Устройство для управления тиристорным регулятором мощности (его варианты)

Устройство для управления тиристорным регулятором мощности (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1, Устройство для управления тиристорным регулятором мощности, содержащее задатчик угла управления, синхронизирующий блок, подключенный к генератору линейно изменяющегося напряжения, нуль-орган, выходные каскады , отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено нелинейным блоком, реализующим функциональную зависимость oL () в соответствии с выражением 2 sin 2 ti- sin 4 о(. 2 sin 2уь sin kg, блоком суммирования , двумя блоками вычитания, четырьмя компараторами, шестью формирователями коротких импульсов, четырьмя парами элементов И, двумя элементами ИЛИ, элементом НЕ, амплитудным деуектором с делителем на выходе, причем выход задатчика угла управления -v. соединен с входом нелинейного блока и с первыми входами блока суммирования и первого блока вычитания, первый вход второго блока вычитания соединен с выходом нелинейного блока, второй вход через амплитудный детектор с делителем на выходе - с выходом генератора линейно изменяющего напряжения, вторые входы блока суммирования и первого блока вычитания соединены с выходом делителя, выходы блока суммирования и блоков вычитания соединены с первыми входами соответственно первого , второго и третьего компараторов , вход четвертого компаратора подключен к выходу нелинейного блока, вторые входы всех компараторов подключены к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход каждого компаратора через соответствующий формирователь коротких импульсов Подключен к первым входам элементов И одноименных пар, вторые входы первых элементов И каждой пары соединены с выходом нуль-органа непосредственно , а вторых элементов И каждой пары - через элемент НЕ, выходы элементов Н первой и четвертой пар предназначены для подключения через выходные каскады к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, выходы первых элементов И второй и третьей пар подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выходы вторых элементов И этих пар подключены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, третий вход первого элемента ИЛИ через соответствующий формирователь коротких импульсов подключен к выходу нуль-органа, третий вход второго элемента ИЛИ через соответствую1ций формирователь коротких импульсов - к выходу элемента НЕ, выходы элементов ИЛИ предназт1ачены

(19) (11) .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛВСТВУ (21) 3472385/24-07 (22) 21 ° 07.82 (46) 30.10.84. Бюл. ¹ 40 (72) В.И. Агеев, В.В. Барашев, К.А. Палагута и В.Ф. Котов (71) Завод-ВТУЗ при Московском автомобильном заводе им. И.А. Лихачева (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Поскробко А.А., Братолюбов В.Б.

Бесконтактные коммутирующие и регулирующие устройства. М., ",Энергия", 1978, с. 21.

2. Там же, с. 48-50. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ YIIPABJIEHHH ТИРИС-.

T0PHbIN РЕГУЛЯТОРОМ МОЩНОСТИ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Устройство для управления тиристорным регулятором мощности, содержащее задатчик угла управления, синхронизирующий блок, подключенный к генератору линейно изменяющегося напряжения, нуль-орган, выходные кас- кады, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено нелинейным блоком, реализующим функциональную зависимость с(.= Е(у) в соответствии с выражением 2 sin 2 Ы- sin 4 с6=

= 2 sin 2+ sin 4у, блоком суммирования, двумя блоками вычитания, четырьмя компараторами, шестью формирователями коротких импульсов, четырьмя парами элементов И, двумя элементами

ИЛИ, элементом НЕ, амплитудным детектором с делителем на выходе, причем выход задатчика угла управления соединен с входом нелинейного блока и с первыми входами блока суммирования и первого блока вычитания, первый вход второго блока вычитания соединен с выходом нелинейного блока, второй вход через амплитудный детектор с делителем на выходе — с выходом генератора линейно изменяющего напряжения, вторые входы блока суммирования и первого блока вычитания соединены с выходом делителя, выходы блока суммирования и блоков вычитания соединены с первыми входами соответственно первого, второго и третьего компараторов, вход четвертого компаратора подключен к выходу нелинейного блока, вторые входы всех компараторов подключены к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход каждого компаратора через соответствую- g

С2 щий формирователь коротких импульсов подключен к первым входам элементов

И одноименных пар, вторые входы первых элементов И каждой пары соединены с выходом нуль-органа непосредствен- Ф но, а вторых элементов И каждой пай ры — через элемент VE, вь.ходы элементов I" первой и четвертой пар пред>азначены для подключения через выходные каскады к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, выходы первых элементов И второй и третьей пар подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выходы вторых элементов И этих пар подключены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, третий вход первого элемента ИЛИ через соответствующий фор- Ъ» мирователь коротких импульсов подключен к выходу нуль-органа, третий вход второго элемента ИЛИ через соответствующий формирователь коротких импульсов — к выходу элемента НЕ, выходы элементов ИЛИ предназначены

1121767

l5

20 для подключения к управляющим электродам основных тиристоров.

