SU1288859A1 - Устройство дл импульсно-фазового управлени трехфазным преобразователем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и.предназначено дл  управлени  трехфазными тиристорными преобразовател ми . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и стабильности, Изменение фазы импульсов при изменении сигнала управлени  обеспечиваетс  смещением фазы моментов открыти  транзисторов распределител  за счет изменени  напр жени  на резисторе 29 нагрузки распределител  с помощью усилител  26 и транзистора 30 и .изменением напр жени  усилител  27, за: 37lW ш (Л yvV

Description

дающего уровень напр жени , до которого должен зар дитьс  конденсатор 23 до момента выдачи импульса. Смещение фазы по каналу распределител  и по общему каналу файосмещени  обеспечивает в сумме диапазон изменени  угла регулировани  от О до 180 . Точность регулировани  фазы импульсов по общему каналу фазосмеще

1

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначаетс  дл  управлени  трехфазными тиристорными преобразовател ми электроприводов, работающих в полевых услови х при относительно маломощных сет х и возможных колебани х напр жени  сети.

Цель изобретени  - повышение точности и стабильности.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы напр жений, по сн ющие работу устрой ства.

Устройство содержит ключевой элемент 1, пороговый элемент 2, регулируемый источник 3 тока, нуль-орган 4 генератор 5 пилообразного напр жени  задающий генератор 6, источник 7 напр жени  , коммутатор-распределитель 8 и усилители 9-11 импульсов.

Элемент 1 подключен между общей точкой устройства и анодом стабилитрона- 12, катод которого подключен к выводам усилителей 9-П . Параллельно элементу 1 подключены два резистив- ных делител , состо щих из последовательно включенных резисторов 13 - 15 один и резисторов 16 и 17 другой. Пороговый элемент 2 состоит из транзистора 18, между эмиттером и базой которого включен резистор 19, база через диод 20 подключена к точке соединени  резисторов 14 и 15 делител , а коллектор подключен к управл ющему входу ключевого элемента. Регулируемый источник 3 состоит из транзистора 21, эмиттер которого через резистор 22 подключен к аноду стабилитрона 12, база подключена к точке сое динени  резисторов 13 и 14 делител , а коллектор - к эмиттеру транзистора

ни  обеспечиваетс  введением ре- зистпр  22 обратной св зи в цепь эмиттера транзистора 21, благодар  чему он работает в режиме источника тока, и формированием крутого фронта пилы в моменты выдачи импульсов благодар  включению конденсатора 23 в цепь эмиттера транзистора нуль-органа 4. 2 ил.

5

0

5 о

0

5

18 элемента 2. Нуль-орган 4 выполнен на транзисторе, коллектор которого подключен к коллектору транзистора 21 источника 3, а база -. к второму выходу генератора 6.

Генератор 5 состоит из конденсатора 23, диода 24 и резистора 25, причем один вывод конденсатора 23 подключен к общей точке устройства, а другой - к эмиттеру транзистора нуль- органа 4 и через диод 24 и резистор 25 - к аноду стабилитрона 12. Генератор 6 состоит из двух операционных усилителей 26 и 27, неинвертирующие входы которых подключены к общей точке схемы, выход операционного усилител  26  вл етс  первым выходом генератора 6 и подключен к входу коммутатора-распределител  8, а выход операционного усилител  27  вл етс  вторым выходом и подключен через диод 28 к базе транзистора нуль-органа 4. Источник 7 своим отрицательным выводом подключен к резистивному сумматору на инверсных входах операцион- , ных усилителей 26 и 27, а положительным выводом - к общей точке устройства . Коммутатор-распределитель 8 собран на трех коммутаторах, содержащих транзисторы и выпр мители, нагрузкой которых  вл етс  резистор 29 и шунтирующий его транзистор 30, коммутатор-распределитель 8 подключен к общей точке схемы и своими трем  выходами подключен к входам усилителей 9-11 .

