Устройство для управления статическим преобразователем частотб1

Устройство для управления статическим преобразователем частотб1

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е l93599

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Заявлено 04.(.1966 (№ 1047280/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 13.((1.1967. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 30.V(.1967

Кл. 21d -, 12/03

21d, 14/02

МПК H 02m

Н 02m

УДК 621.314.27(088.8) Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЬ(Известны устройства для управления статическим преобразователем частоты, выполненным по схеме с непосредственной связью с раздельной работой двух вентильных групп, содержащие два блока фазового управления, триггеры, датчики тока, транзисторные ключи, блоки задержки и источник задающего напряжения.

Предложенное устройство отличается тем, что, с целью получения широкого диапазона частот, в цепь питания каждого блока фазового управления включены два последовательно соединенных ключа, один из которых имеет выдержку времени. Ключи с выдержкой времени через блоки задержки подсоединены к общему триггеру, подключенному к датчику тока с меньшей уставкой и к источнику задающего напряжения, а оба ключа без выдержки времени подсоединены ко второму триггеру, подключенному к датчику тока с большей уставкой и к ис:очпику задающего

vàï ряжения.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразсвателя частоты с непосредственной связью; на фиг. 2 — — блок-схема устройства управления.

Преобразователь частоты 1 с непосредственной связью имеет две группы 2 и 3 вентилей, одна из которых создает положительную полуволну тока в нагрузке 4, а другая — отрицательную. Вентильная группа 2 управляется системой фазового управления 5, а вентильная группа 3 — системой фазового управленияб. При поступлении импульсовнатиристоры группы 2 от системы фазового управления 5 система фазового управления б не вырабатывает управляющих импульсов в вентильную группу 3, поскольку одновременно вентильные группы работают в аварийном режиме (при коротком замыкании пнтающей сети переменного тока через тиристоры).

При работе тиристоров вентильной группы

2 ток в нагрузке 4 идет в одном направлении.

При смещении импульсов системы фазового

15 управления 5 в область инверторного режима ток в нагрузке 4 спадает до нуля. После снятия управляющих импульсов с тиристоров вентильной группы 2 (отключения системы фазового управления 5) импульсы подаются на тиристоры веитильной группы 3 (подключается система фазового управления б), причем фаза импульсов соответствует выпрямительному режиму. Ток в нагрузке 4 начинает протекать в обратном направлении. Затем импульсы системы фазового управления б смещаются в область инверторного режима, ток в нагрузке 4 спадает до нуля, снимаются управляющие импульсы системы фазового управления б, после чего опять включаются тн30 ристоры вентильной группы 2.

193599

Этот процесс повторяется периодически с частотой, определяемой устройством управления 7 преобразователем частоты 1. На нагрузке 4 появляется переменное напряжение заданной частоты.

Устройство 7 управления преобразователем должно подавать управляющне импульсы на вступающую в работу вентильную группу только после снятия импульсов с вентилей работавшей вентильной группы, спадания тока нагрузки до нуля и восстановления вептилями работающей вентильной группы запирающих свойств.

Перечисленные требования могут быть удовлетворены, если контролировать ток нагрузки 4 преобразователя 1.

Когда ток нагрузки 4 спадет до уставки датчика тока 8, подается сигнал на отключение системы фазового управления 5 работающей группы вентилей 2, после чего с выдержкой времени, достаточной для спадания тока до нуля и восстановления вентилями 2 работавшей группы запирающих свойств, включается система фазового управления б вентильной группы 8. Чем больше чувствительность датчика тока 8, тем меньше требуемая выдержка времени благодаря более быстрому спаданию до нуля тока нагрузки 4.

Однако даже при бесконечно большей чувствительности датчика тока 8 выдержку времени нельзя сделать меньше некоторой величины Л4+Л4, где 1>,t> — время, требуемое для восстановления запирающих свойств тиристоров посл- спадания тока нагрузки 4 до нуля; Ai — время, в течение которого может протекать ток нагрузки 4, если после отключения системы фазового управления 5 раоотавшей группы 2 вентилей вырабатывается еще один управляющий импульс.

Поясним необходимость учета второй составляющей при выборе выдержки времени.

Как известно, в кривой выходного напряжения преобразователя 1 с непосредственной связью имеются разрывы, причем при поступлении управляющего импульса на один из вентилей напряжение скачком увеличивается.

Так как система фазового управления 5 работавшей вентильной группы 2 не может быть отключена мгновенно в момент равенства тока нагрузки 4 уставке, возможно появление еще одного управляющего импульса в системе фазового управления 5 работавшей группы 2 вентилей, что в наихудшем случае приводит к появлению импульса положительного выходного напряжения преобразователя 1 длительностью — град, где m — число фаз т схемы преобразователя 1. Ток нагрузки 4 преобразователя 1 при этом начинает нарастать и снова становится равным нулю при2> мерно через t =- — сек (о> — угловая тм„ частота питающей сети). Следовательно выдержка времени на включение вступающей в работу группы 8 вентилей должна быть боль15

65 г-,. ше —, что при т = б и f = 50 составляет т и>

0,0033 сек (60 эл. град). Практически требуется еще большая выдержка времени (около

0,005 †: 0,006 сек). Очевидно, что при наличии такой выдержки времени может быть получена относительно низкая частота на выходе преобразователя 1 (до 10 —:2 га). Чтобы получить высокие выходные частоты преобразователя, требуется существенно уменьшить выдержку времени на включение вступающей в работу группы 8 вентилей.

