SU1746495A1 - Способ преобразовани @ -фазного напр жени одной частоты в однофазные @ -кратной частоты и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: например в системах электропитани  переносного электроинструмента . Сущность изобретени : заключаетс  в формировании полуволн тока нагрузки через паузы, превышающие врем  восстановлени  запирающих свойств тиристоров . Дл  этого используетс  информаци  о токе нагрузки и задержки на включение соответствующих тиристоров. 2 с. и 1 з,п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано дл  получени  однофазного напр жени  повышенной частоты из многофазного напр жени  сети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ непосредственного преобразовани  m-фазного напр жени  одной частоты в однофазное m-кратной частоты , при котором на основные ключи переменного тока в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров обеспечиваетс  циклическа  подача синхронизированных с сетью управл ющих импульсов в диапазоне углов отпирани  (п + 1) л - л/т а (п + 1) , где п 0, 1, 2, при отсчете от начала положительной полуволны напр жени  сети, приложенного к конкретному основному ключу переменного тока, а на встречно-параллельно включенные тиристоры дополнительного ключа переменного тока производитс  подача управл ющих импульсов с задержкой по отношению к моментам спада до нул  выходного тока, по длительности большей времени выключени  тиристоров основных ключей переменного тока.

Недостатком способа  вл етс  ограничение полной мощности, которую можно было бы получить из питающей многофазной системы напр жений. Это объ сн етс  тем. что в диапазоне углов отпирани  (п + 1)тг- - а (п + 1) п действующее значение фазного напр жени  на интервале повтор емости структуры преобразовател  не достигает своего максимального значени .

-vl

О

%

сл

возможного при Ct n «л: +

f -s

Цель изобретени  - улучшение массога- баритных показателей преобразовател .

Цель достигаетс  путем расширени  диапазона углов отпирани  встречно-параллельно соединенны;: тиристоров основных ключей переменного тока, дл  чего у каждого из основных ключей переменного тока

формируют допустимую зону подачи управл ющих импульсов, начало которой опреде л ют регулируемым углом а, отсчитываемым от начала положительной полуволны напр жени  сети, приложенного к 1-му основному ключу переменного тока, в диапазоне пл а (п + 1}л:, где п 0, 1,2а

конец - углом V, определ емым моментом возникновени  первого из событий спадом напр жени  сети, приложенного к i-му основному ключу переменного тока, к нулю; спадом тока в i-м основном ключе переменного тока к нулю; формированием следующей по пор дку допустимой зоны подачи управл ющих импульсов дл  следующего по пор дку работы основного ключа переменного тока, контролируют протекание тока через 1-й основной ключ переменного тока, подают управл ющий импульс на тиристоры дополнительного ключа управлени  через врем  задержки после спада этого тока к нулю, а через дополнительное врем  задержки, большее ширины этого управл ющего импульса, дают разрешение дл  управлени  тиристорами всех m основных ключей переменного тока, выбирают основной ключ переменного тока, у которого после по вл ени  разрещени  существует ближайша  допустима  зона подачи управл ющих импульсов, и открывают его сразу, если допустима  зона формируетс  раньше момента по влени  разрешени  или в момент по влени  допустимой зоны, если она формируетс  позже момента по влени  разрешени , а после возникновени  тока в цепи упом нутого основного ключа переменного тока запрещают подачу управл ющих импульсов на тиристоры всех m основных ключей переменного тока.

Дл  блокировани  неправильной работы основных ключей переменного тока у каждого 1-го основного ключа переменного тока контролируют длительность интервала между началом его допустимой зоны и моментом открыти  его тиристоров Причем, если длительность этого интервала превышает значение, соответствующее углу 5 лУ(Зтк), где k 1 - коэффициент запаса, то блокируют подачу управл ющих импульсов на тиристоры всех основных ключей переменного тока.

В устройстве за вл емый способ преобразовани  m-фазного напр жени  одной частоты в однофазное m-кратной частоты реализуетс  следующим схемным решением: выход i-ro трансформаторного датчика напр жени  1-й фазы преобразвоател , вход которого подключен параллельно 1-й фазе ЭДС сети, присоединен к вход 1-го

канала напр жени , в состав которого вход т первый формирователь сигналов, формирователь пилообразного напр жени , первый элемент НЕ, релейный элемент с

регулируемой уставкой, первый дифференцирующий элемент, первый RS-триггер, первый элемент ИЛИ с числом входов m + 1, трехвходовой элемент И, первый формирователь управл ющих импульсов, причем в

0 каждом I-м канале напр жени  его вход образован входом первого формировател  сигналов, выход которого соединен с вхо- ,дом формировател  пилообразного напр жени  и входом первого элемента НЕ,

5 выход которого объединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а выход формировател  пилообразного напр жени  присоединен к входу релейного элемента с регулируемой уставкой, выход которого объ0 единен с первым дифференцирующим элементом , выход которого подключен к входам первых элементов ИЛИ всех каналов напр жени , кроме собственного, и к S-входу первого RS-триггера, R-вход кото5 рого присоединен с выходу первого элемента ИЛИ, а Q-выход - к первому входу трехвходного элемента И, выход которого подключен к входу первого формировател  управл ющих импульсов, выход которого