В усилител х 9-11 вторичные обмотки 31-33 синхронизирующего трансформатора через диоды 34-36 подключены соответственно к выводам накопительных конденсаторов 37-39, которые

зашунтированы последовательно включенными тиристорами 40-42 и обмотками 43-45 выходных трансформаторов.

Устройство работает следующим образом .

Ключевой элемент 1, пороговый элемент 2, источник 3, нуль-орган 4 и генератор 5 формируют последовательность импульсов, следующих через 120 , синхронизированную с сетью мо- ментами открыти  транзисторов коммутатора-распределител  8. Изменение фазы импульсов при изменении напр жени  управлени  Uyобеспечиваетс  смещением фазы моментов открыти  тран- зисторов коммутатора-распределител  8 за счет изменени  напр жени  на резисторе 29 с помощью усилител  26 и транзистора 30, а также изменением напр жени  усилител  27, задающего уровень напр жени , до которого должен зар дитьс  конденсатор 23 до момента выдачи импульса. Смещение фазы по каналу распределител  и по общему каналу фазосмещени , реализующему вертикальный принцип управлени , обеспечивает в сумме диапазон изменени  угла регулировани  от О до 180 .

Работа общего канала фазосмещени  в котором формируетс  последователь- ность импульсов, сдвинутых на 120°, по сн етс  графиками (фиг.2). Здесь показана трехфазна  система напр жений питани  фаз преобразовател  (фиг.2,а) и зависимость от времени напр жени  на тиристоре ключевого элемента 1 (iJt) (фиг. 2, б).

1

Перед очередным отсчетом времени

задержки выдачи импульса происходит зар д конденсатора 37, 38 или 39 до амплитуды напр жени  обмотки 31, 32 или 33. В момент открыти  транзистора коммутатора-распределител  8 это напр жение через стабилитрон 12 по- даетс  на тиристор элемента ключа 1 и во врем  зар да конденсатора 23 измен етс  незначительно. Этим напр жением через транзистор 2 и нуль-орган 4 производитс  зар д конденсато- pa 23 до напр жени  на резисторе 17 Uj , определ емого напр жением U, на ключе 1 и напр жением на выходе усилител  27. При возрастании напр жени  на конденсаторе 23 до значе- ни , близкого и , транзистор нуль- органа 4 запираетс  и темп нарастани  напр жени  , где Uiry - напр жение на коллекторе транзистора нульоргана 4 относительно общей точки, резко увеличиваетс  (фиг.2,в). Когда напр жение U в цепи эмиттер-база транзистора нуль-органа 4 сравниваетс  с напр жением U и при U И - на вход элемента 1 через элемент 2 поступает импульс, открывающий тиристор элемента 1.

Ток разр да накопительного конденсатора 37, 38 или 39 увеличиваетс  скачком, открываетс  тиристор 40, 41 или 42, на выходе соответствующего импульсного трансформатора 43, 44 или 45 выдаетс  управл ющий импульс, а тиристор элемента 1 после разр да конденсатора 23 вновь запираетс . Через 120 открыаетс  следующий канал коммутатора-распределител  8 и работа схемы повтор етс .

Точность регулировани  фазы импульсов по общему каналу фазосмещени  обеспечиваетс  введением резистора 22 в цепь эмиттера транзистора 21, ввиду чего этот транзистор работает в режиме источника тока, и формированием крутого фронта пилы в моменты выдачи импульсов благодар  включению конденсатора 23 в цепь эмит с5гера транзистора нуль-органа 4. Как следствие, вли ние разброса параметров транзисторов сводитс  к минимуму.

Обеспечение стабильности максимального угла регулировани  oi

150

по сн етс  графиками (фиг.26 и в), где сплошные линии соответствуют 11 и„„„ , а штриховые - U,- 0,5 и„ ,

В устройстве имеютс  два делител  напр жени , состо щих из резисторов 13-17j включенных параллельно тиристору элемента 1. Когда тиристор элемента 1 закрыт, то эти делители питаютс  от конденсаторов 37, 38 или 39, которые зар жаютс  от обмоток 31, 32 или 33 синхронизирующего трансформатора до напр жени , пропорционального напр жению сети.

