SU1399868A1 - Устройство дл управлени тиристорами преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  преобразовател ми, включающими два комплекта вентильного оборудовани . Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей путем обеспечени  возможности управлени  вторым вентильным комплектом преобразовател . Информаци  о частоте и фазе напр же

Description

|СЛ

Пп.1

ни  сети поступает в каналы управлени  1 через однофазные трансформаторы 10 блоков синхронизации 2 с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл.град. В фазосмещающем блоке 3 трапецеидальные импульсы напр жени  отрицательной пол рности используютс  дл  зар да конденсаторов 16, 18 и задают последовательность вступлени  в работу коммутирующих транзисторов 20 генераторов 14, 15, которые поочередно из режима отсечки коллекторного тока переход т в режим насыщени . В результате этого конденсаторы 16, 18 подключаютс  к транзисторам 22, 36 токового зеркгша, которые наход тс  в провод щем состо нии. Полученное в результате разр да формирующего конденсатора 16 пилообразное напр жение сравниваетс  с посто нным напр жением на опорном конденсаторе 18, а их разность прикладьгааетс  к диоду 17 и через светоизлучатель оптрона 24 и резистора 25 поступает на эмиттер однопереходного транзистора 30. Когда разность этих напр жений достигнет порога переключени  одно- переходного транзистора 30, конденсатор 18 разр дитс  и на светоизлучаю- щем элементе оптрона 24 сформируетс  световой импульс, включающий фотоприемник оптрона 4. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  преобразовател ми, включающими два комплекта вентильно- го оборудовани , в частности непосред ственным преобразователем частоты или реверсивным преобразователем.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей путем обеспечени  возможности управлени  вторым вентильным комплектом преобразовател .

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема устройства дЛ  управлени  непосредственным преобразователем частоты; на фиг. 2 - схема распределител  импульсов управлени ; на фиг. 3 - принципиальна  схема устройства дл  управлени  реверсивным преобразова- теЛем.

Устройство дл  управлени  тиристорами преобразовател  содержит три фазных канала 1 управлени , каждый из которых состоит из блока 2 синхрони- зации, вход которого подключен к соответствующему фазному напр лсению, а выходы подключены к синхронизирующим входам фазосдвигающего 3 и дополнительного 4 фазосдвигающего бло- ков, управл ющие входы которых через разв зывающий резистор 5 подключены к выходу источника 6 напр жени  ,уп- равлени , а противоположные выходы че .рез элементы 7 и 8 гальванической разв зки подключены к входам нуль- органа 9.

Блок 2 синхронизации выполнен на однофазном трансформаторе 10, первична  обмотка которого  вл етс  входом блока 2, а вторична  обмотка подключена к концам цепочки из последовательно соединенных ограничительного резистора 11, двустороннего стабилитрона 12 и дополнительного двустороннего стабилитрона 12. Точка соединени  резистора 11 и стабилитрона 12  вл етс  одним, а точка соединени  вторичной обмотки трансформатора 10 и стабилитрона 13 - другим выходами блока 2. Точка соединени  стабилитронов 12 и 13 подключена к общей шине устройства, соединенной с нулевик проводом сети.

Фазосдвигающий блок 3 выполнен на двух генераторах 14 и 15 пилообразного напр жени . Каждый генератор 14 и 15 выполнен на формирующем конденсаторе 16, защунтированном цепочкой из последовательно соединенных опорного диода 17 и опорного, конденсатора 18 и включенного между общей шиной и точкой соединени  анода разр дного диода 19 и коллектора коммутирующего транзистора 20, база которого через входной резистор 21 подключена к катоду диода 19, другого генератора 14 или 15,  вл ющемс  синхронизиругащим входом блока 3. Между общей шиной и точкой соединени  эмиттеров транзисторов 20 генераторов l4 и 15 включен разр дный транзистор 22, база которого  вл етс  управл ющим входом блока 3. Между базой и эмиттером транзисторов 20 генераторов 14 и 15 встречно направлению база-эмиттерно- го перехода включены согласующие диоды 23.

