Устройство для фазового управления инвертором тока с компенсирующим звеном Советский патент 1983 года по МПК H02P13/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

ИНВЕРТОРОМ ТОКА С КОМПЕНСИРУЮЩИМ ЗВЕНОМ

Изобретение относится к электротехнике и прецназнанается для стабилизации выхоаного напряжения инвертора тока с компенсирующим звеном в вице цросселя, включенного через встречно-параллельно соединенные Тиристоры.

Известны устройства для управления инвертором тока, обеспечивающие стабилизацию его выходного напряжения и содержащие задающий генератор, элементы И, ИЛИ, делители частоты, трехпозицион ный переключатель, узел блокировки н формирователи импульсов управления ти ристорами l и 2 .

Недостатком известных устройств является отсутствие ограничения фазового сдвига между импульсньгми последовательностями при перенапряжениях питающей ,сети, превьпиакяцих допустимый уровень, что приводит к возникновению аварийно-го режима в инверторе и подключеннсЛ к нему нагрузке, а также изменение частоты выходного напряжения инвертора . в процессе его стабилизации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устрой сгво для управления инвертором тока , с компенсирующим звеном, соде ркащее задающий генератор, единичный выход

S которого через элемент ИЛИ и первый делитель частоты соединен с формирователем импульсов запуска тиристоров ком пенсируюшего звена, второй делитель частоты, прямой и инверсный выхсщы к6

0 торого подключены к ирователям импульсов запуска тиристоров одной на стоек инвертора и через элементы И к формирователям импульсов запуска тирно торов другой стойки инвертора, третий

15 делитель частоты, таод которого подключен к нулевому выходу задающего гене- ратора, а выход через первый элемент И г ко второму входу элемента . ИЛИ, к третьему входу хогорого подсоединен

