Устройство для управления статическим преобразователем частотб1

393599 Союз Советских Социалистических Республикоритет Комитет по аелвм изобретений и открыти при Совете Министров СССРОпубликовано 13,1,1967. Бюллетень И Дата опубликования описания ЗО.Л.196 УСТРОЙСТВО СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОИзвестны устройства для управления статическим преобразователем частоты, выполненным по схеме с непосредственной связью с раздельной работой двух вентильных групп, содержащие два блока фазового управления, триггеры, датчики тока, транзисторные ключи, блоки задержки и источник задающего напряжения.Предложенное устройство отличается тем, что, с целью получения широкого диапазона частот, в цепь питания каждого блока фазового управления включены два последовательно соединенных ключа, один из которых имеет выдержку времени, Ключи с выдержкой времени через блоки задержки подсоединены к общему триггеру, подключенному к датчику тока с меньшей уставкой и к источнику задающего напряжения, а оба ключа без выдержки времени подсоединены ко второму триггеру, подключенному к датчику тока с большей уставкой и к ис:очпику задающего напряжения.На фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразсвателя частоты с непосредственной связью; на фиг. 2- - блок-схема устройства управления,Преобразователь частоты 1 с непосредственной связью имеет две группы 2 и 3 вентилей, одна из которых создает положительную полуволну тока в нагрузке 4, а другая - отЛЯ УПРАВЛЕНИЯАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ рицательную, Вентильная группа 2 управляется системой фазового управления 5, а вентильная группа 3 - системой фазового управления б, При поступлении импульсов на тиристоры группы 2 от системы фазового управления 5 система фазового управления б не вырабатывает управляющих импульсов в вентильную группу 3, поскольку одновременно вентильные группы работают в аварийном ре жиме (при коротком замыкании пнтающейсети переменного тока через тиристоры).При работе тиристоров вентильной группы2 ток в нагрузке 4 идет в одном направлении.При смещении импульсов системы фазового 15 управления 5 в область инверторного режиматок в нагрузке 4 спадает до нуля. После снятия управляющих импульсов с тиристоров вентильной группы 2 (отключения системы фазового управления 5) импульсы подаются 20 на тиристоры вептильной группы 3 (подключается система фазового управления б), причем фаза импульсов соответствует выпрями- тельному режиму, Ток в нагрузке 4 начинает протекать в обратном направлении. Затем им пульсы системы фазового управления б смещаются в область инверторного режима, ток в нагрузке 4 спадает до нуля, снимаются управляющие импульсы системы фазового управления б, после чего опять включаются тн ристоры вентильной группы 2.Этот процесс повторяется периодически с частотой, определяемой устройством управления 7 преобразователем частоты 1. На нагрузке 4 появляется переменное напряжение заданной частоты.Устройство 7 управления преобразователем должно подавать управляющие импульсы на вступающую в работу вентильную группу только после снятия импульсов с вентилей работавшей вентильной группы, спадания тока нагрузки до нуля и восстановления вентилями работающей вентильной группы запирающих свойств.Перечисленные требования могут быть удовлетворены, если контролировать ток нагрузки 4 преобразователя 1.Когда ток нагрузки 4 спадет до уставки датчика тока 8, подается сигнал на отключение системы фазового управления 5 работающей группы вентилей 2, после чего с выдержкой времени, достаточной для спадания тока до нуля и восстановления вентилями 2 работавшей группы запирающих свойств, включается система фазового управления б вентильной группы 3. Чем больше чувствительность датчика тока 8, тем меньше требуемая выдержка времени благодаря более быстрому спаданию до нуля тока нагрузки 4.Однако даже при бесконечно большей чувствительности датчика тока 8 выдержку времени нельзя сделать меньше некоторой величины Л 1, + М, где М, - время, требуемое для восстановления запирающих свойств тиристоров после спадания тока нагрузки 4 до нуля; Л 1, - время, в течение которого может протекать ток нагрузки 4, если после отключения системы фазового управления 5 работавшей группы 2 вентилей вырабатывается еще один управляющий импульс.Поясним необходимость учета второй составляющей при выборе выдержки времени, Как известно, в кривой выходного напряжения преобразователя 1 с непосредственной связью имеются разрывы, причем при поступ. ленни управляющего импульса на один из вентилей напряжение скачком увеличивается. Так как система фазового управления 5 работавшей вентильной группы 2 не может быть отключена мгновенно в момент равенства тока нагрузки 4 уставке, возможно появление еще одного управляющего импульса в системе фазового управления 5 работавшей группы 2 вентилей, что в наихудшем случае приводит к появлению импульса положительного выходного напряжения преобразователя 1 длительностью вград, где т - число фазтсхемы преобразователя 1. Ток нагрузки 4 преобразователя 1 при этом начинает нарастать и снова становится равным нулю при 2мерно через г =- - сек (о - угловаятмчастота питающей сети). Следовательно выдержка времени на включение вступающей в работу группы 3 вентилей должна быть боль 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 г-ше - , что при т = б и 1 = 50 составляетт и0,0033 сек (60 эл. град). Практически требуется еще большая выдержка времени (около 0,005 в : 0,006 сек). Очевидно, что при наличии такой выдержки времени может быть получена относительно низкая частота на выходе преобразователя 1 (до 10 - :2 гц). Чтобы получить высокие выходные частоты преобразователя, требуется существенно уменьшить выдерику времени на включение вступающей в работу группы 3 вентилей.