Устройство 7 позволяет получить высокучо выходную частоту преобразователя 1 (до

45 га и выше) и надежно обеспечивает раздельную работу групп 2 и 8 вентилей. Высокую выходную частоту (существенное уменьшение выдержки времени) получают в результате введения двух датчиков тока 8 и 9 с разными уставками. Принципиально может быть применен и один датчик тока с двумя разными уставками, однако работа схемы станет понятнее при рассмотрении варианта с двумя датчиками.

Введение двух датчиков тока позволяел разделить во времени момент отключения системы фазового управления 5 работавшей вентильной группы 2 и момент начала отсчета выдержки времени на включение системы фазового управления б.

Благодаря этому после начала отсчета вы держки времени ток нагрузки 4 преобразователя 1 не может нарасти, как при наличии одпого дат шка тока, . и поэтому выдержка времени практически может быть менее одной миллисекунды.

Уставка первого датчика 8, при достижении которой отключается работавшая система фазового управления 5, выбирается меньше уставки второго датчика 9.

В цепь питания формирователей управляющих импульсов каждой системы фазового управления включены последовательно два транзисторных ключа: ключи 10 и 11 — в цепь системы 5 и ключи 12 и И вЂ” в цепь системы б. Система фазового управления вырабатывает управляющие импульсы только в том случае, если замкнуты оба ее ключа.

Транзисторные ключи 10 и 12 переключаются под действием сигналов с выходов триггера

14 с двумя устойчивыми состояниями, а транзисторные клк>чи 11 и И вЂ” под действием сигналов с выходов триггера 15 с двумя устойчивыми состояниями, воздействующих на ключи 11 и 18 через узлы задержки 1б и

17. Триггеры 14 и 15, в свою очередь, переключаются из одного устойчивого состояния в другое под действием напряжения задания, поступающего на их входы через транзисторные ключи 18 и 19 от источника 20 задающего напряжения. Состояние транзисторных ключей 18 и 19 (разомкнут или замкнут) зависит от величины сигнала на выходе датчика тока 8 или 9: если ток больше уставки, ключ разомкнут, если меньше — замкнут.

193599

Частота напряжения задания, подаваемого на входы триггеров 14 и 15, определяет частоту переключений фазосмещающих устройств

5 и б и, следовательно, частоту выходного напряжения преобразователя 1.

Это >ке напряжение задания илп некоторое другое напряжение той же частоты, соответствующим образом сфазированное, подается на входы фазосмещающих устройств систем фазового управления 5 и 6. Состояние триггера зависит от полярности напряжения задания, а чувствительность его достаточно велика, так что для переключения достаточно, чтобы напряжение задания достигло величины, значительно меньшей амплитуды, Пусть исходное состояние схемы таково, что открыты ключи 10 и 11, система фазового управления 5 вырабатывает импульсы, ключи

18 и 19 разомкнуты, так как ток нагрузки 4 больше уставок датчиков тока 8 и 9. Полярность напряжения задания соответствует состоянию триггера. Через некоторое время напря>кение задания изменяет знак, ток нагрузки 4 начинает спадать. Когда ток достигает уставки датчика тока 9 с большей уставкой, замыкается ключ 19, и триггер 15 переходит в другое устойчивое состояние под действием напряжения задания. При этом размыкается ключ 11 и замыкается ключ 18. Обе системы фазового управления 5 и б оказываются отключенными. Ток нагрузки 4 продолжает спадать и достигает уставки второго датчика 8.

Замыкается ключ 18, триггер 14 переходит в другое устойчивое состояние и с выдержкой времени, определяемой узлом задержки 17, замыкается ключ 12, подключая систему фазового управления б. Ток в нагрузке начинает снова возрастать, но уже в противоположном направлении. Когда ток становится больше уставок датчиков тока 8 и 9, ключи 18 и 19 размыкаются и остаются в таком состоянии до следующего полупериода частоты на выходе преобразователя, в котором описанные процессь повторяются.

Данная схема не нуждается в выдержке времени. Если в момент выдачи сигнала датчиком

8 и переключения триггера 15 появится импульс управления первой системы 5, то аварийность в схеме будет исключена благодаря тому, что вторая система управления б не включится. Ток нагрузки 4 может несколько возрасти, но затем он вновь начнет уменьшаться до уставки датчика 8. При выдаче сигнала датчиком 8 и переключении триггера 14 появление ложного импульса в первой системс 5 исключено, Необходимая выдержка времени на включение системы б равна Л/1.

Схема предлагаемого устройства может быть собрана на известных элементах: тиристорных ключах, триггерах с двумя устойчивыми состояниями, устройствах задер>кки и дат20 чиках тока.

Предмет изобретения

Устройство для управления статическим преобразователем частоты, выполненным по схеме с непосредственной связью с раздельной работой двух вентильных групп, содержащее два блока фазового управления, триггеры, датчики тока, транзисторные ключи, блоки задержки н источник задающего напряжения, отличаюш ееЗО ся тем, что, с целью получения широкого диапазона вь|ходных частот, в цепь питания каждого блока фазовогоуправления включеныдва последовательно соединенных ключа, один из которых имеет выдержку времени, причем ключи с выдержкой времени подсоединены через блоки задержки к общему триггеру, подключенному к датчику тока с меньшей уставкой и к источнику задающего напряжения, а оба ключа без выдержки времени подсоедине40 ны ко второму триггеру, подключенному к датчику тока с большей уставкой и к источнику задающего напряжения.

193599

Заказ 1932)19 Тираж 535 Подписное

Ц11ИИПИ Комитета по делам изобрезепий и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

Составителя Л. Борисова

Редактор Б. Б. Федотов Техред Т. П. Курилко

Корректоры: С. М. Белугина и Н. И. Быстрова