Дополнительный фазосдвигающий блок 4 выполнен идентично блоку 3 на транзисторах другого типа проводимости и с изменением направлени  включени  диодов 17, 19.и 23 на противоположное .

Элементы 7 гальванической разв зки 20 ни  которых подключена к одному из

вьталнены каждый на оптроне 24, све- тоизлучающий элемент которого зашунтирован резистором 25 и включен между соответствующим выходом блока 3 и одним входом нуль-органа 9, а фотоприемник включен через параллельную RC-цепочку 26 между источником 27 посто нного напр жени  и соответствующим входом распределител  28 импульсов управлени , вьшолненного на сум- мирующих диодах 29, подключенных к включенным в шестифазную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов (не показаны), вт оричные обмотки которых подключены к управл ющим переходам вентилей преобразовател .

Элементы 8 гальванической разв зки 5 выполнены идентично элементам 7 с той разницей, что их светоизлу- чающие элементы подключены к другому входу нуль-органа 9, выполненного на однопереходном транзисторе 30, эмиттер которого  вл етс  одним входом нуль-органа 9, перва  база через регулируемый резистор 31 подключена к источнику 27, а втора  база через последовательно соединенные резистор 32 и разв зывающие диоды 33 и 34 подключена к эмиттеру транзистора 30. Точка соединени  диодов 33 и 34 подключена к общей шине, а точка соединени  диода 33 с резистором 32  вл етс  другим входом нуль-органа 9.

Дл  управлени  непосредственным преобразователем частоты источник 6 напр жени  управлени  выполнен в виде генератора 35 модулирующего сигнала , а блоки 3 и А снабжены дополнительным транзистором 36 соответствующего типа проводимости, включенным с разр дным транзистором 22 по схеме токового зеркала (фиг.1).

Дл  управлени  реверсивным преобразователем источник 6 напр жени  управлени  выполнен в виде источника двухпол рного напр жени , состо щего из двух последовательно соединенных конденсаторов 37 и 38, первый из которых зашунтирован резистором 39 и подключен свободным концом

к общей шине, а другой - регулируе- мым резистором 40, средний вывод которого  вл етс  выходом источника 6 . и двум  последовательно соединенными диодами 41 и 42, точка соединевыходов блока 2 одного из каналов 1 управле-ни  (фиг. 2).

Устройство (4иг. 1), предназначено дл  управлени  преобразователем частоты, выполненным по мостовой трех- фазно-однофазной схеме, работает следующим образом.

Информацию о частоте, амплитуде и форме однофазного напр жени  на выходе преобразовател  несет модулирующий сигнал, поступающий от генератора 35 модулирующего напр жени . Модулирующее напр жение задает пор док

вступлени  в работу вентильных Комплектов преобразовател  и периодическое изменение углов включени  силовых тиристоров. В качестве модулирующего напр жени  используетс  синусоидальное напр жение низкой частоты. В зависимости от пол рности модулирующего напр жени  вступают в работу фазосмещающие блоки 3 и 4, осуществл ющие раздельное управление соответствую1Щ1м вентильным комплектом. Переключение вентильных комплектов происходит при переходе модулирующего напр жени  через нуль и максималы- ньгх углах включени  тиристоров преобразовател . Периодическое изменение углов включени  силовых тиристоров преобразовател  осуществл етс  изменением времени разр да формирующего конденсатора 16 посредством изменени  величины коллекторного тока транзистора 22 токового зеркала пропорцио нального уровн  напр жени  генератора 35. Диапазон изменени  углов включени  тиристоров при формирор.чнии кри

вой выходного напр жени  близок к 180 эл.град.

Поскольку сопротивление эмиттерных переходов транзисторов 22 и 36 токо- вого зеркала мало по сравнению с сопротивлением резистора 5, входна  цепь характеризуетс  линейной вольт- ампернон зависимостью. При этом базовые и коллекторные токи транзисторов 22 и 36 токового зеркала соответственно равны, так как транзисторы имеют взаимно согласованные характеристики. Величина базового тока по сравнению

с коллекторным пренебрежимо мала. По- 15 а напр жение на опорных конденсатоэтому имеет место равенство входного и коллекторных токов транзисторов, т.е. 1ру IK, Учитыва , что имеет место ли1гейна  входна  вольт- амперна  характеристика, а также равенство входного и коллекторного токов , очевидно, что регулировочна  характеристика линейна. Так как величина тока разр да,и, следовательно.

