Устройство для широтно-импульсного управления тиристорным преобразователем частоты

15540 10 15 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления преобразователями частоты.Цель изобретения - повышение надежности и улучшение гармонического состава выходного напряжения.На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для управления вентильным преобразователем частоты с широтно-импульсными регулированием; на фиг. 2 - диаграммы работы узлов устройства для управления вентильным преобразователем частоты,Устройство для управления вентильным преобразователем частоты содержит последовательно соединенные отрицательно задающего частоту П 20 напряжения усилитель 1 с управляемым коэффициентом усиления, задающий генератор 2, состоящий из последовательно соединенных интегратора 3 и компаратора 4, формирователь 5 дли тельности импульсов, делитель 6 частоты, состоящий из последовательно соединенных распределителя 7 импульсов, блока 8 совпадения элемента ИЛИ 9, элемента 10 задержки, элемен та И 11, а также кольцевой регистрю 12 сдвига, логический блок 13 формирования выходных сигналов. Входное напряжение 11 подается на последовательно соединенные блок 14 частот- . ных реле, блок 15 синхронизации, переключения диапазонов частот, вход которого соединен с выходом элемента 11 и установочным входом распределителя 7, а выход соединен со вторым вхо- щ дом усилителя 1 и вторым входом блока 8 делителя 6. Выход усилителя 1 и выход интегратора 3 подключены соответственно к первым и вторым входам формирователя 16 и 17 длительности 45 минимального и максимального ограничения, выходы которых подключены ко вторым входам блока 13. Первый вход компаратора 18 соединен со вторыми , входами формирователей 16 и 17,на второй вход подается напряжение Пц, определяющее уровень выходного напряжения инвертора, Выход компаратора 18 соединен с третьим входом блока. 13,который выполнен по структуРе, где 55 выходной сигнал Т на ш-м выходе определяется формулойТв=рпР Жфмин) 1 вфРрл,а Жсмакс) Рт+4 93 4где ш=1,26 - номер тиристора исоответствующего выхода регистра 12;Р - сигналы на ш выходерегистра 12;минмскс импульсы минимальногои максимального ограничения на выходахформирователей 16и 17;М - модулирующий сигнал,на выходе компаратора 18,Блок частотных реле представляетсобой ряд компараторов тока или напряжения, устанавливающихся в единичное состояние в определенной зоневходного напряжения П, соответствующего определенному поддиапазонучастот преобразователя, Так, например, выходной диапазон частот 1-50 Гцс точки зрения оптимального гармонического состава выходного напряженияи коммутирующих возможностей тиристоров разбивается на поддиапазоны 115 Гц, 15-,30 Гц, 30-40 Гц, 40-50 Гц(соответственно,. 1-17 поддиапазоны)с количеством дополнительных коммуотаций на 60 интервале 6, 3, 2, 1,соответственно, Для упрощения рассматривается 111 поддиапазон с двумяодополнительными коммутациями на 60интервале при треугольном развертывающем напряжении (фиг, 2),Блок 15 обеспечивает синхронизацию моментов переключения кода поддиапазонов с сигналами делителя 6.Усилитель является масштабным усилителем с переключаемыми весовыми сопротивлениямиФормирователи 16 и 17 выполнены как компараторы напряжения или тока на операционном усилителе,Устройство работает следующим образом.Согласно заданному управляющему напряжению 11 включается один из компараторов блока 14 с соответствующим триггером и синхронно с сигналом делителя 6 появляется сигнал на соответствующем выходе блока 15, что вызывает установку определенного коэффициенга усиления усилителя 1 и подачу разрешающего сигнала на один из элементов блока 8, Пропорционально выходному напряжению усилителя 1формируется частота задающего генератора 2, Сформированные по длительно5 1554 сти формирователем 5 импульсы (фиг,2 а подаются на распределитель 7, коэффициент пересчета которого зависит от сигнала на входе блока 8 (на фиг,2 б, в). Распределитель 7 просчитывает5 два импульса, причем второй импульс распределителя, пройдя через соответствующий разрешенный канал блока 8, элемент 9, задерживается по спаду элементом 10. В момент совпадения третьего импульса формирователя 5 с задержанным вторым импульсом на выходе элемента 10 происходит подача импульса с выхода элемента 11 на установочный вход распределителя 7 делителя 6 и.на синхронирующий вход блока 15. После установки распределитель 7 по третьему и четвертому импульсу снова выдает два импульса РИ, 20 и .РИ (фиг, 2 б,в), Выходной импульс элемента 11 является тактовым для регистра 12, формирующего распределенные во времени шесть импульсов длительности 60 электрических граду сов на периоде выходной частоты преобразователя, За время между двумя тактовыми импульсами интегратор. 3 задающего генератора 2 формирует два периода треугольного напряжения, ко торые подаются совместно с управляющим напряжением, задающим уровень выходного напряжения автономного инвертора (фиг, 2 г), на компаратор 18, который формирует на выходе один из модулирующих сигналов К (фиг.2 д,е),35 Так как величина управляющего напряжения на входе интегратора 3 меняется, то меняется и угол наклона восходящей и нисходящей ветви треугольного напряжения и поэтому для формирования постоянных по длительности импульсов ограниченняРм к и О,мию по диапазону частот необходимо подавать на формирователи длительности 16 и 17 меняющееся с частотой напряжение, которое снимается с выхода усилителя 1 (фиг. 2 г). Таким образом, с выхода формирователей 16 и 17 сни- маютсЯ импУльсы Ы, цвак, фС ц длитель. костью, например, порядка 300 мкс. При этом учитывается дополнительное постоянное смещение, которое необходимо подать на компаратор формирователя 16 для формирования Ф.,дк . 