0 одновременно  вл етс  выходом 1-го канала напр жени  и воздействует на тиристоры 1-го основного ключа переменного тока, причем выход 1-го оптронного датчика тока 1-й фазы преобразовател , вход которого

5 подключен параллельно i-му основному ключу переменного тока, присоединен к входу 1-го канала тока, в состав которого вход т второй формирователь сигналов, второй элемент НЕ и второй дифференциру0 ющий элемент, причем входы последних объединены и подключены к выходу второго формировател  сигналов, вход которого образует вход 1-го канала тока, причем выход второго дифференцирующего элемента

5 подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 1-го канала напр жени , а выход второго элемента НЕ - к первому входу 1-го двухвходового элемента И-НЕ,.второй вход которого подключен к Q-выходу первого RS0 триггера i-ro канала напр жени , а выход к i-му входу m-входового элемента И-НЕ, причем выход последнего через элемент выдержки времени подключен к R-входу второго RS-триггера, S-вход которого

5 присоединен к элементу установки положени  триггера, а Q-выход - к третьим входам трехвхоДовых элементов И всех m каналов напр жени , причем выход каждого 1-го оптронного датчика тока подключен к I-му входу m-входовой схемы ИЛИ-НЕ, выход

которой присоединен к первому элементу задержки, выход которого объединен с вторым элементом задержки и третьим дифференцирующим элементом, выход которого соединен с входом второго формировател  управл ющих импульсов, воздействующего на тиристоры дополнительного ключа переменного тока, причем выход второго элемента задержки подключен к вторым входам трехвходовых элементов И всех гп каналов напр жени ,

Существенными отличи ми предлагаемого способа  вл ютс :

формирование дл  тиристоров каждого 1-го основного ключа переменного тока по- движной, т.е. определ емой регулируемым углом а , допустимой зоны подачи управл ющих импульсов, причем зоны всех m основных ключей переменного тока при любых углах не накладываютс  друг на дру- га;

подача управл ющего импульса на шунтирующие вентили с задержкой по отношению к моментам спада токов к нулю в цеп х тиристоров основных ключей переменного тока;

выдача разрешени  дл  управлени  тиристорами всех m основных ключей переменного тока с задержкой по отношению к моменту подачи управл ющего импульса на шунтирующие вентили;

подача управл ющего импульса на тиристоры 1-го основного ключа переменного тока при наличии разрешени  и допустимой зоны подачи управл ющих импульсов этого ключа;

запрещение подачи управл ющих импульсов на тиристоры всех основных ключей переменного тока после возникновени  тока в тиристоре 1-го основного ключа пере- менного тока;

.контроль у 1-го основного ключа переменного тока длительности интервала между началом его допустимой зоны и моментом открыти  его тиристоров и блоки- рование работы преобразовател  при превышении длительностью этого интервала заданного значени ,

На фиг. 1-3 представлены диаграммы, показывающие формирование выходного тока, когда первым событием после возникновени  допустимой зоны подачи управл ющих импульсов дл  i-ro основного ключа переменного тока  вл етс  соответственно спад напр жени  сети, приложенного к 1-му основному ключу переменного тока, к нулю, спад тока в l-м основном ключе переменного тока к нулю, формирование следующей по пор дку допустимой зоны подачи управ- л щих импульсов дл  следующего по пор дку работы основного ключа переменного тока; на фиг. 4 - схема преобразовател  т- фазного напр жени  одной частоты в однофазное m-кратной частоты (т 3); на фиг. 5 - схема управлени  преобразовател , котора  реализует предлагаемую последовательность операций при преобразовании m-фазного напр жени  одной частоты в однофазное m-кратной частоты; на фиг. 6 - 8 - диаграммы, по сн ющие работу схемы управлени  в режимах, соответствующих фиг. 1 - 3 соответственно.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Рассмотрим более подробно работу преобразовател  в режиме фиг. 1. При угле 01 происходит спад тока фазы В к нулю. Затем через врем  задержки, соответствующее углу #3.0 к, на управл ющие электроды двух встречно-параллельно соединенных тиристоров дополнительного ключа переменного тока подают управл ющий импульс 11ц д к (при угле ft). Врем  задержки выбирают достаточным дл  надежного закрыти  тиристоров основных ключей переменного тока. Через открывшийс  дополнительный ключ переменного тока начинает протекать ток 1ш- При угле 0з, т.е. через дополнительное врем  задержки после подачи иуд.к, соответствующее углу вэ о к, формируют сигнал разрешени  Up подачи управл ющих импульсов на основные ключи переменного тока. Угол #з.о к выбирают больше ширины импульса иуд,к. Это необходимо дл  исключени  короткого замыкани , которое может возникнуть при совмещении во времени управл ющих импульсов, подаваемых на управл ющие электроды тиристоров дополнительного ключа переменного тока и тиристоров очередного основного ключа переменного тока. Напр жение иу.дк подают одновременно на оба тиристора дополнительного ключа переменного тока, однако открываетс  только тот тиристор, который должен пропустить ток 1Ш, создаваемый выходным фильтром преобразовател . Этот тиристор создает контур естественной коммутации с тиристором основного ключа переменного тока, вступающим далее в работу. Если совместить во времени подачу управл ющих импульсов на тиристоры основного и дополнительного ключей переменного тока, то может включитьс  другой тиристор дополнительного ключа переменного тока, который с вступающим в работу тиристором основного ключа переменного тока создаст контур короткого замыкани .

