SU993432A1 - Устройство дл фазового управлени вентильным преобразователем - Google Patents

Description

Изобретение относится к области' электротехники и может быть использовано для управления вентильными преобразователями переменного и постоянного трка, предусматривающими ·* возможность включения вентилей как в'диапазоне отстающих, так и опережающих углов ⁷управления, к числу которых относятся, например, тиристор- .θ ные выпрямители, выполненные на полностью управляемых ключевых’ приборах.

Известны устройства фазового управления вентильными преобразователями, состоящие из фазосдвигающе- 15 го устройства, подключенного к форми-. рователю импульсов в каждом канале, принцип действия которых основан на сравнении опорного и управляющего сигналов Ии й. 20

Недостатком данных устройств является низкое быстродействие, ограниченное частотой питающей сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 25 многоканальное устройство для фазового управления вентильным преобразователем, содержащее в каждом канале последовательно включенные компаратор, инвертирующий усилитель и 30 дифференцирующую цепь, выход которой подключен к соответствующему входу блока формирователей управляющих импульсов, первый вход компаратора в каждом канале предназначен для подключения управляющего напряжения, а второй для подключения соответствующего опорного напряжения [з].

Сравнений управляющего и опорных сигналов в устройстве производится на участках изменения опорных сигналов в каком-либо одном направлении, что является причиной неодинаковой частоты формирования управляющих импульсов в динамике при возрастании и убывании управляющего сигнала. Эта особенность придает вентильным преобразователям указанного класса свойство неполной управляемости, выражающееся в несимметричной реакций выходной ЭДС преобразователя на быстрые изменения управляющего сигнала в сторону возрастания и убывания. Указанный недостаток устройств вентильного фазового управления ведет к недоиспользованию динамических возможностей и частотных свойств полностью управляемых преобразователей, следствием чего является их низкое быстродействие.

•Цель изобретения - повышение быстродействия вентильных преобразователей при отработке управляющих воздействий .

Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для фазового управления вентильным пре- , образоватёлем содержащее, в каждом канале,, последовательно включенные, компаратор, инвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выход которой подключен к соответствующему входу блока формирователей управляющих импульсов, ратора в каждом для подключения' жения, а второй блоком форимпульсов , с инвертирувыходами и в первый вход компаканале предназначен управляющего напря- для подключения соответствующего опорного напряжения, снабжено дополнительным мирователей управляющих дифференцирующим блоком ющим и не инвентирующим каждом канале дополнительными неинвертирующим усилителем и дифференцирующей цепью, двумя элементами Ии элементом-ИЛИ, причем выходы компараторов в каждом канале через дополнительные неинвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь подключены к соответствующим входам дополнительного блока формирователей управляющих jq импульсов, соответствующие выходы каждого из обоих вышеуказанных формирователей подключены к первым входам элементов И в каждом канале, к вторым входам которых подключены соответственно инвертирующий и. неинвертирующий выходы дифференцирующего блока, а выхода элементов И подключены в каждом канале ко входам элемента ИЛИ, выход которого служит для подключения к управляющим электродам соответствующих вентилей, а вход дифференцирующего блока подключен к первому ;входу компаратора, каждого канала.

На фиг. 1 представлена принципи- 45 'альная схема предлагаемого устрой- ства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу при управлении 3-фазным мостовым преобразователем на полностью управляемых вентилях,' на фиг. 2 - управляющие импульсы, поступающие на управляющие электроды вентилей, выделены штриховкой ,