2. Устройство для управления тиристорным регулятором мощности, содержащее задатчик угла управления, синхронизирующий блок, подключенный к генератору линейно изменяющегося напряжения, нуль-орган, выходные каскады, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено нелинейным блоком, реализующим функцио. нальную зависимость oL = K (p), в соответствии с выражением 2 з п 20I. — а п М=

2 вin 2p- sin 4р, задатчиком уровня, двумя блоками вычитания, четырьмя компараторами, шестью формирователями коротких импульсов, четырьмя парами элементов И, двумя элементами ИЛИ и элементом НЕ, причем выход задатчика угла управления р соединен с входом нелинейного блока, с первым входом первого блока вычитания и с первым входом первого компаратора, выход нелинейного блока соединен с первым входом второго блока вычитания и с первым входом второго компаратора, вторые входы блоков вычитания соединены с выходом задатчика уровня, а их выходы соединены с первыми входами третьего и четвертого

Изобретение о носится к электротехнике, в частности к бесконтактным регуляторам мощности на тиристорах.

Известен регулятор мощности, обес печивающий регулирование действующе- 5

ro значения напряжения на нагрузке в широких пределах 1 ).

Недостатком известного регулятора является то, что он даже при чисто активной нагрузке генерирует в сеть широкий спектр гармонических составляющих тока, что может привести к серьезным нарушениям в работе стандартного оборудования, искажению формы напряжения сети, перенапряжениям на косинусных конденсаторах и

ТеДе

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является компараторов, вторые входы всех компараторов соединены с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход каждого компаратора через соответствующий формирователь коротких импульсов подключен к первым входам элементов И одноименных пар, вторые входы первых элементов И каждой пары соединены с выходом нульоргана непосредственно, а вторых элементов И каждой пары — через элемент НЕ, выходы элементов И первой и четвертой пар предназначены для ,подключения через выходные каскады к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, выходы первых элементов И второй и третьей пар подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выходы вторых элементов И этих пар подключены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, третий вход первого элемента

ИЛИ через соответствующий формирователь коротких импульсов подключен к выходу нуль-органа, третий вход второго элемента ИЛИ через соответствующий формирователь коротких импульсов — к выходу элемента НЕ, выходы элементов ИЛИ предназначены для подключения к управляющим электродам основных тиристоров. устройство для управления тиристорным регулятором мощности, содержащее эадатчик угла, синхронизирующий блок, генератор линейно изменяющегося напряжения, нуль-орган, формирователь коротких импульсов, элементы И, выходные каскады. Устройство выдает управляющий импульс на тиристор, имеющий на аноде положительный потенциал, с запаздыванием (2 ).

Недостатком данного устройства является то, что оно не может обеспечить управление с обеспечением высокого порядка высших гармоник в кривой потребляемого Тока.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в первом варианте устройз 11217 ство для управления тиристорным ре°" гулятором мощности, содержащее задатчик угла управления, синхронизирующий блок, подключенный к генератору линейно изменяющегося напряжения, 5 нуль-орган, выходные каскады, снабжено нелинейным блоком, реализующим функциональную зависимость oh= f(y) в соответствии с выражением 2 sin 2Ы sin 4А 2 sin 2 + sin 4 -, блоком суммирования, двумя блоками вычитания, четырьмя компараторами, шестью формирователями коротких импульсов, четырьмя парами элементов И, двумя элементами ИЛИ, элементами НЕ и амп15 литудным детектором с делителем на выходе, причем выход задатчика угла управления з соединен с входом нелинейного блока и с первыми входами блока суммирования и первого блока

20 вычитания, первый вход второго блока вычитания соединен с выходом нелинейного блока, второй вход через амплитудный детектор с делителем на выходе — с выходом генератора линейно

25 изменяющегося напряжения, вторые входы блока суммирования и первого блока вычитания соединены с выходом делителя, выходы блока суммирования и блоков вычитания соединены с первыми входами соответственно первого, второго и третьего компараторов, вход . четвертого компаратора подключен к выходу нелинейного блока, вторые входы всех компараторов подключены к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход каждого компаратора через соответствующий формирователь коротких импульсов подключен к первым входам элементов И одно-, именных пар, вторые входы первых

