SU1436220A1 - Одноканальное устройство дл управлени многофазным тиристорным преобразователем - Google Patents

Description

(21)4225520/24-07

(22)07.04.87

(46) 07. П. 88. Бюл. № 41

(71)Уль новский политехнический институт

(72)С.Н.Сидоров

(53) 621.316,727(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1102008, кл. Н 02 М 7/12, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1091298, кл, Н 02 М 5/257, 1984.

.

оЦг

(54) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ TliPHCTOPHbM ПРЕО БРАЗ ОВАТЕЛЕМ

(57) Изобретение относитс  к устройствам дл - управлени  многофазными тиристорными преобразовател ми, может быть использовано дл  управлени  сетевыми преобразовател ми в широком диапазоне изменени  угла управлени , Цель изобретени  - упрощение устройства . Устройство содержит формироваoUy-Ucf oi y-ZUcM

СО

о

1Ч5

Ю

1436220

синхро низирующих импульсов 1 , атор опорного сигнала 2, три йства сравнени  опорного сигнасоответствующим управл ющим сиг9-11 , равным и,,-(п-1)Ц;,, где

це 17 14 уп ни вы за за ньй ро це ща со 3 ни

и - напр жение смещени , равное амСЛ

плитуде опорного сигнала, а также распределитель 3 импульсов управлени  Поставленна  цель достигаетс  благодар  использованию в работе распределител  3 .циклического закона чередовани  работающих вентилей в сетевых преобразовател -к. Использование этого закона и дает возможность выполнить распределитель 3 в виде кольf

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  многофазными тирис- торными преобразовател ми электрической энергии непосредственного типа (регул торами переменного напр жени  вьшр мител ми, непосредственными преобразовател ми частоты и др.), управление которыми осуществл етс  в широком диапазоне изменени  угла включени  тиристоров.

Цель изобретени  - упрощение устройства путем сокращени  Ш1сла элементов в составе распределител  ул- равл ющих импульсов .

На фиг. I представлена схема устройства; на фиг, 2 - временные диа- грамкы, по сн ющие работу устройства при отработке линейно возрастающего и убывающего сигнала управлени .

Силова  часть вьтолнена на симметричных тиристорах (симисторах) п;с схеме трехфазного регул тора переменного напр жени  и подключена так же, как устройство управлени  к общей трехфазной сети, где U,, U(j, Ue- напр жени  фаз сети; U , - управл ющее напр жение, прикладываемое к входам фазо сдвигающе го блока; U.,- напр жение смещени , равное амплитуде опорного напр жени ; импульсы управлени  дл  1, 2, 3-го тиристора; и. - напр жение, выдел ющеес  на выходе j-ro элемента рхемы.

цевой схемы на основе триггеров 15- 17 и двувходовых схем совпадени  12- 14, количество которых равно числу управл емых тиристоров. Дл  синхронизации работы распределител  с сетевым напр жением используютс  блок запуска 4, содержащий формирователь запускающего импульса 21, подключен- ньй входом к одному из выходов- формировател  синхроимпульсов 1, а также цепь блокировки 22, 23, обеспечивающа  подачу запускающего импульса в соответствующий канал распределител  3 лишь при условии нулевого напр жени  управлени , 2 ил.

2

Устройство содержит формирователь 1 синхронизирующих импульсов, фазо- сдвигающий блок 2, распределитель 3 импульсов управлени  и формирователь 4 запускающего импульса. ФорГ Жрова- тель 1 синхронизирующих импульсов имеет три выхода 5-7 по числу силовых; тиристоров. Фазосдвигающий блок имеет в своем составе генератор 8 напр - 0 жени , а также три элемента. 9-11 сравнени . Распределитель управл ющих импуль сов содержит двувходовые элементы И 12-14 и RS-триггеры 15-17 :с выходами, нагруженными на конденса5 торы 18-20.

Формирователь 1 входами подключен к источнику трехфазного сетевого напр жени , а выходами 5-7 - к входу

0 генератора 8, последнего св зан с параллельно соединенными первыми входами элементов 9-11 сравнени . Второй вход элемента 9 подключен к источнику управл ющего напр жени 

5 и, второй вход элемента 10 подключен к источнику напр жени  второй вход элемента 11 подключен к источнику напр жени  ,, где. посто нное напр жение смещени , равное ам0 плитуде опорного напр жени .