Устройство 7 позволяет получить высокуновыходную частоту преобразователя 1 (до 45 гц и выше) и надежно обеспечивает раздельную работу групп 2 и 3 вентилей, Высокую выходную частоту (существенное уменьшение выдержки времени) получают в результате введения двух датчиков тока 8 и 9 с разными уставками. Принципиально может быть применен и один датчик тока с двумя разными уставками, однако работа схемы станет понятнее при рассмотрении варианта с двумя датчиками.Введение двух датчиков тока позволяе разделить во времени момент отключения системы фазового управления 5 работавшей вентильной группы 2 и момент начала отсчета выдержки времени на включение системы фазового управления б.Благодаря этому после начала отсчета вы держки времени ток нагрузки 4 преобразователя 1 не может нарасти, как при наличии одного дат шка тока, . и поэтому выдержка времени практически может быть менее одной миллисекунды.Уставка первого датчика 8, при достижении которой отключается работавшая система фазового управления 5, выбирается меньше уставки второго датчика 9.В цепь питания формирователей управляющих импульсов каждой системы фазового управления включены последовательно два транзисторных ключа: ключи 10 и 11 - в цепь системы 5 и ключи 12 и И - в цепь системы б. Система фазового управления вырабатывает управляющие импульсы только в том случае, если замкнуты оба ее ключа. Транзисторные ключи 10 и 12 переключаются под действием сигналов с выходов триггера 14 с двумя устойчивыми состояниями, а транзисторные клкчи 11 и И - под действием сигналов с выходов триггера 15 с двумя устойчивыми состояниями, воздействующих на ключи 11 и 13 через узлы задержки 1 б и 17. Триггеры 14 и 15, в свою очередь, переключаются из одного устойчивого состояния в другое под действием напряжения задания, поступающего на их входы через транзисторные ключи 18 и 19 от источника 20 задающего напряжения. Состояние транзисторных ключей 18 и 19 (разомкнут или замкнут) зависит от величины сигнала на выходе датчика тока 8 или 9: если ток больше уставки, ключ разомкнут, если меньше - замкнут.5Частота напряжения задания, подаваемого на входы триггеров 14 и 15, определяет частоту переключений фазосмещающих устройств 5 и б и, следовательно, частоту выходного напряжения преобразователя 1.Это ке напряжение задания илп некоторое другое напряжение той же частоты, соответствующим образом сфазированное, подается на входы фазосмещающих устройств систем фазового управления 5 и 6, Состояние триггера зависит от полярности напряжения задания, а чувствительность его достаточно велика, так что для переключения достаточно, чтобы напряжение задания достигло величины, значительно меньшей амплитуды,Пусть исходное состояние схемы таково, что открыты ключи 10 и 11, система фазового управления 5 вырабатывает импульсы, ключи 18 и 19 разомкнуты, так как ток нагрузки 4 больше уставок датчиков тока 8 и 9. Полярность напряжения задания соответствует состоянию триггера. Через некоторое время напрякение задания изменяет знак, ток нагрузки 4 начинает спадать. Когда ток достигает уставки датчика тока 9 с большей уставкой, замыкается ключ 19, и триггер 15 переходит в другое устойчивое состояние под действием напряжения задания. При этом размыкается ключ 11 и замыкается ключ 13. Обе системы фазового управления 5 и б оказываются отключенными. Ток нагрузки 4 продолжаетспадать и достигает уставки второго датчика 8, Замыкается ключ 18, триггер 14 переходит в другое устойчивое состояние и с выдержкой времени, определяемой узлом задержки 17, замыкается ключ 12, подключая систему фазового управления б. Ток в нагрузке начинает снова возрастать, но уже в противоположном направлении. Когда ток становится больше уставок датчиков тока 8 и 9, ключи 18 и 19 размыкаются и остаются в таком состоянии до следующего полупериода частоты на выходе преобразователя, в котором описанные процессь 1 повторяются.Данная схема не нуждается в выдержке времени. Если в момент выдачи сигнала датчиком 8 и переключения триггера 15 появится импульс управления первой системы 5, то аварийность в схеме будет исключена благодаря тому, что вторая система управления б не включится. Ток нагрузки 4 может несколько возра сти, но затем он вновь начнет уменьшаться доуставки датчика 8. При выдаче сигнала датчиком 8 и переключении триггера 14 появление ложного импульса в первой системс 5 исклю.чено, Необходимая выдержка времени на 15 включение системы б равна М 1.Схема предлагаемого устройства можетбыть собрана на известных элементах: тиристорных ключах, триггерах с двумя устойчивыми состояниями, устройствах задеркки и дат чиках тока.Предмет изобретенияУстройство для управления статическим преобразователем частоты, выполненным по схеме 25 с непосредственной связью с раздельной работой двух вентильных групп, содержащее два блока фазового управления, триггеры, датчики тока, транзисторные ключи, блоки задержки н источник задающего напряжения, отличаюшееЗ 0 ся тем, что, с целью получения широкого диапазона выходных частот, в цепь питания каждого блока фазовогоуправления включеныдва последовательно соединенных ключа, один из которых имеет выдержку времени, причем З 5 ключи с выдержкой времени подсоединены через блоки задержки к общему триггеру, подключенному к датчику тока с меньшей уставкой и к источнику задающего напряжения, а оба ключа без выдержки времени подсоедине ны ко второму триггеру, подключенному к датчику тока с большей уставкой и к источнику задающего напряжения,193599 Фиг. 2 Заказ 193219 Тираж 535 ПодписноеЦ 11 ИИПИ Комитета по делам изобрезепий и открытий при Совете Министров СССРМосква, Центр, пр. Серова, д. 4 Типография, и р. Сапунова, 2 Составитель Л. Борисова Редактор Б. Б. федотов Техред Т. П. Курилко