Устройство для управления реверсивным преобразователем

ОПИСАНИЕ Союз Советскик Социалистических Республин(22) Заявлено 02. 01. 79 (21) 2704918/24-07с присоединением заявки Мо(5)М. Кл.з Н 02 Р 13/16 Государствениый комитет СССР оо делам изобретений и открытий(71) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводе, электротермии и электротехнологии.Известны преобразователи переменного напряжения в постоянный ток, состоящие иэ комплекта неуправляемых вентилей, связанного с питающей сетью через параметрический источник тока 111 .Подобные устройства имеют токовую 10 внешнюю характеристику устойчивы к режимам короткого замыкания в нагрузке, имеют высокий коэффициент мощности. Однако управление такими преобразователями может осуществляться лишь 15 внешними средствами за счет изменения структуры параметрического источника тока или переключением обмоток трансформатора. Указанное определяет низкую скорость регулирования то ка в таких схемах. Реверс тока невозможен неприменима быстродействующая защита по управляющему электроду сияовых вентилей. 25Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для управления вентильным преобразователем 30 Силовая часть преобразователя состоит из двух встречно-параллельно включенных вентильных управляемых комплектов, подключенных к питающей сети через параметрический источник тока, соответствующий фазности. Устройство управления содержит нуль- органы тока параметрического источника, генератор тактовых импульсов (он состоит из дифференцирующих цепей и элемента ИЛИ) , распределитель и два времязадающих блока: датчик нулевой паузы, который состоит из источников опорного (пилообразного) и управляющего напряжения, пересчетного блока и компаратора, и устройство раздельного управлния. Преобразователь позволяет получать на выходе постоянный ток, реверсировать его направление, регулировать среднюю величину тока широтно-импульсным способом при сохранении положительных качеств, присущйх всем преобразователям с параметрическим источником тока на входе.Вместе с тем известное устойство обладает рядом недостатков, Во-первых, создание паузы тока в нагрузке, которое осуществляется закорачиванием параметрического источника тока вентилями обоих комплектов, может осуществляться в моменты, когда накоплена ,значительная энергия в реактивных элеэлементах параметрического источника. Неблагоприятное течение переходного процесса требует при этом увеличения типовой мощности вентилей и параметрического источника. Во-вторых, в устройстве-прототипе не выявлены призна(. )и, позволяющие оптимально управлять преобразователем, а -именно, не достигнуто максимальное быстродействие регулирования при минимальном числе од- ф иовременно включенных вентилей.Целью изобретения является повышение его надежности и быстродействия.Это.достигается тем, что в устройство для управления реверсивным пре образователем, состоящим из встречно- параллельных вентильных комплектов и щ-фазного параметрического источника ток, содержащее а нуль-органов тока, прямые и инверсные выходы которых свяО заны с формирователем тактовых импульсов, двух времязадающих блоков и распределителя, введены тактируемый Р 5-триггер и 2 в элементов И, причем прямые и инверсные выходы нуль-органов попарно связаны с элементами И, выходы которых присоединены к распределителю, первый времязадающий блок, связан с распределителем через Р 5-триггер, тактовый вход которого подключен к выходу формирователя тактовыхимпульсов, а выход подключен к распределителю непосредственно и черезвторой времязадающий блок.На фиг, 1 приведена структурная схема устройства для управления реверсивным преобразователем на фиг.2- силовая часть вентильного преобразователя; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.К нуль-органам 1-3 тока присоеди Онен формирователь 4 тактовых импуль сов, Первый 5 и второй 6 времязадающие блоки присоединены к распределителю 7, причем времязадающий блок 5 присоединен к распределителю через 45 тактируемый Р 5-триггер 8. Прямые и инверсные выходы нуль-органов 1-3 попарно связаны с элементами И 9-14, выходы которых присоединены к распределителю 7, Вентили первого 15-20 О и второго 21-26 комплектов связаны с питающей сетью через параметрический источник 27 тока (для определенности изображена мостовая трехфазная схема соединения вентилей в комплекте).Нумерация вентилей соответствует порядку их поступления в работу. К обоим вентильным комглектам присоединена нагрузка 28. К управляющим электродам вентилей 15-26 присоединены выходы распределителя 7 (фиг. 1) обыч О но через выходные формирователи (на чертежах не показаны). Питающий трансформатор также не показан на чертежах, так как обычно он входит в состав параметрического источника 27, По-б 5 казаны временные диаграммы 29 выходных токов параметрического источника тока, временная диаграмма 30 импульса нулевой паузы, временная диаграмма 31 импульса реверса, временная диаграмма 32 выходного тока преобразователя, на которой указаны номера включенных вентилей в соответствии с фиг. 2, временная диаграмма 33 управляющих импульсов на вентили схемы на которой казаны номера тиристоров, включаеых в данном такте работы (фиг, 3).