Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором и устройство для его осуществления

Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором , заключающийся в том, что на каждый из тиристоров коммутатора формируют и подают пакеты отпирающих им пульсов, максимальная длительность которых равна половине периода модуляции выходного напряжения, сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модуляции, а временной интервал между началами пакетов импульсов является кратным шестой части периода модуляции, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, каждый пакет отпиракяцих импульсов начинает формироваться в момент равенства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной питающей сети, а начало работы коммутатора в целом синхронизируют с заданным моментом совпадения фазных напряжений трехфазной питающей сети, причем длительность каждого из упомянутых пакетбв импульсов составляет не менее одной третий периода модуляции. 2. Устройство для управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором , содержащее делитель частоты синхронизирующих импульсов, усилительно-развязывающий узел, выход которого предназначен для подключения к управляющим входам коммутатора, сл с трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого предназначена для подключения к входу коммутатора, а первая вторичная обмотка соединена с входом формирователя синхронизирующих импульсов, выполненного на шести диодах, резисторе и конденсато ре, отличающееся тем, D9 СЛ что снабжено шестиканальным коль .цевым распределителем импульсов, о :фазовым анализатором, переключатеСП лем, нуль-органом и триггером, устанавливаемым в нулевое состояние при включении питания, трехфазный трансформатор снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, а формирователь синхронизирующих импульсов снабжен импульсным трансформатором, причем между делителем частоты синхронизирующих импульсов и усилительно-развязьтающим узлом включен шестиканальный кольцевой реверсивный распределитель импульсов, к второй вторичной обмотке трехфазного трансфор

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COLlHAËÈÑTÈ×ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (I9) (1)) 1

SU (51)4 Н 02 М 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3620006/24-07 (22) 15.07,83 (46) 15.08.85. Бкцт. У 30 (72) И.Т.Сидоренко, К.Н.Маренич, А.И.Пархоменко и В.Н.Пименов (71) Донецкий ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.316.727(088.8) (56) Патент Японии Н 51-6842, кл. 56 В 4, Н 02 М 5/27, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Р 788327, кл. Н 02 P 7/42, 1980.

Петров Л.П., Ладензон В.А., Обуховский M.Ï., Подзолов P.Ã.

Асинхронный электропривод с тиристорными коммутаторами. М.,"Энергия", 1970, с. 58-59, . (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

CKI0BbM ПОЛУПРОВОДНИКОВЫМ KOHHYTAТОРОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором, заключающийся в том, что на каждый из тиристоров коммутатора формируют и подают пакеты отпирающих импульсов, максимальная длительность которых равна половине периода модуляции выходного напряжения, сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модуляции; а временной интервал между началами пакетов импульсов является кратным шестой части периода модуляции, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расши рения функциональных возможйостей, каждый пакет отпирающих импульсов начинает формироваться в момент ра-: венства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной питающей сети, а начало работы коммутатора в целом синхронизируют с заданным моментом совпадения фазных напряжений трехфазной питающей сети, причем длительность каждого из упомянутых, пакетов импульсов составляет не менее одной третий периода модуляции.

2. Устройство для управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором, содержащее делитель частоты синхронизирующих импульсов, усилительно-развязывающий узел, выход которого предназначен для подключения Е к управляющим входам коммутатора, трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого предназначена для ( подключения к входу коммутатора, а первая вторичная обмотка соединена с входом формирователя синхронизирующих импульсов, выполненного на шести диодах, резисторе и конденсатоФ ре, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено шестиканальным кольцевым распределителем импульсов, : фазовым анализатором, переключателем, нуль-органом и триггером, устанавливаемым в нулевое состояние при включении питания, трехфазный трансформатор снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, а формирователь синхронизирующих импульсов снабжен импульсным трансформатором, причем между делителем частоты синхронизирующих импульсов и усилительно-развязывающим узлом-включен шестиканальный кольцевой реверсивный распределитель импульсов, к второй вторичной обмотке трехфазного трансфор1173505 матора подключен фазовый анализатор,, формирователя синхронизирующих има к третьей - переключатель, выход пульсов включены по мостовои схеме, которого соединен с входом нуль-орга- вход которой подключен к первой на, а выход последнего соединен . вторичной обмотке трехфазного трансс входом триггера, прямой выход кото- форматора, а выход присоединен к р г о о соединен с разрешающим входом включенным параллельно резистору и делителя частоты синхронизирующих цепи, состоящей из включенных после-. импульсов, выход фазового анализа- довательно конденсатора и первичной тора соединен с входом реверса шести-. обмотки импульсного трансформатора, канального кольцевого реверсивного вторичная обмотка которого соединераспределителя импульсов, диоды на с таковым входом делителя .частоты.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовой преобразовательной технике для управления электроприводами, например, шахтных скребковых конвейеров.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей тиристор. ного коммутатора путем обеспечения возможности изменять гармонический состав выходного напряжения.

