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

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам . для управления ведомыми сетью инверторами, непосредственными преобразователями частоты, работающими от автономных источников энергии при глубоких изменениях частоты и ампли-, туды питающего напряжения.

Известно устройство для управления вентильным преобразователем, работающее по вертикальному принципу с пилообразным опорным напряжением, содержащее синхронизированные с напряжением питающей сети генераторы опорного напряжения, устройства сравнения, распределители, выходные усилители. Это устройство позволяет обеспечить надежную работу вентильного преобразователя в переходных режимах, функционирование вентидьного преобразователя в режиме прерывистых токов, на реактивную нагрузку с переменным коэффициентом мощности, так как отпирающие импульсы по длительности соответствуют длительности приложения к силовым тиристорам положительных анодных напряжений как в статических, так и в динамических режимах 1 .

Однако оно не обеспечивает работоспособности вентильного преобразователя при глубоких изменениях частоты питающего напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления т-фазным вентильным преобразователем, содер10жащее выходной усилитель, подключенный к питающей сети синхронизатор, каждый изт выходов.которого подключен к одному из m генераторов пилообразного напряжения и к входам

15 преобразователя частоты в напряжение, выход которого соединен с другими объединенными входами генераторов пилообразного напряжения, выход каждого из которых подключен

20 к входу каждого из m компараторов, другие входы которых объединены и соединены -с источником управляющего сигнала, а выходы компараторов подключены к входам т-фазного рас25пределителя. Это устройство за счет использования преобразователя частоты в напряжение обеспечивает работоспособность вентильного преобразователя ntH глубоких изменениях частоты

30 питающего напряжения Сз. Недостаток устройства заключается в том, что при его использовании процесс запирания тиристора начинается сразу же после снятия управляю щего импульса. При этом в управляющей базе тиристора накоплен избыточ ный заряд, для рассасывания которого, необходимо некоторое время, что увеличивает время, запирания тиристоров и может послужить причиной аварии преобразователя, работающего в инверторном режиме. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем,- что устройство для управления т-фазным вентильным преобразователе снабжено делителем, сумматором, m дополнительнЕлми компараторами, и m элементами И, причем дополнительные компараторы подключены к выхода соответствующих генераторов пилообразного напряжения, элементы И включены между распределителем и выходным усилителем, делитель . включен между преобразователем частоты в напряжение и одним входом сумматора, другой вход которого сое динен с источником управляющего сиг нала, а выход подключен к общему входу дополнительных компараторов, выход каждого из которих соединен с входом каждого из элементов И опе режающей фазы. На фиг. 1 представлена схема устройства для управления т-фазным вентильным преобразователем; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство для управления .т-фазным вентильным преобразователем (иг. 1) содержит т-фазный синхронизатор 1, подключенный к питающей сети. Каждый из m выходов синхронизатора 1 подключен к входам преобразователя 2 частоты в напряжение и каждому из m генераторов ЗА, ЗВ... 3т пилообразного напряжения, выход каждого из которых подключен к вход каждого из m компараторов 4А, 4В.. 4т .управления и каящого из допол-. нительных компараторов 5А, 5В... 5т. Другие входы компараторов управ ления объединены и соединены с источником 6 управляющего сигнала и выходом сумматора 7. Между выходом ПЕ5 образователя и другим входом сум матора 7 включен делитель 8,а выход сумматора соединен с объединенными входами компараторов. Выходы компараторов управления подключены к m входам распределителя 9, Кс1ждый из m выходов которого подключен к каждому из m элементов И Юа, 10В... Ют, выходы которых подключены к входам выходного усилителя 11. Выход каждого из дополнительных компараторов подключен к входу кажого из элементов 10 опережающей азы-(5В к ЮД; 5т-1 к Ют; 5т к ЮА) Устройство работает следующим образом. На выходах синхронизатора 1 формируются сигналы (график 12, 13, 14, фиг. 2), соответствующие переходам через нуль соответствующего напряжения питающей сети. На выходе преобразователя 2 частоты в напряжение формируется напряжение (график 15, фиг. 2), пропорциональное частоте питающей сети -K.f, пчн - , V I; где К, - коэффициент передачи; f - частота нап яжения питающей с&ти.. На выходе генераторов .3 пилообразного напряжения (ГПН) формируются напряжения, синхронизированные с питающей сетью и представленные ля ф.аз А и В на графике 16, 17 (фиг. 2), Закон изменения линейной части этих напряжений описывается выражением (2) ..iгде RC - постоянная времени ГПН; 1 - текущее значение угла (рад.); Llg,( -К fj( в соответствии с (1 ) . При равенстве мгновенных значений выходного напряжения генератора 3 пилообразного напряжения и выходного напряжения источника 6 управляющего сигнала (Uijnp ; график 16, 17, фиг. 2), компараторы 4 переключаются (график 18, 19, фиг. 2). Фронт переключения компараторов 4 соответствует углу управления тиристорами вентильного преобразователя, величина, которого может быть определена из (2) как ., RcaTiUynp «упр ч либо во временной мере как Utjiip- RC , Как следует из (3), ot упр не зависит от f . На выходе распределителя 9 формируются сигналы (график 20, 21, .- 2), фронт которых соответствует углу управления соответствующей фазы, а срез - углу управления последующей фазы (соответствуют интервалам проводимости тиристоров вентильного преобразователя). На выходе делителя 8 формируется сигнал

