SU1173505A1 - Способ управлени трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ управлени  трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором , заключающийс  в том, что на каждый из тиристоров коммутатора формируют и подают пакеты отпирающих им пульсов, максимальна  длительность которых равна половине периода модул ции выходного напр жени , сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модул ции, а временной интервал между началами пакетов импульсов  вл етс  кратным шестой части периода модул ции, отличающийс  тем, что, с целью расши- рени  функциональных возможностей, каждый пакет отпирак цих импульсов начинает формироватьс  в момент ра- венства мгновенных значений напр жений двух фаз трехфазной питающей сети, а начало работы коммутатора в целом синхронизируют с заданным моментом совпадени  фазных напр жений трехфазной питающей сети, причем длительность каждого из упом нутых пакетбв импульсов составл ет не менее одной третий периода модул ции. 2. Устройство дл  управлени  трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором , содержащее делитель частоты синхронизирующих импульсов, усилительно-разв зывающий узел, выход которого предназначен дл  подключени  к управл ющим входам коммутатора, сл с трехфазный трансформатор, первична  обмотка которого предназначена дл  подключени  к входу коммутатора, а перва  вторична  обмотка соединена с входом формировател  синхронизирующих импульсов, выполненного на шести диодах, резисторе и конденсато ре, отличающеес  тем, D9 СЛ что снабжено шестиканальным коль .цевым распределителем импульсов, о :фазовым анализатором, переключатеСП лем, нуль-органом и триггером, устанавливаемым в нулевое состо ние при включении питани , трехфазный трансформатор снабжен двум  дополнительными вторичными обмотками, а формирователь синхронизирующих импульсов снабжен импульсным трансформатором, причем между делителем частоты синхронизирующих импульсов и усилительно-разв зьтающим узлом включен шестиканальный кольцевой реверсивный распределитель импульсов, к второй вторичной обмотке трехфазного трансфор

Description

,11

матора подключен фазовьй анализатор, а к третьей - переключатель, выход которого соединен с входом нуль-орга на, а выход последнего соединен с входом триггера, пр мой выход кото рого соединен с разрешающим входом делител  тастоты синхронизирующих и шyльcoв, выход фазового анализатора соединен с входом реверса шести канального кольцевого реверсивного распределител  импульсов, диоды

3505

формировател  синхронизирующих импульсов включены по мостовой схеме, вход которой подключен к первой вторичной обмотке трехфазного трансформатора , а выход присоединен к включенным параллельно резистору и цепи, состо щей из включенных последовательно конденсатора и первичной обмотки импульсного трансформатора, вторична  обмотка которого соединена с таковым входом делител , частоты.

