CS215611B1 - Generátor řídících impulsů - Google Patents

Description

(54)

KŘÍŽ P^VEL ing., VLASÁK JOSEF ing., SKALICKÝ JIŘÍ ing., BRNO

Generátor řídících impulsů

Vynález se týká generátoru řídících impulsů pro tyristorové usměrňovače v trojíázovém můstkovém antiparalelním zapojení, opatřený generátory pilového napětí, komparátory, tvarovaoími obvody a zdrojem synchronizačního napětí.

Najčastěji užívaným zapojením generátoru řídících impulsů pro tyristorové usměrňovače je princip vertikálního řízení, u kterého se porovnává napětí pilovaného průběhu synchronizovaného se síťovým napětím, se stejnosměrným řídícím napětím. V okamžiku shodnosti obou napětí, vzniká impuls, jehož fázový posun vzhledem k síťovému napětí je lineární funkcí řídícího napětí. Pro tyristorový usměrňovač v trojfázovém můstkovém antiparalelním zapojení, který sestává ze dvou wasíkawemcíeh aoeič, z niohž každý má po dvou tyrist ořech

215 611 v každé fázi, ee zpravidla používá generátoru řídíoíoh impulsů sestávajícího z dvanácti kanálů z niohž každý shodně sestává z generátoru pilového napětí, komparátorů, tvarovaěe a výkonového koncového stupně. Havýhodou tohoto zapojení je obtížné a zdlouhavé nastavování přesného souběhu řídíoíoh charakteristik jednotlivých kanálů a po stránoe výrobní sestává oelá elektronika ze značného množství komponentů, je náročná na praonost, a oelé řídící jednotka je značně rozměrná a její cena je vzhledem k odně oelého pohonu poměrně velká.

Tyto problémy jsou vyřešeny generátorem řídících impulsů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zdroj třífázového synchronizačního napětí je přes první, druhý a třetí tvarovaoí obvod připojen jednak na první, dttnhý a třetí derivační obvod jejichž výstupy jsou přes třináctý obvod logického součtu připojeny na první generátor pilového napětí, jednak přes první, druhý a třetí invertor a čtvrtý, pátý a šestý derivační obvod připojen na čtrnáctý obvod logického součtu, jehož výstup je připojen na vstup druhého generátoru pilovaného napětí, výstup prvního generátoru pilového napětí přes první komparátor se čtvrtým tvarovaoím obvodem připojen na první vstupy prvního, třetího a pátého hradlovaoího obvodu a přes druhý komparátor s pátým tvarovaoím obvodem na první vstupy sedmého, devátého a jedenáctého hradlovaoího obvodu, výstup druhého generátoru pilového napětí je přes třetí komparátor se šestým tvarovaoím obvodem připojen na první vstupy druhěho, čtvrtého a šestého hradlovaoího obvodu a přes čtvrtý komparátor se sedmým tvarovaoím obvodem na první vstupy osmého, desátého a dvanáctého hradlovaoího obvodu, druhé vstupy prvního až dvanáctého hradlová oího obvodu jsou připojeny na jednotlivé fáze zdroje synchronizačního napětí přes první, druhý a třetí invertor a třetí vstupy těchto hradlovacíoh obvodů jsou na jednotlivé fáze zdroje synchronizačního napětí připojeny přímo, výstupy vždy dvou sousedních z prvních šesti hradlovacíoh obvodů jsou připojeny na vstupy prvního až šestého obvodu logiokého součtu, výstupy prvního, třetího a pátého obvodu logiokého součtu jsou výstupy řídíoíoh impulsů pro řídíoí elektrody tyristorů se společnou katodou prvního usměrňovaoího mostu a výstupy druhého, čtvrtého a šestého obvodu logického součtu jsou výstupy řídících impulsů pro řídíoí elektrody tyristorů se společnou anodou prvního usměrňovaoího mostu a obdobně výstupy vždy dvou sousedních a druhých šesti hradlovacíoh obvodů jsou připojeny na sedmý až dvaaáotý obvod logiokého součtu, výstupy sedmého, devátého a jedenáctého obvodu logického součtu jsou výstupy řídíoíoh Impulsů pro řídící elektrody tyristorů se společnou katodou druhého usměrňovaoího mostu a výstupy osmého, desátého a jedenáotého obvodu logiokého součtu jsou výstupy řídíoíoh Impulsů pro řídíoí elektrody tyristorů se společnou anodou druhého usměxňovaoího mostu, přičemž druhé vstupy prvního a třetího komparátorů jsou připojeny na vstupní svorku prvního řídícího napětí a druhé vstupy druhého a čtvrtého komparátorů jsou připojeny na-vstupní svorku druhého řídícího napětí, na třetí vstupy prvního a třetího komparátorů je připojen první zdroj stejnosměrného předpětí pro nastavení počátečních podmínek komparaoe, a na třetí vstupy druhého a čtvrtého komparátorů je připojen druhý zdroj stejnosměrného předpětí pro nastavení počátečních podmínek komparaoe. Podle tohoto zapojení mají všeohny tyristory se společnou katodou jeden společný zdroj crovnávacího pilového napětí a tyristory se společnou anodou druhý společný zdroj pilovího napětí. Rozdělení zapalovacích impulsů a výstupů tvarovačů na jednotlivé tyristory v každé fázi je prove3 děno pomocí hradel, která jsou při daném zapojení spínána synchronizačním napětím tak, že ▼ každém okamžiku je sepnuto pouze jedno z hradel. Protože usměrňovač pracuje i v režimu přerušovaného proudů, potřebuje každý tyristor opakovaný zapalovaeí impuls. Proto jsou na výstupy hradel připojeny obvody logického součtu takovým způsobem, že na řídící elektrodu každého tyristora přichází vždy dva zapaůovaoí impulsy vzájemně fázově posunuté o 60 elektrických stupňů. Oproti dosavadním provedením je generátor podle vynálezu funkčně i konstrukčně jednodušší. Ve výrobě znamená úspory na materiálu i na pracnosti, odpadá seřizování, řídící jednotka je prostorově menší a lehčí než dřívější typy.