В точках соединени  резисторов указанных делителей напр жение также пропорционально напр жению сети, исключа  и, в режиме, когда оно больше напр жени  на выходе усилител  27, так как при этом часть тока, протекающего через резистор 16, ответвл ет- -. с  через диод 28 на усилитель 27 и не создает падени  напр жени  на резисторе 17.

Поскольку база транзистора 21 подключена к точке соединени  резисторов

13 и 14 делител , а напр жение на базе транзистора задает величину тока коллектора, то источник 3  вл етс  регулируемым. Ток, протекающий через регулируемьй источник 3 при закрь том тиристоре элемента 1, пропорционален напр жению сети,

Пороговый элемент 2, база транзистора 18 которого через диод 20, защищающий ее от обратных токов,подключена к точке соединени  резисторов 14.и 15 делител , пропускает сигнал на управл ющий вход ключевого элемента 1, когда напр жение на эмиттере транзистора 18 начинает превышать напр жение на его базе. Поскольку потенциал на базе транзистора 18 пропорционален напр жению сети, то и порог срабатывани  элемента 2 пропорционален напр жению сети, следовательно пороговый элемент регулируемый .

Делитель на резисторах 16 и 17 обеспечивает регулирование момента запирани  транзистора нуль-органа 4 в зависимости от величины напр жени  сети, так как транзистор нуль-органа 4 запираетс , когда напр жение на его эмиттере достигает величины напр жени  на его базе, которое, если пренебречь вли нием усилител  27, пропорционально напр жению сети и обеспечивает стабильную выдачу импульса на силовые тиристоры преобразовател  при -о -„акс Вли ние усилител  27 сводитс  к уменьшению Ц и, следовательно, к регулированию оС в сторону его уменьшени .

Напр жение на резисторе 13, задающее ток зар да накопительного конденсатора 23, и напр жение на резисторе 17, задающее уровень, до которого зар жаетс  конденсатор 23, определ ютс  только напр жением на тиристоре ключевого элемента 1, которое пропорционально амплитуде напр жени  сети в момент, предшествующий отсчету времени задержки выдачи импульса. Поэтому при Uc 0,5 и в два раза снижаютс  как ток зар да конденсатора, так и напр жение на резисторе 17, до которого зар жаетс  конденсатор, и врем  задержки (фиг.2, штрихова  лини ) остаетс  неизменным (с „(4 const). Стабильность работы схемы при глубоких снижени х напр жени  питани  дополнительно увеличиваетс  за счет того, что падение напр жени  на

резисторе 15 U тоже пропорционально Uj, и при снижении напр жени  до 0,5 снижаетс  вдвое до значени  U,j (фиг.2в) и, следовательно, вдвое

уменьщаетс  порог срабатывани  регулируемого порогового элемента 2.

Дл  управлени  фазосмещением по двум каналам, требующим различных законов управлени  с целью получени 

линейной регулировочной характеристики во всем диапазоне регулировани  ci- , задающий генератор 6 включает два операционных усилител  26 и 27.

На входах усилителей 26 и 27 U сум-

мируетс  с напр жением смещени , поступающим от источника 7, который обеспечивает установку начального угла регулировани  при .

Усилитель 26 задает ток базы транзистора 30 коммутатора-распределител  8 и может открывать его или держать закрытым, щунтиру  с помощью этого транзистора резистор 29. Б результате получаетс , что мостова  схема выпр млени  с резисторами, вклю1 :: ченньми последовательно с диодами анодной группы и нагрузкой в виде резистора 29, зашунтированного транзистором 30, котора  выполн ет функции коммутатора-распределител  8, имеет регулируемую нагрузку. Така  схема может смещать точки коммутации диодов в сторону опережени  по отношению к точкам естественной коммутации в классической мостовой схеме в пределе на 60 .

