SU1365297A1 - Устройство дл управлени реверсивным преобразователем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводе. Цель изобретени  - повьпдение качества выходного напр жени  и снижение стоимости преобразовател . Введение общего дл  всего устройства дл  управлени  преобразователем ограничител  напр жени  9, реле знака напр жени  10, инвертора

Description

(Л

00 О)

ел

11 и вьшолнение каждого Kajiarsa управлени  на базе логических элементов позвол ют обеспечить неизменность продолжительности включенного состо ни  силовых ключей при любых соотношений уровней управл ющего напр жени  и амплитуд синхронизирующих напр жений . 2 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  обратимыми преббразо- вател ми m - фазного переменного напр жени  в посто нное дл  применени , например, в электроприводе.

Цель изобретени  - повышение каг чества выходного напр жени  преобразовател  при любых соотношени х уровней управл ющего напр жени  и амплитуд синхронизирующих напр жений и снижение ег о стоимости путем уменьшени  установленной мощности силовых ключей и трансформатора.

На фиг. 1 приведен пример реализации устройства дл  управлени  реверсивным преобразователем по трехфазной нулевой схеме; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства дл  положительного управл ющего напр жени .

Устройство содержит силовые ключи 1 с двусторонней проводимостью, соединенные по нулевой схеме, вход которой присоединен к трехфазной сети, представленной вторичными обмотками трансформатора 2, выход схемы присоединен к нагрузке 3, компараторы 4 каналов управлени  силовыми ключами, выходы которых присоединены к входам инверторов 5 и к первым входам элементов И 6. Выходы последних соединены с входами импульсных усилителей 7 с элементами гальванического разделени  на входе. Выходы импульсных усилителей 7 соединены с управл ющими входами силовых ключей 1. Кроме того, выходы инверторов 5 присоединены к вторьм входам элементов И каналов управлени  силовыми ключами, предьщущими. в пор дке коммутации. Зажим 8 дл  присоединени  источника управл ющего напр жени  соединен с входами ограничител  9 напр жени  и входом реле 10. знака управл ющего напр жени  .Выход

5

0

5

0

5

0

5

ограничител  9напр жени  соединен с объединенными первыми входами компараторов 4. Выход реле 10 знака соединен с входом первого дополнительного инвертора 11, выходы источника 12 синхронизирующих напр жений соединены через первые дополнительные размыкающие ключи 13 с двухсторонней проводимостью с точкой Соединени  первого 14 и второго 15 дополнительных замыкающих ключей и с вторыми входами компараторов 4, 16 и 17. Свободные полюсы первого и второго источ1шков питани  с объединенными разноименными полюсами присоединены к свободным выводам соответственно первых 14 и вторых 15 дополнительных замыкающих ключей. Регулируемый делитель 18 напр жени  крайними выводами присоединен к выводам источника питани .

Устройство содержит также формирователи 19 напр жений квадратурных по отношению к соответс твуницим синхронизирующим , дополнительные компараторы 20, первые входы которых объединены и присоединены к среднему выводу делител  18, вторые их входы соединены с выходами соответствующих формирователей 19, вторые дополнительные инверторы 21, своими входами присоединенные к выходам соответствующих компараторов 20, первые 22 и вторые 23 дополнительные элементы И, объединенные первые входы которых в каждом канале управлени  присоединены к выходам компараторов 20, вторые входы этих элементов И соединены так, что объединены входы первого элемента И 22 в данном канале управлени  с аналогичным входом второго элемента И 23 канала управлени  силовым ключом , предьщущим в пор дке коммутации, и присоединены к выходу инвертора 21 канала управлени  силовым ключом, следующим в пор дке коммутации. Выходы первого 22 и второго 23 дополнительных элементов И соединены соответственно с первьми входами третьих 24 и четвертых 25 дополнительных эле- ментов И, объединенные вторые входы которых присоединены соответственно к выходу реле 10 знака управл ющего напр жени  и выходу первого дополнительного инвертора 11. Выходы элемен- тов И 24 и 25 присоединены к управл ющим входам соответственно первых 14 и вторых 15 замыкающих ключей и к входам дополнительньк элементов ИЛИ 26, выход которого соединен с управ- л ющим входом дополнительного ра.змыкающего ключа 13.