Блок запуска содержит формирователь 21 запускающед о импульса, который входом соединен с выходом 6 формировател  1, а также цепь блокиров- ,. ки, выполненную в виде элемента НЕ 22,

314

подключенного входом к источнику управл ющего напр жени  Uy, а выходом св занного с первым входом двувходо- вого элемента И 23, при-4ем второй вход последнего подключен к выходу формировател  -21.5 составе pacnpev. делител  3 элементы И 12-14 и RS- триггеры 15-17 образуют кольцевую схему, в которой триггер 15 одним выходом, нагруженным на конденсатор 18, св зан с первым входом элемента И 2j а также с R-входом триггера 17 Выход элемента И 12, предназначенный дл  подключени  к управл ющему входу тиристора фазы а, св зан с 5-входом Триггера 16« Последний своим выходом нагруженным на конденсатор 19, св зан с первым входом элемента И 13, а также с R-входом триггера 15, Выход эле

мента И 13, предмазиаченный дл  подключени  к управл ющему входу тиристора фазы с, св зан с S-входом триг-; гера 17. В свою очереддз последний выходом посредством параллельного конденсатора 20 св зан с первым входом элемента И 14 и R-входом триггера 16. Выход элемента И 14 подключен к, S- входу триггера 16. Этот выход служит также дл  подключени  к управл ющему входу тиристора фазы Ъ. S-вход триггера 15.подключен к выходу цепи бло- кировки, т.е. к выходу элемента И 23. Синхроимпульсы , формируемые на выходе 6 фор шровател  Г, синхронизируютс  напр жением фазы Ъ.

Устройство работает следующим образом .

Первоначальный запуск осуществл етс  при нулевом или достаточно малом напр жении управлени  на входах блока 2, не превьшающем амплитуды опорного напр жени  ,. В против 35

40

50

ном случае выход схемы 4 запуска заблокирован с помощью элементов 22 и 23, в результате запускающ ий импульс с выхода формировател  21 не поступит на вход кольцевой схемы распределител . Так как триггеры 15-17 распределител  в исходном состо нии имеют на своих выходах нулевое напр жение , элементы И 12-14 распределител  также заблокированы, управл ющие импульсы на тиристоры не поступают . Таким образом, запуск состо-55 итс  лшпь при условии достаточно малого напр жени  управлени .

При подаче напр жений сети на выходах блока 1 формируютс  кратко25

30

5 0

5

0

0

5

временные синхронизирующие импульсы, совпадающие с моментами прохождени  фазных напр жений через нуль в обоих напр жени х (фиг. 2). Импульсы на выходе 5 опережают импульсы на выходе 6 на 1Г/3 радиан, а последние также опережают импульсы на выходе 7 на радиан, С приходом каждого синхроимпульса происходит запуск генератора опорного напр жени , формирующего на своем, выходе периодически измен ющеес  напр жение пилообразной формы с частотой, превышающей частоту сети в 6 раз. Опорное напр жение имеет амплитудное значение . Одновремен-.

5

0

но с этим первыл синхроимпульс с вм- хода 6 формировател  1 поступает на

вход форм1ровател  21. Данный фор- шрователь представл ет собой одно- вибратор, срабатьшание которого исходит однократно после подачи напр жени  питани  (первоначального запуска) в момент поступлеми   а его вход первого.синхроимпульса. При срабатывании формировател  21 коротк1ш импульс с его выхода подаетс  на один из выходов элемента И 23.

При условии, что напр жение управлени  при запуске достаточно мало или равно нулю, на второй вход элемента И 23 с выхода элемента НЕ-22 будет подано напр жение, соответствующее логической 1, в результате чего первый синхроимпульс с выхода формирова- тел  21 поступит на S-вход одного из триггеров, распределител , в данном случае триггера 15. Последующий за этим переход указанного триггера в состо ние 1 приведет к по влению на первом входе элемента И 12 логической I. Б результате данный эле-, мент будет подготовлен к.ТОМУ что первый управл ющий импульс с выхода блока 2 будет пропущен этим элементом на управл ющий вход тиристора фазы а. При этом поступление сигнала . 1 с выхода триггера 15 на R-вход триггера 17 не изменит исходного состо ни  последнего. После этого работа распределител  3 продолжитс  по принципу замкнутой кольцевой схемы, при этом управл ющее напр жение на входах блока 2 может измен тьс  по пpoизвoльнo гy закону.