Устройство содержит в каждом из шести каналов 1-6 узел сравнения управляющего и опорного сигналов, выполненный в виде компаратора 7 ход которого подключен вертирующего усилителя тирующего усилителя 9, через дифференцирующие связаны с соответствующими входами блоков формирователей управляющих импульсов 12 и 13, выходы которых , вык входам ин8 и неинвервыходы которых цепи 10 и 11 подключены соответственно к первым входам двухйходовых элементов совпадения И 14 и 15, вторые входы которых соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим выходами дифференцирующего блока 16, а выходы элементов совпадения через эле, мент ИЛИ 17 связаны с управляющим электродом вентиля, причем вход дифференцирующего блока 16 соединен с управляющим входом компаратора 7.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход компаратора 7 управляющего напряжения 18 и опорного напряжения 19, которыми для каналов управления вентилями анодной группы являются фазные напряжения питания, а для катодной группы инвертированные фазные напряжения питания, на выходе компаратора формируется модулируемое по ширине прямоугольное напряжение (фиг. 2). Это напряжение инвертируется усилителем 8, повторяется .усилителем 9 и после дифференцирования цепями 10 и 11 поступает на входы блоков формирователей управляющих импульсов 12 и 13 в виде коротких запускающих импульсов, В результате на входе формирователя 12 выделяются кратковременные положительные импульсы 20, формирующиеся позднее точек естественной коммутации в моменты, когда управляющий сигнал сравняется с убывающим по величине опорным сигналом. На входе формирователя 13 запускающие импульсы 21 формируются раньше точек естественной коммутации в моменты равенства управляющего сигнала с возрастающим опорным, сигналом. При этом на выходе формирователя 12 образуются широкие управляющие импульсы 22, действующие в диапазоне отстающих углов управления. На выходе формирователя 13 управляющие импульсы 23 формируются в диапазоне опережающих углов управления. При постоянстве управляющего сигнала абсолютные величины углов 24 и 25 управления равны между собой. Поэтому в установившемся режиме работы преобразователя управляющие импульсы можно подавать на вентиль с выхода любого из двух формирователей, например с выхода формирователя 13 (фиг. 2).

В переходном процессе, если управляющее напряжение 18 возрастает, управляющие импульсы на вентиль поступают с выхода формирователя 12, так как в этом случае на вход схемы 60 14 совпадения с неинвертирующего выхода дифференциатора 16 поступает разрешающий сигнал. Управление преобразователем в это время осуществляется в диапазоне отстающих углов, что обеспечивает безынерционную ре5 акцию выходной ЭДС на изменение управляющего сигнала. Если управляющий сигнал убывает, разрешающий сигнал с инвертирующего выхода дифференциатора 16 подается на вход схемы 15 совпадения, при этом снимается разрешающий сигнал совпадения. Управление преобразователем с этого момента начинает осуществляться в диапазоне опережающих углов, что также обеспечивает безынерционность отработки устройством управляющего сигнала. В результате достигается симметричность и безынерционность реакции выходной ЭДС преобразователя на изменения управляющего воздействия в обоих направлениях и повышение его быстродействия.

Предлагаемое устройство за счет увеличения быстродействия и, как следствие, улучшения динамических свойств преобразователя позволяет повысить точность существующих систем электропривода, способствует повышению их устойчивости, а значит и уменьшению стоимости регуляторной части привода. Устройство целесообразно применять как в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока, так и в быстродействующем электроприводе постоянного тока без дополнительных функциональных доработок. В отличии от существующих тиристорных преобразователей, трант зисторные преобразователи с ключами двусторонней проводимости или тиристорные преобразователи с искусственной коммутацией с предлагаемым управляющим устройством могут работать при частотах сигнала управления много выше частоты питающей сети. С развитием элементной базы, в частности с разработкой новых типов мощных транзисторов, во многих реверсивных преобразователях два комплекта тиристорных вентилей можно будет заменить на один комплект транзисторных ключей двусторонней проводимости. Повышение точности и быстродействия работы электропривода ведет к повышению производительности существующих механизмов, что, в конечном итоге, положительно отразится на качестве и количестве продукции.

ί Экономический эффект от внедрения изобретения может быть создан за счет повышения производительности · и точности механизмов и уменьшения стоимости регуляторной части привода.

