Устройство управления преобразователем для системы электропитания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 154 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ П 1 НТ СССР ПИСАН РЕТЕНИЯ У СВИДЕТЕЛЬСТВ 124-07 ОИ(54)ЗОВАТ ИЧ ПРЕОБР КТРОПИТАН ПРАВ ТЕИЬ 90. Бвлвский(57) Изоб ротехнике ехническ тение относ может быть ся к элект спользован ектропитао й дл Витм ния, преим нием посто повышенной ния являет ббр аз ов аременныйизобретеног 727 (088 е свиде11 02 свидетел .Н 02 М оты. ел СССР1983СР1984 ельство П 515,ьство С 7/55,я улучшеелей за ассоискл ных пока блока вы ра. Устр ское 1, к(46) 07.02. (71) Сарато институт (72) И.И.Ар Ю.Б.Томашев и А.П.Желев (53) 621. 31 (56) Авторс 11 ф 1127057, кАвтор У 126595 1)5 Н 02 И 7 5 чения проходноготво управления пр1541735 26 импульсов нормированной длительности и трехвходового сумматора 27.Устройство может работать в двух режимах: управление преобразованиемпостоянного напряжения в переменноеи компенсация реактивной мощности.Переключение режимов работы осуществляется подачей соответствующего сигнала на первый управляющий вход 28,а регулирование. - за счет подачи регулирующего сигнала на второй управляющий вход 29. 3 ил.: Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дЛя построения систем электропитания, преимущественно с преобразованием постоянного тока в переменный повышВнной частоты.Цель изобретения - улучшение массогабаритиых показателей. 25На фиг. 1 показана блок-схема устройства управления преобразователем для системы электропитания; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - вариант построения системы электропитания переменного тока на основе предЛагаемого устройства.Устройство управления преобразователем для системы электропитания, состоящим из тирнсторного моста 1, реактора 2, батареи коммутирующих конденсаторов 3, диода 4 и проходного тиристора 5, содержащее блок 6 формирования управляющих импульсов, 40 .впадающий генератор 7, фазосдвигающий узел 3, имеющий входы синхронизации 9 и управления 10, первый 11, второй )2 и третий 13 источники опорных напряжений, первый 14, второй 15 и тре тий 16 ключи, имеющие соответствующие информационные входы 17 - 19 и Входы 20 - 22 управления, элемент НЕ 23, элемент 24 задержки, элемент И 25, формирователь 26 импульсов нормированной длительности и трехвходовой сумматор 27. При этом анод проходного тиристора 5 подключен к плюсовой шине источника питания, а катод соединен с анодом диода 4 и одним из вы 55 водов реактора 2, второй вывод кото-рого соединен с анодной шиной тиристорного моста 1, катодная шина тирис - торного моста 1 соединена с катодом вателем для системы электропитания,состоящим из тиристорного моста 1 сбатареей коммутирующих конденсаторов 3, реактора 2, диода 4 и прпходного тирнстора 5, содержит блок 6формирования управляющих импульсов,задающий генератор 7, фазосдвигающийуэел 8, первый, второй и третий истОчники 11, 12, 13 опорных напряжений, первый, второй и третий ключи14, 15 и 16, элемент 24 задержки,элементы И 25 и ПЕ 23, формирователь диода 4 и минусовой шиной источника питания. Выход задающего генератора 7 соединен с входом 9 синхронизации. фазосдвигающего узла 8, выход которого подключен к входу блока 6 формирования управляющих импульсов, а вход 1 О управления - к выходам ключей 14 и 15.Управляющий вход 20 ключа 14 соединен с первым входом логического элемента И 25, с входами элемента 24 задержки и логического элемента НЕ 23 н образует первый управляющий вход 28 устройства электропитания, Выход элемента 24 задержки подключен к второму входу элемента И 25, выход которого предназначен для подключения к управляющему электроду проходного тиристора 5. Выход элемента НЕ 23 соединен с управляющим входом 21 ключа 15 и через формирователь 26 импульсов - с управляющим входом 22 ключа 16. Выходы источников 1 1 и 13 подключены к информационным входам 17 и 19 ключей 14 и 16 соответственно. К информационному входу 18 ключа 15 подключен выход сумматора 27, первый вход которого соединен с выходом ключа 16, второй вход - с выходом источника 12, а третий вход образует второй управляющий вход 29 устройства электропитания, выходы блока 6 управляющих импульсов