CS249074B1

CS249074B1 - Wiring for thyristor switching angle control

Info

Publication number: CS249074B1
Application number: CS240184A
Authority: CS
Inventors: Jiri Javurek
Original assignee: Jiri Javurek
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1987-03-12

Abstract

Řešení využívá převodník napětí na kmitočet, který je součásti každého regulačního obvodu, pracujícího na obdobném principu. Pomocí nelineárního členu lze jednoduše zajistit řídicí algoritmy. Zařazený čítač nastaven na konstantní předvolbu a čita k nule nebo naopak. Po načítání zadaného počtu pulsů generuje na výstupu spínací puls pro tyristor. Pro řízení více tyristorů lze použít odpovídající počet čítačů spouštěných signály z bloku synchronizace. Zapojení lze s výhodou použít pro řízení pohonů se střídači.The solution uses a voltage-to-frequency converter, which is part of every control circuit operating on a similar principle. Using a nonlinear element, control algorithms can be easily provided. The included counter is set to a constant preset and counts to zero or vice versa. After counting the specified number of pulses, it generates a switching pulse for the thyristor at the output. To control multiple thyristors, the corresponding number of counters triggered by signals from the synchronization block can be used. The connection can be advantageously used for controlling drives with inverters.

Description

Vynález se týká zapojení pro řízení úhlu sepnutí tyristorů.The invention relates to a circuit for controlling the switching angle of thyristors.

Známá zapojení pro řízení úhlu sepnutí tyristorů využívají nejrůznější principy. Základem bývá zdroj synchronizačního signálu, pomocí kterého je určena výchozí poloha spínacích pulzů, případně sektor, ve kterém se spínací pulzy mohou pohybovat. Jejich posuv může být odvozen z porovnání hodnoty řídicího napětí, generovaného předřazeným regulá torem, například s pilovitým průběhem, synchronizovaným s napětím na střídavé straně měniče. Funkci příslušného ryze analogového zapojení lze převést do číslicové formy, kde použitím čítačů, spouštěných synchronizované se střídavým napětím lze opět získat spínací pulzy tyristorů v potřebném časovém okamžiku, určeném počtem načítaných pulzů o kmitočtu úměrném kmitočtu napětí na střídavé straněa měniče. Změnou tohoto čísla, tj. předvolby čítačů, je možno posouvat okamžik vKnown connections for controlling the switching angle of the thyristors use a variety of principles. The basis is a source of synchronization signal, which is used to determine the starting position of the switching pulses, or the sector in which the switching pulses can move. Their displacement can be derived from a comparison of the value of the control voltage generated by the upstream regulator, e.g. The function of the purely analog circuit can be converted into digital form, where by using counters triggered synchronized with the AC voltage, the thyristor switching pulses can be recovered at the required time, determined by the number of counted pulses at a frequency proportional to the AC voltage. By changing this number, ie the counters preset, it is possible to shift the moment at

sepnutí tyristorů, který je dán bud okamžikem dočítání k nule ze zadané předvolby, nebo načítáním zadané hodnoty. Předvolba čítačů je generována opět předřazeným regulátorem přímo v Číslicové formě, nebo je použito A/D převodníku. Zapojení je poměrně složité a je většinou realizováno s využitím mikropočítače.switching of thyristors, which is given either by the moment of adding to zero from the preset or by reading of the entered value. Counter preselection is generated again by the upstream controller directly in digital form, or an A / D converter is used. The connection is quite complicated and is usually realized using a microcomputer.

Uvedené nevýhody odstraňuje vynález zapojení pro řízení úhlu sepnutí tyristorů, jehož podstata spočívá v tom, že na první vstup alespoň jednoho čítače je zapojen jednak nelineární člen přes napětově kmitočtový převodník, jednakThe above-mentioned disadvantages are eliminated by the invention of a circuit for controlling the switching angle of thyristors, which is based on the fact that the first input of at least one counter is connected by a non-linear element via a voltage-frequency converter and

- 2 249 074 blok synchronizace a jednak blok předvolby. Nelineární člen obsahuje vstup napěťového řídícího signálu a vstup proudového řídícího signálu, čítače jsou opatřeny ovládacími výstupy.- 2,249,074 sync block and preset block. The non-linear element includes a voltage control signal input and a current control signal input, the counters are provided with control outputs.