Подачу открывающего импульса на управл ющие электроды тиристоров основных ключей переменного тока производ т в момент совмещени  сигнала Up и очередной допустимой зоны подачи управл ющих импульсов, На фиг. 1 при угле и происходит совмещение сигналов Up и Уд з А, где 1)д эА - сигнал, соответствующий допустимой зоне подачи управл ющих импульсов на тиристоры основного ключа переменного тока фазы А. Тиристор основного ключа переменного тока фазы А, пропускающий ток положительного направлени , открываетс  и происходит естественна  коммутаци  с тиристором дополнительного ключа переменного тока. Она заканчиваетс  при угле ft, При возникновении тока IA снимают сиг- нал разрешени  Up и блокируют цепи подачи управл ющих импульсов к тиристорам основных, ключей управлени , В момент снижени  напр жени  фазы А к нулю при угле v ограничивают допустимую зону под- ачи управл ющих импульсов дл  тиристоров основного ключа переменного тока фазы А, т.е. снимают сигнал иДЭА, что исключает случайное формирование управл ющих импульсов при переходных процессах в начале синусоиды напр жени  сети при задании угла а в ее конце.

После снижени  тока IA к нулю процесс повтор ют применительно к другому тиристору дополнительного ключа переменного тока и тиристору основного ключа переменного тока фазы С, пропускающего ток отрицательного направлени .

Напр жение Um на выходе преобразовател  на промежутке 93 д к имеет выбросы, определ емые напр жени ми на емкост х фильтра преобразовател  в моменты спадов выходного тока к нулю. На промежутках времени работы дополнительного ключа переменного тока напр жение на выходе пре- образовател  равно нулю. Выбросы напр жени  Um можно ограничить использованием обычных демпфирующих RC-це- почек.

Обратимс  к режиму фиг, 2. До угла $5 управление преобразователем аналогично фиг. 1. Однако затем в момент српада тока д к нулю ограничивают допустимую зону подачи управл ющих импульсов на тиристоры основного ключа переменного ток  фазы А. При отсутствии такого ограничени  после спада тока фазы А к нулю произошло бы повторное формирование управл ющего импульса дл  тиристоров этой фазы. К моменту формировани  этого имульса был бы уже открыт тот тиристор дополнительного ключа переменного тока, который с вновь открывшимс  основным ключем переменного тока фазы А образует контур короткого

замыкани . Следовательно, нормальна  работа преобразовател  была бы невозможна.

Обратимс  к режиму фиг. 3. До угла Оз процесс аналогичен фиг. 1 и 2. Однако в момент формировани  сигнала разрешени  дл  тиристоров основного ключа переменного тока фазы А уже создана допустима  зона подачи управл ющих импульсов, Поэтому при угле &з формируют сигнал разрешени  Up и сразу открывают тиристор основного ключа переменного тока фазы А, пропускающего ток в положительном направлении , и после этого сразу же снимают сигнал разрешени  Up, т.е. углы (h и 04 практически совмещают. Далее происходит процесс естественной коммутации между тиристорами дополнительного и основного ключей переменного тока, который заканчиваетс  при угле ft, и ток нагрузки полностью переходит на тиристор основного ключа переменного тока фазы А. Через угол/ л/т после начала формировани  допустимой зоны подачи управл ющих импульсов дл  тиристоров основного ключа переменного тока фазы А формируют аналогичную зону дл  тиристоров фазы С (напр жение ид.эс) и сразу, же ограничивают допустимую зону дл  тиристоров фазы А, Далее процесс повтор ют дл  очередного по пор дку работы тиристора основного ключа переменного тока.

При уменьшении угла а(а d, a о) дл  случа  фиг. 3 моменты времени октрыти  тиристоров основных и дополнительного ключей переменного тока будут оставатьс  неизменными, так как эти моменты жестко прив заны к временам спада фазных токов преобразовател  к нулю, которые определ ютс  параметрами нагрузки.

При достижении углом а некоторого значени  может произойти отрыв момента спада фазного тока к нулю от конца последующей допустимой зоны подачи управл ющих импульсов. На фиг. 3 в качестве примера пунктиром показана возможна  зона с углом а а дл  тиристоров фазы А, конец которой совпадает с моментом спада тока фазы В к нулю. При таком угле а последующее формирование напр жени  Up возможно только в допустимой зоне подачи управл ющих импульсов тиристоров не фазы А, а фазы С, что приводит к срыву работы преобразовател  и возникновению тока короткого замыкани . Поэтому контролируют угол между началом допустимой зоны подачи управл ющих импульсов и моментом возникновени  тока в тиристорах основного ключа переменного тока каждой фазы. Если он превышает значение уставки буст, то подачу управл ющих импульсов на все тиристоры блокируют и преобразователь полностью прекращает свою работу. Короткие замыкани  при этом не возникают.