Claims (3)

1. Цель изобретени  - повьспесше быс родействи  вентильных преобразовате лей при отработке управл ющих возде ствий , Поставленна  цель достигаетс  те что многоканальное устройство дл  фазового управлени  вентильным преобразоватёлем содержащее, в каждом канале,, последовательно включенные, компаратор, инвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выход которой подключен к соответствующему входу блока формирователей управл ющих импульсов, первый вход компаратора в каждом канале предназначен дл  подключени  управл ющего напр женин , а второй - дл  подклкгчени  соответствующего опорного напр жени  снабжено дополнительным блоком формирователей управл ющих импульсов, дифференцирующим блоком с инвертирующим и не инвентирующим выходами и в каждом канале дополнительными неинвертирующим усилителем и дифференцирующей цепью, двум  элементами И и элементом-ИЛИ, причем выходы компараторов в каждом канале через дополнительные неинвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь подключены к соответствующим входам дополнитель ного блока фop 1иpoвaтeлeй управл ющи импульсов, соответствующие выходы из обоих вышеуказанных формирователей подключены к первым входам элементов И в каждом канале, к вторым входам которых подключены соответственно инвертирующий и. неинвертирующий выходы дифференцирующего блока, а выходы элементов И подключены в каждом канале ко входам элемента ИЛИ, выход которого служит дл  подключени  к управл ющим электродам соответствующих вентилей, а вход дифференцирующего блока подклю чен к первому ;входу компаратора, каж дого канала. На фиг. 1 представлена принципиальна  схема предлагаемого устрой- ства; на фиг. 2 - временные диаграм мы, по сн ющие его работу при управ лении 3-фазным мостовым преобразова телем на полностью управл емых вентил х , на фиг. 2 - управл ющие импульсы , поступающие на управл ющие электроды вентилей, выделены штрихо кой, Устройство содержит в каждом из шести каналов 1-6 узел сравнени  уп равл ющего и опорного сигналов, выполненный в виде компаратора 7, выход которого подключен к входам инвертирующего усилител  8 и неинвертирующего усилител  9, выходы котор через дифференцирующие цепи 10 и 11 св заны с соответствующими входами .блоков формирователей управл ющих импульсов 12 и 13, выходы которых подключены соответственно к первым входам двухбходовых элементов совпадени  И 14 и 15, вторые входы которых соединены соответственно с инвертирующим и неинвертирующим выходами дифференцирующего блока 16, а выходы элементов совпадени  через элемент ИЛИ 17 св заны с управл ющим электродом вентил , причем вход дифференцирующего блока 16 соединен с управл ющим входом компаратора 7. Устройство работает следующим образом. При подаче на вход компаратора 7 управл ющего напр жени  18 и опорного напр жени  19, которыми дл  каналов управлени  вентил ми анодной группы  вл ютс  фазные напр жени  питани , а дл  катодной группы инвертированные фазные напр жени  питани , на выходе компаратора формируетс  модулируемое по ширигзе пр моугольное напр жение (фиг. 2). Это напр жение инвертируетс  усилителем 8, по зтор етс  усилителем 9 и после дифференцировани  цеп ми 10 и 11 поступает на входы блоков формирователей управл ющих импульсов 12 и 13 в виде коротких запускающих импульсов, В результате на входе формировател  12 выдел ютс  кратковременные положительные импульсы 20, формирующиес  позднее точек естественной коммутации в моменты, когда управл ющий сигнал сравн етс  с убывающим по величийе опорным сигналом. На входе форми-. ровател  13 запускающие импульсы 21 формируютс  раньше точек естественной коммутации в моменты равенства управл ющего сигнала о возрастающим опорным, сигналом,.