Устройство для управления статическим преобразователем

Устройство для управления статическим преобразователем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистимеских

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлен ".20,09,72 (21)I82993@249 с присоединением заявкиЩ39739/24 (51) М. Кл.

Н 02р <3>

В 60 9/Х2

Гасударственный номитет

Совета Министров СССР оо делам иаабретвннй и открытий (32) Приоритет

Опубликован Я5, Щ,ЯБюллетень № 39

Дата опубликования описанияД, g2, g4 (53) Удк627е ЗК4а.2 .332+

+62,3Z4В.Г.Щумский и H.И.Галат (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЖТРОЙСТВО Д(Я УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ

ПИОБРАЭОВАТЕПЕМ

Изобретение относится к области систеи управления статическим преобразователями однофазноr0 тока с плавным фазовым регулированиейй выпряййленного напряжения и иожет быть использовано в злект роприводах с бесконтактныи рвгули рованиеи напряжения.

Известны устройства для управления статическиц преобразова- " телеи с фазосдвигающии баско@, использующими вертикальный прийцип управления, содержащие пороговый элеиент, подключенный к источнику, „ питания преобразователей триггер,,Р С - контур, блок сброса заряда еикости этого контура, нуль-орган, блок сравнения, задатчик управления и фазораспределитель. В нача-, ле полупериода питающего напряжения запускаются блоки формирования пилообразного напряжения. Уро-, вень пилообразного напряжения растет ДО амПЛИт7ДЫs ОПЮОДЕЛЯВ1йсй 25 иоивнтои переключения триггера.

Переключение триггера происходйт в начале следующего полупериода при напряжении, достаточною для его пвреключенйя . При больших углах коыыутации тока в начале полу периода этот сдвиг формирования пилы иожет захадить в следующий полупериод на несколько десятков электрических градусов . Следовательно, угол регулирования фазосдвигающего блока при таком согласовании характеристик находится между началаии двух ближайших полупериодов напряжения на првобра зоватвлв, Напряжение задатчика выбирается такиие чтобы обеспечить полный угол регулирования фазосдвигающего блока, Диапазон регулирования фазосдвигающего блока устанавливается постоянныи для любой величины и любых искажений фориы питающего напряжения.

О П И C А Н И Е () этнос

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

3 устройства .4 таким ОоглаОО ванием характеристик 40T <<6 i фазосдвигающеюо блока и преобразователя не исключают подачу импульсов управления в отрицательный полупериод напряжения на преобразователе, что приводит к нежелательному увеличению обратных токов в тиоисторах. Это возмвожн при. напря>Внии задатчика, ра но одйому из значений пилообразного напряжения в зоне следующего полупериода. В этом случае фазосдвигающий блок вырабатывает импульсы управления в зоне отрицательных напряжений на преобразова теле . Заход импульсов управления в зону отрицательных напряжениИособенно сказывается при больших углах коммутации тока. Кроче того, в таких устройствах не исключается подача импульсов управления в начале полупериода, когда напряжение на преооразователе недостаточно для надежного включе- ния тиристоров. Изменение фазы импульсов управления на преобразователе в зоне коммутации тока в начале полупериода почти не изменяет тока нагрузки при изменении напряжения управления задатчика и, соответственно, фазы им-пульсов управления, Следовательно, при управлении преобразователем зона коммутации гока является. нерегулируемым участком.

Возможность подачи импульсов управления на преобразователь в зоне низких и отрицательных напряжений на нем снижает надежность преоб азователя. ель изобретения — повышение надежности управляемого преобразователя путем улучшения условиИ включения его тиристоров в зоне с низким напряжением, устранение нерегулируемой зонй и исключение подачи импульсов управления на преобразователь в зоне с отрицательным напряжением на тиристорах.

Это достигается тем, что устройство снабжено. последовательно включенными между пороговым элементом и R. С=контуром выщямителем, логическим элементом НЕ", логическим элементом вычитания и вычитающим интегратором, а также другим логическим элементом вычитания, включенным между выходом выпрямителя и другим входом вычитающего интегратора, причем вто4

РОи зхОД п6Рз91О 83 У1<6368ных лОгич60ких злОментОз зычижанин ОООдинен с эыходОм усилителя а зтО рой вход второго из ухаэанних лО гических элементов вычитания соединен с выходом логического элемента совпадения.