20 выход второго пемета И, первый и вто рой узел блокировки, трехпозиииониьй ререключатель, первый выход которого подсоединен ко входу первого элемента ИСЗ 3 deie Нецсютатком устройства является личение частоты выхоаного напряжения инверторов в прсшессе его стабилизации. Инвертор тока должен обладать хорошими динамическими характеристиками приj работе на изменяющуюся нагрузку и при отклонениях напряжения питаюшей сети, для этого необходимо повышать быстроцействие устройства в процессе стабилизации выходного напряжения, но чем больfg ше быстродействие устройства, тем больцю изменение частоты, что приводит к срыву инвертирования из-за уменьшения времени восстановления запирающих свойств тиристоров,, т.е. к ненадежнойj5 работе инверггора тока.. Целью изобретения является повьщ1ение надежности работы инверггора тока путем обеспечения постоянства частоты выходного напряжения в процессе его стабили-2о зации. , Поставленная цель достигается тем, что устройство для фазового управления инвертором тока с компенсирующим звеном снабжено дополнительным делителем25 частоты и элементом И-НЕ, включенным между вторым выходом трехпозиаионного переключателя и первым входом четвертого элемента И, причем единичньй выход : задающего генератора подключен ко входузо второго делителя частоты, а нулевой - ко входу дополнительного делителя частоты, выход которого соединен со BTOpbDvi входом четвертого элемента И, а выход второго узла блокировки подсоединен ко вто рому входу элемента И-НЕ. На фиг. 1 приведена схема инвертора тока с тиристорно-дроссельным компен- сирующим звеном, на фиг. 2 - схема устройства фазового управления инверто- ром тока с компенсирующим звеном, на фиг. 3 - диаграммы напряжений, пояс.няющие работу устройства. Инвертор тока (фиг. 1) содержит тиристоры 1-4, включенные по мостовой схеме, в диагональ которой включены компенсирующее звено в виде дросселя 5j включенного черезвстречно-параллельно соедршенные тиристоры 6 и 7 и нагрузка 8. Одна стойка инвертора тока содержит тиристоры 1 и 4, другая - тиристоры 2 и 3. Устройство фазового управления инвертором тока с компенсирующим звеном (фиг. 2) содержит задающий генератор 9, трехлозиционный переключатель 10, делитель частоты 11 - 13, дополнительный делитель 14 частоты, элементы И 15, 16 и 17, 18, элемент И-НЕ 19, элеi4мент ИЛИ 2О, первый узел блокировки 21, состоящий из усилителя 22 с парафазным выходом, триггера 23, второй узел 24 блокировки, состоящий из уси- лителя 25 t парафазным выходом и триг гера 26, формирователи 27 и 28 - 31 импульсов запуска тиристоров 6 и 7 компенсиртуюшего звена и тиристоров 14 инвертора тока соответственно. На входы узлов блокировки подаются импульсы 32 и 33. Тиристоры 1 и 2 управляются импульсами, поступающими от формирователей 28 и 29 импульсов запуска тиристоров инвертора, а тиристоры 3 и 4 - импульсами, поступающими от формирователей ЗО и 31 импульсов запуска тиристоров инвертора. Тиристоры 6 и 7 компенсирующего звена управляются посредством формирователя 27 импульсов, Стабилизация выходного напряжения инвертора тока при изменении нагрузки и напряжения питающей сети достигается за счет изменения фазы управляющих импуль сов тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена относительно фазы импульсов управления тиристоров 1-4 инвертора. Уст- ройство фазового управления инвертором тока с компенсирующим звеном обеспечивает как необходимое изменение фазы управляющих импульсов, так н ее ограниче- ние при изменении напряжения питающей сети ниже (вьш1е) нижнего (верхнего) допустимого уровня напряжения питающей сети, причем соблюдается постоянство частоты выходного напряжения инвертора тока в процессе его стабилизации. При превьш1ении верхнего допустимого уровня питающего напряжения инвертор тока отключается и автоматически включается, цак только напряжение станет меньше верхнего допустимого уровня, На фиг. 2 представлены импульсы 34 - 47 яа элементах схемы. Устройство работает с юдующим образом. Задающий генератор 9 вырабатывает на двух своих вЬгходах две высокочастот ные последовательности, сдвинутые цруг относительно друга на полпериода выходной частсхгы генератора. Импульсы 34 единичного выхода задающего генератора 9 поступают на вход второго целителя частоты 13 с прямым и инверсным выходом и через элемент ИЛИ 20 - на вход первого делителя 12 частотьи Импульсы нулевого выхода задающего генератора 9 поступают на вход третьего делителя 11 частоты и на вход дополнительного делителя 14 частоты, причем коэффициент целения целителя 11 частоты больше коэффициента целения цополнительного целителя 14 частоты. Выхоцные импульсы 36 целителя 11 частоты поступают на вхоц элемента И 15, а выхоцные импульсы 35 цополнительного целителя 14 частоты - на вхоц элемента И 16, В зависимости от величины сигнала обратной связи трехпозиционный