I

Диаграмма 27 (фиг.2) изображает отрезки синусоид силовых напр жений в области положительных значений, их участки, отмеченные вертикальной штриховкой, изображают выходное напр жение преобразовател , соответствующее порогу ограничени  управл ющего напр жени  при положительном его знаке, диаграмма 28 изображает соответствующие синхронизирующие напр жени , диаграмма 29 - квадратурные напр жени , предстгвленные отста- кнцими от соответствующих синхронизи- рующих на ir/2, диаграммы 30 - 33 - напр жени  на выходах компараторов 20 и инверторов 21 дл  двух каналов управлени  силовыми ключами, смежными в пор дке коммутации в силовой схе ме или в группе ключей силовой схемы в мостовых схемах, диаграмма 34 изображает логический сигнал на выходах элементов И 22 и 24 и ИЛИ 26,соответствующий положительному управ- л ющему напр жению, диаграмма 35 - форму напр жени  на вторьгх входах компараторов 4. Диаграммы также изображают: 36 - временную ось, 37 -39 - отрезки синусоид силовых напр жений, 40 - 42 - синхронизирующие напр жени , 43 - 45 - три уровн  управл ющего напр жени , 46 - 48 - квадратурные нацр жени , 49 - уровень напр жени  на первых входах компараторов 20, 50 - уровень ограничени  управл ющего напр жени  при положительном его знаке; 51 - напр жение источника 16, 52 - 55 - фазовые положени  зоны проводимости силового ключа, на- чало зоны проводимости которого определ етс  синхронизирующим напр жением 40, а ее окончание синхронизирующим напр жением 41 канала управлени  сиповыми ключами, следующим в пор дке коммутации.

Устройство работает следующим образом .

Согласно принципу работы преобразовател , зона включенного состо ни  каждого из силовых ключей определ етс  фазовой разностью,, например, восход щих участков, соответствующих синхронизирующих напр жений на уровне управл ющего напр жени . Дл  обеспечени  неизменности продолжительности зоны включенного состо ни  каждого ключа, равной 2 и /т, сравнением напр жени  квадратурного по отношению к соответствующему синхронизирующему , например 46 (диаграмма 29) по 1отношению к 40 (диаграмма 28), с уровнем 49 определ етс  логический сиг- .нал, представленный на диаграмме 30,  вл ющийс  гарантированной оценкой продолжительности нерабочего нисход щего участка кривой синхронизирующего напр жени  40 с учетом стабильности фазовой и амплитудной характеристик формирователей 19 квадратурных напр жений и расположени  эти логических сигналов во всех каналах управлени  не позднее положительных экстремумов синхронизирующих напр жений и не ранее отрицательных экст- реыумов этих напр жений. Соответствено инверси  этого сигнала - диаграмма 31  вл етс  гарантированной оценкой продолжительности рабочего восход щего участка синхронизирующего напр жени .

Пусть управл ющее напр жение положительно и соответствует уровню 44 на диаграммах 28 и 35. Так как при положительном управл ющем напр жении на ВЕаКоде реле 10 знака имеетс  единичный логический сигнал, а на выходе инвертора 11 нулевой, то из элементов И 24 и 25 могут пропускать на выход единичные логические сигналы только элементы И 24.

