Устройство для управления тиристорным инвертором

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕЮИХРЕСПУБЛИН 3(Я)Н 02 Р 13 18ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКСНЙУ СВИДЕ 1:ЛЬСТВУ(4 ф) 15.05.83. Вюл. В 18 (72) О.Р. Калабухов и С.Ь. Ерамсков (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электровоэостроенияР (53) 621.316727(0888)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 741403, кл. И 02 Р 13/16, 1977,2. Авторское свидетельство СССР 9 767933, кл. Н 02 Р 13/16, 1978. (54,(57) УСТРОЙСТВО цЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТТОРНЫИ ИНВЕРТОРОИ, содержащее последовательно соединенные измеритель угла коммутации, элемент совпадения, интегрирующий усилитель, блок Фазового управления, распределительное устройство и блок выходных,800 81 А усилителей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьааения энергетических показателей, оно снабжено Формирователем регулируемых опорных импульсов, содержащим выпрямительный мост, подключенный к выходу измерительного трансФорматора с входами длл подключения к обмотке силового трансФорматора, а также вкаоченные последрвательно задатчик напряжения смещения, элемент сравнения, интегрирующий элемент, синхронизированный с сетью Фазосмещающий элемент и транзисторный ключ, выход которого соединен с другим входом элемента сравнения, при этом выход Фазосмещающего элемента подключен к второму вхо- Е ду элемента совпадения, а выход выпрямительного моста соединен с виной питания транзисторного. ключа,св сети за счет распределенных реактивных параметров послекоммутационных колебаний.Погрешность системы автоматического регулирования угла зажигания Яна постоянство угла запаса д складывается из погрешности .системы в переходных режимах работы - динамичес"кой погрешности ЬЭ и погрешности вустановившихся режимах ьс.,О Динамическая погрешность регулирования определяется скоростью изменения возмущающего воздействия, т.е.изменением величины угла коммутацииГ от полупериода к полупериоду, которая в свою очередь зависит от величины питающего напряжения и прочихФакторов. Так, при одинаковых скоростях изменения тока инвертора ве;" личина изменения угла коммутации заполупериод при пониженном напряжениив сети больше, чем при повышенном.Соответственно больше и динамическаяпогрешность регулирования ьЭ. Аналогично и статическая погрешностьдс, которая пропорциональна величинеугла ф, больше дри пониженном напряжении в сети, чем при повышенном,при одинаковом значении тока инвертора.Таким образом, величину заданногоугла запаса К выбирают в известномустройстве, равной К= э+ .ас +ЬЭ,При этом величины 8, ьс, Лэ выбирают из условия работоспособностиинвертора в самых неблагоприятныхрежимах (низкое напряжение и .боль-шой реактанц в сети,. наличие послекоммутационных высокочастотных колебаний, максимально возможные скорости йзманения токов инвертора и пр).Тогда при нормальных условиях эксп-.луатации и. тем более в особо благоприятных, величина Оз оказываетсязначительно более необходимой, чтосущественным образом снижает энергетические показатели установки.Целью изобретения является повышение энергетических показателейза счет осуществления коррекции за.данного угла запаса в зависимостиот величины питающего напряжения,а также в зависимости от.искаженнойФормы кривой напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеепоследовательно соединенные измеритель угла коммутации, элемент совпадения, интегрирующий усилитель, блокфазового управления, распределитель"иое устройство и блок выходных усилителей, введен Формирователь регулируемых опорных импульсов, содержащий выпрямительный мост, подключенный к выходу измерительного трансформатора имеющего входы для подключения к обмотке силового трансформато,Изобретение относится к электро- технике, в частности к преобраэова" тельной технике, и может быть исполь эовано для управления тиристорным преобразователем в инверторном режиме, преимущественно на электропод 5 вижном составе переменного тока" с рекуперативным торможением.Известно устройство для управления тиристорным инвертором, содержащее трехФазный трансФорматор, ло гические элементы НЕ в каждом канале, входы которых подключены к выводам вторичных обмоток каждой Фазы трансформатора через последовательно соединенные резисторы и диоды и к 15 общей точке вторичных обмоток через стабилитроны и элементы ИЛИ-НЕ, Фор. мирователь прямоугольных импульсов, преобразователь их ширины и усилитель 1. 20Известное устройство не обеспечивает работу инвертора сминимальным значением угла запаса.Наиболее близким к предлагаемОму по технической сущности является , 25 устройство для управления тиристорным инвертором,. содержащее последова- у, тельно соединенные элементы совпадения, к одному из выходов которого подключен измеритель угла коммутации, а к второму входу - генератор прямоугольных (опорных) импульсов, интегрирующий усилитель, блок Фазавого управления инвертором, .распределительное устройство и блок выход" ных усилителей 2).Недостатком известного устройства является постоянство задаиногб значения узла запаса во всех режимах эксплуатации, что снижает энергетические показатели и устойчивость"ра боты инвЪртора.