На фиг. 4 и 5 представлена схема преобразовател  и схема дл  его управлени , реализующие предложенный способ преобразовани  m-фазного напр жени  в однофазное т-кратной частоты, причем схема управлени  в цел х нагл дности дана дл  случа  m 3.

Преобразователь на фиг. 4 содержит m фаз, кажда  из которых А, В, С, .., М имеет два встречно-параллельно включенных основных тиристора 1 и 2, 3 и 4, 5 и 62т-1

и 2т, образующие основные ключи переменного тока. Кроме того, в преобразователь вход т два встречно-параллельно включенных тиристора 7 и 8, образующие дополнительный ключ переменного тока,

Основные ключи переменного тока соединены в m-лучевую звезду, при этом выходом преобразовател   вл етс  ее обща  точка по отношению к нулевому проводу питающей сети и нулевой провод.

Нагрузка преобразовател  подключаетс  параллельно выходу преобразовател  через последовательный резонансный LC-фильтр 9, настроенный на m-кратную частоту , т.е. рабочую частоту преобразовател . Сигналы UA, UB, Uc DM, пропорциональные соответствующим фазным ЭДС ед, ев, ее,..., ем, подаютс  к схеме 10 управлени  через трансформаторные датчики 11. Сигналы, которые отражают включенное и выключенное состо ни  тиристоров основных ключей переменного тока., UKA, DKB, UKCUKM, поступают в схему 10 управлени  с выходов оптронных датчиков 12 тока, входы которых подключены параллельно основным ключам переменного тока.

Сигналы UA, UB, Uc поступают на входы первых формирователей 13 - 15 сигналов соответственно. Их выходы подключены к входам формирователей 16-18 пилообразного напр жени  и первых элементов НЕ 19 - 21. Выходы формирователей пилообразного напр жени  присоединены к входам релейных элементов 22 - 24, имеющих общий элемент 25 регулировки уставок. Выходы релейных элементов подключены к входам первых дифференцирующих элементов 26 - 28, выходы которых в свою очередь присоединены с S-входам первых RS-триггеров 29-31 соответственно, R-вхо- ды первых RS-триггеров 29-31 подключены к выходам первых элементов ИЛИ 32 - 34, а Q-выходы - к первым входам элементов И 35 - 37, выходы которых через первые формирователи 38 - 40 импульсов подключены

к управл ющим электродам встречно-параллельно включенных тиристоров 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 основных ключей переменного тока фаз А, В, С соответственно. Выходы оптрон- 5 ных датчиков 12 тока, где формируютс  сигналы UKA, UKB, UKC, присоединены к входам вторых формирователей 41-43 сигналов, на выходе которых с задержкой по вл етс  напр жение логической единицы на интервз0 ле времени открытого состо ни  тиристоров основных ключей переменного тока фаз А, В, С соответственно. Выходы вторых формирователей 41 - 43 сигналов подключены к входам вторых дифференци5 рующих элементов 44 - 46, вторых элементов НЕ 47 - 49, трехвходового элемента ИЛ И-НЕ 50.

Выход элемента ИЛИ - НЕ 50 через первый элемент 51 задержки присоединен

0 к входам второго элемента 52 задержки и третьего дифференцирующего элемента 53. Выход второго элемента 52 задержки подключен к вторым входам элементов И 35 - 37, а выход третьего дифференцирующего

5 элемента 53 через второй формирователь 54 импульсов - к управл ющим электродам встречно-параллельно включенных тиристоров 7 и 8 дополнительного ключа переменного тока. Выходы вторых элементов НЕ

0 47 - 49 подключены к первым входам двух- входовых элементов И - НЕ 55 - 57, вторые входы которых присоединены к Q-выходам RS-триггеров 29 - 31, а выходы - к входам трехвходового элемента И - НЕ 58. Выход

5 трехвходового элемента И - НЕ 58 через элемент 59 выдержки времени подключен к R-входу RS-триггера 60, S-вход которого присоединен к выходу элемента установки положени  триггера 61, а Q-выход - к треть0 им входам схем И 35 - 47. Выходы первых элементов НЕ 19-21 подключены к первым входам элементов ИЛИ 32 - 34. Выходы вторых дифференцирующих элементов 44 - 46 подключены к вторым входам элементов

5 ИЛИ 32 - 34. Остальные их входы, число которых на единицу меньше числа основных ключей переменного тока, подключены к вы- ходам первых дифференцирующих элементов 26 - 28, причем таким образом, что дл 

0 схемы ИЛИ 32 (33, 34), используемой дл  фазы А (В, С), подведены выходы первых дифференцирующих элементов 27 и 28 (28 и 26, 26 и 27) всех других фаз В и С (С и А, А и В,) что необходимо, если пор док чередовани 

5 фаз неизвестен.

