Устройство для управления мощныммногофазным тиристорным преобразова-телем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1111 50889l

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 07.05.73 (21) 1912235/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 30.03.76. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 21.06.76 (51) М. Кл. Н 02Р 13/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР по лелвм изобретений и открытий (53) УДК 621.314.632 (088.8) (72) Авторы изобретения Л. Х. Дацковский, В. Ф. Егоркин, И. С, Кузнецов, В. П. Вчерашний, Г. М. Блох, А. И. Шабловский и E. В. Мельников (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНЪ|М

МНОГОФАЗНЫМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может использоваться в системах управления мощными многофазными тиристорными преобразователями частоты с непосредственной связью, Известны системы импульсно-фазового управления, предназначенные для управления мощными многофазными преобразователями частоты с непосредственной связью, содержащие в каждой фазе питающей сети формирователь входного синхронизирующего напря>кения, формирователи опорных синусоидальных напряжений, нуль-органы, схему регулируемого ограничения предельных углов регулирования по максимуму и минимуму.

С целью повышения симметрии управляющих и ограничивающих импульсов, надежности, а также снижения потребляемой мощности и габаритов предлагаемое устройство снабжено двухкаскадными усилителями и формирователями управляющих напряжений, причем выход формирователя входного синхронизирующего напряжения соединен с входом формирователя опорного синусоидального напряжения и с входом схемы ограничения, выход которой по максимуму подключен к входам первых каскадов усилителей, а выходы нуль-органов подсоединены к другим входам первых каскадов двухкаскадных усилителей с выходами, связанными с другими входами вторых каскадов усилителей; формирователь входного синхронизирующего напряжения содержит фазосмещающий мост, диодный ограничитель, активный RC-фильтр с коэффициен5 том передачи, равным единице; схема регулируемого ограничения предельных углов регулирования преобразователя содержит фазосмещающий резистивно-емкостный мост, подключаемый к его выходу через инвертирую10 щий вход операционный усилитель с отрицательной обратной связью и формирователи ограничивающих сигналов по минимуму и максимуму, причем к инвертирующему входу операционного усилителя подключен источник

15 стабилизированного регулируемого смещения; формирователи опорных и управляющих синусоидальных напряжений выполнены на операционных усилителях с отрицательной обратной связью и с равными коэффициентами пе20 редачи.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2, а — г— формирователь входного синхронизирующего напряжения и временные диаграммы его рабо25 ты; на фиг. 3 — схема нуль-органа и двухкаскадного усилителя; на фиг. 4 — схема формирователя опорного синусоидального напряжения U«,, на фиг. 5 — схема формирователя опорного синусоидального напряжения Uon,;

30 на фиг. 6, а — e — схема ограничения предель508891 ных углов регулирования по максимуму и минимуму и временные диаграммы его работы.

Устройство для управления мощным многофазным тиристорным преобразователем частоты содержит в каждой фазе питающей сети формирователь 1 входного синхронизирующего напряжения, формирователи 2 и 3 опорных синусоидальных напряжений, формирователи

4 и 5 управляющих синусоидальных напряжений, нуль-органы 6i †6, 7i — 7„, двухкаскадные усилители 8 — 8„, 9i — 9„, 10 — 10„, 11> — 11, схему 12 регулируемого ограничения предельных углов регулирования по минимуму и максимуму.

Формирователь 1 содержит фазосмещающий мост, диодный ограничитель, усилитель-ограничитель и активный RC-фильтр (фиг. 2,а).

Фазосмещающий мост, два плеча которого образованы вторичными обмотками трансформатора 13, а два других — переменным резистором 14 и конденсатором 15, служит для исключения рассогласования по фазе (вход— выход) из-за разброса параметров элементов активного RC-фильтра. Рассогласование устраняется изменением величины активного плеча моста (резистор 14). Включение на входе активного фильтра 16 ограничителя амплитуды 17 — 18 — 19 позволяет стабилизировать амплитуду выходного сигнала формирователя 1 при колебаниях напряжения питания сети U».