переключатель 1О вырабатывает ециничный уровень 37 на оцном из цвух своих выхоцов (при величине сигнала обратной связи соответствующему номинальному выхоцному напряжению инвертора, сигналы на выходе трехпозиционного переключателя 10 отсутствуют). В номинальном режиме нулевой уровень, поступающий на третий вхоа элемента И 15 с первого выхоца трехпозиционного переключателя 10 блокирует прохождение импульсов 36 с выхоца цели теля 11 частоты через элемент И 15 на второй вхоц элемента ИЛИ 2О, а нулевой уровень со второго выхоца трехпозицион- ного переключателя 1О, поступающий на вхоц элемента И-НЕ 19, привоцит к формированию на его выхоце. ециничного уров ня, которьй поступая на вхоц элемента И 16, разрешает прохожцение импульсов 35 с выхоца цополнительного целителя 14 частоты через элемент И 16 на вхоп .элемента, ИЛИ 2О. Импульсы с нулевого зацающего генератора 9, а, слецовательно и импульсы 35 на выхоце цополнитель- ного целителя 14 частоты сцвинуты относительно ийпульсов 34 ециничного выхоца генератора 9. Таким образом, в номинальном режиме .через элемент ИЛИ 2О на вхоц целителя 12 частоты поступа ет суммарная импульсная послёцовательность 38, равная сумме частот послецова тельностей импульсов 34 и 35. Импульсы 39 с выхоца целителя 12 частоты поступают на вход формирователя 27, который формирует импульсы 42 запуска тиристоров 6 и 7 компенсирующего звена. Импульсы 4О и 41 с прямого и инверсного выхоцов целителя 13 частоты поступают на формирователи 28 и 31 импульсов 43 и 45 запуска тиристоров 1 и 4 оцной стойки инвертора тока и через элементы И 17, 18 - на формирователи 29 и 30, импульсов 44 и 46 запуска тиристоров 2 и 3 цругсй стойки. При увеличении выхоцного напряжения выше номинального значения, ециничный уровень 37 с первого выхоаа трехпозиционного переключателя 1О поступает на третий вход элемента И 15 и разрешает прохожаение импульсов 36 с выхода целв теля 11 частоты через элемент И 15 на вхоц элемента ИЛИ 20. Таким образом, при увеличении выходного напряжения выще номинального значения через элемент ИЛИ 2О на вхоц целителя 12 частоты поступае.т послецовательность, равная сумме импульсов 34, 35 и 36, что привоцит к изменению фазового сцвига его выходных сигналов 39, а следователь но, и импульсов 42 формирователя 27 импульсов запуска тиристоров 6 и 7 ком пенсирующего звена относительно импуль сов 43 - 46 формирователей 28-31 импульсов запуска тиристоров 1-4 ин- вертора, соответственно. Ток Эд (фиг.З, п. 48) через компенсирующий дроссель 5увел1тчивается и соответственно умен1 щается выходное напряжение инвертора. Изменение момента зажигания тиристоров 6и 7, компенсирующего звена относитель но включения тиристоров 1-4 инвертора при изменении нагрузки и питаюшиего напряжения позволяет стабилизировать выхоцное напряжение Оц (фиг. 3, п. 48) швертора тока. При изменении сигнала обратной связи в противоположную сторону (при уменьшении выхоцного напряжения инвертора), ециничный уровень 37 со второго выхоца трехпозиционного переключателя Ю поступает на вход элемента И-НЕ 19, причем в зоне стабилизации на его второй вход также поступает ециничный выхоцной сигнал второго узла 24 блокировки, и выходной сигнал элемента И-НЕ блокирует прсжожцение импульсов с выхоца дополнительного целителя 14 частоты через элемент И 16 на вхоц элемента ИЛИ 2О. Оцновременно, нулевой уровень с первого выхоца трехпозиционного переключателя 10, поступая на вход элемента И 15 запрещает прохождение через последний импульс 36 с выхоаа делителя 11 частоты на элемент ИЛИ 2О. Таким образом, на вход делителя 12 частоты поступают через элемент ИЛИ 20 только импульсы 34 с единичного выхода за- дающего генератора 9, что привоцит к изменению фазового сдвига шипульсов 39 целителя 12 частоты в противоположную сторону по отношению к выхоцным импульсам 40 и 41 делителя 13 частоты с прямым и инверсным выходом, и в конечном итоге - к увеличению выходного напряжения инвертора. Коэффициент деления делителя 13 частоты с прямым и инверсным выходом определяется, исходя из требуемой частоты инвертора тока. Коэффициент деления делителя 12 часл-оты выбирается из условия постоянства фазового сдвига импульсов управления тиристорами компенсирующего звена относительно импульсов управлени тиристорами инвертора в номинальном режиме работы инвертора ЬгЧд -выходная частота задающего генератора 9{ -частота на выходе дополнительного целителя 14 частоты; -в 1ходная частота инверто ра тока, - коэффициент целения целителя 12 частоты. При пуске инвертора тока узел 2,4 блокировки, представляющий собой усили тель 25 с парафазным выходом, соецине НЬ1Й с установочными входами R5-тригг ра 26, вырабатывает сигнал блокировки (нулевой уровень) поступающий на элемен И-НЕ 19, на вькоде которого при этом формируется единичный уровень, поступаю щий ни вход элемента И 