Сущность йзобретения заключается в том, что в устройство управления статическим преобразователем введен логическии узел, которыИ автоматически изменяет начало, наклон и конец формирования пилообразного напряжения в фазосдвигающем элементе, сохраняя постоянной амплитуду этого напряжения, причем начало и конец формирования пилообразного напряжения в пределах полупериода питающего преобразователь напряжения соответствуют углу регулирования, при котором напряжение на преобразцвателе достаточно для включения тиристоров, а амплитуда формируемого пилообразного напряжения соответствует напряжению задатчика, при котором выбирается этот угол.

На фиг. Х изображена принципиальная блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2- график, поясняющий прйнцип работы устройства; на фиг. B — временные диаграммй напряжений в отдельных узлах устройства.

Напряжение питания /см. фиг, 4/ поступает на статический преобразователь 4 и через разделительныИ трансформатор 2 — на пороговыМ элемент 3 логического узла ч . Пороговый элемент каждый полуйериод питающего напряжения формирует на выходе импульсы напряжения прямоугольноИ формы. Ширина импульса этого напряженйя определяется углом регулирования преобразователя, при котором напряжение на преобразователе досг аточно для включения тиристоров.

Переключение триггера 5 осуществляется сигналом с порогового элемента . Сигнал с выхода триггера управляет блоком 6 сороса заряда емкости И С-контура 7, входящего в фазосдвигающиИ блок. Напряжение заряда емкости Р. С-контура через усилитель 8 поступает на один и входов логического элеиен та совпадения 9. Второй вход логического элемента совпадения под447809

5 ключен к выходу порогового элеи ента через выпрямитель ХО. На выходе логического элемента совпадения 9 выделяется пилообразное напряжение в диапазоне угла регулирования, при котором напряжение на преобразователе достаточна для включения тиристоров. Логически элемент "НЕ" И инвертирует напряжение выхода порогового элемента. В логическом элементе вычитания I2 сравнивается инвертируемов напряжение порогового элемента З с пилообразным напряжением на выходе усилителя 8. На выходе логического элементе вычитания Е2 сигнал имеется только .в том случае, если напряжение навыходе логического элемента "НЕ"

ЕЕ превышает в данный момент пилообразное напряжение на выходе усилителя 8. В логическом элементе вычитания ЕЗ сравнивается напряжение на выходе порогового элемента с выходным напряжением логического элемента совпадения

9. На выходе логического элемента вычитания IB сигнал появляется только в том случае, если напряжение на выходе логйческого элемента совпадения 9 будет выше напряжения на выходе порогового элемента 3. Напряжение с выходов логических элементов вычитания

I2 и ХЗ подается на вход вычитающего интегратора I4. Напряжение сигнала с выхода логического элемента вычитания I2 подается на вход вычитающего интегратора I4, что повышает напряжение íà его выходе . Напряжение сигнала с выхода логического элемента вычитания ЕЗ подается на вход вычитающего интегратора, что понижает напряжение на его выходе . Напряжение с выхода вычитающего интегатора подается на Р С-контур 7. выхода логического элемента совдения 9 пилоббразное напряжение поступает на один из входов нульоргана I5. Второй вход нуль-органа подключен к задатчику напряжения управления I6. На выходе нульоргана I5 формирудтся импульсы напряжения прямоугольной формы, ширина которых изменяется в зависимости от напряжения задатчика управления от нуля до значеиия, равного диапазону угла регулирования преобразователя. Выход нуль-органа Е5 через фазораспре °

6 делитель Е7 подключен к управляющим электродам тиристоров статического преобразователя, который питает нагрузочный резистор IB.

На фиг. 2 показана Форма полупериода наибольшего А и наименьшего Б значениИ питающего преобразователь напряжения с провалом в начале полупериода за счет коммутации тока смежных потребителей„ Прямая а-а соответствует уровню напряжения на преобразователе Х, при котором надежно открываются всв тиристоры статического преобразователя.

На фиг. 2 показано сформированное пилообразное напряжение при наименьшем значении питающвго напряжения . Уровень б-б соответствует иаксимальному значению напряжения управления задатчика

16. Показано также сформированное пилообразное напряжение при наибольшем значении питающего напряжения, Уровень в-в соответст- . вует максимальноиу значению напряжения управления задатчика Еб.

На фиг. За показана синусоида питающего преобразователь напряжения. Тонкой линией нанесен уровень йапряжения, при котором открываются всв тйристоры преобразователя.