При возрастании управл ющего напр жени  устройство работает следую- rn}iM образом.

При подаче напр жени  управлени  на входы фазосдвигающего блока 2 на выходах элементов 9-11 сравнени  формируютс  кратковременные импульсы управлени , формирование которых происходит в соответствии с известным вертикалЕным принципом в моменты равенства убывающих опорных напр жений с сигналами управлени , подаваемыми на вторые входы элементов 9-11 сравнени  .

Если возрастающее напр жение управ лени  находитс  в пределах ,,4Ц,„, зтравл юпдае импульсы будут формироватьс  лишь на выходе элемента 9 срав14362206

Сигнал Лог. 1 с выхода триггера 17 подаетс  на R-вход триггера 16, что приводит к возврату последнего в

состо ние О и последующей блокировШ

ке элемента И 13. Одновременно с этим сигнал Лог. I будет подан на первый вход элемента И 14 и он окажетс  в подготовленном состо нии. Так как остальные элементы И распределител  будут к этому времени блокированы, третий управл ющий импульс с выхода элемента 9 будет пропущен элементом И 14 на тиристор фазы с, а также на S- 15 вход триггера 15. В дальнейшем работа устройства будет происходить аналогично . В св зи с тем, что управл ющее нaпp жeIiиe в рассмотренном спучае не превышает амплитуду опорного напр  жени  j управл юидае импульсы будут подаватьс  на тиристоры с углами управлени  в диапазоне 21Г/3 / 1Г.

ке элемента И 13. Одновременно с этим сигнал Лог. I будет подан на первый вход элемента И 14 и он окажетс  в подготовленном состо нии. Так как остальные элементы И распределител  будут к этому времени блокированы, третий управл ющий импульс с выхода элемента 9 будет пропущен элементом И 14 на тиристор фазы с, а также на S- 15 вход триггера 15. В дальнейшем работа устройства будет происходить аналогично . В св зи с тем, что управл ющее нaпp жeIiиe в рассмотренном спучае не превышает амплитуду опорного напр  жени  j управл юидае импульсы будут подаватьс  на тиристоры с углами управлени  в диапазоне 21Г/3 / 1Г.

Если управл ющее напр жение возрастет и окажетс  в пределах U(,,,:eUy6

тирующий управл ющий сигнал на вторых входах элементов 10 и 11 .будет иметь отрицательный знак и сравнение 20 этих сигналов с положительным опорным напр жением на входах элементов 10 и 11 будет невозможным. С выхода элемента 9 управл ющие импульсы поступ т на объединенные вторые входы элемен- 25 Зи, то управл ющие ш пульсы будут тов И 12-14 распределител  3. К момен- формироватьс  уже на выходе элемента ту поступлени  первого управл ющего импульса лишь один из элементов И 12-14, а именно 12, готов передать этот импульс на управл ющий вход тиристора. Остальные элементы И 13 и 14 будут блокированы, так как триг30

И 10 сравнени , так как результирующий сигнал управлени  на втором вход этого элемента будет меньше ймплиту- ды опорного напр жени  и вместе с тем больше кул . На выходах остальных элементов формирование импульсов прекратитс . Алгоритм циклической работы распределител  3 сохранитс  преж ним и потому в данном случае не рассматриваетс , .Закон изменени  фазы управл юш х имг ульсов, подаваемых на тиристоры при переходе управл ющего нанр жеьш  из .перв.ой зоны 40 О ёи,,ШорНа вторую зону Uj),,42Uof,

геры 16, 17 будут находитьс  в сое- то нии О, .