Příklad provedení generátoru řídících impulsů podle vynálezu je zobrazeny na přiložených výkresech, na nichž na obr. 1 je principielní schéma zapojení silová části usměrňovače, obr. 2 ukazuje blok generátoru řídících impulsů s vyznačenými vstupy a výstupy, obr. 3 představuje první část blokového schéma zapojení generátoru, obr, 4 druhou část blokového sohema zapojení podle obr. 3, na obr. 5 jsou nakresleny časové průběhy impulsů na výstupu jednotlivých bloků.

Tyristorový usměrňovač v trojfázován můstkovém antiparalelním zapojení se stává z prvního usmšxňovacího mostu 1 a druhého usměrňovaoího mostu 2 jejichž vývody jsou přes tlumivky g spojeny navzájem antiparalelně a na oba uzly je připojen napájený stejnosměrný motor 4·

První usměrňovači most 1 je ve fázi R osazen prvním a druhým tyristorem 11. 12. ve fázi S třetím a· čtvrtým tyristorem lg, 14 a ve fází T pátým a šestým tyristorem 15. 16. Obdobně je ve fázích R, S, T osazen druhý usměrňovači most 2 sedmým až dvanáctým tyristorem 21. 22,

22. 24. 2g. 26. Vývody prvního usměrňovaoího mostu 1 jsou tvořeny katodami prvního, třetího a pátého tyristorů 11. 13, 15 a anodami druhého, čtvrtého a šestého tyristorů 12. 14. 16. Vývody druhého usměrňovaoího mostu 2 jsou tvořeny katodami sedmého, devátého a jedenáctého tyristorů 21. 23. 25. a anodami osmého, desátého a dvanáctého tyristorů 22. 24. 26. Řídící elektrody tyristorů obou usměrňovačích mostů 1, 2 jsou připojeny na výstupy generátoru 10 řídících impulsů. Generátor 10 řídících impulsů je připojen na trojfázovou síť, která má funkci zdroje synchronizačního napětí, a na stejnosměrné řídící napětí. Polarita řídícího napětí určuje směr otáčení napájeného motoru 4*