40 элементов И каждой пары соединены с выходом нуль-органа непосредственно; а вторых элементов И каждой пары— через элемент НЕ, выходы элементов

И первой и четвертой пар предназначены для подключения через выходные каскады к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, выходы первых элементов И, второй и третьей пар подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выходы вторых элементов И этих пар подкЫочены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, третий вход первого элемента ИЛИ через соответствующий 55 формирователь коротких импульсов подключен к выходу нуль-органа, третий вход второго элемента ИЛИ через

Ь7 соответствующий формирователь коротких импульсов — к выходу элемента

НЕ, выходы элементов ИЛИ предназначены для подключения к управляющим электродам основных тиристоров.

По второму варианту устройство для управления тиристорным регулятором мощности, содержащее задатчик угла управления, синхронизирующий блок, подключенный к генератору линейноизменяющегося напряжения, нульорган, выходные каскады, снабжено нелинейным блоком, реализующим функциональную зависимость о = Е(р) в соответствии с выражением 2 sin 2dtsin 4сС = 2 sin 2 p — sin 4р, задатчиком уровня, двумя блоками вычитания, четырьмя:компараторами, шестью формирователями коротких импульсов, четырьмя парами элементов И, двумя элементами ИЛИ и элементом НЕ, причем выход задатчика угла управления р соединен с входом нелинейного блока, с первым входом первого блока вычитания и с первым входом первого компаратора, выход нелинейного блока соединен с первым входом второго блока вычитания и с первым входом второго компаратора, вторые входы блоков вычитания соединены с выходом задатчика уровня, а их выходы соединены с первыми входами третьего и четвертоFo компараторов, вторые входы компараторов соединены с выходом генератора линейноизменяющегося напряжения, выход каждого компаратора через соответствующий формирователь коротких импульсов подключен к первым входам элементов И одноименных пар, вторые входы первых элементов И каждой пары соединены с выходом нуль-органа непосредственно, а вторых элементов И каждой пары — через элемент НЕ, выходы элементов И первой и четвертой пар предназначены для подключения через выходные каскады к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, выходы первых элементов И второй и третьей пар подключены к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, выходы вторых элементов И этих пар подключены к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, третий вход первого элемента ИЛИ через соответствующий формирователь коротких импульсов подключен к выходу нульоргана, третий вход второго элемента

ИЛИ через соответствующий формирова1121767 тель коротких импульсов — к выходу элемента НЕ, выходы элементов ИЛИ предназначены для подключения к основным тиристорам. На фиг.1 и 2 показана схема устройства по первому и второму вариантам соответственно.

Устройство (фиг. 1) состоит из задатчика 1 угла, нелинейного блока 2, например, стандартного блока с диодно-резисторными ячейками, делителя 3, синхронизирующего блока 4, генератора 5 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИНа), амплитудного детектора 6, делителя 7, нуль-органа 8, блока 9 сложения аналоговых сигналов, блоков 10 и 11 вычитания аналоговых сигналов, компараторов 12—

15, формирователей 16 — 21 коротких импульсов из фронта сигнала, элемента НЕ 22, элементов И 23 — 30, элементов ИЛИ 31 и 32 и выходных касI кадов 33 — 38.

Выход задатчика 1 угла у соединен 5 с входом нелинейного блока 2 и с одним из двух входов блоков сложения 9 и вычитания 11, причем данный вход блока вычитания является инверсным, т.е. сигнал, поступающий на данный вход, берется со знаком "минус".

Вторые входы блоков сложения 9 и вычитания 11 подключены к выходу делителя 7. Выход нелинейного блока 2 соединяется с инверсным входом блока

10 вычитания и одним из двух входов компаратора 13. На вход делителя 3 подается сетевое напряжение, а выход делителя 3 подключен к входам синхронизирующего блока 4 и нуль-органа

8. Выход синхронизирующего блока 4

40 соединен с входом ГЛИНа 5, выход которого подключен к входу амплитудного детектора 6 и к одному из двух входов компараторов 12-15. Выход амплитудного детектора 6 подключен к вхо45 ду делителя 7 и к прямому входу блока 10 вычитания. Выход .блока 9 сло" жения подсоединен к второму входу компаратора 14, а выходы блоков 10 и 11 вычитания — к вторым входам компараторов 12 и 15 соответственно, выходы компараторов 12 — 15 подключены к входам формирователей 16 - 19 соответственно, а выход нуль-органа

8 к входам элемента НЕ 22, формирователя 20 и к одному из двух входов элементов И 23, 25, 27 и 29.