V mnoha případech, zvláště tehdy, není-li požadována změna řídicího úhlu v celém rozsahu přirozené komutace a měnič pracuje s proměnným kmitočtem, je výhodnější zapojení podle vynálezu. Popsané zapojení je velmi jednoduché a tedy levné a spolehlivé.In many cases, especially when a change in control angle over the full range of natural commutation is not required and the drive operates at a variable frequency, the wiring according to the invention is preferable. The described connection is very simple and therefore cheap and reliable.

Na připojeném výkresu je uveden příklad blokového schéma zapojení podle vynálezu.The attached drawing shows an example of a block diagram according to the invention.

Na první čítač ČI je zapojen nelineární člen N přes napěťově kmitočtový převodník U/f, Nelineární člen N má vstup U napěťového řídicího signálu a vstup I proudového řídicího signálu.A non-linear member N is connected to the first counter C1 via a voltage / frequency converter U / f. The non-linear member N has a voltage control signal input U and a current control signal input I.

Na první čítač ČI jsou dále zapojeny blok SYN synchronizace a blok PŘ předvolby. První čítač ČI má první ovládací výstup Sil, který je zapojen po zesílení na řízený tyristor.In addition, the SYN synchronization block and the PR preset block are connected to the first counter C1. The first counter C1 has a first control output S11 which is connected to the controlled thyristor after amplification.

Pro řízení dalších tyristorů jsou do zapojení přidány další čítače Č2 a ČN podle počtu řízených tyristorů. Čítače ČI. Č2 až ČN jsou opatřeny výstupy Sil. SI2 až SIN.To control other thyristors, additional counters Č2 and ČN are added to the wiring according to the number of controlled thyristors. Counters CI. Č2 to ČN are equipped with outputs Sil. SI2 to SIN.

vin

Signál na vstupu U napětového řídicího signálu je úměrný rychlosti pohonu a signál na vstupu I proudového řídicího signálu proudu měniče. Od těchto signálů je odvozen kmitočet, který je využit v čítačích ČI až ČN. Lineárním převodem na kmitočet by byl zajištěn konstantní úhel zpoždění sepnutí, generovaný čítači ČI až ČN. Nelineární člen N způsobí další zvýšení kmitočtu při vyšších vstupních napětích oproti lineárnímu převodu. Tím se sníží úhel zpoždění generovaný čítači ČI až ČN. Blok SYN synchroniaace slouží ke spouštění jednotlivých čítačů ČI až ČN. Počet pulzů kmitočtu F, které mají být načítány do generování výstupního impulzu na ovládacích výstupech Sil až SIN je zadán blokem PŘ předvolby. Výstupní impulzy čítačů ČI až ČN po zesílení slouží pro řízení výkonových polovodičových prvků.The signal at the input of the voltage control signal is proportional to the drive speed and the signal at the input I of the drive current control signal. From these signals is derived frequency, which is used in counters CI to CN. A linear switching to frequency would provide a constant switching delay angle, generated by counters C1 to CN. The non-linear element N causes a further increase in frequency at higher input voltages compared to a linear transmission. This reduces the delay angle generated by the counters C1 to CN. The SYN synchronization block is used to trigger individual counters C1 to CN. The number of frequency pulses F to be counted until the output pulse is generated at the control outputs S11 to SIN is specified by the PRE block. The output pulses of the counters C1 to CN after amplification serve to control the power semiconductor elements.