При этом на выходе формировател  12 образуютс  широкие управл ющие импульсы 22, действующие в диапазоне отстающих углов управлени . На выходе формировател  13 управл ющие импульсы 23 формируютс  в диапазоне опережающих углов управлени . При посто нстве управл ющего сигнала абсолютные величины углов 24 и 25 управлени  равны между собой. Поэтому в установившемс  режиме работы преобразовател  управл ющие импульсы можно подавать на вентиль с выхода любого из двух формирователей , например с выхода формировател  13 (фиг, 2). В переходном процессе, если управл ющее напр жение 18 возрастает, управл ющие импульсы на вентиль поступают с выхода формировател  12, так как в этом случае на вход схемы 14 совпадени  с неинвертирующего выхода дифференциатора 16 поступает разрешающий сигнал. Управление преобразователем в это врем  осуществл етс  в диапазоне отстающих углов, что обеспечивает безынерционную реакцию выходной ЭДС на изменение управл ющего сигнала. Если управл ющий сигнал убывает, разрешающий сигнал с инвертирующего выхода дифференциатора 16 подаетс  на вход схемы 15 совпадени , при этом снимаетс  разрешающий сигнал совпадени . Управление преоораэователем с этого момента начинает осуществл тьс  в диапазо не опережающих углов, что также обес печивает безынерционность отработки устройством управл ющего сигнала. В результате достигаетс  симметричность и безынерционность реакции выходной ЭДС преобразовател  на изменени  управл ющего воздействи  в обо их направлени х и повышение его быст родействи . Предлагаемое устройство за счет увеличени  быстродействи  и, как следствие, улучшени  динамических свойств преобразовател  позвол ет повысить точность существующих систем электропривода, .способствует повышению их устойчивости, а значит и уменьшению стоимости регул торной части привода. Устройство целесообразно примен ть как в частотно-ре гулируемом электроприводе переменного тока, так и в быстродействуйидем электроприводе посто нного тока без дополнительных функциональных доработок , в отличии от существуюпих тиристорных преобразователей, трант зисторные преобразователи с ключами двусторонней Проводимости или тиристорные преобразователи с искусственной коммутацией с предлагаемым управл ющим устройством могут работать при частотах сигнала управлени  много выше частоты пита1Ш1ей сети. С раз витием элементной базы, в частности с разработкой новых типов мощных транзисторов, во многих реверсивных преобразовател х два комплекта тиристорных вентилей можно будет заменить на один комплект транзисторных ключей двусторонней проводимости. Повышение точности и быстродействи  работы электропривода ведет к повышению производительности существующих механизмов, что, в конечном ито ге, положительно отразитс  на качест . ве и количестве продукции. I Экономический эффект от внедрени  изобретени  может быть создан за счет повышени  производительности и точности механизмов и уменьшени  стоимости регул торной части привода Формула изобретени  Устройство дл  фазового управлени  вентильным преобразователем, содержащее в каждом канале последовательно включенные компаратор, инвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выход которой подключен к соответствующему входу блока формирователей управл ющих импульсов, , первый вход компаратора в каждом канале предназначен дл  подключени  управл имаего напр жени , а второй дл  подключени  соответствующего опорного напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно снабжено дополнительнымблоком формирователей управл ющих импульсов, дифференцирующим блоком с инвертирующим и неинвертирующим выходами и в каждом каг вале дополнительными неинвертнрующим усилителем и дифференцирук цей цепью, двум  элементами И и элементом ИЛИ, причем выходы компараторов в каждом канале через дополнительный неинверjтирующий усилитель и дифференцирующую цепь подключены к соответствующим входам дополнительного блока формирователей управл ющих импульсов, соответствующие выходы каждого из обоих вьааеуказанных формирователей подключены к первым входам элементов И в каждом канапе, к вторым входам которых подключены соответственно инвертиаующий и неинвертируюадий выходы дифференцирующего блока, а выходы элементов И подключены в каждом канале к входам элемента ИЛИ, выход которого служит дл  подключени  к управл ющим электродам соответству- ннцих вентилей, а вход дифференцирующего блока подключен к первому входу компаратора каждого канала. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Писарев А. Л., Деткин Л. П. Управление тиристорными преобразовател ми . М., Энерги , 1975, с. 64.
2. 2.Авторское свидетельство СССР №741409, кл. Н 02 Р 13/16, 1978.
3. 3.Лебедев А. М. След щерегулируемые тиристорные электроприводы серии ЭТ6И дл  механизмов подачи станков с ЧПУ. Электротехническа  промищленность . Электропривод, 1975, вып. 4(39), с. 4-6.