5 Сигналы К иаксОСеи формирователей 16 и 17, поданные на вход блока 13, способствуют обеспечению коммутационной устойчивости автономного ин 093 6вертора, ограничивая минимальные и максимальные длительности модулирующих импульсов, При увеличении напряжения 11 срабатывает очередное частотное реле блока 14, но на следующий поддиапазон схема перейдет только с приходом синхронизирующего (тактового) импульса на блок 5 с делителя 6, которые приходят в моменты, кратные 60 периода выходнойочастоты, Переходы на последующий подди;пазон частот в моменты, кратныео60 периода выходной частоты, обеспечивают минимальные скачки выходного напряжения, что уменьшает возможность возникновения аварийных режимов преобразователя и установленную мощность тиристоров и других элементов коммутации. Переход на очередной поддиапазон работы изменяет весовое сопротивление в усилителе 1, так что интегратор 3 выработает за 60 один период разрабатывающего треугольного напряжения, распределитель 7 будет обнуляться с приходом каждого выходного импульса, силовая схема перейдет в трехнмпульсный режим (наопротяжении 180 периода линейного напряжения будут формироваться три импульса)В блоке 13 происходит логическое суммирование и умножение модулирующих сигналов (И и И) и сигналов с выхода регистра 12 с целью образования шестифазной системы управляющих импульсов для преобразователя.В результате формируются сигналы Т (фиг. 2 ж,з).Благодаря формированию ширины импульсов дополнительных коммутаций путем сравнения пилообразного напряжения на выходе интегратора задающего генератора с напряжением, поступающим от внешнего устройства, определяющего выходное напряжение, появляется возможность регулирования ширины выходных импульсов независимо от выходной частоты, что .необходимо для реализации оптимального закона регулирования независимо от колебаний напряжения питающей сети. Совпадение минимума развертывающего напряжения интегратора задающеГо Генератора с моментом перемены знака выходного напряжения дает возможность модулировать выходное напряжение по закону трапеции нлн треугольника, что улучшает гармонический состав выходного напряжения, Использование усили 1554093теля с управляемым коэффициентом усиления, блока частотных реле и делителя частоты позволяет разбить рабочий диапазон частот на неограни 5 ченное число поддиапазонов с различным числом дополнительных импульсов внутри периода, что также улучшает гармонический состав выходного напряжения, что, в свою очередь, приводит к увеличению КПД электропривода, в котором возможно использование устройства. Синхронизация переходов с одного поддиапазона на другой с моментом перемены знака выходного напряжения одной из фаз позволяет уменьшить броски тока в моменты перехода, Повышение надежности и упрощение устройства обеспечивается за счет исключения специального фор О мирователя развертывающего напряжения для модулятора и введения усилителя с управляемым коэффициентом усиления, установленным перед задающим генератором и последовательно 25 соединенным с ним формирователя длительности импульсов, а также выполнения делителя частоты в виде последовательно соединенных распределителя импульсов, блока совпадения, элементов ИЛИ, задержки,И. Указанная замена позволяет использовать развертывающее напряжение задающего генератора для подачи на компаратор модулятора. Использование формирова 35 телей длительности импульсов минимального и максимального ограничения при работе электропривода в переходном режиме повышает надежность коммутации автономного инвертора при работе на минимальных и максимальных углах регулирования.Формула изобретенияУстройство для широтно-импульсного управления тиристорным преобразователем частоты, содержащее задающий генератор, состоящий из последовательно соединенных интегратора и компаратора, последовательно соединенные делитель частоты, кольцевой регистр сдвига, подключенный к первым входам логического блока, блок .частотных реле, компаратор, первый вход которого предназначен для пода- ,ЧН управляющего напряжений, выход компаратора соединен с вторыми входами логического блока, выходы которого являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения гармонического состава выходного напряжения, оно снабжено блоком синхронизации переключения диапазонов частот, формирователем длительности ймпульсов, усилителем с управляемым коэффициентом усиления, формирователями длительности импульсов минимального и максимального ограничения, делитель частоты содержит распределитель импульсов, блок совпадения, элемент ИЛИ, элемент задержки и элемент И, причем в делителе частоты вход распределителя импульсов является входом делителя и соединен с первым входом элемента И, выход которого является выходом делителя частоты и соединен с установленным входом распределителя импульсов, выходы распределителя ив- пульсов соединены с первыми входами блока совпадения, вторые входы которого подключены к выходам, блока синхронизации .переключения диапазонов частот, выходы блока совпадения через элемент ИЛИ и элемент задержки подключены к второму входу элемента И, входы блока частотных реле и усилителя с управляемым коэффициентом усиления соединены и предназначены для подачи напряжения управления частотой, управляющие входы указанного усилителя соединены с выходами блока синхронизации переключения диапазонов частот, входы которого подключены к выходу блока частотных реле, синхронизирующий вход - к выходу делителя частоты, выход усилителя с управляемым коэффициентом усиления соединен с входом задающего генератора и первыми входами формирователей длительности импульсов минимального и максимального ограничения, вторые входы которых соединены с выходом интегратора задающегогенератора и вторым входом компаратора, выходы - с третьими входами логического блока, выход задающего генератора через формирователь дли, тельности импульсов соединен с входом делигеля частоты, а структура логического блока определяется управлениемТд=РЛ Осмин) РмиЧтиа (%макс) Р вф где Т, - сигнал на ш-м выходе блока; ш.=1,26 - номер тиристора и соот10 1554093 вателей длительности импуль-.сов минимального и максирректор А,Обр Заказ 463ВНИИЛИ Го Тираж 495 Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 ветствующего выхода кольцевого регистра сдвига;Р - сигнал на щ выходе указанного регистра;к,М ; сигналы на выходах формироСоставитель В.Мироновактор И.Сегляник Техред А,Кравчук мального ограничения;М - сигнал на выходе компаратора.