- 3 249 074- 3,249,074

Převodník napětí na kmitočet je součástí každého regulačního obvodu, pracujícího na obdobném principu. Pomocí nelineárního členu N lze velmi jednoduše zajistit složitější řídicí algoritmy, jelikož každý nelineární přenos lze s vyhovující přesností aproximovat přímkovými úseky se snadnou obvodovou realizací příslušného zapojení. Čítač č je nastaven na konstantní předvolbu a čítá k nule nebo naopak. Po načítání zadaného počtu pulzů generuje na svém výstupu nevýkonový spínací pulz pro tyristor. Pro řízení více tyristorů lze použít odpovídající počet čítačů spouštěných jednotlivými signály z bloku SYN synchronizace, přičemž ostatní obvody jsou společné.A voltage to frequency converter is a part of every control circuit, working on a similar principle. With the non-linear element N it is very easy to provide more complex control algorithms, since each non-linear transmission can be approximated with satisfactory accuracy by straight sections with an easy circuit realization of the respective circuit. The counter is set to a constant preset and counts to zero or vice versa. After counting the specified number of pulses, it generates at its output a non-power switching pulse for the thyristor. An appropriate number of counters triggered by individual signals from the SYN synchronization block can be used to control multiple thyristors, while the other circuits are common.

Jako příklad použití popsaného zapojení je uvedeno řízení spínacího úhlu tyristorového můstkového měniče pracujícího ve střídačovém režimu, který je použit pro napájení synchronního motoru proměnným kmitočtem. Pohon má nejlepší vlastnosti při práci střídače v blízkosti meze přirozené komutace. Potřebný úhel předstihu spínacích pulzů vůči průsečíku fázových napětí komutujících fází, tj. mezi přirozené komutace, se se vzrůstající otáčivou rychlostí pohonu zvětšuje, vzhledem k nutnosti zachování přibližně konstantní ochranné doby tyristorů. Další zvětšení předstihu je nutné pro další zvětšení otáčivé rychlosti po úplném otevření napájecího usměrňovače. Konečně při zvětšeni zatížení pohonu se zvětšuje komutační úhel, takže pro zachování potřebné bezpečnosti vůči prohoření střídače je nutno předstih opět zvětšit. Zvětšení předstihu znamená zmenšení zpoždění vůči výchozímu bodu, nastavenému blokem SYN synchronizace. Konstantní úhel zpoždění by byl zajištěn užitím počítacího kmitočtu f, úměrnému otáčivé rychlosti. Potřebný průběh pro popsaný způsob řízení je zajištěn zpracovánínívstupního vAs an example of using the described circuit, control of the switching angle of the thyristor bridge converter operating in inverter mode is used to supply the synchronous motor with a variable frequency. The drive has the best performance when operating the inverter near the natural commutation limit. The required angle of advance of the switching pulses relative to the intersection of the phase voltages of the commutating phases, i.e. between natural commutations, increases with increasing rotational speed of the drive, due to the need to maintain an approximately constant protection time of the thyristors. Further advance advance is necessary to further increase the rotational speed after the power rectifier is fully opened. Finally, as the load on the drive increases, the commutation angle increases, so that in order to maintain the necessary safety against inverter burn-in, the lead must be increased again. Increasing the advance timing means reducing the delay relative to the starting point set by the SYN sync block. A constant delay angle would be provided by using a counting frequency f proportional to the rotational speed. The necessary course for the described method of control is ensured by the input input processing

napětí napětověkmitočtovému převodníku U/f v nelineárním členu N s přenosem konvexního charakteru, na jehož sumační vstupy je přiveden signál skutečné hodnoty otáček a proudu, a to na vstup U napětového řídicího signálu a na vstup I proudového řídicího signálu.the voltage of the voltage / frequency converter U / f in the non-linear N element with a convex character transmission, to whose summation inputs the actual speed and current signal is applied, to the input U of the voltage control signal and to input I of the current control signal.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

249 074

Wiring for controlling the switching angle of thyristors, characterized in that the first input of at least one counter (CI to CN) is connected both by a non-linear element (N) via a voltage / frequency converter (U / f) and a block (SYN) and and a non-linear member (N) comprising a voltage control signal input (U) and a current control signal input (I), the counters (C1 to CN) having control outputs (S1 to SIN).