На фиг. 1 изображена диаграмма состояния силовых тиристоров и выходных напряжений коммутатора, работающего в соответствии с предложенным способом; на фиг, 2 — диаграммы выходных напряжений силового коммутатора при изменении моментов его включения; на фиг, 3 — схема устройства.

Как показано на фиг. 1, на каждый из шести тиристоров силового ком" мутатора подают пакеты отпирающих импульсов U, -U . Длительность этих 1 пакетов не превышает половины периода модуляции выходного напряжения коммутатора, Например, на фиг. 1 она равна половине, а на фиг. 2— одной трети периода модуляции выходного напряжения коммутатора. Фазовый. сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модуляции, а временной интервал между их начальными точками является кратным одной шестой этого периода.

Формирование начала каждого пакета отпирающих импульсов производят в моменты равенства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной сети. Это обеспечивает получение максимально возможной амплитуды выходного напряжения коммутатора (фиг. 1). В данном случае каждый из тиристоров силового коммутатора, 5 формирующих максимальный отрезок синусоиды, отпирается на 30 эл. град. раньше прохождения возрастающей синусоидой напряжения данной фазы, нулевого значения, а запирается на

30 эл. град. позже перехода этой синусоидой нулевого значения при ее убывании. Изменение же начальных точек пакетов отпирающих импульсов, например, совмещение их с нулевыми значениями фазных напряжений сети приведет к введению фазового угла управления тиристором, формирующим максимальный отрезок синусоиды выходного напряжения, и к снижению амплитуды и длительности этого отрезка.

Начало работы управляемого комму,татора синхронизируют с заданным моментом совпадения фазных напряжений сети. Это является вторым обязательным условием для обеспечения стабильности требуемых параметров выходного напряжения. В противном случае при каждом новом включении коммутатора форма его выходного напряжения не будет заранее заданной, а будет иметь один из трех видов, показанных на фиг. 2, При необходимости любую из этих форм выходного напряжения задают путем изменения момента включения 7„, i или Г (фиг. 3) силового коммутатора.

Устройство для осуществления способа (фиг. 4) состоит из узла си3 11735 ловых тиристоров 1 и системы управления. Узел силовых тиристоров 1 содержит включенные между источником питания и нагрузкой три пары встречно-параллельно соединенных тиристоров. Система управления содержит трехфазный транс» форматор 2, первичная обмотка которого подключена к входу узла силовых тиристоров 1, первая вторичная обмотка соединена с входом формирователя 3 1о синхронизирующих импульсов, делитель 4 частоты синхронизирующих импульсов, шестиканальный кольцевой распределитель 5 импульсов, усилительно-развязывающий узел 6, подключенный выходами к управляющим цепям тиристоров 1 силовой части. Ко второй вторичной обмотке трансформатора 2 подключен фазовый анализатор 7, а к третьей — переключатель 8, выход которого подключен к входу нульоргана 9, а выход последнего — к входу триггера 10, устанавливаемого в. нулевое состояние при включении питания, Прямой Выход триггера 10 25 подключен к разрешающему входу R делителя 4 частоты синхронизированных импульсов, а выход фазбвого анализатора 7 — к входу реверса шестиканального кольцевого реверсивного распределителя импульсов 5.

Формирователь 3 синхронизирующих импульсов предназначен для формирования синхронизирующих импульсов, частота которых в шесть раз выше частоты напряжения сети, а передние фронты совпадают с моментами равенства мгновенных значений фазных напряжений сети. Этот формирователь содержит мостовой выпрямитель 11, подключенный к первой вторичной трехфазной обмотке трансформатора 2 системы управления. Этот выпрямитель нагружен соединенными параллельно резистором 12 и цепью, состоящей из включенных последовательно кон45 денсатора 13 и первичной обмотки импульсного трансформатора 14. Выходом формирователя 3 служит вторичная б тка т анс о мато а 4

I омо р фр р 1

Усилительно-развязывающий узел 6 состоит из шести развязывающих каналов 15 и генератора отпирающих импульсов 16. Каждый такой канал содержит выходной трансформатор 17, один N из выводов первичной обмотки которого соединен с коллектором ключево-. го транзистора 18. Эмиттер этого

05 1 транзистора соединен с общим выводом выходного разделительного узла и генератора отпирающих импульсов 16.

Второй вывод этсго генератора подключен к общему выводу первичных обмоток всех выходных трансформаторов 17. В цепи базы транзистора 18 включен резистор 19. Вторичная обмотка трансформатора 17 через диод 20 соединена с цепью:электрод управления — катод соответствующего тиристора силовой части 1.