Первый и второй формирователи 13 и41 (14 и 42, 15- и 43) сигналов, формирователь 16 (17, 18) пилообразного напр жени , первый и второй элементы НЕ 19 и 47 (20 и 48, 21 и 49), первый и второй дифференцирующие элементы 26 и 44 (27 и 45. 28 и 46), элемент ИЛИ 32 (33, 34) первый RS-триггер 29 (30, 31), элемент И 35 (36, 37), первый формирователь 38 (39, 40) импульсов, двух- входовой элемент И - НЕ 55 (56, 57) образуют канал управлени  дл  тиристоров основного ключа переменного тока фазы А (В, С). Число таких каналов равно числу фаз преобразовател  (в общем случае т). Элемент ИЛИ - НЕ 50, первый и второй элементы 51 и 52 задержки, элемент 59 выдержки времени, элемент И - НЕ 58, элемент 25 регулировки уставок, третий дифференцирующий элемент 53, второй фо рмирователь 54 импульсов, второй RS-триггер 60 и элемент 61 установки положени  триггера  вл ютс  общими дл  схемы управлени  преобразовател  и не завис т от числа фаз. Рассмотрим работу элементов схемы управлени  в режиме соответствующем фиг. 1. К фазам преобразовател  подключены ЭДС ед, ев, ее (фиг. 6). На выходе первых формирователей сигналов 13 - 15 возникают напр жени  Ui3, Uii. Uis пр моугольной формы. Промежутки между импульсами напр жени  наход тс  в области перехода ЭДС ед, ев, ее через нулевое значение. Ширина промежутков определ етс  порогом срабатывани  первых формирователей сигналов и не превышает нескольких градусов, При поступлении импульса напр жени  Ui3 (Uis, U-и) на вход формировател  16 (18, 17) пилообразного напр жени  на выходе последнего начинает линейно нарастать напр жение Lhe (Uis, U17). При исчезновении импульса напр жени  Die (Uis, Ui) происходит сброс до нул  напр жени  Die (lha, U17), достигшего к этому моменту своего максимального значени . При поступлении нового импульса 1Нз (Uis, U-м) процесс повтор етс .

При угле $1 после спада тока в основном ключе переменного тока фазы Вив нагрузке к нулю на выхзоде второго формировател  42 сигналов по витс  напр жение логического нул  U42, а на выходе элемента ИЛИ - НЕ 50 - напр жение логической единицы Uso Через врем  задержки, соответствующее углу #3дк (на фиг 6-8 оно не показано), на выходе первого элемента 51 задержки также по витс  напр жение логической единицы Оно поступает на вход третьего дифференцирующего элемента 53, на выходе которого при этом формируетс  импульс напр жени  U53. Он усиливаетс  во втором формирователе 54 импульсов и подаетс  на управл ющие электроды тиристоров 7 и 8 дополнительного ключа переменного тока Открываетс  тиристор 8,

пропускающий ток нагрузки в положительном направлении При этом на всех основных ключах переменного тока формируютс  напр жени  U«12,11к34, UK56, равные ЭДС ед,

ев ее. Через дополнительное врем  задержки 93 ок на выходе второго элемента задержки по вл етс  напр жение логической единицы, которое деблокирует выходы элементов И 35 - 37. Это св зано с тем, что

второй RS-триггер 60 перед началом работы преобразовател  с помощью элемента 61 установки переводитс  в состо ние, при котором на его Q-выходе и на третьих входах элементов И 35 - 37 существуют напр жени  логической единицы,

При угле ft, когда напр жение Uie достигает уставки релейного элемента 22, происходит срабатывание последнего и на его выходе по вл етс  напр жение логической

единицы U22, что вызывает по вление кратковременного импульса 1)26 на выходе первого дифференцирующего элемента 26 и опрокидывание первого RS-триггера 29. в результате чего на Q-выходе по вл етс  напр жение логической единицы U29 и начинаетс  отсчет допустимой зоны подачи управл ющих импульсов. Этот же импульс через элемент ИЛИ 33 и 34 поступает на R-входы первых RS-триггеров 30 и 31, однако не измен ет их состо ние, так как на их Q-выходах уже установлены напр жени  логического нул . Напр жение логической единицы возникает также на выходе элемента И 35, что вызывает на выходе первого

формировател  38 импульсов кратковременный мощный сигнал, включающий тиристор 1 основного ключа переменного тока фазы А. Напр жение на этом ключе скачком падает до нул , происходит естественна 

коммутаци  между тиристорами 8 и 1 и ток нагрузки Ig полностью переходит на тиристор 1. На фиг, 6, как и на фг, 7, 8, естественна  коммутаци  показана протекающей мгновенно. С некоторой задержкой по отношению к углу ft, определ емой параметрами второго формировател  41 (42, 43) импульсов, на выходе последнего по вл етс  напр жение логической единицы и/и Вследствие этого на выходе элемента ИЛИ

- НЕ 50 напр жение Uso становитс  равным напр жению логического нул . Оно через элементы 51 и 52 задержки передаетс  на вторые входы элементов И 35 - 37, тем самым блокиру  прохождение сигналов на управл ющие электроды тиристоров всех основных ключей переменного тока. Следует отметить, что на закрытых основных ключах переменного тока с тиристорами 3, 4 и 5, 6 в это врем  существуют линейные напр жени  трехфазной системы ЭДС ед, ев, ее.