Однако для более качественной стабилизации выходного напряжения U, (фиг. 2, г), учитывая возможность разброса параметров диодов 18 и 19, неидентичное изменение их динамического сопротивления при колебаниях температуры окружающей среды, введен стабилизатор амплитуды переменного прямоугольного напряжения, представляющий собой усилитель-ограничитель с отрицательной обратной связью, выполненный на интегральной микросхеме.

Активный RC-фильтр 16, включенный на выходе формирователя 1, представляет собой узкополосный четырехзвенный треть октавный баттервортовский пол осовой фильтр, пропускающий практически только основную гармонику (50-(-ЗГц), за счет чего обеспечивается исключение субгармонических составляющих в опорном синхронизирующем напряжении.

Стабильность выходного синусоид ального напряжения формирователя U, (фиг. 2, г) обеспечивается за счет того, что помимо стабилизации входного сигнала фильтра источники питания Е> и Е> стабилизированы, а коэффициент передачи активного фильтра 16 постоянен и равен = единице.

Формирователи 2 и 3 опорных синусоидальных напряжений выполнены на операционных усилителях, имеющих одинаковые коэффициенты передачи и, следовательно, равные амплитуды напряжений U„„H U», на выходах.

Так как выходное напряжение формирователя

1 подается на разные входы формирователей

2 и 3 (фиг. 4 — неинвертирующий вход и фиг.

5 — инвертирующий), то получают опорные

25 зо

4 напряжения для фазы и противофазы, подаваемые на входы соотвстствующих нуль-органов

6; — 6 и 7i — 7„(например, фазы и противофазы А).

На эти же входы нуль-органов 6> — 6 и

7> — 7, выполненных как и формирователи 2 и 3 на интегральных микросхемах, подаются и выходные напряжения формирователей 4 и

5 управляющих напряжений, выполненных на операционных усилителях, причем коэффициенты их передачи для достижения идентичности выходных напряжений также устанавливают одинаковыми.

Идентичность коэффициентов передачи операционных усилителей достигается за счет установки прецизионных резисторов на входе и в отрицательной обратной связи (резистор 17 на фиг. 4 или резистор 18 на фиг. 5).

Нуль-органы 6> — 6, 7 — 7 для увеличения чувствительности и уменьшения мощности управления в фазосмещающем устройстве выполнены на операционных усилителях в интегральном исполнении (фиг. 3) .

Двухкаскадные усилители 19 и 20 выполнены на транзисторах обратной проводимости

21 и 22, устанавливаются на выходе нуль-органов. Усилители вводятся не только для усиления сигналов нуль-органов, но и для ввода в устройство со схемы ограничения 12 сигналов ограничения (Ui, U — для фазы А и Uq, U4 — для противофазы А).

Схема 12 регулируемого ограничения (фиг.

6, а) предельных углов регулирования преобразователя по максимуму и минимуму содержит резистивно-емкостный мост (резисторы

23, 24, 25, конденсатор 26), нуль-орган 27, выполненный на интегральной схеме, и формирователи ограничивающих сигналов на транзисторах 28 и 29 по минимуму R>g(gp и по максиIIIó му (хаак".

Ограничивающие импульсы U, 04 для противофазы получают идентичной схемой (как и на фиг. 6,a), только здесь используется отрицательная полуволна фазосмещающего моста, и напряжение смещения Ucsr подается другой полярности.

Для одновременного и идентичного изменения предельных углов регулирования во всех фазах преобразователя используется общий источник напряжения смещения U„,„â нулевой (общий) провод которого включен переменный резистор, благодаря чему одновременпс меняются положительный и отрицательный уровни U„„, подаваемого на операционные усилители всех фаз и противофаз.

Схема формирования импульсов ограничения позволяет получать импульсы ограничения предельных углов регулирования и при снятии U„,. В этом случае длительность выходного импульса с операционного усилителя нуль-органа 27 составляет 180 эл. град., что соответствует максимальному диапазону регулирования.

Колебания напряжения сети не оказывают влияния на фазу ограничивающих импульсов, 5 так как на входе нуль-органа 27 (фиг, 6, а, в) происходит суммирование стабилизированных по амплитуде напряжения U,, поступающего с выхода фазосмещающего моста, и напряжения смещения U<,, Устройство, представленное на фиг. 1, работает следующим образом.