врем  разр да формирующего конденса- 25 тоизлучающего элемента оптрона 24

тора 16 зависит только от величины входного тока, различные дестабилизирующие факторы, например температурные изменени  параметров, старение транзисторов, нестабильность напр жени  сети и т.п., не оказывают существенного вли ни  на врем  разр да , что улучшает фазовую стабильность выходных импульсов и повьппает точность поддержани  выходного напр жени  преобразовател .

Информаци  о частоте и фазе напр жени  сети поступает в каналы 1 управлени  через однофазные трансформаторы 10 блоков 2 синхронизации с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл. град. Поступившее синусоидальное напр жение ограничиваетс  по максимуму двусторонними стабилитронами 12 и 13 и преобразуетс  в знакопеременные трапецеидальные импульсы. В фазо смещающем блоке 3 импульсы напр жени  отрицательной пол рности используютс  дл  зар да конденсаторов 16 и 18 и задают последовательность вступлени  в работу коммутирующих транзисторов 20 генераторов 1Д и 15 в соответствии с последовательностью фаз напр жени  сети. Зар д конденсаторов 16 и 18 осуществл етс  током, протекающим через диоды 17 и 19. Управление коммутирующими транзисторами 20 генераторов 14 и 15 осуществл етс  противофазными импульсами

ю

98686

блока 2, поступающими на базу через резисторы 21 с анодов стабилитронов 12 и 13. Под воздействием управл ющего тока коммутирующие транзисторы 20 генераторов 1А и 15 поочередно из режима отсечки коллекторного тока переход т в режим насыщени . В результате этого конденсаторы 16 и 18 подключаютс  к транзисторам 22 и 36 токового зеркала, которые наход тс  в провод щем состо нии. При этом формирующие конденсаторы 16 разр жаютс  транзистором 22 токового зеркала.

pax 18 не измен етс , так как протеканию разр дного тока преп тствует диод 17. Полученное в результате разр да формирующего конденсатора 16 пилообразное напр жение сравниваетс  с посто нным напр жением на опорном конденсаторе 18, а их разность прикладьгоаетс  к диоду 17 и через параллельную цепь, состо щую из сверезистора 25, поступает на эмиттер однопереходного транзистора 30. Когда разность этих напр жений достигнет порога переключени  однопереходного транзистора 30, уменьшитс  сопротивление эмиттерного перехода, конденсатор 18 разр дитс  и на све- тоизлуч ающем элементе оптрона 24 сформируетс  световой импульс, включающий фотоприемник оптрона 4.

Фазосмещающий блок 4 работает аналогично , за исключением того, что дл  Зар да конденсаторов 16 и 18 и

управлени  коммутирующими транзисторами 20 генераторов 14 и 15 используютс  импульсы положительной пол рности блока 2.

Переменный резистор 31 предназначен дл  симметрировани  выходных импульсов по фазам. Необходимость симметрировани  обусловлена неидентичностью параметров однопёреходных транзисторов по величине порога переключеии  и отпадает в случае подбора транзисторов по параметрам.

Поскольку процессы разр да конденсаторов протекают в различные по- лупериодь напр жени  сети, на выходах фазосмещающего устройства формируютс  симметричные, сдвинутые по фазе на угол 180 эл.град. управл ющие импульсы. Поскольку в фазных каналах управлени  процессы формировани 

импульсов протекают с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл.град., на выходах каналов управлени  действуют две трехфазные системы управл ющих импульсов , сдвинутых между собой на 60 эл.град, так как система управлени  вентнпьным комплектом должна обепечить включение силовых тиристоров преобразовател  сдвоенными импульсами , следующими через 60 эл.град. Каналы управлени  подключены через суммирующие диоды 29 к включенным в шестифазную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов, вторичные обмотки которых подключены к управл ющим электродам силовых тиристоров преобразовател .

