CS211217B1 - Zapojeni pro omezení špičkového proudu statického měniče kmitočtu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká statického měniče kmitočtu s mezilehlým stejnosměrným obvodem šířkově pulsního řízení výstupního napětí. Účelem vynálezu je vytvořit zapojení pro omezení špičkového proudu u daného typu statického měniče, který ve vstupní části nemá žádný akční člen. Uvedeného účelu je dosaženo tím, že do záporné větve (21) stejnosměrného mezilehlého obvodu (2) je zapojen proudový bočník (8), na jehož záporný pól (81) je svým prvním vstupem (71) připojen blok (7) omezovacího signálu s druhým vstupem (72) připojeným na svorku (9) zdroje signálu úměrného požadované hodnotě omezení, s třetím vstupem (73), připojeným na výstup (42) bloku (4) taktovacího generátoru a s výstupem (74) připojeným na blokovací v§tup (73) modulátoru (5), přičemž kladný pol (82) proudového bočníku (8) je připojen na porovnávací zem (83) řídicích obvodů. Blok oraezovacího signálu srovnává skutečnou hodnotu proudu měniče snímanou na proudovém bočníku s přípustnou hodnotou a při překročení stanovené hodnoty vysílá signál, který blokuje výstup modulátoru v řídicím obvodě.

Description

Vynález se týká zapojení pro omezení špičkového proudu statického měniče kmitočtu s mezilehlým stejnosměrným obvodem a obvodem šířkově pulsního řízení výstupního napětí sestávajícího z taktovacího generátoru, modulátoru a bloku řídicích obvodů.

Statické měniče kmitočtu obvykle napájejí asynchronní nebo reakční synchronní motory. Při přechodných dějích jako je rozběh motoru, rázové zatížení, případně přetížení motoru, vznikají proudové rázy, kdy okamžité hodnoty proudu značně převyšují jmenovité hodnoty měniče a tudíž vzniká nebezpečí, že dojde k poškození polovodičových prvků měniče.

Pro zajištění odolnosti a provozní jistoty se střídače vybavují zařízením omezujícím výstupní proud měniče. Taková zařízení jsou v zásadě dvojího druhu. Omezeují se bu3 efektivní resp. ekvivalentní hodnoty proudu, nebo špičkový proud.

Omezení efektivního proudu slouží k zajištění charakteristik pohonu jako celku. Tento způsob však vzhledem k tomu, že snímání proudu je možné jen s určitou časovou konstantou, není současně použitelné k zachycení špičkových proudů.

Omezení špičkových proudů slouží tedy výslovně jako ochrana střídače. Zatímco u střídačů s řízením napětí v mezilehlém obvodě pomocí stejnosměrného pulsního měniče se k omezení špičkového proudu používá dvoupolohové regulace mezilehlého proudu nebo jejich modifikací, u měniče kmitočtu s pulsně šířkovým řízením výstupního napětí však mezilehlý stejnosměrný obvod neobsahuje žádný akční člen a rovněž vstupní obvod měniče je neřízený, nebot se ječná o prostý usměrňovač.

Uvedenou problematiku řeší zapojení pro omezení špočkového proudu statického měniče kmitočtu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do záporné větve stejnosměrného mezilehlého obvodu je zapojen proudový bočník, na jehož záporný pól je svým prvním vstupem připojen blok omezovacího signálu s druhým vstupem připojeným na zdroj signálu úměrného požadované hodnotě omezení, s třetím vstupem připojeným na zdroj signálu úměrného požadované hodnotě omezení a s výstupem připojeným na blokovací vstup modulátoru, přičemž kladný pól proudového bočníků je připojen na porovnávací zem řídicích obvodů.

Blok omezovacího signálu sestává z porovnávacího obvodu s hysterezí, jehož výstup je připojen jednak na první vstup klopného RS obvodu, jednak na druhý vstup negujícího hradla, jehož výstup je připojen na druhý vstup klopného RS obvodu, a jehož první vstup je spouštěcím třetím vstupem bloku omezovacího signálu, záporný vstup a kladný vstup porovnávacího obvodu tvoří první a druhý vstup bloku omezovacího signálu, jehož výstup je tvořen výstupem klopného RS obvodu.

Zapojení měniče kmitočtu daného typu je takto jednoduchým způsobem doplněno o potřebné prvky, aniž je třeba příliš měnit dosavadní vnitřní uspořádání. Vlastní střídač pak plní všechny výkonové funkce měniče, řízení kmitočtu, řízení napětí i omezení proudu.