С выхода элемента И 12 зп1равл ю- щий импульс будет подан на В-вход триггера 16. Переход триггера 16 в состо ние 1 обеспечит по вление напр жени  на первом входе элемента И 13. Одновременно с этим сигнал с выхода триггера 16 поступит на R-вход триггера 15, возвраща  последний в состо ние О. Благодар  подключению

к выходу триггера 15 конденсатора воз-.(. фазового управлени , В многоканаль 1 || э

врат этого триггера в состо ние О не приведет к мгновенному блокированию элемента И 12, поэтому с выхода этого элемента управл ющий импульс будет иметь конечную длительность. К моменту поступлени  с выхода блока 2 второго управл ющего импульса в под- ;ГОтовленном состо нии окажетс  элемент И 13,а. остальные элементы И - распределител  будут блокированы. Второй управл ющий импульс будет подан с выхода элемента И 13, на управл ющий вход тиристора фазы Ъ, а также на триггера 17.

50

55

ной системе управлени  формирование управл ющих импульсов при величинах управл ющего напр жени  U будет происходить в моменты равенства этого напр жени  с опорными сигналами , которые также должны измен т с  в пределах Uj Uv,i2Ut,n. По сравнению с многоканальной системой управлени  предложенное одноканальное уст ройство отличаетс  тем, что переходу из первой зоны управлени  во вторую предшествует мгновенное уменьшение обоих сравниваемых напр жений (управ л ющего и очередного опорного-) на

состо ние О и последующей блокиров

ке элемента И 13. Одновременно с этим сигнал Лог. I будет подан на первый вход элемента И 14 и он окажетс  в подготовленном состо нии. Так как остальные элементы И распределител  будут к этому времени блокированы, третий управл ющий импульс с выхода элемента 9 будет пропущен элементом И 14 на тиристор фазы с, а также на S- вход триггера 15. В дальнейшем работа устройства будет происходить аналогично . В св зи с тем, что управл ющее нaпp жeIiиe в рассмотренном спучае не превышает амплитуду опорного напр жени  j управл юидае импульсы будут подаватьс  на тиристоры с углами управлени  в диапазоне 21Г/3 / 1Г.

Если управл ющее напр жение возра Зи, то управл ющие ш пульсы будут формироватьс  уже на выходе элемента

стет и окажетс  в пределах U(,,,:eUy6

Зи, то управл ющие ш пульсы буду формироватьс  уже на выходе элемент

Зи, то управл ющие ш пульсы будут формироватьс  уже на выходе элемента

И 10 сравнени , так как результирующий сигнал управлени  на втором входе этого элемента будет меньше ймплиту- ды опорного напр жени  и вместе с тем больше кул . На выходах остальных элементов формирование импульсов прекратитс . Алгоритм циклической ра боты распределител  3 сохранитс  ним и потому в данном случае не рассматриваетс , .Закон изменени  фазы управл юш х имг ульсов, подаваемых на тиристоры при переходе управл ющего нанр жеьш  из .перв.ой зоны О ёи,,ШорНа вторую зону Uj),,42Uof,

также останетс  без изменени . Этот вывод можно сделать, сравнива  работу предпоженного устройства с работой многоканальных-систем импульсно

ной системе управлени  формирование управл ющих импульсов при величинах управл ющего напр жени  U будет происходить в моменты равенства этого напр жени  с опорными сигналами , которые также должны измен тьс  в пределах Uj Uv,i2Ut,n. По сравне- нию с многоканальной системой управлени  предложенное одноканальное устройство отличаетс  тем, что переходу из первой зоны управлени  во вторую предшествует мгновенное уменьшение обоих сравниваемых напр жений (управл ющего и очередного опорного-) на

одну величину, равную амплитуде опорного напр жени  одноканального устройства . В результате такого уменьшени  величин сравниваемых сигналов фазы формируемых управл ющих импульсов в обоих сравниваемых вариантах систем управлени  будут одинаковы, при этом тиристоры будут управл тьс  в диапазоне углов управлени  Г/З о .

Если управл ющее напр жение, возраста , окажетс  в пределах ,Uy , то управл ющие импульсы будут формироватьс  только на выходе эле- мента 11 сравнени , так как на втором входе только этого элемента буде присутствовать управл ющий сигнал, не превышающий амплитуды опорного напр жени . На вторых входах остальных элементов 9 и 10 сравнени  в составе фазосдвигающего блока будут приложен управл ющие сигналы, превь пающие указанный уровень, в результате формирование импульсов на выходах элементов

;9 и 10 прекратитс .