Jednotlivé fáze R, S, T synchrozizačního napětí U_R, U_g, Uj, jsou přes první, druhý a třetí filtr 31. 32, 33 připojeny na první, druhý a třetí tvarovací obvod 41. 42, 43 vytvářející ze sinusového napětí obdélníkové impulsy o šířce 180° el. Výstupy těchto tvarovacích obvodů 41, 42, 43 jsou připojeny jednak přes první, druhý a třetí derivační obvod 61. 62, a třináctý obvod 213 logického součtu na první generátor 71 pilového napětí, kednak přes první, druhý a třetí invertcr 51, 52. 53 a čtvrtý, pátý a šestý derivační obvod 64. 65. 66 a čtrnáctý obvod 214 logického součtu na druhý generátor 72 pilového napětí. Výstup prvního generátoru 71 pilového napětí je připojen na první vstupy prvního komparátoru 81 se čtvrtým tvarovacím obvodem 44 a druhého komparátoru 82 s pátým tvarovacím obvodem 45. Výstup druhého generátoru 72 pilovítýoh kmitů je připojen na první vstupy třetího komparátoru 83 se šestým tvarovaoím obvodem jX a Štvrtého komparátoru 84 se sedmým tvarovacím obvodem 42- Druhý vstup prvního a třetího komparátoru 81, 83 je připojen na svorku 93 prvního řídícího napětí, druhý vstup druhého a čtvrtého komparátoru 83, 84 je připojen na svorku 94 druhého řídíeího napětí.

Pro zaručení správné součinnosti obou usměrňovačích mostů 1, 2 je vhodné použít neznázorněného jediného zdroje stejnosměrného napětí, na jehož výstup je svorka 93 prvního řídíoího napětí zapojena přímo a svorka 94 druhého řídicího napětí přes neznázorněný invertujíoí člen, takže v tomto případě se obě řídíoí napětí liší pouze polaritou. S rostoucí hodnotou řídíoího napětí v kladném smyslu roste napětí prvního usměrňovaoího mostu 1, při změně řídícího napětí v opačném smyslu roste napětí druhého usměrňovaoího mostu 2. Třetí vstup prvního a třetího komparátoru 81. 83 je připojen na první zdroj 91 konstantního stejnosměrného předpěti pro nastavení počátečních podmínek komparace pro nulové první řídíoí napětí. Třetí vstup druhého a čtvrtého komparátoru 82, 84 je připojen na druhý zdroj 92 konstantního stejnosměrného předpětí pro nastavení počátečních podmínek komparace pro mulové druhé řídíoí napětí. Výstup čtvrtého tvarovacího obvodu 44 je přes svorku H připojen na první vstupy prvního, třetího a pátého hradla 101. 103. 105. Výstup pátého tvarovacího obvodu 45 je přes svorku J připojen na první vstupy sedmého, devátého a jedenáotého hradla 107. 109. 111.

Výstup Šestého tvarovacího obvodu 46 je přes svorku I připojen na první vstupy druhého, čtvrtého a šestého hradla 102. 104. 106. Výstup sedmého tvaroveoího obvodu 47 je přes svorku K připojen na první vstupy osmého, desátého a dvanáctého hradla 108. 110. 112. Druhé vstupy prvního, Šestého, sedmého a dvanáctého hradla 101. 106. 107. 112 jsou přes svorku A připojeny na výstup prvního invertoru 51. Druhé vstupy druhého, třetího, osmého a devátého hradla 102. 103. 108. 109 přes svorku B připojeny na výstup druhého invertoru 52. Druhé vstupy čtvrtého, pátého, desátého a jedenáotého hradla 104. 105. 110. 111 Jsou přes svorku C připojeny na výstup třetího invertoru 53. Třetí vstupy třetího, čtvrtého, devátého a desátého hradla 103. 104. 109. 110 jsou přes svorku D připojeny na výstup prvního tvarovacího obvodu 41. Třetí vstupy pátého, Šestého, jedenáctého a dvanáctého hradla 105. 106. 111. 112 jsou přes svorku E připojeny na výstup druhého tvarovacího obvodu 42. Třetí vstupy prvního, druhého, sedméao a osmého hradla 101. 102. 10J, 108 jsou přes svorku E připojeny na výstup třetího tvaroveoího obvodu 43. Výstupy prvního a druhého hradla 101. 102 jsou připojeny na vstupy prvního obvodu 201 logického součtu, jehož výstup je přes první zesilovač 301 impulsů připojen na řídící elektrodu prvního tyristorů 11. Výstup druhého hradla 102 s paralelně připojeným výstupem třetího hradla 103 jsou připojeny na vstupy druhého obvodu 202 logického součtu jehož výstup je přes druhý zesilovač 302 impulsů připojen na řídící elektrodu druhého tyristoru 12. Výstupytřetího a čtvrtého hradla 103. 104 jsou připojeny na vstupy třetího obvodu 203 logického součtu jehož výstup je přes třetí zesilovač 303 impulsů připojen na řídíoí elektrodu třetího tyristorů 13. Výstupy čtvrtého a pátého hradla 104. 105 jsou připojeny na vstupy čtvrtého obvodu 204 logického součtu, jehož výstup je přes čtvrtý zesilovač 304 Impulsů připojen na řídící elektrodu čtvrtého tyristorů 14. Výstupy pátého a šestého hradla 105. 106 jsou připojeny na vstupy pátého obvodu 205 logického součtu jehož výstup je přes pátý zesilovač 305 ir.pulsů připojen na řídící elektrodu pátého tyristorů 15. Výstupy šestého a prvního hradla 106. 101 jsou připojeny na vstupy šestého obvodu 206 logického součtu jehož výstup je přes iestý zesilovač 306 impulsů připojen na řídící elektrodu šestého tyristorů 16. Obdobným způsobem jsou zapojeny výstupy sedmého až dvanáctého hradla 107. 108 .... 112 přes sedmý až dvanáctý obvod 207. 208. ... 212 logického součtu, jejichž výstupy jsou přes Sedmý až dvanáctý zesilovač 307. 308 ... 312 impulsů připojeny na řídící elektrody sedmého až dvanáotého tyristora 21, 22. .., 26.