Příklad zapojení pro omezení špičkového proudu podle vynálezu je uveden na připojených výkresech, na nichž je na obr. 1 nakresleno blokové schéma měniče, na obr. 2 je uspořádání bloku omezovacího signálu, obr. 3 představuje detailní rozkreslení schéma podle obr. 1 pro vysvětlení funkce zapojení a na obr. 4 jsou znázorněny průběhy řídících signálů v různých uzlech řídicích částí měniče před a při přetížení.

Předmětný statický měnič kmitočtu sestává z výkonové části zahrnující usměrňovač i, mezilehlý stejnosměrný obvod 2. se zápornou větví 21 , kladnou větví 22 a filtračním kondenzátorem 23 a řízený střídač g, a z řídící části zahrnující blok 4 taktovacího generátoru 40 modulátoru g a bloku 6 řídících obvodů.

Do záporné větve 21 stejnosměrného mezilehlého obvodu 2. je zařazen proudový bočník 8, tvořící zdroj signálu úměrného skutečné hodnotě proudu. Kladný pól 82 proudového bočníků 8 je připojen na porovnávací zem 83 řídících obvodů. Na záporný pól 81 proudového bočníků 8

P ♦>

1217 je svým prvním vstupem 71 připojen blok 1 omezovacího signálu, jehož druhý vstup 72 je připojen na svorku £ zdroje signálu úměrného požadované hodnotě omezení, a třetí vstup 73 je připojen na výstup 42 bloku 1 taktovacího generátoru 40.

Výstup 76 bloku 2 omezovaoíhů signálu je připojen na blokovací vstup 53 modulátoru 2· Blok 2 omezovacího signálu sestává z porovnávacího obvodu 710 s hysterezí, jehož výstup 212 je připojen jednak na první vstup 741 klopného RS obvodu HO., jednak ne druhý vstup 732 prvního hradla 730

Výstup prvního hradla 730 je připojen na druhý vstup klopného RS obvodu 740 První vstup 711 a druhý vstup 712 porovnávacího obvodu 710 tvoří první vstup 71 a druhý vstup 72 bloku 2 omezovacího signálu.

První vstúp 731 prvního hradla 730 je třetím vstupem 73 bloku 2 omezovacího signálu a výstup 743 klopného RS obvodu 740 je souěasně i výstupem 74 bloku 2 omezovacího signálu. Blok J taktovacího generátoru 40 je tvořen taktovacím generátorem JO., na jehož výstup Ji je připojen monostabilní a tvarovací obvod 400 sestávající z prvního kondenzátoru 401. zapojeného do série s uzemněnou paralelní kombinací prvního odporu 402 a první diody 403. druhým hradlem 410. a třetím hradlem 420, jehož výstup tvoří výstup 42 bloku 4 taktovacího generátoru 40.

Modulátor sestává ze zdroje 520 konstantního proudu, komparátoru 510. třetího hradla 530. čtvrtého hradla 5 40 a spínače tvořeného druhým tranzistorem 505 s přímo uzeianěným emitorem a s bází uzemněnou přes třetí odpor 506 a připojenou na čtvrtý odpor 507 tvořící napájecí vstup 51 modulátoru 2·

Zdroj 520 konstantního proudu je tvořen prvním tranzistorem 501 a druhou diodou 502. připojenou mezi emitor a bázi, kolektor je uzemněn přes integrační kondenzátor 503 a báze je uzemněna přes druhý odpor 504.

Emitor prvního tranzistoru je napájecím vstupem 55 modulátoru 2· Kolektor prvního tranzistoru 501 a kolektor druhého tranzistoru 505 jsou připojeny na první vstup 511 komparátoru 510. jehož druhý vstup 512. tvořící řídící vstup 52 modulátoru 2> 3® připojen na kladné řídicí napětí U_M·

Výstup 513 komparátoru 510 je připojen na první vstup 531 čtvrtého hradla 530. jehož druhý vstup 532 je blokovacím vstupem 532 modulátoru 2· Výstup 533 čtvrtého hradla 22 d® připojen na vstup pátého hradla 54. jehož výstup tvoří výstup 54 modulátoru 2·

Šířka řídicího napětového impulsu měniče je dána řídicím napětím modulátoru 2· integrační kondenzátor 503 se nabíjí ze zdroje 520 konstantního proudu. Na výstup 54 modulátoru 2 j® úroveň H až napětí S503 na integračním kondenzátoru 503 překročí úroveň řídicího napětí.

Pak komparétor 510 překlápí do záporné saturace a signál S54 modulátoru 2 mění skokem svou úroveň na L. Napětí S503 na integračním kondenzátoru 503 dále lineárně roste až do okamžiku nástupní hrany spoušťového impulsu S41 z taktovacího generátoru 40 určujícího kmitočet výstupního napětí měniče.