предназначены для соединения с управляющими входами тиристоров тиристорного моста 1. Предлагаемое устройство представляет собой универсальный модуль, который может работать как в режиме преобразования постоянного напряжения в переменное, так и в режиме компенсации реактивной мощности.5 1547функциональная перестройка устройства из режима инвертирования в режим компенсации и наоборот производится путем изменения логического уровня на управляющем входе 28. Если на этом входе присутствует сигнал логической единицы, то ключ 14 открыт и пропускает напряжение П опорного источника 11 на управляющий вход 10 1(1 фазосдвигающего узла 8. Ключ 15 при этом закрыт, так как благодаря элементу НЕ 23 на его управляющем входе присутствует сигнал логического нуля. В результате этого управляющие им пульсы на выходе фазосдвигающего узла 8 (11) Формируются в моменты времени, соответствующие работе устройства в режиме инвертирования. На выходе логического элемента И 25 при 20 этом имеет место сигнал логической единицы, который обеспечивает открытое состояние тиристора 5. Благодаря этому образуется цепь для передачи активной мощности от источника пос тоянного напряжения в нагрузку. Временные диаграммы, представленные,на фиг. 2, иллюстрируют алгоритм управления по одной из фаз устройства электропитания в предположении, что 30 при построении фазосдвигающего узла принят вертикальный принцип.При изменении состояния входа 28 на противоположное на входе 20ключа 14 появляется сигнал логичес 35 кого нуля, а на входе 21 ключа 15 - сигнал логической единицы. Ключ 14 закрывается, а ключ 15 открывается.Кроме того, при появлении сигнала логической единицы на выходе элемента 40 НЕ 23 запускается формирователь 26 импульсов нормированной длительности, который обеспечивает в течение времени , присутствие сигнала логической единицы на управляющем входе 22 . 45 ключа 16, Выходное напряжение П источника 13 через ключ 16 поступает на один вход сумматора 27, к другому входу которого приложено напряжение П, источника 12. Третий вход сумма(1 тора 27, представляющий собой второй управляющий вход 29 устройства электропитания, служит для подачи корректирующего сигнала из системы автоматического регулирования, охватывающей группу аналогичных устройств при их совместной работеТаким образом, напряжение Пц на управляющем вход 1 О Фазосдвигающего 35 6узла 8 в течение времениопределяСется суммой напряжений 11, н Б; источников 12 и 13, а по окончании действия импульса на выходе формирователя 26 - напряжением П . Для исключения скачков напряжения на управляющем входе 10 Фазосдвигающего узла 8должен быть установлен емкостныйфильтр (не показан).Когда напряжение П, становитсябольше, чем напряжение П , входнойток устройства электропитания начинает уменьшаться и через некоторое время принимает прерывистый характер.Подача отпирающего сигнала на тиристор 5 к этому моменту прекращается,и он запирается. Через интервал временинапряжение П на управляющем входе,10 фазосдвигающего узла 8 начинаетуменьшаться, что вызывает перемещение импульсов управления тиристорамимоста 1 в сторону опережения. Устройство переводится в режим компенсацииреактивной мощности, в котором цепьдля протекания тока реактора 2 образуется в помощью диода 4.При изменении состояния входа 28с нулевого на единичное подача отпирающего сигнала на тиристор 5 производится с некоторой задержкойопределяемой элементом 24, Это сделано для того, чтобы исключить токовыеперегрузки при переводе устройстваиз режима компенсации в режим инвертирования,В качестве примера использованияпредлагаемого устройства на фиг, 3приведена блок-схема системы электропитания переменного тока, котораявключает в себя три таких устройства30 - 32.