Из-за указанного соединени  выходов компараторов 20 и инверторов 21 с входами элементов И 22 и 23 на врем  совпадени  единичного значени  логического сигнала 30 (t, - t ) с единичным значением логического сигнала 33 в канале управлени  силовым ключом, следующим в пор дке коммутации (t4 - t3 ), формируетс  логический сигнал 34, врем  единичного значени  которого соответствует проме

t, ), и на этот промежу- на выходе элемента И 22 единичный логический

сигнал, который проходит на выход элемента И 24 и выход элемента ИЛИ 26 Единичный логический сигнал на выходах элементов ИЛИ 26 и И 24 вызьгоает размыкание ключа 13 и замыкание ключа 14. Это приводит к тому, что при положительном управл ющем напр жении на соответствующем входе компаратора 4 на врем  (t , - t, ) устанавливаетс  напр жение, представленное

уровнем 51 на диаграмме 35, превьш1аю-15 уровней управл к цего напр жени  и

щее уровень 50 ограничени  управл ющего напр жени  при положительном его знаке. Это приводит к тому, что включенное состо ние силового ключа, начало которого имело место при уров-20 форматора, не управл ющего йапр жени  44 в момент t4 , продолжаетс  до момента времени t превьш1ени  этого уровн  .синхронизирующим напр жением 41. Фазовое положение времени включенного состо ни  этого ключа представлено отрезком 53 на диаграмме 35. Фазовое положение времени включенного состо ни  этого силового ключа дл  уровней: 43 и 45, меньших и больших указанно- 30

амплитуд синхронизирующих напр жений и снизить стоимость преобразов тел  за счет уменьшени  установлен ной мощности силовых ключей и тран

Фо.рмула изобретени

го, представлено на диаграмме-35 отрезками 52 и 54. Ввиду того, что уровень ограничени  управл ющего напр жени  устанавливаетс  между уровнем 51 и уровнем максимального значени  амплитуд синхронизирующих напр жений , выходное напр жение преобразовател  при максимальном значении управл ющего напр жени  также максимально с учетом указанных дестабилизирующих факторов.

Работа устройства дл  управлени  реверсивным преобразователем при отрицательном управл клцем напр жении происходит аналогично и отличаетс  только тем, что дл  формировани  промежутков времени, за которые измен етс  напр жение на входах компараторов 4 до уровн  ниже уровн  ограничени  управл ющего напр жени  при отрицательном его знаке, используютс  логические сигналы типа представленных на диаграммах 30 и 32 и их совпадени  с сигналами типа 31 и 33

в каналах управлени  силовыми ключа- gg объединены, отличающ ми, предьдущими в пор дке коммутации.

Формирователи 19 квадратурного напр жени , в зависимости от стабильУстройство дл  управлени  ревер

25 сивным преобразователем, выполненным на силовых ключах с двухсторон ней проводимостью, соединенных по нулевой или мостовой схеме, вход к торой присоединен к га - фазной сет к выходу которой присоединена нагр ка, содержащее вход дл  присоедине ни  источника управл ющего напр же ни , источник синхронизирующих на - пр жений, предназначенный дл  подк

35 чени  к питающей сети, с выходами числу силовых ключей, каналы управ ле1ш  по числу силовых ключей,каждый из которых содержит компаратор инвертор, элемент И и импульсный

40 усилитель с элементом гальваническ разделени  на входе, в каждом кана управлени  выход компаратора соеди с первым входом элемента И и через инвертор с вторым входом элемента

4g канала управлени  силовым ключом,

предьщущим в пор дке коммутации си вых ключей при нулевой схеме или п дьиущим в пор дке коммутации в гру пе силовых ключей при мостовой схе ме, выход элемента И присоединен к входу импульсного усилител , выход которого присоединен к управл ницем входу соответствующего силового кл ча, первые входы всех компараторов

е е с

тем, что, с целью повышени  качест ва выходного напр жени  при любых соотношени х уровней управл ющего напр жени  и амплитуд синхронизиру

50

ности частоты и амплитуды синхронизирующих напр жений, могут быть выполнены либо как частотно зависимые цепи , либо как элементы, выходное напр жение которых образуетс  путем масштабного суммировани  соответствующих синхронизирующих напр жений.