Алгоритм циклической -работы рас- прёделител  3 и в данном случае не изменитс , поэтому непрерывное увеличение; управл ющего напр жени  при переходе из второй зоны управлени  ,„в третью .зону 2и„„ и,,ЗЦ,„ будет сопровождатьс  таким :.е непрерывным уменьше нием угла управлени 

тиристорами. Поэтому управл ющие им- пульСы будут формироватьс , с углами, управлени  в диапазоне (/3.

При дальнейшем возрастании управл ющего напр жени  сигналы на вторых входах элементов 9-11 сравнени  бу- дут превьппать опорное напр жение и формирование управл ющих импульсов

станет невозможным. Поэтому суммарный диапазон фазового управлени , который можно получить в данном шустрой- стве, составл ет .

При необходимости дальнейшего увеличени  диапазона удравлени  необходимо увеличить число элементов сравнени  в составе фазосдвигающего бло- ка.

При уменьшении управл ющего напр жени  процессы в устройстве будут происходить аналогично.

Таким образом, предложенное уст- ройство отличаетс  конструктивной простотой. Упрощение достигнуто за счет выполнени  распределител  управл ющих импульсов в виде кольцевой

схемы, содержащей три элемента пам ти (триггера) и такое же количество двувходовых элементов И, а также оснащени  устройства цепью первоначального запуска, содержащей два логических элемента и одновибратор .Упрощение достигнуто при сохранении всех функциональных возможностей и достоинства известного устройства, т.е. сохранена высока  симметричност управл ющих импульсов за счет использовани  одного генератора опорного напр жени , обеспечена повьшенна  ди намгческа  точность в св зи с тен, что выработке каждого управл ющего и myльca предшествует однократное срабатывание устройства сравнени . Указанные достоинства, а также конструктивна  простота расшир ют области применени  предложенного устройства , одной из которой может стать ти- ристорный электропривод.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Одноканально е устройство дл  управлени  многофазным тиристорным преобразователем , содержащее формирователь синхронизируюпдах импульсов с выходами по числу фаз, фазосдвигаю- щий блок, выполненный на г енераторе опорного напр жени , подключенном входом к выходам формировател  син-ч хронизирующих импульсов и элементах сравнени , первые входы которых соединены с выходом генератора опорного напр жени , а вторые входы - с соот- ветствуюш 1м ис точником управл ющего напр жени , равным (n-l)U где U(.- напр жение смещени , равное амплитуде опорного напр жени , п - пор дковый , номер источника управл ющего напр жени , а также распределитель Зшравл ющих импульсов, содержавши дэувходовые элементы И по числу фаз, выходы которьгх  вл ютс  выходами од- ноканального устройства дл  управлени  многофазным тиристорным преобразователем .

   отличающее с 

   тем, что, с целью упрощени , введен .блок запуска, содержащий формирователь :запускающего импульса, подключенный .. входом к одному из выходов формировател  синхронизирующих импульсов, и цепь блокировки, выполненную в виде элемента И, входом подключенного к источнику управл ющего напр жени  Uy, к двувходового элемента И, первый

   вход которого подключен к выходу элемента НЕ, второй - к выходу формировател  запускающего импульса, а в распределитель управл ющих импульсов введены RS-триггеры по числу фаз и конденсаторы, каждый из которых подключен между выходом соответствующего КБ-триггера и общей шиной устройства , причем выход каждого RS-триг- гера соединен с первым входом дву- входового элемента И соответствующего канала распределител  управл ющих импульсов, а также с R-входом RS-тригУ5

   t/s-..n:.

   . I

   1/7-4

   гера предыдущего канала, а выход двувходового элемента И распределител  управл ющих импульсов соединен с З-входом RS-триггера последующего канала , выходы всех элементов сравнени  объединены и подключены к вторым входам двухвходовых элементов И рас- пределител  управл ющих импульсов, а выход двувходового элемента И формировател  запускающего импульса подключен к В-входу RS-триггера соответствующего канала распределител  управл ющих импульсов.

   JJLb ,