Устройство, изображенное на фиг.2, работает аналогично описанному.

Раздельное управление вентильными комплектами реверсивного преобразовател  достигаетс  тем, что управл ющи импульсы подают только на один, работающий в дакньй момент вентильный комплект. Переключение вентильных комплектов достигаетс  изменением пол рности управл ющего сигнала на входе фазосмещающих блоков 3 и А. В зависимости от пол рности сигнала на входе вступают в работу фазосмещаю- щие устройства 3 или 4, осуществл ющие на транзисторах 20 и 22 одного типа проводимости управление первым, а на транзисторах противоположного типа - управление вторым вентильным комплектами. Входной управл ющий сигнал формируетс  источником 6 двух пол рного напр жени , выполненным на конденсаторах 37 и 38, которые через выпр мительные диоды А1 и 42 зар жены соответственно до удвоенного и амплитудного значени  напр жени , ограниченного стабилитроном 12. Напр жение конденсаторов 37 и 38 поступает на регулируемый 40 и посто нный 39 резисторы. В среднем положении движка резистора 40 напр жение, поступающее на вход фазосмещающих б;зоков 3 и 4, равно нулю, а в крайних положени х - максимальное положительное или отрицательное. Изменение угла включени  силовых тиристоров вентильных комплектов достигаетс  изменением времени разр да формирующих конденсаторов 16 посредством изменени  величины каплекторнгго тока раз- р днсто транзистора 22. При максимальном уровне управл ющего напр жени  угол включени  тиристоров близок к нулю, что соответствует максимальному напр жению на выходе преобразовател . Переключение вентильных комплектов происходит в момент перехода управл ющего напр жени  через нуль при максимальных углах включени . Ра- бочие углы, соответствующие требуемому выходному напр жению, устанавливаютс  после переключени  вентильного комплекта.

Таким образом, благодар  введению в каждый фазный канал управлени  двух фазосмещающих блоков, осущест- . вл ющих на транзисторах одного типа проводимости управление первым, а на

транзисторах противоположного типа - управление вторым вентильными комплектами , достигаетс  распшрение функциональных возможностей устройства.

Claims (2)

1. Устройство дл  управлени  тиристорами преобразовател , содержащее источник посто нного напр жени ,

источник напр жени  управлени  и

три фазных канала управлени , каждый из которых состоит из фазосдвигающе- го блока, управл ющий вход которого подключен к источнику напр жени  управлени , синхронизирующие входь - к выходам блока синхронизации, вход которого подключен к соответствующему фазному напр жению, а противофазные выходы фазосдвигающего блока через элементы гальванической разв зки - к входу нуль-органа, причем блок синхронизации выполнен на однофазном трансформаторе, первична  обмотка которого  вл етс  входом

блока синхронизации, а вторична  обмотка одним концом подключена к одному синхронизирующему входу фазосдвигающего блока, а другим концом через ограничительный резистор - к

другому синхронизирующему входу фазосдвигающего блока и к одному выводу двустроннего стабилитрона, фазосдви- гающий блок выполнен в виде двух генераторов пилообразного напр жени ,

каждый из которых выполнен на формирующем конденсаторе, ркпюченном между общей шиной устроистпа, соединенной с нулевым прон(дгь гети, и точкой соедин( ко.тгкгорл комму10

