PL220094B1 - Sposób bezprzepięciowego impulsowego sterowania tranzystorami w jednofazowym i trójfazowym regulatorze napięcia przemiennego z przewodem zerowym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób bezprzepięciowego sterowania impulsowego tranzystorami w jednofazowym i trójfazowym regulatorze napięcia przemiennego z przewodem zerowym przy obciążeniu o charakterze rezystancyjno-indukcyjnym.

Znany jest układ regulatora napięcia przemiennego w którym jako elementy przełączające wykorzystuje się w pełni sterowalne zawory energoelektroniczne jakimi są tranzystory. Przy klasycznym sterowaniu impulsowym, aby uniknąć zwarć w obwodzie wprowadza się czasy martwe pomiędzy przełączaniem tranzystorów w poszczególnych gałęziach przekształtnika. W takim przypadku w chwilach, gdy wszystkie tranzystory w układzie są wyłączone występują przepięcia powodowane zjawiskiem samoindukcji. Niesie to za sobą konieczność stosowania specjalnych układów ochrony przepięciowej.

Zadaniem sterowania impulsowego w tych układach jest regulacja wartości podstawowej harmonicznej napięcia poprzez zmianę wypełnienia impulsów sterujących o częstotliwości większej od częstotliwości napięcia zasilającego.

Sposób sterowania według wynalazku polega na tym, że wprowadza się opóźnienie zmian stanów sygnałów (T₁), (T₂), (T₃), (T₄) sterujących tranzystory (T1), (T2), (T3), (T4) o czas At, przy czym opóźnienie zmian stanu sygnałów sterujących tranzystory gałęzi podłużnej realizowane jest po wykryciu zmiany znaku prądu (signl), a tranzystory gałęzi poprzecznej po wykryciu zmiany znaku napięcia (signU). Czas opóźnienia zmian stanów sygnałów sterujących At jest nie krótszy od czasu załączania związanego z parametrami dynamicznymi zastosowanych tranzystorów.

Zgodnie ze sposobem sterowania będącym przedmiotem wynalazku w danym przedziale czasu załączany impulsowo jest tylko jeden z tranzystorów przekształtnika, a sygnały sterujące pozostałych tranzystorów zapewniają ciągłość przepływu prądu obciążenia we wszystkich stanach pracy przekształtnika zgodnie z rys. Fig. 3.

Sposób sterowania według wynalazku nie powoduje generowania przepięć komutacyjnych w układzie, a jednocześnie nie doprowadza do zwarć w obwodzie przekształtnika.

Zaletą sposobu sterowania według wynalazku jest możliwość realizacji sterowania impulsowego tranzystorów przekształtnika bez konieczności wprowadzania czasów martwych, a co za tym idzie bez generowania przepięć komutacyjnych w układzie. Sposób bezprzepięciowego sterowania impulsowego eliminuje konieczność stosowania specjalnych układów ochrony przepięciowej przez co zwiększa się sprawność energetyczna przekształtnika.

Na rys. Fig. 1. przedstawiono schemat przekształtnika jednofazowego, a rys. Fig. 2 schemat przekształtnika trójfazowego z przewodem zerowym. Przedmiot wynalazku objaśniono na rys. Fig. 3 przedstawiającym przebiegi napięcia zasilania, prądu obciążenia, znaków napięcia i prądu oraz sygnałów sterujących tranzystory oraz rys. Fig. 4 przedstawiającym przebiegi prądu obciążenia, prądu gałęzi podłużnej oraz prądu gałęzi poprzecznej przekształtnika.

Jako zawory energoelektroniczne stosuje się tranzystory (T1), (T2), (T3), (T4) z diodami zwrotnymi (D1), (D2), (D3), (D4) połączone szeregowo przeciwsobnie w każdej z gałęzi przekształtnika. Dodatkowo wymagane są układy detekcji znaków napięć fazowych w punkcie zasilania (DU) i znaków prądów obciążenia (DI0) w poszczególnych fazach.