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в силовой преобразовательной технике дп  управлени  электроприводами, например, шахтных.скребковых конвейеров . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей тиристор него коммутатора путем обеспечени  возможности измен ть гармонический состав выходного напр жени . На фиг. 1 изображена, диаграмма состо ни -силовых тиристоров и выход ных напр жений коммутатора, работающего в соответствии с предложенным способом; на фиг. 2 - диаграммы выходных напр жений силового коммутато ра при изменении моментов его включени ; на фиг. 3 - схема устройства. Как показано на фиг. 1, на каждый из шести тиристоров силового ком мутатора подают пакеты отпирающих им пульсов UOT- UoT2 Длительность, этих пакетов не превышает половины периоца модул ции выходного напр жени  коммутатора. Например, на фиг.1 . она равна половине, а на фиг. 2 одной трети периода модул ции выходного напр жени  коммутатора. Фазовый сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модул ции, а временной интервал между их начальными точками  -вл етс  кратным одной шестой этого периода. Формирование начала калсдого пакета отпирающих импульсов производ т в моменты равенства мгновенных значений напр жений двух фаз трехфазной сети. Это обеспечивает получение максимально возможной амплитуды выходного напр жени  коммутатора (фиг. 1). В данном случае каждый из тиристоров силового коммутатора, формирующих максимальный отрезок синусоиды , отпираетс  на 30 эл. град, раньше прохолдцени  возрастающей синусоидой напр жени  данной фазы нулевого значени , а запираетс  на 30 эл. град, позже перехода этой синусоидой нулевого.значени  при ее убывании. Изменение же начальных точек пакетов отпирающих и myльcoв, например, совмещение их с нулевыми значени ми фазных напр жений сети приведет к введению фазового угла управлени  тиристором, формирующим максимальный отрезок синусоиды выходного напр жени , и к снижению амплитуды и длительности этого отрезка . Начало работы управл емого комму .татора синхронизируют с заданным моментом совпадени  фазных напр жений сети. Это  вл етс  вторым об зательным условием дл  обеспечени  стабильности требуемых параметров выходного напр жени . В противном случае при каждом новом включении коммутатора форма его выходного напр жени  не будет заранее заданной, а будет иметь один из трех видов,показанных на фиг. 2. При необходимости любую из этих форм выходного напр жени  задают путем изменени  момента включени  t, 2 или fj (фиг. 3) силового коммутатора. Устройство дл  осуществлени  способа (фиг. 4) состоит из узла силевых тиристоров 1 и системы управлени . Узел силовых тиристоров 1 содер . жит включенные между источником питани и нагрузкой три пары встречно-параллел но соединенных тиристоров. Система управлени  содержит трехфазньш транс форматор 2, первична  обмотка которо го подключена к входу узла силовых тиристоров 1, перва  вторична  обмот ка соединена с входом формировател  синхронизирующих импульсов, делитель 4 частоты синхронизирующих импульсов , шеетиканальный кольцевой распределитель 5 импульсов, усилительно-разв зьшающий узел 6, подключенный выходами к управл ющим цеп м тиристоров 1 силовой части. Ко второй вторичной обмотке трансформатора 2 подключен фазовый анализатор 7, а к третьей - переключатель 8, выход которого подключен к входу нульоргана 9, а выход последнего - к вхо ду триггера 10, устанавливаемого в. нулевое состо ние при включении питани . Пр мой выход триггера 10 подключен к разрешающему входу R делител  4 частоты синхронизированных импульсов, а выход фазового анализатора 7 - к входу реверса шестиканального кольцевого реверсивного распределител  импульсов 5. Формирователь 3 синхронизирующих импульсов предназначен дл  формировани  синхронизирующих импульсов частота которых в шесть раз выше частоты напр жени  сети, а передние фронты совпадают с моментами равенства мгновенных значений фазных напр жений сети. Этот формирователь содержит мостовой выпр митель 11, подключенный к первой вторичной трехфазной обмотке трансформатора 2 системы управлени . Этот вьшр митель нагружен соединенными параллель но резистором 12 и цепью, состо щей из включенных последовательно конденсатора 13 и первичной обмотки импульсного трансформатора 14, Выходом формировател  3 служит вторична  обмотка трансформатора 14, I Уснлительно-разв зывак ций узел б состоит из шести разв зывающих каналов 15 и генератора отпирающих импульсов 16. Каждый такой канал содер жит выходной трансформатор 17, один из выводов первичной обмотки которого соединен с коллектором ключевого транзистора 18, Эмиттер этого транзистора соединен с общим выводом выходного разделительного узла и генератора отпирающих импульсов 16. Второй вывод этого генератора подключен к общему выводу первичных обмоток всех выходных трансформаторов 17. В цепи базы транзистора 18 включен резистор 19. Вторична  обмотка трансформатора 17 через диод 20 соединена с цепью:электрод управлени  - катод соответствук цего тиристора силовой части 1, Фазовый анализатор 7 содержит конденсатор 21 и два мостовых выпр мител  22 и 23, Один из входов каждого выпр мител  и вывод конденсатора 21 подключены каждый к одной из фаз второй трехфазной вторичной обмотки трансформатора 2. Вторые входы этих выпр йителей и второй выход конденсатора 21 соединены между собой. Нагрузкой одного из выпр мителей  вл етс  пороговый элемент (компаратор) 24, нагрузкой другого - резистор 25 с эквивалентным исполнительному элементу 2Д сопротивлением. Вькод этого исполнительного элемента подключен к входу реверса распределител  5 импульсов. Устройство работает следующим образом. На тактирующий вход Т делител  4 частоты поступают синхронизирующие импульсы, частота следовани  которых в шесть раз выше частоты напр жени  сети, с вторичной обмоткой и трансформатора 14 формировател  3 импульсов . Их передние фронты совпадают с моментами равенства напр жений двух фаз трехфазной сети. Коэффициент делени  делител  равен отношению частоты напр жени  сети к требуемой частоте модул ции выходного напр жени , С выхода делител  4 каждый п-й синх-. ронизирующий импульс (Uf, на фиг,1) подаетс  на тактирующий вход шести- . канального реверсивного распределител  5 импульсов, Нуль-орган 9 своим входом соединен с выходом переключател  моментов синхрснизащш 8, а выходом - с входом триггера 10,. устанавливаемого в нулевое состо ние при включении питани . Пр мой выход триггера подключен к разрешающему входу делител  4 частоты. Прин в команду о включении силового тиристорного коммутатора 1, нуль-орган 9 совместно с триггером 10 подает разрешение на работу делител  4 частбты в заданный момент времени и (фиг. 2) , когда мгновенные значени  фазных напр жений сети имеют строго определенное значение (производ т синхронизацию момента . включени  силового тиристорного коммутатора ) . Измен   с йомощью переклю- ю чател  моментов синхронизации 8 задан йые моменты времени f включени  в работу-коммутатора, можно получить различный гармонический состав выходного напр жени  при неизменной час-15 тоте его модул ции.

