Устройство для фазового управления статическими преобразователями на форвисторах

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву Союз Советских Соцналнстнческнх Республик(22 Заявлено 180477 (21) 2475791/24-07 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель УСТРОИСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ НА ФОРВИСТОРАХ В(54) 10 15 25 30 Изобретение относится к электроэнергетической преобразовательнойтехнике и электроавтоматике и, вчастности, предназначено для использования в щ-фазных преобразователяхнапряжения промышленной частотыв постоянное (выпрямленное) напряжение или щ-фазное напряжение регулируемой частоты.Известны устройства импульснофазового многоканального синхронногоуправления, используемые в статических преобразователях 1 . Такие устройства, основанные на реализациивертикального принципа управления,содержат синхронизируюший щ-фазныйтрансформатор. щ-ое число Фильтров,фаэосдвигающих устройств, усилителей-формирователей и один общий усилитель сигнала управления. Каждоефазосдвигаюшее устройство, в своюочередь, содержит генератор развертки, нуль-орган и одновибраторили четыре эквивалентных им операционных усилителя,Однако эти устройства представляют собой сложные и недостаточнонадежные в эксплуатации конструкции,содержащие большое число дискретныхили эквивалентных им элементов и требующие высокой квалификации обслуживающего персонала. Кроме того, разброс характеристик реальных каналов известных устройств синхронно.го управления вызывает появление асимметрии угла управления, обусловливающей нестабильность выходных параметров преобразователя. Искажения напряжения преобразуемой частоты, возникающие вследствие работы преобразователя и других внешних нагрузок, нарушает работу синхронной системы, а использование для подавления этих искажений фильтров приводит к тому, что напряжение развертки в динамике оказывается не пропорциональным напряжению преобразуемой частоты и не синфазно с ним.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для фазового управления на форвисторах, содержащее щ-фазный синхронизируюший трансформатор с несколькими вторичными обмотками, источник напряжения постоянного тока в цепи вспомогательного катода и источник регулируемого управляющего напряжения постоянного тока в цепи фазосдвигаюшего электрода кажцого Форвистора с синхрониэирующимтрансформатором 2, Используемыйв известном устройстве Форвисторявляется прибором повышенной интеграции на основе твердого тела сосложной многослойной полупроводниковой структурой. Анод этого прибора соединен с корпусом и вместе свспомогательным катодом и включающим электродом являются аналогамианода, управляющего электрода икатода маломощного тиристора. Синхронизация начала отсчета временнойзадержки включения цепи основногокатода Форвистора обеспечивается синхронным включением цепи его вспомо"гательного катода. Фаэосдвигающийэлектрод используется для регулирования времени задержки включенияосновного катода. Для обеспечениярегулирования этой задержки в пределах полупериода преобразуемой частоты необходимо, чтобы нарастаниетока в цепи вспомогательного катодаподдерживалось в течение всего диапазона этого регулирования. Известная реализация этого условия обеспечивается использованием в качествеисточника питания цепи вспомогательного катода стабильного синхронногов-фазного генератора пилообразнойили синусоидальной развертки.Однако конструкция подобных устройств на основе известных схемныхрешений продолжает оставаться сложной и недостаточно надежной, содержащей большое число элементов. Так,например, известные генераторы пилообразной развертки, входящие в этиустройства, включают в себя как минимум ш-ое число необходимых длястабилизации выходных параметров,стабилизированных источников постоянного напряжения и синхронных транзисторных ключей, обеспечивающихпоочередную коммутацию заряд-разрядных циклов, соответствующих ВС-цепочек, а синусоидальная разверткадолжна обладать длительностью, в2 раза превышающей полупериод преобразующей частоты,Цель предложения - упрощениеустройства, повышение надежностии стабильности его выходных параметров,Эта цель достиЭается тем, чтов известном устройстве, содержащемв-фаэный синхронизируюший трансформатор с несколькими вторичными обмотками, источник напряжения постоянного тока в цепи вспомогательногокатода и источник регулируемогоуправляющего напряжения постоянноготока в цепи фазосдвигаюшего электрода каждого форвистора, первичнаяобмотка каждой фазы синхронизируюшего трансформатора подключена к опережающей Фазе напряжения преобразуемой частоты, при этом одна из еговторичных обмоток включена противо,фазно первичной и последовательнос источником напряжения постоянноготока в цепи вспомогательного катода,а другая вторичная обмотка включенасинфазно первичной и последовательно с источником регулируемого управ ляющего напряжения постоянного токав цепи Фаэосдвигающего электрода соответствующего Форвистора. Кроме того, каждый трансформатор снабжендвумя дополнительными вторичными 10 обмотками, а каждый источник двухупомянутых напряжений выполнен ввиде выпрямителя и емкостного фильтра, подключенных к дополни-ельнойобмотке синхронизирующего трансформатора.На фиг. 1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства 1 наФиг. 2 - принципиальная схема; нафиг3 - диаграммы напряжений и токов.Устройство для фазового управления, например, трехфаэным однополупериодным выпрямителем, содержит триодинаковых блока 1,2 и 3 (см.