Sygnały identyfikujące znaki napięć fazowych w punkcie zasilania (signU) i prądów obciążenia poszczególnych faz (signl) doprowadzane są do układu generującego impulsy sterujące przełączaniem tranzystorów (US). Układ sterowania (US) generuje sygnały sterujące o sekwencji zależnej od aktualnych znaków napięć fazowych (signU) oraz prądów obciążenia (signl), gdzie zmiana znaku prądu obciążenia skutkuje opóźnieniem At przełączeń tranzystorów (T1), (T2) gałęzi podłużnej, a zmiana znaku napięcia opóźnieniem At przełączeń tranzystorów (T3), (T4) gałęzi poprzecznej.

W przypadku zmiany znaku prądu na dodatni przy dodatnim napięciu następuje wyłączenie tranzystora (T3), a po czasie opóźnienia At następuje wyłączenie tranzystora (T2) oraz podanie sygnału impulsowego na tranzystor (T1). W czasie załączenia tranzystora (T1) prąd zamyka się w obwodzie (T1), (D2), obciążenie (Zo), a w chwili wyłączenia tranzystora (T1) prąd obciążenia przejmowany jest przez tranzystor (T4) i diodę (D3).

W przypadku zmiany znaku napięcia na ujemny przy dodatnim prądzie obciążenia następuje załączenie tranzystora (T1) sygnałem ciągłym, a po czasie opóźnienia At następuje załączenie tranzystora (T3) sygnałem ciągłym oraz podanie sygnału impulsowego na tranzystor (T4). W czasie załączenia tranzystora (T4) prąd zamyka się w obwodzie (T4), (D3), obciążenie (Zo), a w chwili wyłączenia tranzystora (T4) prąd obciążenia przejmowany jest przez tranzystor (T1) i diodę (D2).

PL 220 094 B1

W przypadku zmiany znaku prądu na ujemny przy ujemnym napięciu następuje wyłączenie tranzystora (T4), a po czasie opóźnienia At następuje wyłączenie tranzystora (T1) oraz podanie s ygnału impulsowego na tranzystor (T2). W czasie załączenia tranzystora (T2) prąd zamyka się w obwodzie (T2), (D1), obciążenie (Zo), a w chwili wyłączenia tranzystora (T2) prąd obciążenia przejmowany jest przez tranzystor (T3) i diodę (D4).

W przypadku zmiany znaku napięcia na dodatni przy ujemnym prądzie obciążenia następuje załączenie tranzystora (T2) sygnałem ciągłym, a po czasie opóźnienia At następuje załączenie tranzystora (T4) sygnałem ciągłym oraz podanie sygnału impulsowego na tranzystor (T3). W czasie załączenia tranzystora (T3) prąd zamyka się w obwodzie (T3), (D4), obciążenie (Zo), a w chwili wyłączenia tranzystora (T3) prąd obciążenia przejmowany jest przez tranzystor (T2) i diodę (D1).

W przypadku regulatora napięcia przemiennego trójfazowego z przewodem zerowym (fig. 2) sposób generowania impulsów sterujących według wynalazku jest identyczna jak w regulatorze jednofazowym (fig. 1), przy czym każda z faz rozpatrywana jest oddzielnie.

Claims (1)

1. Sposób sterowania przełączaniem tranzystorów jednofazowego i trójfazowego regulatora napięcia przemiennego z przewodem zerowym, znamienny tym, że wprowadza się opóźnienia At chwil zmian stanów sygnałów (T₁), (T₂), (T₃), (T₄) sterujących tranzystory (T1), (T2), (T3), (T4) o sekwencji zależnej od aktualnych znaków napięć fazowych (signU) oraz prądów obciążenia (signl), gdzie zmiana znaku prądu obciążenia skutkuje opóźnieniem przełączeń tranzystorów (T1), (T2) gałęzi podłużnej, a zmiana znaku napięcia opóźnieniem przełączeń tranzystorów (T3), (T4) gałęzi poprzecznej przekształtnika, przy czym tylko jeden z tranzystorów spolaryzowany w kierunku przewodzenia załączany jest impulsowo, natomiast sygnały sterujące pozostałych tranzystorów zapewniają ciągłość przepływu prądu obciążenia we wszystkich stanach pracy przekształtnika, a czas opóźnienia zmian stanów sygnałów sterujących At jest nie krótszy od czasu załączania związanego z parametrami dynamicznymi zastosowanych tranzystorów.