При угле 0з происходит окончание импульса напр жени  Ui3. На выходе первого элемента НЕ 19 вследствие этого возникает напр жение логической единицы Uig, которое через элемент ИЛИ 32 воздействует на R-вход первого RS-триггера 35 и опрокидывает его, что приводит к по влению на его Q-выходе напр жени  логического нул  IJ29 и окончанию допустимой зоны подачи управл ющих импульсов. Через некоторый угол (несколько градусов) напр жение Uia снова по витс , напр жение Uig станет равным нулю и начнетс  новый линейный рост напр жени  Uie на выходе формировател  16 пилообразного напр жени .

Когда ток в фазе А преобразовател  спадет к нулю, на выходе второго формировател  41 сигналов по витс  напр жение логического нул . Тогда на выходе второго дифференцирующего элемента 44 по витс  импульс напр жени  U44, который через второй вход элемента ИЛИ 32 воздействует на R-вход первого RS-триггера 29. Однако состо ние последнего не изменитс , так как он уже был опрокинут импульсом напр жени  Uig. Далее все повтор етс  применительно к тиристорам 7 и 6 дополнительного и основного ключей переменного тока.

Обратимс  теперь к работе оставшейс  части схемы управлени  в режиме фиг. 1. С небольшой задержкой (несколько градусов) после угла 02. когда в тиристоре 1 основного ключа переменного тока фазы А возникает ток и на выходе второго формировател  сигналов 41 возникает напр жение логической единицы, на выходе второго элемента НЕ 47 по вл етс  напр жение логического нул  U47. При угле 02 на Q-аыходе первого RS- триггера 29 по вл етс  напр жение логической единицы U29. Вследствие кратковременного совмещени  напр жений логической единицы Ь 41 и U47 на выходе двухвхо- дового элемента И - НЕ 55 кратковременно по вл етс  напр жение логического нул  Uss, а на выходе трехвходового элемента И - ЕК 58 - напр жение логической единицы Use. Длительность существовани  напр жени  логической единицы Uss в данном слу- чае намного меньше уставки 0уСт элемента 59 выдержки времени. Поэтому на выходе последнего сигнал не по вл етс  и схема управлени  не блокируетс .

Задержка в срабатывании второго фор- мировател  41 (42, 43) сигналов необходима дл  того, чтобы исключить на его выходе кратковременные ложные импульсы на интервалах закрытого состо ни  основного

ключа переменного тока фазы А (В, С) при углах, когда напр жение UK12 (UK34, UKSO) спадает к нулю. На фиг. 6 при отсутствии задержки ложный импульс на выходе второго формировател  сигналов 41 мог бы по витьс  в момент окончани  коммутации между тиристорами 7 и 6 дополнительного и основного (фаза С) ключей переменного тока, когда напр жение UK12 кратковременно спадает к нулю. Такие импульсы могли бы нарушить нормальную работу схемы управлени  преобразовател .

Рассмотрим работу схемы управлени  в режиме фиг. 2, Формирование напр жений Uia - Ui (фиг. 7) происходит аналогично фиг 6 Уставка релейных элементов 22 - 24 с помощью элемента 25 регулировки уставок снижена по сравнению с фиг. 6. До угла 02, начина  от момента снижени  тока к нулю в тиристоре 4 основного ключа переменного тока фазы В, процессы в схеме управлени  аналогичны фиг. 6. Однако затем , когда ток в тиристоре 1 основного ключа переменного тока фазы А снизитс  к нулю, на выходе второго формировател  41 сигналов по витс  напр жение логического нул  U41, на выходе второго дифференцирующего элемента 44 возникает импульс напр жени  U44 и последний попадет на элемент ИЛИ 32, опрокидываетс  первый RS-триггер 29 и на его Q-выходе возникнет напр жение логического нул  U29, т.е. произойдет ограничение допустимой зоны подачи управл ющих импульсов не по факту спадани  ед к нулю, как на фиг. 6, а по факту снижени  тока в тиристоре 1 к нулю.

Рассмотрим работу схемы управлени  в режиме, соответствующем фиг. 3. После угла 01, когда чок в тиристоре 4 спадет к нулю, включитс  с задержкой 93 д « тиристор 8 дополнительного ключа переменного тока (фиг. 8), затем с дополнительной задержкой 0з о к на выходе второго элемента 52 задержки по витс  напр жение логической единицы , которое разблокирует выходы элементов И 35 - 37. Однако к этому времени первый RS-триггер 29 уже будет в таком состо нии, когда на его Q-выходе будет существовать напр жение логической единицы . Поэтому на выходе элемента И 35 сразу же по витс  напр жение логической единицы , а на выходе первого формировател  38 импульсов - сигнал, открывающий тиристор 1 (при угле 0а). Далее в момент времени, соответствующий углу &з, срабатывает релейный элемент 24, принадлежащий фазе С. Это приводит к возникновению импульса напр жени  на выходе первого дифференцирующего элементй 28. Этот импульс подаетс  на S-вход первого RS-триггера 31 и через элементы ИЛИ 32 и 33 на R-входы первых RS-триггеров 29 и 30 соответственно . При этом первые RS-триггера 29 и 31 измен ют свои состо ни  таким образом, что на Q-выходе первого из них возникает напр жение логического нул , свидетельствующее об окончании допустимой зоны подачи управл ющих импульсов на тиристоры фазы А, а на выходе второго - напр жение логической единицы, свидетельствующее о начале аналогичной зоны дл  фазы С.