Třífázové sinusové synchronizační napětí U_R, U_g, Uj je prvním, drahým a třetím tvarovaeím obvodem 41. 42. 43 přeměněno na obdélníkové impulsy U^, U^₂, U^» o délce 180°el.

Ze součtu U213 derivací Ug^, Ug₂, Ug^, těohto impulsů vytváří první generátor 71 pilového napětí základní pilové napětí ^U71 o Šířce pily 120° el. Na druhý henerátor 72 pilového nápětí pak přichází součet U21^ derivací Ug^, Ugg, Ugg invertovaných obdélníkových impulsů ^51’ ^52’ ^U53’ ^Sa ^^elxo ^Ěfartaptt pak dostáváme druhé pilové napětí Uy2 o šířce pily rovněž 120° el., ale oproti základnímu pilovému napětí ^U71 fázově posunuté o 60° el. Pilová napětí Νγι» ϋγ2 jsou přivedena na první vstupy prvního, druhého, třetího a čtvrtého komparátoru 81. 82. 83. 84. které dle velikosti řídících napětí a nastavených počátečních podmínek komparace čili počáteční úrovně komparačního napětí, vytvářejí obdélníková napět/ ϋθ^, Ug2, ^83’ ^ϋ84 3^e3^iellá Sirka určuje časovou polohu zapalovacího impulsu, neboí ze sestupné hrany těchto obdélníkových napětí Ugl... U_g^ pak příslušný čtvrtý až sedmý tvarovací obvod 41» 42» 46, 41 vytváří zapalovací impulsy U^g, U^g, ϋ^γ. Přitom na výstupu šestého a sedmého tvarovacího obvodu 46. 47 dostáváno zapalovací impulsy U^g, υ^γ, které jsou fázově oproti zapalovacím impulsům U^, U^g na výstupu čtvrtého a pátého obvodu 41» 45 fázově o 60°el. posunuté. Rozděleni zapalovacích impulsů na řídící elektrody jednotlivých tyristorů se provádí prvním až dvanáctým hradlem 101. 102 ... 112. Tak např. na první hradlo 101 přichází invertované impulsy ^U51 fáze F, obdélníkové impulsy ^U43 fáze T a zapalovací impulsy ^u44^z výstupu čtvrtého tvarovacího obvodu 44. Ha výstupu prvního hradla 101 pak dostáváme výsledné zapalovací impulsy U₁₀₁ s intervalem 36O°el., jejichž časová poloha je měnitelná v rozmezí 240 až 360 stupňů elektrických. Z výše uvedených důvodů pak na řídící elektrodu přísušného 11 přichází zdvojený zapalovací impuls UgOl’ 3« výkonově zesílen prvním zesilovačem