Фазовый анализатор 7 содержит конденсатор 21 и два мостовых выпрямителя 22 и 23.

Один из входов каждого выпрямителя и вывод конценсатора 21 подключены каждый к одной из фаз второй трехфазной вторичной обмотки трансформатора 2 ° Вторые входы этих выпряМителей и второй выход конденсатора 2 1 соединены между собой. Нагрузкой одного из выпрямителей является пороговый элемент (компаратор) 24, нагрузкой другого — резистор 25 с эквивалентным исполнительному элементу 2А сопротивлением. Выход этого исполнительного элемента подключен к входу реверса распределителя 5 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

На тактирующий вход Т делителя 4 частоты поступают синхронизирующие импульсы, частота следования которых в шесть раз выше частоты напряжения сети, с вторичной обмоткой и трансформатора 14 формирователя 3 импульсов. Их передние фронты совпадают с моментами равенства напряжений двух фаз трехфазной сети. Коэффициент деления делителя равен отношению частоты напряжения сети к требуемой частоте модуляции выходнбго напряжения.

С выхода делителя 4 каждый и-й синх-.. ронизирующий импульс (V„ на фиг.1) подается на тактирующий вход шести- . канального реверсивного распределителя 5 импульсов.

Нуль-орган 9 своим входом соединен с выходом переключателя моментов синхронизации 8, а выходом - с входом триггера 10,. устанавливаемого в нулевое состояние при включении питания. Прямой выход триггера подключен к разрешающему входу делителя 4 частоты. Приняв команду о включении силового тиристорного коммута1173505 гора 1, нуль-орган 9 совместно с триг. гером 10 подает разрешение на работу делителя 4 частоты в заданный момент времени Г (фиг, 2), когда мгновенные значения фаэных напряжений сети имеют строго определенное значение (производят синхронизацию момента включения силового тиристорного коммутатора). Изменяя с помощью переклю- 10 чателя моментов синхронизации 8 заданные моменты времени /. включения в работу коммутатора, можно получить различный гармонический состав выходного напряжения при неизменной час-15 тото его модуляции.

В зависимости от порядка чередования Фазных напряжений сети напряжение на исполнительном органе 24 фазного анализатора 7 будет превышать или не 20 достигать значения напряжения срабатыва ия этого порогового элемента.

С исполнительного органа 24 фазового анализатора 7 на вход реверса распределителя 5 будет подаваться команда 25 на прямой или обратный порядок переключений его каналов, Благодаря этому сохраняются неизменными требуемый гармонический состав выходных напряжений коммутатора и соответствие 30 их чередования в фазах чередованию

Фазных напряжений сети.

С каждого из выходов распределителя 5 снимаются иицульсы управления U//y U o (/bHI 1 ) порядок csIp.

О /, дования которых Определяется фазовым анализатором 7, а длительность равна двум периодам работы делителя 4 или может бьггь равна трем периодам (половине периода модуляции выходного 40

/напряжения коммутатора). 1(аждый из импульсов управления поступает на соответствующич канал 15 выходного усилительно-развязывающего узла 6, где отпирает ключевой транзистор 18. 4

При этом с вторичной обмотки соответствующего выходного трансформатора 17 снимается пакет отпирающих импульсов, поступающих с выхода гене ратора 16. Длительность этого пакета совпадает с длительностью соответствующего импульса управления U -U, .

Пакеты отпирающих импульсов подаются на входы управления соответствующих тиристоров силовой части 1 °

Отпираемые таким образом тиристоры формируют на выходе силового тиристорного коммутатора 1 системы трехфазных напряжений пониженной частоты модуляции 0 Ug Пс на фиг. 1). ТиI, /, /, ристоры отпираются в моменты равенства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной сети, порядок их переключений согласован с порядком чередования фазных напряжений сети, а начало работы управляемого коммутатора совпадает с заданным .моментом совпадения фазных напряжений трехфазной системы. Амплитуда напряжений на выходе коммутатора (UAI

U ) — максимальная и превышает амплиl с туду фазного напряжения сети в 1,375 раза. Это приводит к повышению электромагнитного момента двигателя, подключенного к выходу управляемого тиристорного коммутатора.

Гармонический состав выходного напряжения пониженной частоты измеряется при переключении моментов включения Г в работу управляемого коммутатора посредством узлов 8, 9 и 10.

Предлагемые способ управления и устройство для его осуществления позволяют формировать максимально возможное выходное напряжение и регулировать его гармонический состав, что ведет к расширению функциональных возможностей коммутатора и повышению эффективности его работы.

)!73505

4 Ъ

il73505

luis

Составитель С.Пузанов

Редактор К.Волощук Техред С.йовжии Корректор В Гирняк

Заказ 5076/53 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

4/5 делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д.

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4