Первый RS-триггер 30 своего состо ни  не измен ет, так как на его Q-выходе уже существовало напр жение логического нул . На первый вход схемы И 37 поступает напр жение логической единицы, однако из-за того, что в тиристоре 1 протекает ток и на вторые входы всех схем И 35 - 37 подаетс  напр жение логического нул , выходы последних заблокированы. Сигнал на выходе первого формировател  40 импульсов по витс  только после спада тока в тиристоре 1 к нулю, когда на вторые входы всех схем И 35 - 37 будет подано напр жение логической единицы. Импульсы напр жени , которые возникнут на выходе второго дифференцирующего элемента 44 и затем на выходе первого элемента НЕ 19, не измен ет состо ни  первого RS-триггера 29, так как они возникают позже подачи импульса напр жени  на элемент ИЛИ 32 от первого дифференцирующего элемента 28 при угле $з, когда срабатывает релейный элемент 24 и на его выходе по вл етс  напр жение логической единицы U24.

При углевз напр жение логической единицы на Q-выходе первого RS-триггера 31 попадает не только на первый вход схемы И 37, но и на второй вход двухвходовой схемы В - НЕ 57. Так как к этому времени тиристор 6 основного ключа переменного тока фазы С еще не открыт, то на выходе второго формировател  43 сигналов существует напр жение логического нул , а на выходе второго элемента НЕ 49 - напр жение логической единицы, подаваемое на первый вход двух двухвходовой схемы И - НЕ 57. Поэтому на выходе последней возникает напр жение логического нул , а на выходе трехвходовой схемы И - НЕ 58 - логической единицы Usa. Напр жение логической единицы Use существует до тех пор, пока не откроетс  тиристор 6 основного ключа переменного тока фазы С. На фиг. 8 длительность существовани  этого напр жени  получилась меньшей уставки злемента выдержки времени, поэтому работа схемы управлени  не блокируетс . Однако при

уменьшении угла а (при уменьшении уставки релейных элементов) длительность существовани  напр жени  логической единицы Uss может возрасти на столько, что она превысит fycr. Тогда на выходе элемента 59 выдержки времени по витс  напр жение логической единицы, которое поступит на R-вход второго RS-триггера 60. Он опрокинетс  и на Q-выходе по витс  напр жение

логического нул , которое попадет на третьи входы элементов И 35 - 37 и заблокирует их выходы. Работа преобразовател  прекратитс , Дл  ее возобновлени  необходимо увеличить угол а (увеличить уставку

релейных элементов 22 - 24) и затем привести второй RS-триггер 60 с помощью элемента установки положени  триггера 61 в исходное состо ние, при котором на Q-выходе существует напр жение логической

единицы.

Максимальное напр жение на выходе преобразовател  получаетс  в том случае,

если а п л + ъ ( 1 -- ), т.е., когда зона

разрешени  подачи импульсов управлени  расположена симметрично относительно максимума фазной ЭДС и ток через основной ключ переменного тока протекает практически в течение времени существовани 

этой зоны, что может быть при чисто активном характере нагрузки.

Таким образом, использование предлагаемого технического решени  позвол ет расширить диапазон регулировани  углов

отпирани  тиристоров основных ключей переменного тока и вследствие этого увеличить выходное напр жение и мощность непосредственного преобразовател  т- фазного напр жени  одной частоты в однофазное m-кратной частоты.

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Способ преобразовани  т-фазного напр жени  одной частоты в однофазное m-кратной частоты, при котором на основные ключи переменного тока в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров, образующих преобразователь, подают синхронизированные с сетью управл ющие импульсы при отсчете от начала положительной полуволны напр жени  сети, приложенного к i-y основному ключу переменного тока, где ,2т, а на встречно- параллельно включенные тиристоры дополнительного ключа переменного тока, шунтирующего выход преобразовател , подают управл ющие импульсы с задержкой по отношению к моментам спада до нул  выходного тока, по длительности большей времени выключени  тиристоров основных

   ключей переменного тока, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  массога- баритных показателей преобразовател , дл  каждого из основных ключей переменного тока формируют допустимую зону подачи управл ющих импульсов, начало которой определ ют регулируемым углом, отсчитываемым от начала положительной полуволны напр жени  сети, приложенного к i-му основному ключу переменного тока, в