Усилитель 27 через диод 28 управл ет потенциалом базы транзи стора

нуль-органа 4 так, что может лишь уменьщить потенциал на базе этого транзистора по сравнению с тем потенциалом , который создаетс  делителем на резисторах 16 и 17. Причем диод

28 преп тствует протеканию тока с выхода усилител  27 в базу транзистора нуль-органа 4, так как это приводит к искажению формы пилообразного напр жени  на конденсаторе 23 и к по влению о ио.к. Через усилитель 27 обеспечиваетс  регулирование угла управлени  по вертикальному принципу в пределах 120 эл.град.

Использование напр жени  источника 7 в качестве сигнала смещени  напр жени  , включенного на входы сумматора операционных усилителей 26 и 27, посто нное напр жение которого пропорционально напр жению сети, поз

вол ет настраивать начальный угол регулировани , а в сочетании с тем, что темп нарастани  пилообразного напр жени  на генераторе 5 тоже пропорционален напр жению сети, обеспечивает посто нство настройки при колебани х напр жени  сети.

Отсутствие в усилител х 9-11 в цепи зар да накопительных конденсаторов 37-39, резисторов позвол ет бо-Ю зистор и резистор, пороговым элеменлее точно фиксировать напр жение сети и следовательно увеличить точность фазосмещени .

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности регулировани  фазы импульсов при разбросе параметров транзисторов повышение надежности и стабильности работы при изменени х напр жени  се- .ти в широких пределах и уменьшение габаритов устройства за счет отказа от стабилизированных источников питани  .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  импульсно-фазового управлени  трехфазным преобразовате- лем, содержащее ключевой элемент, первый вывод которого подключен к общей точке устройства, генератор пилообразного напр жени , задающий генератор , первый выход которого соединен с первым входом трехканального коммутатора-распределител , вторые входы которого подключены к первым вторичным обмоткам синхронизирующего трансформатора, первичные обмотки которого подключены к питающей сети, выход каждого канала коммутатора-распределител  соединен с первым выводом соответствующего усилител  импульсов , выходы усилителей импульсов  вл ютс  выходами устройства, каждый усилитель импульсов содержит накопительный конденсатор, первый вывод которого соединен с катодом диода, второй вывод - с первым выводом соответствующей второй вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора , вторые выводы усилителей импульсов соединены между собой,о т- личающеес  тем, что, с целью повьшени  точности и стабильности , оно снабжено нуль-органом, выполненным на транзисторе, регулируемым источником тока, содержащим тран

   том, двум  резистивными делител ми, стабилитроном и источником напр жени , зaдaюш й генератор снабжен сумматором , причем источник напр жени  выполнен в виде выпр мител , подключенного к питающей сети, выходы источника напр жени  подключены к общей точке устройства и nepBot y входу сумматора задающего генератора, второй вход которого предназначен дл  подачи управл ющего напр жени , второй выход задающего генератора соединен с выходом первого резистивного делител  и с базой транзистора нуль-органа , эмиттер которого соединен с входом генератора пилообразного напр жени , коллектор подключен к первому входу порогового элемента и к коллектору транзистора регулируемого источ- (Уика тока, база которого подключена

   к первому выходу второго резистивного делител , эмиттер через резистор соединен с первыми выходами обоих резистивных делителей, выходом генератора пилообразного напр жени  и вторым выводом ключевого элемента, который через стабилитрон соединен с вторыми выводами усилителей импульсов , второй выход второго резистивного делител  подключен к второму входу порогового элемента, выход которого соединен с управл ющим входом ключевого элемента, вторые входы обоих резистивных делителей соединены с общей точкой устройства, а в каждом усилителе импульсов второй вывод второй вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора соединен с анодом диода.