Входное напряжение U„„„- (фиг. 2,б) формируется формирователем 1 (фиг. 2,в, г), после чего подается на входы формирователей 2 и

3 опорных синусоидальных напряжений. С выходов этих формирователей опорные напряжения U — 6„ и 7 — 7„, где происходит их сравнение с изменяющимися по амплитуде и частоте управляющими напряжениями Uz, и U, синусоидальной формы. В момент времени, когда мгновенные значения этих напряжений становятся равными по абсолютной величине, на выходах нуль-органов 6i — 6 и

7 — 7„возникают управляющие импульсы, усилив аемые двухкаскадными усилителями

8 — 8, 9 — 9, 10 — 10„и 11> — 11, с выходов которых импульсы подаются на формирующие и усилительные устройства.

Импульсы ограничения предельных углов регулирования по минимуму а„„„и максимуму амакс формируются при поступлении напряжения U<, (фиг. 6,а,б) на вход схемы ограничения 12, которое сдвигается фазосмещающим мостом 23 — 24 — 25 — 26 на 90 эл.град. (фиг. 6, а), затем сравнивается на входе нульоргана 27 (фиг. 6,в) с напряжением смещения U от уровня которого зависит диапазон регулирования преобразователя; выходной импульс U», (фиг. 6, г) дифференцируется дифференцирующей цепочкой 30 — 31 (фиг. б,д). Отрицательный импульс через диод 32 запирает транзистор 28, и на его коллекторе формируется импульс U положительной полярности, который вводится в устройство через усилители 10> — 10„и 11 — 11 и служит для ограничения по минимуму и,„,.„,.

Положительный импульс (фиг. 6, д) через диод 33 открывает транзистор 29, и с его эмиттера снимается импульс положительной полярности Уь служащий для ограничения по максимуму ы„„„„, который вводится в устройство через усилители 8> — 8 и 9 — 9.

Импульсы ограничения как по максимуму, так и по минимуму имеют положительную полярность (фиг. 6, е), и усиления их амплитуды

508891 до двухкратного значения опорного напряжения U» не требуется.

При нормальной работе в заданном диапазоне регулирования импульсы ограничения, 5 вводимые в устройство через вторые входы двухкаскадных усилителей 8 — 8„, 9> — 9„, 10 †„, 11 †„, никакого влияния на работу преооразователя не оказывают.

При «избыточном» же сигнале управления

10 U на входе нуль-органов или их выходе из строя импульсы ограничения выполняют роль симметричных управляющих импульсов, ограничивающих диапазон регулирования преобразователя на заданном уровне.

Формула изобретения

1. Устройство для управления мощным мно20 гофазным тиристорным преобразователем частоты, содержащее в каждой фазе питающей сети формирователь вхо;",ного синхронизирующего напряжения, формирователи опорных синусоидальных напряжений, нуль-органы, схе25 му регулируемого ограничения предельных углов регулирования по максимуму и минимуму, отличающееся тем, что, с целью повышения симметрий управляющих и ограничивающих импульсов, повышения надежности, а

30 также снижения потребляемой мощности и габаритов, оно снабжено двухкаскадными усилителями и формирователями управляющих нанряжений, причем выход формирователя входного синхронизирующего напряжения со35 единен с входом формирователя опорного синусоидального напряжения и с входом схемы ограничения, выход которой по максимуму подключен к входам первых каскадов упомянутых усилителей, а выходы нуль-органов под40 соединены к другим входам первых каскадов двухкаскадных усилителей с выходами, связанными с другими входами вторых каскадов усилителей.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я

45 тем, что, с целью обеспечения независимости амплитуды выходного напряжения фильтра от колебаний напряжения сети, указанный формирователь входного синхронизирующего напряжения содержит фазосмещающий мост, 50 диодный ограничитель, усилитель-ограничитель, активный RC-фильтр с коэффициентом передачи, равным единице.

508891 ийн) кс) срс, b

Составитель В. Пушкарев

Редактор Е. Караулова Техред Т. Рыбалко Корректор Т. Гревцова

Заказ 1305/4 Изд. № 1335 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2