1 в блоке 3, умешшит угол управления силовым тиристором 6, что соответствуе т работе преобразователя в выгфямительном {)ежиме. При частоте тока, равной 5О Гц, к номинальном напряжении питающей сети на выходе блока 7 сигнал отсутствует, т.е. блок 7 при частоте 50 Гц и номинальном напряжении не оказывает влияния на работу устройства для утфавления вентильным преобразователем. При уменьшении частоты тока питающей сети, например, до 45 Га, на выходе блока 7 появляется положительное напряжение, KOTqjoe, суммируясь с нагфяжениями управления и смещегцга в сумматоре 4, формирует на его ьыходе такой сигнал угфавления, который увеличивает угол .управления С1товым тиристором 6, компенсируя, тем самым, отклонение выходного нащзяжения преобразователя, вызг:1нное уменьшением частоты тока питающей сети. При увеличении частоты тока питающей сети, например, до 55 Га, на выходе блока 7 появляется отрицательное нацэяжение, которое, суммируясь с напряжениями угфавления и смешения в сумматоре 4, формирует на его выходе сигнал управления, который уменьшает угол . управления силовым тиристором 6, ком- . пенс1фуя, тем, самым отклонение выходного напряжения, вызванное увеличением частоты тока питающей сети. При увеличении амплитуды напряжения питающей сети по сравнению с номинальной, на выходе блока 7 появляется положительное напряжение, которое, суммируясь в сумматоре 4 с напряжениями утфавления и смещения, форм1фует на его выходе такой сигнал утфавления, который увеличивает угол угфавления силовым тиристором 6, компенс1фуя, тем самым, отклонение выходного напряжения вентильного преобразователя от заданного значения, вызванное увеличением амплитуды напряжения питающей сети. При уменьшении амплитуды напряжения питающей сети по сравнению с номинальной, на выходе блока 7 появляется отрицательное напряжение, которое, суммируясь в сумматоре 4 с на1ряжениями уфавления и смещения, формкфует на ег выходе такой сигнал угравления, которы уменьшает угол угдэавления силовым тиристс ом 6, компенсируя, тем самым, отклонение выходного напряжения вентильного преобразователя от заданного значения, вызванное уменьшением ампли туды нащэяжения питающей сети. При одновременном изменении частоты тока и амплитуды напряжения питающей сети, на выходе блока 7 появится суммарный сигнал, сформированный величинами отклонений частоты и напряжения питающей сети от номинальных значений, который, суммируясь в сумма торе 4 с нагцзяжениями у1фавления и см щения, поддерживает выходное иащляжение вентильного преобразователя неизменным на уровне заданного значения. Выходное напряжение блока 7 может регулироваться как по частоте, так и по напряжению в широких 1чэеделах в. зависимости от характеристик регуляторов генератфа и первичного двигателя автономной энергетической системы. Таким образом, устройство для yigjaB ления вентильным преобразователем исключает влияние изменений частоты ток и амплитуды нащзяжения питающий сети на выходные характеристики вентильного преобразователя, обеспечивает работоспособность вентильных преобразователей при питании от автономной энергетической системы и улучщает эксплуата ционные характеристики автономной энер гетической системы, содержащей вентильную нагрузку, так как уменьшает колебания ее выходных параметров. Это позволяет использовать в авто.номных энергетических системах серийные вентильные преобразователи и внедрять высокостабилизированные вен928 тильные электрохфиводы в автономных системах питания, обеспечивая их устойчивую и надежнуюработу. Формула изобретения Устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее генератор пилообразного напряжения, синхрониз1фующий вход которого соединен с выводом для подключения напряжения питающей сети, другой вход подключен,к стабилизированному источникз ; постоянного напряжения, выход соединен со входом блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу сумматора, выход блока сравнения соединен со входом генератора импульсов, выход которого соединен с выводом для подключения уфавляющего электрода тиристора, два входа сумматора соединены с выводами для подключения сигналов у1равления и смещения, отличающееся тем, |Что, с целью по&ьш1ения надежности, оно снабжено блоком регулщ)уемой коррекции напряжения утфавления по частоте тока и амплитуде напряжения питающей сети, вход которого предназначен для подключения к питающей сети, а выход соединен с третьим входом сумматора. Источники информации, принятые во внимание прч экспертизе 1,Рйвкин Г. А, Преобразовательные устройства. М., Энергия, 1970, с. 320, 321. у- . 2.Козин Б. М., Сарченко Я. Б. Управляющие устройства тиристчэных преобразователей для электротфиводов постоянного тока. М., Энергия, 1971, с. 22-37.