15

20

25

тирующего транзистора и анодом разр дного диода и зашунтированном цепочкой из последовательно соединенных опорного диода и опорного конденсатора , точки соединени  которых между собой  вл ютс  соответствующим выходом фазосдвигающего блока, син- хронизируюгаим входом которого  вл етс  катод разр дного диода соответствующего генератора пилообразного напр жени , а управл ющим входом - подключенна  через разв зьгаающий резистор база общего дл  обоих генераторов пилообразного напр жени  разр дного транзистора, включенного между общей шиной и точкой соединени  эмиттеров коммутирующих транзисторов обоих генераторов пилообразного напр жени , базы которых через входные резисторы подключены к катоду разр дного диода другого генератора пилообразного напр жени , нуль-орган вьтолнен на двух разв зьшающих диодах и однопереходном транзисторе, эмиттер которого подключен к катоду одного разв зьгоающего диода и  вл етс  одним входом нуль- органа, перва  база через регулируемый резистор подключена к источнику посто нного, напр жени , а втора  база - к одному выводу резистора, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , оно снабжено распределителем импульсов управлени , вьтолиенным на суммирующих диодах, подключенных к включенным в шестифазную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов, вторичные обмотки которых предназначены дл  подключени  к управл ющим переходам тиристоров преобразовател , в каждом канале управлени  блок синхронизации снабжен дополнительным двусторонним стабилитроном, включен- ньм между одним концом вторичной об- мотки однофазного трансформатора и другим выводом основного двустороннего стабилитрона, подключенным к общей шине, фазосдвигающий блок снабжен двузо м  согласукнчими диодами, включенными между базой и эмиттером коммутирующих транзисторов генераторов пилообразного напр жени  в направлении.

1399868

между соответствующим выходом фазо- сдпигающего блока и входом нуль-органа , а фотоприемник через параллельную RC-цепочку включен между источником питани  и соответствующим входом распределител  импульсов управлени , каждый канал управлени  снабжен дополнительным фазосдвигаю- щим блоком и двум  дополнительными элементами гальванической разв зки, выполненными идентично основному фазосдвигающему блоку с заменой на транзисторы другого типа проводимости и изменением направлени  включени  диодов на противоположное и основному элементам гальванической разв зки, причем входы дополнительного фазосдвигающего блока подключены к соответствующим входам основного фазосдвигающего блока, его выходы через фотоприемники дополнительных элементов гальванической разв зки подключены к соответствующим входам распределител  импульсов управлени  и через светоизлучающие элементы дополнительных элементов гальванической разв зки - к точке соединени  другого вывода резистора и анода другого разв зывающего диода,  вл ющейс  другим входом нуль-орга30

40

Да подключен к аноду одного разв зывающего диода нуль-органа и к об- 35 щей шине

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью формировани  полуволн синусоидального однофазного напр жени , близких к форме модулирующего сигнала, источник напр жени  управлени  выполнен в виде генератора модулирующего сигнала, а фазосдвигающие блоки в каждом канале управлени  снабжены каждый дополнительным транзистором соответствующего типа проводимости, включенным с разр дным транзистором по схеме токового зеркала.

3,Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью (Раздельного управлени  вентильными комплектами, источник напр жени  управлени  выполнен в виде исто ни45

встречном направлению база-эмиттерно- 55 двухпол рного напр жегш , состо го перехода, элементы гальваническойщего из двух последовательно соедиразв зки выполнены каждый на оптроне,ненных конденсаторов, один из котосветоизлучающий элемент которого за-рых зашунтирован резистором и подшуитированный резистором, вк.пючеиключен свободным концом к общей шине.

зо

Да подключен к аноду одного разв зывающего диода нуль-органа и к об- 35 щей шине

о

0

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью формировани  полуволн синусоидального однофазного напр жени , близких к форме модулирующего сигнала, источник напр жени  управлени  выполнен в виде генератора модулирующего сигнала, а фазосдвигающие блоки в каждом канале управлени  снабжены каждый дополнительным транзистором соответствующего типа проводимости, включенным с разр дным транзистором по схеме токового зеркала.

3,Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью (Раздельного управлени  вентильными комплектами, источник напр жени  управлени  выполнен в виде

1399868

а другой - регулируемым резистором, ненными диoдa fи, точка соединени  ко- средний вьтод которого  вл етс  вы- торых подключена к одному из выходов ходом источника напр жени  управле- блока синхронизации одного из канани , и двум  последовательно соедиf (Sbij(odaM (разоснещающил бло/юв J

f( ве гг7и/1ьному /fo/ /ieff/77ff u/it/ffffZ

Фиг.г

лов управлени .

К В С S

фиг 3