Принцип действия устройства позволяет формировать импульсы тока регулируемой длительности любого направления, Ъузы между импульсами регулируемой величины, причем после паузы происходит изменение направления токанагрузки (реверс), причем работа в режиме преобразования частоты возможна как при симметрии полуволн, так и при наличии постоянной составляющей в выходном токе.Рассмотрим принцип действия устройства, Для управления преобразователем с помощью элементов И 9-14 формируются импульсы длительностью 21/в (для трехфазной мостовой схемы 60 эл,град) которые обозначим а, 5, с, д, е, и Г, формируется импульс нулевой паузы тока 7. и импульс реверса Р, причем связь между времязадающими блоками 5 и 6 обеспечивает, что смена значения импульса реверса происходит в момент появления импульСа нулевой паузы, Импульсы реверса и нулевой паузы показаны на диаграммах 30-31 (фиг 3)При отсутствии импульса нулевой паузы и 2=0 и импульсе реверса Р=1, управляющие импульсы подаются на вентили первого комплекта 15-20 в порядке, определяемом функциями на выходе элементов И 9-14 а, 6, с, и т. д. При Р=О управляющие импульсы подаются на вентили второго комплекта (21-26) также в соответствии с функциями а, 6, с и т, д, При 2=0 в нагрузке протекает постоянный ток имеющий максимальное значение. Этот режим имеет место и в устройстве прототипе. При формировании импульса нулево паузы 2=1 скачком меняется значениг импульса реверса, так после работы вентилей первого комплекта в момент( фиг.3) вступают в работу вентили второго комплекта, вентили первого комплекта за счет естественно коммутации выключаются. Однако одновременно с вентилем второго комплекта включаются вентиль вышедшего из работы первого комплекта, принадлежащий к той же фазе, что и включившийся в предшествующем такте вентиль (перечень включаемых вентилей на диаграмме фиг, 3). Таким образом, создаются два контура, закорачивающих парамет рический источник тока, один из нихсвязан с верхней клеммой нагрузки,другой - с нижней. Ток н нагрузке равен нулю, При прекращении импульсапаузы 2=0 управляющие импульсы на вевентили другого комплекта больше неФормируются и восстанавливается прохождение тока через нагрузку (моментФиг. 3), Задержка при этом непревышает одного тактового интервалаи является минимально возможной.Таким образом, логические Функциираспределителя сводятся к следующему:И,б- В +1 Ъ Иг = а+й 2 ЬЬ = Ь +2 С "гг = "Ь+2 са = С +2 гЗ= с+й 23и так далее,где и 5, И) И - логические Функции,соответствующие управляющим импульсам-вентиля.Рассмотрим два варианта реализацииустройства.Первый вариант. Импульс 2 Формируется первым времязадающим блоком 5,импульс Р - времязадающим блоком б.Синхронизация импульса 2 тактовымиимпульсами осуществляется в триггере8, с выхода которого на распределитель 7 поступает импульсы 2, синхронизированные с моментом перехода токов параметрического источника черезнуль, что обеспечивает изменениеструктуры силовой. схемы при нулевыхтоках. Блок 6 может быть выполнен ввиде триггера со счетным запуском, онвыдает на распределитель импульсыК синхронизированные 2.Второй вариант, Импульс Й Формируется первым нремязадакчим блоком 5,его синхронизация тактовыми импульсами также осуществляется триггером 8.Формирование импульса нулевой паузы2 происходит Во втором блоке б, который выполняется н виде одновибратора с регулируемой задержкой. Синхронизация конца импульса паузы не нуждается в тактировании, так как конецпаузы определяется временем естественной коммутации вентилей.Оба варианта требуют одинаковыхаппаратурных затрат и их выбор должен диктоваться структурой входныхустройств преобразователя. Таким образом, устройство для управления реверсивным выпрямителем выгодно отличается от прототипа тем, что для переключения силовой схемы происходят при нулевых значениях токов, что позволяет улучшить характер переходных процессов, уменьшить типовую мощность силовой схемы, понысить ее надежность. Схема обеспечивает максимальную скорость регулирования при Формировании н нагрузке тока, регулиоуемого методами одноимпульсного ШИР. Схема может найти применение в электроприводе переменного тока с моментными характеристиками и н электротермии, например для питания 35 электрошлаковых печей.Формула изобретениящ Устройство для управления ревер:инным преобразователем, состоящим из встречно-параллельных вентильных комплектов и в-фаэного параметрического иСточника тока, содержащее щ нуль- органов тока, прямые и инверсные выхо ды которых связаны с Формирователем тактовых импульсов, два времяэадающих блока и распределитель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его надежности и быстродей- З ствия, снабжено тактируемым 85-триггером, 2 в элементами И, причем прямые и инверсные выходы нуль-органов попарно связаны с элементами И, выходы которых подключены к распреде - 35 лителю,первый нремязадающий блок свя. зан с распределителем через тактируемый Кб-триггер, тактовый вход которого подключен к ныходу формирователя тактовых импульсов, а выход подключен к распределителю непосредственно и через второй времязадающий блок.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Труды МЭИ, вып. 159, М 1973,с. 57-62,2. Авторское свидетельство СССРР 554598, кл. Н 02 Р 13/16 1976. ВНИИПИ Заказ 8858/56 Тираж 783 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул. Проектная Р М 785941 й 4 е