На фиг. Bo — импульсы напряжения пряиоугольноИ формы, соответ ствующив надежному включению тирис торов преобразователя. Ширина каждого импульса напряжения равна углу регулирования преобразователя, при которои напряжение Hà Ilpcобразоватвле достаточно для включения тиристоров. Амплитуда каждого импульса напряжения равна максимальному напряжению задатчика 1б, при котором выбирается угол регулирования преобразователя с надежным включениви тиристоров.

На фиг. Зв - импульсы напряженин прямоугольной формы, соответствующие неустойчивому включению тиристоров преобразователя.

Ширина этих импульсов напряжения равна углу регулирования преобразователя, при котором напряжение на преобразователе недостаточно для включения тиристоров. Амплитуда каждого импульса напряжения равна максимальному напряжению задатчика, при котором выбирается .

7 угол регулирования преобразователя с надежйым включением тиристоров.

Эти импульсы являются инвертированными относительно импульсов, приведенных на фиг. Зб.

На фиг. Br — импульсы напряжения с выхода триггера 5, управляемого синусоидальным напряжением через пороговый элемент d. Моменты переключения триггера определяют сброс и начало заряда емкости Э..С-контура 7 фазосдвигающего блока. Переключение триггера 5 происходит в начале каждого полупериода, как только напряжение на преобразователе достигает уровня, при котором надежно открываются . все тиристоры преобразователя.

На фиг. Зд — сформированное пилообразное напряжение, совпадающее с диагональю прямоугольника, сторонами которого являются стороны угла регулирования преобразователя, при котором напряжение на преобразователе достаточно для включения тиристоров, и напряжение зализа;а I6, при котором выбирается угол регулирования преобразователя.

На фиг. Be -. сформированное пилобразное напряжение, совпадающее с максимумом переднего фронта импульса напряжения, при котором напряжение на преобразователе недостаточно для включения тиристоров.

На фиг. Зж- результат сравнения сформированного пилообразного напряжения с импульсом напряжения, соответствующим надежному включению тиристров преобразователя.

Жирным контуром треугольника выде лен сигнал, служащии сигналом отрицательной обратной связи.

На фиг. Зз- результат сравнения сформйрованного пилообразного напряжения с импульсом напря жвния, при котором напряжение на преобразователе недостаточно для включения тиристоров. Жирным контуром треугольника выделен сигнал, служащий сигналом положительной обратной связи.

На фиг. Зй - включенные на вход логического элемента совпадения два сигнала, сфориированнов пилообразное напряжение и импульсы напряжения, соответствующие належному включению тиристоров прв8 образователя. штриховкой показан а зона, выделяющаяся на выходе схемы совпадения.

На фиг. Зк - сформированное. пилообразное напряжение, поступаю щее на нуль-орган I5 фазосдвигающего блока. Пирина сформированного пилообразно--го напряжения равна углу регулирования преобразователя, при котором напряжение на преобразователе достаточно для надежного включения тиристоров.

Амплитуда сформированного пилообразного напря",".ения равна напряжению задатчика I6, при котором выбирается угол регулирования преобразователя с надежным включением тиристоров .

При низком напряжении питания преобразователя имеется вполне определенный угол регулирования фазосдвигающего элемента, равный углу, при котором напряжение на преобра ователв достаточно для включения вентилей. С повышением питающеro преобразователь напряжения и уменьшением влияния коммутации тока соседних потребителей на форму напряжения в начале полупериода зона регулирования угла открытия тиристоров преобразователя расширяется, В связи с этим изменяется момент начала и окончания формирования пилообразного напряжения на фазосдвигающем элементе при сохранившейся амплитуде . Таким образом, в пределах каждого полупериода питающего преобразователь напряжения диапазон формирования фазосдвигающим элементом импульсов управления путем изменения крутизны формируемого пилообразного напряжения согласовывают с диапазоном угла открытия тиристоров статического преобразователя. При этом диапазон угла открытия тиристоров статического преобразователя (диапазон подачи импульсов управления на тиристоры преобразователя) определяется напряжением на преобразователе, достаточным для,включения его тиристоров. Благодаря постоянству амплитуды формируемого пилообразного напряжения полный угол регулирования преобразователя выбирается при одном и том же напряжении задатчика Хб, равном амплитуде формируемого пилообразного напряжейия. устройство работавт следующим образом.

9 .".ри дости::.внии на преобразовате.-;; X напряжения, достаточного для ...почения тиристоров порогоый зле,.а: т B срабатывает и включает триггер 5.