Необходимое значение угла запаса К складывается в реальных условиях иэ целого ряда составляющих, зависящих от многих Факторов. Среди них 45 наиболее существенными являются следующие. Время необходимое для восстанов-. ления запирающих свойств тиристоровзависит от типа и характеристик . тиристоров, а также от многих других Факторов и, в частности, от величины отрицательного питающего напряжения, приложенного в это время к тиристору. С увеличением напряжения время вос становления уменьшается, с уменьшением напряжения - увеличивается,т.е. время восстановленияпропорциоЬнально вольт-секундной площадке пи 1 тающего напряжения в интервале 6 -Х. бО Эта вольт-секундная площадь может изменяться также не только.при изменении величины питающего напряжения, но и при появлении искажения Формы кривой напряжения из за возникающих б 5 ра, а также включенные последователь/но эадатчик напряжения смещения, эле-,выхода блока б через распределительмент .сравнения, интегрирующий зле- . ное устройство 7, блок выходных усимент, синхронизированный с сетью Фа-, лителей 8 поступают на управающнезосмецающий элемент и транзисторный +: электроды тиристороь соответотвующихключ, выход которого соединен с дру- .плеч инвертора 1, регулируя Фазугим входом элемента сравнения, приоткрытия тиристоров. Измерительэтом выход Фазосмещающего элемента . углов коммутации 3 Форьйрует ирямо- .подключен к второму. входу элемента . .уголъные импульсы Оз-, длителъностьсовпадения, а выход:випрямительного которых равна длительности угла ос.- моста соедйнен. с аиной питания трав- новной коммутации .9": инвертора,. Фазазиаторного ключа:; , 10 переднего Фронта соответствует углу,.,Яа Фиг.1 представлена блок-схвйа. .зажигания ъ, а Фаза задкегу.Фронпредлагаемогоустройства, подключен .та - реальному углу запасаар ийвер- .ного к преобразовательному агрегату: тора 1. Элемент совпадеййя 4 в ре.инвертор.- трансформатор на фиг.2- зультате временного сравнения сигна-временные диаграюы напряжений на.15 лов 02.и О, выделяет сигналы О развыходах элементов.устрайства.ности между заданньи углом.зацасаустройство, которое подключено к . з, задатчиком которого являетсяагрегату инвертор 1 - трансформатор: блок 1 б и реальным углом запаса ду,2 содержит последовательио среди- . Раэностный сигнал О с выхода элв-.ненныв измеритель угла коммутацйи,),: мента совпадения 4 подается черезэлемент совиадения 4, кйтегрирующий ;: интегрирующий усилитель 5 на управусилитель:5:, блок Фазового управле- . ляющий нход блока фазового управления б, распределительное устройство:. ,ния .б и регулирует длительность.сигй блок выходных.усилителей 8, ко-.;,. нала Оз. на его выходе таким образом,.торый подсоединен к силовым тириато- .,5 чтобы :д 5 -, таким образом, описаарам: инвертора 1. Выпрямительный мост; ная известная часть устройства Оеу.9,.подключенный квыходу измеритель.-: ществляет регулирование .угла эажига. ного трансформатора 10,. вход .которо- нняна постоянство угла запаса инго подсоединен к обмотке силовоговертора: др=д,трансформатора 2,. а также последова-"Блок 16 выполняет функции задет., тельно соединенные: задатчики напря- Эо чика угла запаса инввртора:и-осужения смещения 11, элемент сравие.-. ществляет коррекцию заданного углания 12,.интегрирукадй элемент 13,:запаса б .в зависимости от величинысинхронизированный.с сетью Фазосме- ", и Формы напряжения на силовом транс"щающий элемент 14 и транзисторный Форматоре 2. Фаэосмещающий элементключ 15,.выхад которого соединен с .З 5 14 с синхронизированным с сетьв пидругим. входом элеиента сравнения 12,.лообразным развертывающим напряжесоставляют формирователь 1 б.регу- .вием Од формирует прямоугольныв. лируемых опорных импульсов. при этом . импульсы.щ , равные по длительносивыход. фазосмещающего элемента 14 заданному значению угла запаса инподключен также к второму входу эле вертора Д аа переднего Фронтамента совпадения,4, а выход выпрями-. импульсов определяетая в каждый потельного моста 9 .соединен с шиной: . луериод моментом равенства напря-питания транзисторного ключа 15.жения 0 на выходе интегрирующегоОсновные узлы устройства могут . элемента 13 и пилообразного,развербыть "реализованы на интегральных45 тывающего напряжения .Ое, . импульсымикросхемах, .0 с выхода фазосмещающего элементаРабота устройства поясняется вре-14 подаются на элемент совпадения 4,менными диаграммами напряжений на , а также на транзисторный ключ 15.выходах.элементов устройства (Фиг 2) . Питание транзисторного ключа 15 осудля случая когда интегрирующий:эле- ществляется пульсирующим напряжением,5 Омент 13 выполнен инвертирующим, Фа- отрицательной полярности, котороезосмещающий элемент 14 имеет пило- формируется выпрямительным мостом 9.образное развертывающее напряжение, Величина напряжения О на выходе вызадатчик напряжения смещений 11 : :прямительного моста 9 пропорциональимеет положительнув полярность, а на величине питающего напряжения,транзисторный ключ 15 питается напри-.55 а формы полуволМ повторяют формужением отрицательной полярнобти, ко.