Monostabilní a tvarovací obvod 400 vytvoří z nástupní hrany součtového impulsu S42. který přes druhý tranzistor 505 vybije integrační kondenzátor 503. Komparétor 510 překlápí do kladné saturace, na výstupu 54 modulátoru 2 j^e úroveň H.

Po odeznění vybíjecího impulsu se integrační kondenzátor 503 opět lineárně nabíjí a děj se opakuje. Ze záporného pólu 81 proudového bočníku 8 se odebírá potenciál S21, úměrný skutečné hodnotě výstupního proudu měniče a zavádí se na porovnávací obvod 710 s hystere zí, kde se srovnává s potenciálem Ug, úměrným požadované hodnotě omezení výstupního Špičkového proudu. Je-li skutečný výstupní proud měniče nižší, než je nastavená hodnota, omezen je porovnávací obvod 710 v kladné saturaci a na jeho výstupu 713 je logická úroveň H.

Pozitivní impuls S42 z výstupu 42 bloku 4 taktovaciho generátoru 40 při daném stavu porovnávacího obvodu 710 prochází a je prvním hradlem 730 negován na druhý vstup 742 klopného RS obvodu 740 který je tak přiveden do stavu H, který se tedy objeví i na výstupu 21 bloku 2 omezovacího signálu o úrovni H ponechává čtvrté hradlo 530 v obvodu modulátoru 2 průchozí a funkce modulátoru 2 není ovlivňována.

Překročí-li skutečný proud měniče nastavenou mezní hodnotu, překlopí porovnávací obvod I±o do záporné saturace a na jeho výstupu 713 se objeví signál S713 logické úrovně L, který překlopí klopný RS obvod 740 do stavu L a výstupní signál S74 bloku 2 omezovacího signálu, přivedený na blokovací, vstup 53 modulátoru 2 uzavře čtvrté hradlo 530.

Na výstupu modulátoru 2 je nyní úroveň L, napělový impuls na výstupu měniče je ukončen předčasně, ještě před .překlopením komparátoru 510 do záporné saturace. Dokud proud měniče nepoklesne pod stanovenou mez, zůstává porovnávací obvod 710 v záporné saturaci a jeho výstupní signál S713 na logické úrovni L nadále blokuje na prvním hradle 730 vstupní signál S733 na druhý vstup 742 klopného obvodu RS obvodu 740.

Λ modulátor 2 zůstává zablokován. Po poklesu proudu měniče pod hodnotu omezení překlápí porovnávací obvod 710 do kladné saturace, jeho výstupní S713 je logické úrovně H. Nejbližší výstupní signál S42 bloku £ taktovaciho generátoru 40 pak prochází přes první hradlo 730 na druhý vstup 742 klopného RS obvodu 740 a tento překlápí do úrovně H a modulátor 2 se opět odblokuje.

Na výstupu modulátoru 2 se opět vytváří řídicí impuls a na výstupu měniče se objeví výkonový impuls napětí.

Claims (2)

1. Zapojení pro omezení špičkového proudu statického měniče kmitočtu s mezilehlým stejnosměrným obvodem a s obvodem šířkově pulsního řízení výstupního napětí sestávajícím z bloku taktovaciho generátoru, modulátoru a z bloku řídicích obvodů, vyznačující se tím, že do záporné větve (21) stejnosměrného mezilehlého obvodu (2) je zapojen proudový bočník (8), na jehož záporný pól (51) je svým prvním vstupem (71) připojen blok (7) omezovacího signálu s druhým vstupem (72), připojeným no svorku (9) zdroje signálu úměrného požadované hodnotě omezení, s třetím vstupem, (73) připojeným na výstup (42) bloku (4) taktovaciho generátoru a s výstupem (74) připojeným na blokovací vstup (73) modulátoru (5), přičemž kladný pól (82) proudového bočníku (8) je připojen na porovnávací zem (83) řídicích obvodů.

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že blok (7) omezovacího signálu sestává z porovnávacího obvodu (710) s hysterezí, jehož výstup (713) je připojen na první vstup (741) klopného RS obvodu (740), na druhý vstup (732) negujícího hradla (730), jehož výstup (733) je připojen na druhý vstup (742) klopného RS obvodu (740) a jehož první vstup (731) je třetím vstupem (73) bloku (7) omezovacího signálu, záporný vstup (711) a kladný vstup (712) porovnávacího obvodu (710) tvoří první a druhý vstup (71, 72) bloku (7) omezovacího signálu, jehož výstup je tvořen výstupem (743) klopného RS obvodu (740).