При понижении напряжения питания преобразователя в конце полупериода напряжение на выходе

IIopoIового элемента 3 исчезает, а триггер 5 остается в прежнем состоянии. Одновременно сжлючением триггера после сброса начинает заряжаться емкость R C-контура 7 .

Питание РС-контура осуществляется сигналом с выхода вычитающвго интегратора I4 . Напряжение на емкости в начальный момент ее заряда изменяется во времени по закону, близкому к линейному. Линейно изменяющееся напряжение на емкости усиливается и подается на один из входов логического элемента совпадения 9. На второй вход логического элемента совпадения подается напряжение нрямоугольноИ формы с выхода порогового элемента а, На выходе логичесного элемента совпадения 9, работающего и как избиратель минимального сигнала, выделяется напряжение, изменяющееся во времени по линейному закону.

Исчезновение напряжения на выходе порогового элемента B ведет к исчезновению напряжения на выходе логического элемента совпадения 9.

Это обеспечивает ограничение угла регулирования преобразователя диапа".îíîì, при котором напряжение на преобразователе достаточно для включения тиристоров.

На входе нуль-органа I5 сравниваются пилобразное напряжение выхода логического элемента совпадения 9 с напряжением задатчика

Т6. При превышении пилообразного найряжения над напряжением задатчика I6 срабатывает нуль-орган I5, На выходе нуль-органа формируется импульс напряжения прямоугольноИ формы. Ширина этого импульса напря жения в зависимости or напряжения зада ика I6 может изменяться от нуля до величины, равной ширине импульса напряжвйия на выходе порогового элемента . Момент начала формирования прямоугольного импуль са на выходе нуль-органа определяет момент внлючвния тиристоров

ID статичсскогo преобразователя. ".. вцхо-, ., -,. ;,; ь-о ана 75 и пульсы

; правленная ц,".,спрв;"oëëÁrc> по плечам преобр-. .:ователя. Угол or рыт ия тп.,ис=оров преобразователя определяет велич..ну тока в нагру""0÷ío t резиazope 18. В установившеся оежиме Jap. èp.„Jñ. . ое на емкости R 0-контура 7 напряжение совнадает с диагональю параллелограмма, образованного полным напряжением =.адзтчика Х6 и углом регулирования, при котором напряжение на тиристорах преобразователя достаточно для их включения, для осуществления этого максимальное напряжение задатчика 6 должно быть равным напряжению выхода порогового элемента B.

Если полныИ диапазон угла регулирования статического преобразователя выбирается при меньшем (по отношению к максимальному) напряжении задатчика 6, то логический элемент вычитайия Х2 выдает сигнал коррекции на вход интегратора ХМ, которыИ повышает напряжение, подаваемое на 3. С-контур 7. Еслй при полном напряжении задатчика Х6 не выбирается полный угол регулирования, то логический элемент вычитания XB выдает сигнал коррекции на вход интегратора

В, котор .«"1 понижает напряжение„ подаваемое на R. С-нонтур 7. Изменяя напряжение, падаваемое на 2.Гконтур, можно регулирова.ть максимальную величину напряжения заряда емкости КC-контура для одного m того же промежутка времени и, следовательно, наклрн формирувмого пилообразного напряжения. устройство для управления статическим преобразователем, со-держащее пас ледов ате лько сов диненные пороговый элемент, триггер,КСконтур, ус илитв ль и логич е с киИ элемент совпадения, о т л и ч а ющ е в с я тем, что, с целью полишения- надежности йутем устранения нервгулируемоИ зоны при отсутствии необходимых потенциальных ,условиИ для открытия тиристоров

И преобразователя, оно снабжено последовательно включенными между пороговым элементом и Я C-контуром выпрямителем, логическими элементами "Не" и вычитания и вцчитающим интегратором, а также другим логическим элементом вычитания; включенным между выходом

Л2 выпрямителя и другим входом вычитавщего интегратора, причем второй вход первого логического эленвнта зычитания соединен с выходом усилителя, а второй вход другого логического элемента вычитания соединен с выходом логического элемента совпадения, 447809

4 иг. У

СоставительВа ф Ч,у МОВ

Техред H OQQMHR Корректор Н.БЕЛЯВСКАЯ

1 . загребельная

Заказ g$ / . Изд. 34t .@/Ф Тиражgj(tg

Подписное

ЦН11ИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24