Первичный источник 33 электроэнергии подключен к входным зажимам устройства через коммутатор 34 и датчик35 тока. Выходы устройств 30 - 32соединены с нагрузочной шиной 36 через согласующие трансформаторы 37 - 39соответственно. Синхронизация, задающих генераторов 7 устройств 31 и 32производится импульсами задающегогенератора 7 устройства 30,Схема на фиг. 3 изображена в предположении, что устройство электропитания 30 постоянно работает в режимеинвертирования, устройство 31 - врежиме компенсации. Функциональноесостояние устройства 32 определяетсянагрузкой системы электропитания, 1541735которая оценивается по величине тока первичного источника 33 электроэнергии, Указанный режим устройства 30обеспечивается подачей уровня логической единицы иа вход 28 и занулением входа 29, На управляющем входе 28 устройства 31 поддерживается уровеньлогического нуля, а вход 29 соединен,с выходом регулятора 40, вырабатываю щего напряжение смещения и функцииотклонения сигнала датчика 41 напряжения от заданного значения Х , Сигналл ошибки ДХ = Х - Х Формируетсяузлом 42 сравнения. Управляющий вход28 устройства 32 соединен с датчиком35 тека через пороговый элемент 43,а вход 29 в . с выходом регулятора 401через ключ 44, который управляетсяпороговым элементом 43,После срабатывания коммутатора 34начинается процесс преобразованияпостоянного напряжения источника 33, в переменное напряжение, частота которого определяется задающим генератором 7 устройства 30. Стабилизациянапряжения на шине Зб осуществляетсяпутем регулирования реактивной мощности, потребляемой устройствами 31и 32 при работе в режиме компенсации.Если ток источника 33 меньше ндпеоед заданной величины, то на выходе поро, ,гового элемента 43 присутствует уро вень логического нуля, который обеспечивает работу устройства 32 в режиме компенсации. При достижении выходного сигнала датчика 35 тока порогасрабатывания элемента 43 на выходепоследнего появляется уровень логической единицы. Управляющий вход 29 устройства 32 отключается от контура стабилизации выходного напряжения.Уровень логической единицы на входе28 переводит устройство 32 в режиминвертирования.Положительный эффект предлагаемого устройства электропитания обусловлен сокращением количества объемныхи дорогостоящих компонентов схемы. Формула изобретенияУстройство управления преобразователем для системы электропитания, состоящим из тиристорного моста с батареей коммутирующих конденсаторов,5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 реактора, диода, проходного тиристора, содержащее блок Формирования управляющих импульсов, задающий генератор, фазосдвигающий узел, имеоцийвход синхронизации и вход управления,первый и второй источники опорныхнапряжений, первый и второй ключи,имеющие информационные входы и входыуправления, элемент НЕ, элемент задержки и элемент И, при этом выходзадающего генератора соединен с входом синхронизации Фазосдвигающегоузла, вход управления которого соеди"нен с выходами первого и второго ключей, а выход соединен с входом блокаформирования управляющих импульсов,предназначен для подключения выходами к управляющим входам тиристоровтиристорного моста, управляющийвход первого ключа соединен с однимиз входов элемента И, с входом элемента задержки и входом элемента НЕи является управляющим входом устройства, выход элемента задержки подключен к другому входу элемента И, выход которого соединен с управляющимэлектродом проходного тиристора, выход элемента НЕ соединен с управляющим входом второго ключа, информационный вход первого ключа соединен свыходом первого источника опорногонапряжения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, в него введеныформирователь импульсов нормированной длительности, третий источникопорного напряжения, третий ключ,чмеющий информационный и управляющийвходы и трехвходовый сумматор, приэтом Формирователь импульсов нормированной длительности включен междувыходом элемента НЕ и управляющимвходом третьего ключа, информационный вход которого соединен с выходомтретьего источника опорного напряжения, а выход соединен с первым входом трехвходового сумматора, второйвход которого подключен к выходувторого источника опорного напряжения, третий вход трехвходового сумматора является вторым управляющимвходом устройства, выход трехвходового сумматора соединен с информационным входом второго ключа.1541735 Составитель В,ГордеевРедактор Н.Яцола Техред Л.Сердюкова Корректор А,Обручар Подписи Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, у гарина, 101 иге,ОЬ аказ 288 ТиражНИИПИ Государственного ко113035, Мо тета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРва, Ж, Раушская наб,; д. 4/5