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Generátor řídíeéáh impulsů pro tyristorové usměrňovače sestávající ze dvou třífázových mostů v antiparalelním zapojení, vyznačující se tím, že zdroj synchronizačního napětí je přes první, druhý a třetí tvarovací obvod (41, 42, 43) připojen jednak na první, druhý a třetí derivační . . . ) .

   obvod (6l, 62, 63) jejichž výstupy jsou přes třináctý obvod (213) logického součtu připojeny na první generátor (71) pilového napětí, jednak přes první, druhý a třetí invertor (51,

   52, 53) a čtvrtý, pátý a šestý derivační obvod (64, 65, 66) připojen na čtrnáctý obvod (214) logického součtu, jehož výstup je připojen na vstup druhého generátoru (72) pilového napětí, výstup prvního generátoru (71) pilového napětí přes první komparátor (81) se čtvrtým tvarovaeím obvodem (44) připojen na první vstupy prvního, třetího a pátého hradlovacího obvodu (101, 103, 105) a přes druhý komparátor (82) s pátým tvarovaeím obvodem (45) na první vstupy sedmého, devátého a jedenáctého hradlovacího obvodu (107, 109, lil), výstupy druhého generátoru (72) pilového napití je přes třetí komparátor (83) se šestým tvarovaeím obvodem (46) připojen na první vstupy druhého, čtvrtého a šestého hradlovacího obvodu (102, 104, 106 ) a přes čtvrtý komparátor (84) se sedmým tvarovaeím obvodem (47) na první vstupy osmého, desátého a dvanáctého hradlovacího obvodu (108, 112, 110), druhé vstupy prvního až dvanáctého hradlovacího obvodu (101 áž 112) jsou připojeny na jednotlivé fáze R, S, T zdroje synchronizačního napětí přes první, druhý a třetí invertor (51, 52, 53) a třetí vstupy těohto hrad6 lovaoíoh obvodů (101 až 112) jsou na Jednotlivé fáze R, S, I zdroje synchronizačního napětí připojeny přímo, výstupy vždy dvou Bousedníoh z prvních šesti hradlovacíoh obvodů (101-102, 102-103 ... až 106.101) jsou připojeny na vstupy prvního až šestého obvodu (201-206) logického součtu, výstupy prvního, třetího a pátého obvodu (201, 203, 205) logického součtu jsou připojeny k řídícím elektrodám tyristorů (11, 13, 15) se společnou katodou prvního usměrňovacího mostu (1) a výstupy druhého, čtvrtého a šestého obvodu (202, 204, 206) logického součtu jsou připojeny k řídícím elektrodám tyristorů (12, 14, 16) se společnou anodou prvního usměrňovaoího mostu (1) a výstupy vždy dvou sousedních 4 druhých šesti hradlovacíoh obvodů (107-108, 108-109 ... až 111-112) jsou připojeny na sedmý až dvanáctý obvod (207-212) logického součtu, výstupy sedmého, devátého a jedenáctého obvodu (207, 209, 211) logického součtu jsou připojeny k řídícím elektrodám tyristorů (21, 23, 25) se společnou katodou druhého usměrňovacího mostu (2) a výstupy osmého, desátého a jedenáctého obvodu (208, 210, 212) logického součtu jsou připojeny k řídíoím elektrodám tyristorů (22, 24» 26) se společnou anodou druhého usměrňovaoího mostu (2), přičemž druhé vstupy prvního a třetího komparátoru (81, 83) jsou připojeny na vstupní svorku (93) prvního řídíoího napětí a druhé vstupy druhého a čtvrtého komparátoru (82, 84) jsou připojeny na vstupní svorku (94) druhého řídíoího napětí, na třetí vstupy prvního a třetího komparátoru (81, 83) je připojen první zdroj (91) stejnosměrného předpští a na třetí vstupy druhého a čtvrtého komparátoru (82, 84) je připojen druhý zdroj (92) stejnosměrného předpětí.

   Generátor řídících impulsů podle bodu 1, vyznačující se tím, že vstupní svorka (93) prvního řídíoího napětí je připojena na výstup jediného zdroje stejnosměrného napětí přímo, a vstupní svorka (94) druhého řídíoího napětí je na výstup téhož zdroje stejnosměrného nanětí připojena přes invertrujíoí člen.