где К - коэффициент передачи дели-

теля 8.

На .вьисоде сумматора 7 формируется напряжение (график 17, фиг. 2)

K

:б)

Uj Uynp К„

Дополнительные компараторы 5 переключаются в моменты времени (график 22, фиг, 2), определяемые соотношением, получаемым путем преобразования (5) и (6) t

i()

ч

f

На выходах логических элементов И 10 формируются сигналы (график 23, 24, фиг. 2), длительность которых меньше интервала проводимости тиристоров вентильного преобразователя на величину S , которая может .быть определена в соответствии с (4) и 7) как

Iv)

RC

(8)

лi,

Решением (8) является выражение

RC

s

(9)

Как следует из (8), величина не зависит от Uynp; fi и при неизменных значениях RC и Kj является постоянной величиной.

Окончательно сформированные по длительности импульсы (график 23, . 24, фиг. 2) поступают на выходной усилитель 11 и далее на управляющие переходы тиристоров вентильного преобразователя.

Для улучшения режима запирания тиристоров вентильного преобразователя, величина S выбирается для конкретного типа выходного усилителяформирователя отпирающих импульсов и типа используемых тиристоров исходя из условия рассасывания за время 8 избыточного заряда в управляющей базе тиристора. При этом обеспечивается спрямПение вoльт-a mepнoй

характеристики тиристоров на все время приложения положительного анодного напряжения и создаются оптимальные условия для запирания тиристора начиная с конца интервала 8 (при BKJHOчении очередного тиристора). Независимость величины о от текущих значений f и Uijnp позволяет сохранить оптимальные условия д.ля запирания тиристоров в процессе изменения частоты питающего напряжения и регулирования угла управления-.

Формула изобретения Устройство для управления т-фаз ным вентильным преобразователем,

5 содержащее выходной усилитель,

синхронизатор, каждый из m выходов которого подключен к одному из m генераторов пилообразного напряжения и к входам преобразователя часQ тоты в напряжение, выход которого соединен с другими объединенными входами генераторов пилообразного напряжения, выход каждого из которых подключен к входу каждого из m компараторов управления, другие входы которых объединены и соединены, с , . источником управляющего сигнала, а выходы компараторов подключены к входам пт-фазного распределителя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено делителем, сумматором, m дополнительными компараторами и m элементами И, причем дополнительные компараторы подключены к

5 выходам соответствующих генераторов пилообразного напряжения, элементы И включены между распределителеми выходным усилителем, делитель включен между прёЬбразователем

0 частоты в напряжение и одним входом сумматора, другой вхйЬ которого соединен с источником управляющего сиг-нала, а выход подключен к общему входу дополнительных компараторов,

5 выход каждого из которых соединен с входом каждого из элементов И опережающей фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 1. Патент Швейцарии 493158, кл. Н 02 Р 13/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР 611284, кл. Н 02 Р 13/16, 1975.

7l f r r f

ФФФ-ФФФФ Фтт

fc pUt pfctgjJuLAj

фиг. I n i