16. При этом единичный уровень на втором выходе трехпозиционного переключателя 10 не влияет на работу инвертора при пуске, который происходит при постоянных параметрах реактивных элементов схемы. Когда выходное напряжение инвертора достигнет определенной величины (войдет в зону стабилизации), уровень сигнала на выходе узла 24 блокировки изменяется на единичный, и трехпозииионный переключатель ДО начинает влиять на уровень выходного напряжения инвертора, Если при работе инвертора напряжение питающей сети становится меньше нижнего допустимого уровня, узел 24 enoKHpOB ки ограничивает фазовый сцвиг импульсов, При увеличений питающего напряжения вьш1е верхнего допустимого уровня, узел 21 блокировки вырабатывает сигнал блокир ; BKh на входах элементов И17,18 и импупьна вхоцах элементов И 17, 18 и импул1|сы 40, 41 с выходов делителя 13 частоты с npRMbnvf я инверсным выходом не проходят на формирователи 29 и 30 импульсов запуска тиристоров 2 я 3 стойки инвертора тока, Оцновременно на первом входе элемента И 15 также появляется нулевой уровень и изменение фазового савигв импульсов прекращается. В следующий после появления сигнала блокировки на входах элементов И 17, и 18 полупериод выходного тока инве| тора (при работающих в предществующий полупериоа тиристорах, например 1 и 2 инвертора), импульс 45 запуска тиристора 4 инвертора приводит к запиранию тиристора 2 и естественному гащению тиристора 1 инвертора. Происходит отключение инвертора тока. Аналогично процесс от ключения происходит, если в момент превыщения входного напряжения инвертора вьщ1е допустимого уровня работают тиристоры 3 и 4 инвертора. При снижении напряжения питания до допустимого уровня узел 21 блокировки вырабатывает единичный уровень на входах элементов И 17, 18 я элемента И 15 и инвертор тока возобновляет, ра- боту. Для исключения влияния переходных процессов на выходе инвертора на вход узла 21 блокировки поступает сигнал 32, пропорциональный напряжению на входе инвертора. Ввгбор частоты задающего генератора 9 определяется минимальным щагом требуемого регулирования и уровнем стабилизации выходного напряжения инвертора. Таким образом, использование в устройстве дополнительного делителя частоты и элемента И-НЕ позволяет изменять фазовый сдвиг и соответственно осуществлять стабилизацию выходного напряжения инвертора тока, обеспечивая при этом постоянство частоты его выходно1ч напря жения. Причем появляется возможность полностью использовать предлагаемое устройство по бьютродействию с известным и получить улучшенные динамические характеристики инвертора тока при работе на изменяющуюся нагрузку. Формула изобретения , Устройство для фазового управления инвертором тока с компенсирующим звеном, содержащее задающий генератор, еаинич- ный вькоц которого через первый вход первого элемента ИЛИ и первый делитель частоты соединен с формирователем нмпульсов управления тиристоров компенсирующего звена, второй делитель частоты, прямой и инверсный выходы которого подключены к формирователям импульсов запуска тиристоров одной из стоек инвертора и через первью входы первого и второго элемента И - к формирователям импульсов запуска тиристоров цругоЯ стойки инвертора, третий целитель частоты, вхоо которого поаклюйн к нулевому Ьыхоау задающего генератора, а выхоо через первый вхоа третьего а лемечта И - к второму вхоау первого элемента ИЛИ, к третьему вхооу которого поцсоеиинен выхоц четвертого элемента И, трехпозиционньй переключатель, вхоц которого преаназначен пля пошшючения сигнала обратной связи, первый выхоа поцсоецине к второму входу третьего элемента И, третий вход которого подключен к выходу первого узла блокировки, который подклю чен также к вторым входам первогчэ и второго элементов И, вход первого узла блокировки предназначен для подключения сигнала, пропорционального питающему напряжению, второй узел блокировки, вхоа которого предназначен для подключения к входу трехпозиционного переключателя, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения постоянства частоты выходного 9& Г 10 оно снабжено аополннтеш вым напряжения, делителем частоты и элементом И-ЛЕ, включенным между вторым выходом трех- позиционного переключателя и первым входом четвертого элемента И, причем единичный выход задающего генератора подключен к входу второго делителя частоты, а нулевой - к входу дополнительно го делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом чётверягого элемента И, а выход второго узла бллкаровки подсоединен к второму входу элемента И-НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СХЗХЗР, № 68О138, кл. НО2Р : 13/18, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2852862/24-О7, кл. Н02Р 13/18,12.05.80. .. 3. Авторское свидетельство СССР ПО заявке 1 2962511/2 4-О7, )кл. Н02Р , 08.О1.81.

Г -- - -- -ггг-г - -%

Г2f

Фи. 2

t/e.3