фиг.1),каждый иэ которых включает в себяфорвистор 4, раздельные источникинапряжения постоянного тока 5 в цепи питания вспомогательного катодаи регулируемого управляющего напряжения постоянного тока б в цепях пи 30 тания фазосдвигающего электрода Форвистора 4 и трехфазный трансформатор 7, первичная обмотка каждой Фазы которого подключена к опережающей Фазе А, В или С преобразуемой35 частоты. Обе вторичные обмотки каждой Фазы трансформатора 7 включеныпоследовательно с соответствующимиисточниками 5 и б. Вторичная обмотка в цепи вспомогательного катода40 включена противофазно, а в цепи Фазосдвигающего электрода - синфазнопервичной обмотке.На Фиг. 2 источник напряженияпостоянного тока 5 и источник регу 45 лируемого управляющего напряженияпостоянного тока б представлены ввиде выпрямителей 8 и 9 и конденсаторов емкостей Фильтров 10 и 11,подключенных к дополнительным обмоткам трансформатора соответственнов цепях вспомогательных катодов ифазосдвигаюших электродов. Выпрямители 8 и 9 с конденсаторами 10 и 11соединены с вспомогательными катодами через токоограничивающие резисто 55 ры 12 и 13,Диаграммы напряжений и токов,:представленные на фиг. 3, поясняютпринцип действия одной из фаз выпрямителя. В исходном состоянии к аноду форвистора 4 блока 1 подключена фаза А напряжения преобразуемой частоты (см.фиг,За) . Синусоидальное напряжение, синфазное с напряжениемФазы С, просуммировано с напряжением б 5 источника постоянного тока в цепипитания Фазосдвигаюшего электродаэорвистора 5, благодаря чему обеспечивается частичная модуляция псстоянного запирающего тока в этой цепи по закону изменения напряжения фазы с преобразуемой частоты (см.фиг,Зг). Таким же способом и по тому же закону обеспечивается модуляция напряжения источника постоянного тока положительного направления в цепи вспомогательного катода форвистора 4 (фигЗв) . Включение тока 1 вцепи вспомогательного катода форвистора 4 в момент .( (см.фиг,Зв) обеспечивается поступлением на его включающий электроц 14 импульса синхронизации 1 о (см.фиг.Зб) . При фазосдвигаюшем токе 14,с(см,фиг,Зг), равном нулю, включение основного катода форвистора 4 произойдет в момент 1, т.е. в точке естественной коммутации фаз А и С (см.фиг.За).При этом ток в нагрузке 15 имеет максимальное значение, Включение основного катода Форнистора происходит при уменьшении его тока до ну- лЯ (моменты 1 э или 14 пРи активной нагрузке), а выключение вспомогательного катода - при аналогичных условиях в момент(см.фиг, Зв).При изменении среднего значения тока от нуля до максимума 1(см.фиг.Зг) задержка включения основного катода форвистора изменяется от нулевого до максимального своего значения. При этом ток через нагрузку 15 изменяется от максимального значения до нуля.Использование двух встречных магнитносвязанных с опережающей,фазой напряжений преобразуемой частоты вторичных обмоток синхронизирующего трансформатора в цепях питания вспомогательного катода и фазосдвигаюшего электрода каждого форнистора имеет сушестненные преимущества, так как позволяет заменить щ-ое число электронных генераторов развертки с источниками стабилизированного напряжения на такое же число выпрямителей с емкостными Фильтрами. Благодаря этому сокращается стбимость устройства, упрощается процесс монтажа, наладки и последующей его эксплуатации при одновременном увеличении продолжительности безотказной работы и уменьшении вероятности. случайных сбоев н работе преобразователя в целом. Также обеспечивается компенсация разброса характеристик реальных каналов синхронного управления введением подстрочных резисторов в цепи вспомогательных катодов и фазосдвигающих электродов форвисторов. Автоматически компенсируется6влияние на работу синхронной системы искажения напряжения преобразуемой частоты, так как сравниваемые друг с другом сигналы в цепях вспомогательного катода и фазосдвигаюшего электрода промодулированы одним и тем же сигналом, перевернутым одиноотносительно другого на 180 Кроме рассмотренного примера применения устройства для фазового управления, оно может найти применение в любых других статических преобразователях переменного и постоянного напряжения тока и частоты на Форвисторах,10 1. Устройстно для фазового управления статическими преобразователями на Форвисторах, содержащее щ-фазный синхронизирующий трансформатор с несколькими вторичными обмотками, источник напряжения постоянного тока в цепи вспомогательного катода и источник регулируемого управляющего напряжения постоянного тока в цепи фазосднигающего электрода каждого Форнистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, повьндения надежности и стабильности его выходных параметров, первичная обмотка каждой фазы синхронизируюшего трансформатора подключена к опережающей фазе напряжения преобразуемой частоты, одна из его вторичных обмоток включена протинофаэно первичной и последовательно с источником напряжения постоянного тока в цепи вспомогательного катода, а другая вторичная обмотка включена синфаэно первичной и последовательно с источником регулируемого управляющего напряжения постоянного тока в цепи Фазосдвигаюшего электрода соответствующего Форвистора.2. Устройотво по п.1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что каждйй синхронизирующий трансформатор снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, а каждый источник двух упомянутых напряжений ныполнен в виде выпрямителя и емкостного фильтра, подключенных к дополнительной обмотке синхронизирующего трансформатора.Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе1. Писарев и др. Управление тиристорными преобразователями. М., Энергия 1, 1975, с. 22, 250.2, Авторское свидетельство СССР 9503456, кл. Н 03 К 17128. 40 20 25 30 35 45 50 55 60 Формула изобретенияб 81535 иг г ц 4 с,1 фс ставителхред М ктор Г.Решет Редактор Т.Зуб а но ака филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектн 5103/50 ЦНИИПИ Гос по делам 113035, Москва, Тираж 85 дарственного изобретений Ж, Раушск Е, Калинкинетко Кор Подпкомитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5