Выход элемента НЕ 22 соединен с входом формирователя 21 и с одним из двух входов элементов И 24, 26, 28, 30. Вторые входы элементов И 23 и

24 подключены к выходу формирователя 16, элементов И 25 и 26 — к выходу формирователя 17, элементов И 27, 28 — к выходу формирователя 18, элементов И 29, 30 — к выходу формирователя 19. Выход формирователя 20 подключен к одному из трех входов элемента ИЛИ 31, второй вход которого соединен с выходом элемента И 29, а третий — с выходом элемента И 23.

Выход формирователя 21 соединен с одним из трех входов элемента ИЛИ 32, второй вход которого подключен к выходу элемента И 30, а третий — к выходу элемента И 24. Выходы элементов ИЛИ 31 и 32 подключен соответственно к входам выходных каскадов 37 и 38, а выходы элементов И 25 — 28— I к входам выходных каскадов 33 — 36, соответственно. Выходы выходных каскадов 33 — 38 соединены с управляющими электродами тиристоров регулятора мощности.

Устройство работает следующим образом.

При переходе от отрицательного к положительной полуволне напряжения сети срабатывает нуль-орган 8, выходной сигнал которого изменяется от низкого уровня к высокому (с "0" на

"1"), в результате чего изменяется с "1" на "0" выходной сигнал элемента

НЕ 22. При этом разрешается прохождение импульсов через элементы И 23, 25, 27 и 29 и блокируется прохождение импульсов через элементы И 24, 26, 28 и 30. Одновременно формирователь 20 формирует короткий импульс положительной полярности, который через элемент ИЛИ 31 и выходной каскад 37 поступает на основной тиристор регулятора и включает его. При переходе через "0" сетевого напряжения синхронизирующий блок 4 вновь запускает ГЛИН 5, а амплитуда напряжения на выходе ГЛИНа в предыдущем полупериоде запоминается амплитудным детектором 6, с выхода которого эта величина (U ) поступает на прямой вход блока 10 вычитания и вход делителя 7 с постоянным коэффициентом выделения; равным "2". С выхода делителя 7 сигнал U><> поступает на один из входов блока 9 сложения и прямой вход блока 11 вычитания. На выходе

7 112176 задатчика 1 угла . присутствует сигнал U, который поступает на второй вход блока 9 сложения, инверснпi вход блока 11 вычитания и вход нелинейного блока 2, который по сигналу

U вырабатывает сигнал U+, поступающйй с выхода нелинейного блока 2 на инверсный вход блока 10 вычитания и один из входов компаратора 13. На выходе блока 9 сложения присутствует !О сигнал (U

U g — П (и U+<> — U<, которые и посту- !5 пают соответственно на один из входов компараторов 12 и 15. На второй вход каждого из компараторов 12 — 15 подается линейно нарастающее напряжение с выхода ГЛИНа 5. При достиже- 2О нии этим линейно нарастающим напряжением значения Ug срабатывает компаратор 13, его выходной сигнал переходит от состояния логического "0" в состояние логической "1" (от низ- 25 кого уровня к высокому), в результате чего срабатывает формирователь 17 и короткий импульс, проходя через элемент И 25 и выходной каскад 33, включает вспомогательный тиристор регулятора, тем самым обеспечивая выключение основного тиристора. При нарастании напряжения на выходе

ГЛИНа 5 до величины Vol 2 — U срабатывает компаратор 15, переходя в состояние логической "1", в результате чего формирователь 19 вырабатывает короткий импульс, который, проходя. через элемент И 29, элемент

ИЛИ 31 и вйходной каскад 37, вновь включает основной тиристор регулятора. При дальнейшем нарастании сигнала на выходе ГЛИНа 5 до уровня

U <> + U .логическая ",1" появляется .на выходе компаратора 14, срабатывает формирователь 18 и короткий импульс, пройдя через элемент И 27 и выходной каскад 35, включает вспомогательный тиристор, в результате чего выключается основной тиристор регулятора. При достижении сигнала на выходе ГЛИНа 5 уровня U — U срабатывает компаратор 12, на его выходе появляется сигнал логической

"1", формирователь 16 вырабатывает короткий импульс, который, пройдя

5S через элемент И 23, элемент ИЛИ 31 и выходной каскад 37, в третий раз за полпериода включает основной ти7 8 ристор регулятора, выключение которого происходит в результате естественной коммутации при переходе к отрицательной полуволне сетевого напряжения, в этот же момент синхронизирующий блок 4 вновь запускает

ГЛИН 5, и на выходах всех компараторов !2 — 15 вновь появляется низкий уровень (сигнал логического "О") но при переходе от высокого уровня к низкому формирователи 16 — 19 не срабатывают. B этот момент срабатывает. формирователь 21, на входе которого сигнал меняется от логического

"0" к логической "1", и короткий импульс с выхода этого формирователя, пройдя через элемент ИЛИ 32 и выходной каскад 38, включает второй основной тиристор регулятора.