Использование устройства дл  управлени  позволит повысить качество выходного напр жени  преобразовател  путем обеспечени  неизменности продолжительности включенного состо ни  силовых ключей при любых соотношени х

форматора,

амплитуд синхронизирующих напр жений и снизить стоимость преобразовател  за счет уменьшени  установленной мощности силовых ключей и транс-

форматора,

Фо.рмула изобретени 

форматора,

объединены, отличающ

Устройство дл  управлени  реверсивным преобразователем, выполненным на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, соединенных по нулевой или мостовой схеме, вход которой присоединен к га - фазной сети, к выходу которой присоединена нагрузка , содержащее вход дл  присоедине- : ни  источника управл ющего напр жени , источник синхронизирующих на - пр жений, предназначенный дл  подключени  к питающей сети, с выходами по числу силовых ключей, каналы управ- ле1ш  по числу силовых ключей,каждый из которых содержит компаратор, инвертор, элемент И и импульсный

усилитель с элементом гальванического разделени  на входе, в каждом канале управлени  выход компаратора соединен с первым входом элемента И и через инвертор с вторым входом элемента И

канала управлени  силовым ключом,

предьщущим в пор дке коммутации силовых ключей при нулевой схеме или пре- дьиущим в пор дке коммутации в груп- пе силовых ключей при мостовой схеме , выход элемента И присоединен к входу импульсного усилител , выход которого присоединен к управл ницему входу соответствующего силового ключа , первые входы всех компараторов

е е с  

тем, что, с целью повышени  качества выходного напр жени  при любых соотношени х уровней управл ющего напр жени  и амплитуд синхронизирую

7

щих напр жении, снижени  стоимости преобразовател  путем уменьшени  установленной мощности силовых ключей и трансформатора, оно снабжено дополнительно общими дл  всего устройства ограничителем напр жени ,реле знака напр жени , первым инвертором , первым и вторым источниками питани , соединенными разноименными полюсами и регулируемьм делителем напр жени , крайние вьшоды которого присоединены к одному из указанных источников, каждый канал управлени  снабжен формирователем напр жени , квадратурным по отношению к соответствующему синхронизирующему, компаратором , вторым инвертором, первьм, вторым, тертьим и четвертым элементами И, элементом ИЛИ, размыкающим ключом, последовательно соединенными первым и вторым замыкающими ключами с двухсторонней проводимостью, причем вход реле знака и ограничител  напр жени  присоединены к зажиму дл  присоединени  источника управл ющего напр жени , к выходу ограничител  напр жени  присоединены объединенные первые входы компараторов, выход реле знака соединен с входом первого дополнительного инвертора, свободные выводы всех первых и всех вторьк дополнительных замыкающих ключей порознь объединены и присоединены к

параторов объединены и присоединены к среднему выводу делител  напр жени , в каждом канале управлени  объединенные выводы дополнительных замыкающих ключей соединены с вторым входом компаратора и с первым выводом дополнительного размыкающего ключа, второй вывод которого соединен с соответст10 вующим выходом источника синхронизирующих напр жений, формирователь квадратурного напр жени  присоединен своим входом к соответствующим выходам источника синхронизирующих на15 пр жений, выход формировател  соединен с вторым входом дополнительного компаратора, выход которого соединен с входом второго дополнительного ин- , вертора и с объединенными первыми

20 входами первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого дополнительных эле:ментов И, выходы кото25 рых соединены с управл ющими входами соответственно первого и второго дополнительных замыкающих ключей и с входами элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с управл ющим входом

30 дополнительного размыкающего ключа, выход второго дополнительного инвертора каждого канала управлени  соединен с объединенными вторыми входами первого и второго дополнительных

свободным полюсам соответственно пер- 35 элементов И, каналов управлени  сивого и второго источников питани , ловыми ключами соответственно преды- первые входы всех дополнительных ком- дущим и последующим в пор дке коммутации.