В зависимости от пор дка чередова .пи  фазных напр жений сети напр жение на исполнительном органе 24 фазного анализатора 7 будет превьшать или не 20 достигать значени  напр жени  срабатывани  этого порогового элемента. С исполнительного органа 24 фазового анализатора 7 на вход реверса распределител  5 будет подаватьс  команда 25 на пр мой или обратный пор док переключений его каналов. Благодар  этому сохран ютс  неизменными требуемый гармонический состав выходных напр жений коммутатора и соответствие 30 их чередовани  в фазах чередованию фазных напр жений сети.

С каждого из выходов распределител  5 снимаютс  импульсы управлени  UOT UoTj, (фиг. 1), пор док еле- 35 довани  которых Определ етс  фазовым анализатором 7, а длительность равна двум периодам работы делител  4 или может быть равна трем периодам (половине периода модул ции выходного 40 нггпр жени  коммутатора) . Каждый из импульсов управлени  поступает на соответствующий канал 15 выходного усилительно-развйзывающего узла 6, где отпирает ключевой транзистор 18. 45

При этом с вторичной обмотки соответствующего выходного трансформатора 17 Снимаетс  пакет отпирающих импульсов, поступающих с выхода генератора 16. Длительность этого пакета совпадает с длительностью соответствующего импульса управлени  1

Пакеты отпирающих импульсов подаютс  на входы управлени  соответствующих тиристоров силовой части 1.

Отпираемые таким образом тиристоры формируют на выходе силового тиристорного коммутатора 1 системы трехфазных напр жений пониженной частоты модул ции (и{ фиг. 1). Тиристоры отпираютс  в моменты равенства мгновенных значений напр жений двух фаз трехфазной сети, пор док их переключений согласован с пор дком чередовани  фазных напр жений сети , а начало работы управл емого коммутатора совпадает с заданным-моментом совпадени  фазных напр жений трехфазной системы. Амплитуда напр жений на выходе коммутатора ( Ug; U) - максимальна  и превышает амплитуду фазного напр жени  сети в 1,375 раза. Это приводит к повышению электромагнитного момента двигател , подключенного к выходу управл емого тиристорного коммутатора.

Гармонический состав выходного напр жени  пониженной частоты измер етс  при переключении моментов включени  f в работу управл емого коммутатора посредством узлов В, 9 и 10.

Предлагемые способ управлени  и устройство дл  его осуществлени  позвол ют формировать максимально возможное выходное напр жение и регулировать его гармонический состав, что ведет к расширению функциональных возможностей коммутатора и повышению эффективности его работы.

л .

1-Й-i- l

нЭзСЗ

/J .

Claims (2)

1. Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором, заключающийся в том, что на каждый из тиристоров коммутатора формируют и подают пакеты отпирающих импульсов, максимальная длительность которых равна половине периода модуляции выходного напряжения, сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модуляции, а временной интервал между началами пакетов импульсов является кратным шестой части периода модуляции, отличающийся тем, что, с целью^расши— ' рения функциональных возможностей, каждый пакет отпирающих импульсов начинает формироваться в момент ра венства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной питающей сети, а начало работы коммутатора в целом синхронизируют с заданным моментом совпадения фазных напряжений трехфазной питающей сети, причем длительность каждого из упомянутых пакетов импульсов составляет не менее одной третий периода модуляции.

2. Устройство для управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором, содержащее делитель частоты синхронизирующих импульсов, усилительно-развязывающий узел, выход которого предназначен для подключения к управляющим входам коммутатора, трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого предназначена для подключения к входу коммутатора, а первая вторичная обмотка соединена с входом формирователя синхронизирующих импульсов, выполненного на шести диодах, резисторе и конденсаторе, отличающееся тем, что оно снабжено шестиканальным кольцевым распределителем импульсов, фазовым анализатором, переключателем, нуль-органом и триггером, устанавливаемым в нулевое состояние при включении питания, трехфазный трансформатор снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, а формирователь синхронизирующих импульсов снабжен импульсным трансформатором, причем между делителем частоты синхронизирующих импульсов и усилительно-развязывающим узлом включен шестиканальный кольцевой реверсивный распределитель импульсов, к второй вторичной обмотке трехфазного трансфор

SU „„1173505 матора подключен фазовый анализатор, а к третьей - переключатель, выход которого соединен с входом нуль-органа, а выход последнего соединен с входом триггера, прямой выход кото· рого соединен с разрешающим входом делителя частоты синхронизирующих импульсов, выход фазового анализатора соединен с входом реверса шести· канального кольцевого реверсивного распределителя импульсов, диоды формирователя синхронизирующих импульсов включены по мостовой схеме, вход которой подключен к первой вторичной обмотке трехфазного трансформатора, а выход присоединен к включенным параллельно резистору и цепи, состоящей из включенных после-/ довательно конденсатора и первичной обмотки импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с таковым входом делителя, частоты.