-. соответствующих полуволн. напряженияторое поступает с выхода вынрями- питания. Транзисторный ключ 15 вытельного моста 9, .полнея так, что при управляющем наустройство работает следующим об-прижении на его входе, равному нулю,разом.. бО он открыт и насыщен. НапряжениенаБющк фазового управления 6 иивер- . его выходе Ц в этом случае равнотором формирует импульсы управления нулю. С приходом положительного уп-,Фаза переднего фронта которых соот- равляющего импульса О,у транзисторветствует величине угла зажигания 9 ный ключ 15 закрывается и на его вы,тиристоров инвертора 1, Импульсы с б 5 ходе появляется отрицательное напря 1018189жение О, равное напряжению О которое пропорционально питающему напряжению н повторяет его по форменапряжение Ок с выхода транзисторного ключа подается, на один иэ входов элемента сравнения 12, таким образом чтобы оно вычиталось из напряжения смещения положительной полярности, которое подается на другой вход зле мента сравнения 12.Результирующее напряжение суммирования О с выхода элемента сравиения 12 подается на вход интегрирующего элемента 13, выходное иапряже" уне которого управляет работой Фаэосдвигающего элемента 14.устойчивое состояние в схеме наступает только в случае, еслн за пе" риод квантования Т, определяемый длительностью полупериода напряжения питания, вольт-секундная площадь напряжения Ос на выходе элемента сравнения 12 равна нулю, т.е. Вольт .секундная площадь напряжения смеще-, ния равна вольт-секундной площади напряжения 0 на выходе транзисторного гключа 15.если вольт-секундная площадь эа период квантования Т напряжения не равна вольт-секуидвой площади напряжения смещения, то начинает изменяться напряжение иа выходе интег.- рирующего элемента 13, что сопровож дается изменением длительности вы" ходных сигналов 0( Фазосмещающего элемента 14 и соответствующим изменением длительности и амплитуды сиг.налов 0 на выходе транзисторного ключа 15.Изменение длительности (Фазы) сигналов на выходе Фазосмещающего элемента 14 прекращается, когда вольт-сейуидиая площадь напряжения Ок на выходе транзисторного ключа 15 становится равной эа период кваито" вания Т вольт-секундной площади напряжения смещения на выходе задатчика 11.Таким образом, если при номинальной величине питающего напряжения установить напряжением смещения длительность импульсов О(э , равной необходимой величине угла запаса инвертора, то при возникновении искажений или изменении величины питающего напряжения в схеме автоматически поддерживается такая величина угла запаса инвертора (длительность импульсов ОД ), чтобы вольт-секундная площадь импульсов О на выходе транзисторного ключа 15 равнялась за период квантования Т вольт-секундной площади напряжения смещения, т.е. в схеме автоматически регулируется величина угла запаса инвертора на постоянство в каждый полупериод вольт"секундной площади питающего напряжения, заключенной между искомыч значением фазы угла чзапаса д и к, .Соответственно при. величине питающего напряжения, меньшем номинального, величина заданного запаса д(длительность импульсов О ) увелиЬ 1 О чивается, а при напряжении, большемноминального, уменьшается таким об"разом, чтобы вольт-секундная площадьпитающего напряжения в каждый полупериод в интервале д-)Г осталась по стоянной.Аналогично изменяется величинаК в случае возникновения искаженийФормы кривой питающего напряжения,например, при появлении коммутационр) иых провалов и послекоммутационныхколебаний, возникающих в сети эасчет распределенных реактивных параметров.В предлагаемом устройстве поры шаются энергетические показатели инверторов за счет уменьшения величинызаданного угла запаса дз , посколь".ку осуществление коррекций угла запаса в зависимости от величины питающего напряжения дает возможность отказаться от дополнительных запасовна время восстановления запирающихсвойств тиристоров, на динамическуюи статическую погрешность регулирования,.и тем самым поддерживать вовсех режимах минимально необходимоезначение угла запаса д 1 повышаетсяустойчивость инвертора в режимахработы, сопровождающихся значитель.- ными искажениями Формы кривой питаю щего напряжения, так как осуществляется коррекция величины заданногоугла запаса д в зависимости от возникающих .искажений; повышается точность поддержания угла запаса инвер тора, поскольку устройство реализуетастатический закон регулированияна постоянство вольт-секундной площади питающего напряжения в интервале(Г-ь . Таким образом, можно уменьшить заданное значение угла запасаД на величину статической погрешности регулирования дс и повыситЬсоответственно энергетику преобразователя. Кроме того, увеличиваетсябыстродействие регулирования узлазапаса Д, так как регулирование осуществляется одновременно по двум каналам ф и с . Это уменьшает динамическую погрешность регулированияьд, а следовательно, устойчивость иэнергетику преобразователя.1 О 1818 Э Составитель Л. УльяновТехред М.Тепер Корректор Е. Рошко Редактор Т. Весело 57/51 ПодписноСССР филиал ППП Патент, Узтород, Ул. Прсектна Тирам 687 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раущскомитеи открыт ая наб.