52978

параторов объединены и присоединены к среднему выводу делител  напр жени , в каждом канале управлени  объединенные выводы дополнительных замыкающих ключей соединены с вторым входом компаратора и с первым выводом дополнительного размыкающего ключа, второй вывод которого соединен с соответст10 вующим выходом источника синхронизирующих напр жений, формирователь квадратурного напр жени  присоединен своим входом к соответствующим выходам источника синхронизирующих на15 пр жений, выход формировател  соединен с вторым входом дополнительного компаратора, выход которого соединен с входом второго дополнительного ин- , вертора и с объединенными первыми

20 входами первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого дополнительных эле:ментов И, выходы кото25 рых соединены с управл ющими входами соответственно первого и второго дополнительных замыкающих ключей и с входами элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с управл ющим входом

30 дополнительного размыкающего ключа, выход второго дополнительного инвертора каждого канала управлени  соединен с объединенными вторыми входами первого и второго дополнительных

5 «

.. /

/ГхГхГх )О( .« .-К 7 8

36

5 «

031/г, г

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для управления реверсивным преобразователем, выполненным на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, соединенных по нулевой или мостовой схеме, вход которой присоединен кт- фазной сети, к выходу которой присоединена нагрузка, содержащее вход для присоединения источника управляющего напряжения, источник синхронизирующих напряжений, предназначенный для подключения к питающей сети, с выходами по числу силовых ключей, каналы управления по числу силовых ключей,каждый из которых содержит компаратор, инвертор, элемент И и импульсный усилитель с элементом гальванического разделения на входе, в каждом канале управления выход компаратора соединен с первым входом элемента И и через инвертор с вторым входом элемента И канала управления силовым ключом, предыдущим в порядке коммутации силовых ключей при нулевой схеме или предыдущим в порядке коммутации в группе силовых ключей при мостовой схеме, выход элемента И присоединен к входу импульсного усилителя, выход которого присоединен к управляющему входу соответствующего силового ключа, первые входы всех компараторов объединены, отличающееся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирую7

   1365297 8 щих напряжений, снижения стоимости параторов объединены и присоединены преобразователя путем уменьшения установленной мощности силовых ключей и трансформатора, оно снабжено дополнительно общими для всего устройства ограничителем напряжения,реле знака напряжения, первым инвертором, первым и вторым источниками питания, соединенными разноименными ю полюсами и регулируемым делителем напряжения, крайние выводы которого присоединены к одному из указанных источников, каждый канал управления снабжен формирователем напряжения, 15 квадратурным по отношению к соответствующему синхронизирующему, компаратором, вторым инвертором, первым, вторым, тертьим и четвертым элементами И, элементом ИЛИ, размыкающим 20 ключом, последовательно соединенными первым и вторым замыкающими ключами с двухсторонней проводимостью, причем вход реле знака и ограничителя напряжения присоединены к зажиму 25 для присоединения источника управляющего напряжения, к выходу ограничителя напряжения присоединены объединенные первые входы компараторов, выход реле знака соединен с входом первого 30 дополнительного инвертора, свободные выводы всех первых и всех вторых дополнительных замыкающих ключей порознь объединены и присоединены к свободным полюсам соответственно пер- ₃g вого и второго источников питания, первые входы всех дополнительных ком к среднему выводу делителя напряжения, в каждом канале управления объединенные выводы дополнительных замыкающих ключей соединены с вторым входом компаратора и с первым выводом дополнительного размыкающего ключа, второй вывод которого соединен с соответствующим выходом источника синхронизирующих напряжений, формирователь квадратурного напряжения присоединен своим входом к соответствующим выходам источника синхронизирующих напряжений, выход формирователя соединен с вторым входом дополнительного компаратора, выход которого соединен с входом второго дополнительного инвертора и с объединенными первыми входами первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого дополнительных элементов И, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно первого и второго дополнительных замыкающих ключей и с входами элемента ИЛИ, соединенного своим выходом с управляющим входом дополнительного размыкающего ключа, выход второго · дополнительного инвертора каждого канала управления соединен с объединенными вторыми входами первого и второго дополнительных элементов И, каналов управления силовыми ключами соответственно предыдущими последующим в порядке коммутации.