   диапазоне п п а (п + 1)тг, где п 1, 2

   а конец - углом V, определ емым моментом возникновени  первого из следующих положений: спадом напр жени  сети, приложенного к i-му основному ключу переменного тока, к нулю; спадом тока в i-м основном ключе переменного тока к нулю; формированием следующей по пор дку допустимой зоны подачи управл ющих импульсов дл  следующего по пор дку работы основного ключа переменного тока, контролируют протекание тока через 1-й основной ключ переменного тока и подают управл ющий импульс на тиристоры дополнительного ключа переменного тока через врем  задержки после спада этого тока к нулю, а через дополнительное врем  задержки, большее ширины этого управл ющего импульса, дают разрешение дл  управлени  тиристорами всех m основных ключей переменного тока, выбирают основной ключ переменного тока, у которого после по влени  разрешени  существует ближайша  допустима  зона подачи управл ющих импульсов, и открывают его сразу, если допустима  зона сформирована раньше момента по влени  разрешени  или в момент по влени  допустимой зоны, если она сформирована позже момента по влени  разрешени , а после возникновени  тока в цепи упом нутого основного ключа переменного тока запрещают подачу управл ющих импульсов на тиристоры всех m основных ключей переменного тока.
2. 2,Способ по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью блокировани  неправильной работы основных ключей переменного тока, контролируют у каждого Ьго основного ключа переменного тока длительность интервала между началом его допустимой зоны и моментом открыти  его тиристоров, причем если длительность этого интервала превышает значение, соответствующее углу 3  /3т1, где k 1 - коэффициент запаса, то блокируют подачу управл ющих импульсов на тиристоры всех m основных ключей пе ременного тока.
3. 3.Устройство дл  преобразовани  т- фазного напр жени  одной частоты в однофазное m-кратной частоты, содержащее m

   тиристорных основных ключей переменного тока, тирйсторный дополнительный ключ переменного тока на выходе, фильтр в виде последовательной резонансной LC-цепи, 5 настроенный с учетом реактивности нагрузки на m-кратную частоту, а также синхрони- зированную с сетью систему импульсно-фазового управлени , состо щую из m каналов напр жени , и блок уп- 0 равлени  тиристорами дополнительного ключа переменного тока с первым элементом задержки и вторым формирователем управл ющих импульсов, воздействующим на тиристоры дополнительного ключа пере5 менного тока, причем в состав каждого 1-го канала напр жени  входит трансформаторный датчик, вход которого,  вл  сь входом 1-го канала напр жени , подключен к 1-й фазе ЭДС сети, а выход- к последовательно

   0 соединенным первому формирователю сигналов , формирователю пилообразного напр жени , релейному элементу с регулируемой уставкой, а также первый формирователь управл ющих импульсов,

   5 выход которого одновременно  вл етс  выходом 1-го канала напр жени , воздействующий на тиристоры 1-го основного ключа переменного тока,отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона регули0 ровани  напр жени , в состав каждого 1-го канала напр жени  дополнительно введены первый элемент НЕ, первый дифференцирующий элемент, первый RS-триггер, первый элемент ИЛИ с числом входов т+1,

   5 трехвходовый элемент И, причем выход первого формировател  импульсов соединен дополнительно с входом первого элемента НЕ, выход которого объединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а выход ре0 лейного элемента с регулируемой уставкой подключен к первому дифференцирующему элементу, выход которого подключен к входам первых элементов ИЛИ всех каналов напр жени , кроме собственного, и к 5-вхо5 ду первого RS-триггера, R-вход которого присоединен к выходу первого элемента ИЛИ, а его выход - к первому входу трехвхо- дового элемента И, выход которого подключен к входу первого формировател 

   0 управл ющих импульсов, причем выход 1-го оптронного датчика тока i-й фазы преобразовател , вход которого,  вл  сь одновременно входом i-ro канала тока, подключен параллельно 1-му основлому ключу пере5 менного тока, причем в состав i-ro канала тока вход т также второй формирователь сигналов, второй элемент НЕ и второй дифференцирующий элемент, входы последних объединены и подключены к выходу второго формировател  сигналов, вход которого

   присоединен к выходу оптронного датчика тока, выход второго дифференцирующего элемента подключен к второму входу первого элемента ИЛИ 1-го канала напр жени , а выход второго элемента НЕ присоединен к первому входу 1-го двухвходового элемента И - НЕ. второй вход которого подключен к выходу первого RS-триггера 1-го канала напр жени , а выход - к i-му входу т-входово- го элемента И - НЕ, причем выход последнего через элемент выдержки времени подключен к R-входу второго RS-триггера , S-вход которого присоединен к элементу установки положени  триггера, его выход к третьим входам трехвходовых элементов И всех m каналов напр жени , причем выход каждого 1-го оп тронного датчика тока подключен к 1-му входу m-входовой схемы ИЛИ-НЕ, выход которой присоединен к первому элементу задержки, выход которой объединен с вторым элементом задержки и третьим дифференцирующим элементом, выход которого соединен с входом второго формировател  управл ющих импульсов, причем выход второго элемента задержки подключен к вторым входам трех трехвходовых элементов И всех m каналов напр жени .

   Lc

   и 3s

   Г I

   C/t

   К

   1/2SU27

   U« 774- & 9i 7

   Ц  U Ц6Л

   Ut Clt Use Us UcЈ,

   T

   Uc

   Z.

   Ј

   Uc

   а с и™ Uc

   Фиг 6

   96t-9l72.l

   #,ya- i/ft- l

   UK

   Uzic

   Uzu.l

   Uze

   Uu -L-

   frff

   I/to

   Uur

   Ul9

   //1Л TJ--L.

   U v

   /syzm

   t

   n