В дальнейшем работа первой системы управления аналогична ее работе в положительную полуволну напряжения сети, но короткие импульсы проходят через элементы И 24, 26, 28, 30Ä элемент ИЛИ 32, выходные каскады

34, 36, 38 и включают соответствующие тиристоры регулятора, находящиеся под прямым напряжением.

В качестве нелинейного блока 2 может быть использован стандартный блок на диодно-резисторных ячейках, количество которых зависит от точности аппроксимации кривой зависимости угла о(от угла у отрезками прямых, но, как правило, находится в пределах 4-5 °

Введение амплитудного детектора

6 позволяет исключить влияние нестабильности частоты сетевого напряжения на точность работы системы управления, а медленный характер этого процесса позволяет использовать амплитудный детектор 6 без схемы принудительного сброса, учитывая естественное уменьшение напряжения на его выходе за счет утечек конденсатора хранения.

Устройство (фиг.2) содержит задатчик 39 угла р, нелинейный блок 40, формирующий сигнал, пропорциональный углу 3 задатчика 41 уровня, блоки

42 и 43 вычитания аналоговых сигналов, делитель 44, синхронизирующий блок 45, нуль-орган 46 и генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) 47.

Выход задатчика 39 угла д соединен с входом нелинейного блока 40

9 1121 и с одним из двух входов (инверсным) блока 43 вычитания, а также с одним из двух входов компаратора 14. Выход нелинейного блока 40 соединен с инверсным входом блока 42 вычитания и с.одним из двух входов компаратора 13. Вторые входы блоков 42 и 43 вычитания подключены к выходу эадатчика 41 уровня. На вход делителя 44 подается сетевое напряжение, à его выход подключен к входам синхронизирующего блока 45 и нуль-органа 46.

Выход синхрониэирующего блока 45 соединен с вхохом ГЛИНа 47, выход которого подключен к одному из входов компараторов 12 — 15. Выходы блоков

42 и 43 вычитания подключены к вторым входам компараторов 12 и 15 соответственно. Выход нуль-органа 46 подключен к входам элемента НЕ 22 и к одному из двух входов каждого из элементов И 23, 25, 27 и 29. Структура связей между остальными блоками устройства управления сохраняется прежней, соответствующей первому варианту.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик 39 угла управления формирует напряжение U, соответствующее углу ф . Сигнал с выхода задатчика 39 поступает на вход нелинейного блока 40 и на инверсный вход бло ка 43 вычитания и на первый вход компаратора 14. Нелинейный блок 40, реализующий нелинейную зависимость

767

10 ю(.= f(3) в соответствии с уравнением (2), формирует на выходе сигнал И, пропорциональный углу ь, который подается на HBBBpcHbBI вход блока 42

5 вычитания и на первый вход компаратора 13. На прямые входы блоков 42 и

43 вычитания подается выходной сигнал задатчиком 41 уровня, который соответствует максимальному напряжению

1О ГЛИНа 47, т.е. значению угла равному 180О В результате на выходе блоков 42 и.43 вычитания формируются соответственно сигналы UTj g и Up@ соответствующие углам (Ji-оО и (17-p) °

15 Все упомянутые сигналы (0,(,U,Up

Uy ) подаются на первые входы компараторов 12 — 15, на вторые входы которых подается выходное напряжение

ГЛИНа 47. Компараторы 12 — 15 (как и в первой системе) вырабатывают логические сигналы, которые используются для управления силовыми и коммутирующими тиристорами регулятора;

25 формирователи 16 - 19 и 21 формируют импульсы управления тиристорами, элементы И 23 - 30 распределяют их по тиристорам регулятора, а выходные . каскады усиливают импульсы управления по мощности и обеспечивают гальваническую развязку устройства.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства для управления тиристорным регулятором мощности s вариантах выполнения..

f121767

1121767

Заказ 7995/43 Тирам 666 ское

4адиаа ППП Патент, г.Ук ород, уи.Проектируя, 4