Устройство для управления трехфазным тиристорным преобразователем частоты с широтно-импульсным регулированием

(51)5 Н 02 М 7/515 Я Ж4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(46) 30.10.91, Бюл. М 40(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 141.1 901, кл, Н 02 М 7/515, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗ НЫ М ТИР И СТО РН ЫМ ПР ЕРБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С ШИРОТНО- ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного напряженияи повышение его надежности за счет улучшения помехозащищенности при расширении диапазона регулирования выход 1688363 А ного напряжения. Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, делитель 2 частоты, пересчетный узел 3, распределитель 4 импульсов, блок частотных 5 реле, выход которого соединен с первыми входами первого и второго логических переключателей б, 7, Генератор 8 треугольного напряжения подключен к блоку 12 задержки, Выход первого логического переключателя б подсоединен к первому входу элемента И 15, первого и второго элементов ИЛИ-НЕ 17, 18, Через триггер 23 выходы блока одновибраторов 19 подсоединены к вторым входам распределителя 4 импульсов, компаратора 24. Выход усилителя 9 с управляемым коэффициентом усиления соединен с последовательно соединенными генератором 25 пилообразного напряжения, узлом 26 выборки-хранения, дифференциальным усилителем 27, 2 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления трехфазным преобразователем частоты с широтно-импульсным регулированием при развертывающем треугольном напряжении,Целью изобретения является улучшение гармонического состава выходного напряжения и повышение надежности путем улучшения помехозашищенности при расширении диапазона регулирования выходного напряжения преобразователяНа фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления трехфазным тиристорным преобразователем часто.ты; на фиг. 2 - диаграммы работы узлов устройства для управления трехфазным преобразователем частоты.На фиг. 2 обозначено; а - выходное напряжение генератора треугольного напряжения; б - выходное напряжение генератора пилообразного напряжения; в - выходное напряжение устройства выборки- хранения.Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, делитель 2 частоты, пересчетное устройство 3, распределитель 4 импульсов, блок 5 частотных реле, выход которого соединен с первыми входами первого б и второго 7 логических переключателей, генератор 8 треугольного напряжения, который состоит из усилителя 9 с управляемым коэффициентом усиления, интегратора 10, порогового устройства 11, блок 12 задержки, первый и второй формирователи 13, 14 импульсов соответственно, двухвходовой элемент И 15, элемент НЕ 16, через который выход первого логического переключателя 6 подсоединен к первому входу элемента И 15, первой 17 и второй 18 элементы ИЛИ-НЕ, блок 19 одновибраторов, состоящий из первого 20 и второго 21 одновибраторов и элемента НЕ 22, триггер ВЯ 23, через который выходы блока 19 одновибраторов подсоединены к вторым входам распределителя 4 импульсов, компаратор 24, первый вход которого подсоединен к выходу интегратора 10, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 17, при этом вывод, например, с системы регулирования, через который подается задающее уровень выходного напряжения инвертора напряжения Ои, подсоединен к второму входу компаратора 24, выход с системы регулирования, задающий уровень выходной частоты - напряжение 01; также подсоединен к входам задающего генератора 1, блока 5 частотных релегенератора 8 треугольного напряжения, при этом выход делителя 2 частоты подсоединен к вторым входам логических переключателей 6, 7, выход первого логического переключателя 6 через первый формирователь 13 импульсов и элементы ИЛИ-НЕ 17, 18 подсоединен к входу блока 19 одновибратора, выход второго логического переключателя 7 через элемент И 15, второй формирователь 14 импульсов подсоединен к второму входу второго элемента ИЛИ-НЕ 18. Выход усилителя 9 с управляемым коэффициентом усиления соединен с последовательно соединенными генератором 25 пилообразного напряжения, узлом 26 выборки-хранения, дифференциальный усилитель 27, выход которого соединен с вторым управляющим входом усилителя 9 с управляемым коэффициентом усиления УУКУ), На второй вход дифференциального усилителя 24 подсоединен источник 28 опорного напряжения, на второй вход узла 26 выборки-хранения (УВХ) подсоединен выход элемента И 15, обнуляющий вход генератора пилообразного напряжения (ГПН) 25 соединен с выходом блока 12 задержки.Диаграммы работы узлов представлены для трех временных зон Н 1 в диапазонах 0 - с 2 - когда величина выходного напряжения УУКУ 9 по диапазону частот вызывает образование неискаженного треугольного напряжения; 12-т 4 - когда величина выходного напряжения УУКУ 9 является чрезмерной, что вызывает образование ложных импульсов на выходе ГТН 8; 14 - т 6 - когда величина выходного напряжения УУКУ 9 является недостаточной, что приводит к асимметричности развертывающего треугольного напряжения.Устройство работает следующим образом,Импульсы задающего генератора 1, частоты которых пропорциональны напряжению В, подают на делитель 2 частоты который выдает импульсы с коэффициентами деления Кд = 6,12 для данного частного случая "трехимпульсного" режима (по числу импульсов выходного линейного напряжения автономного инвертора). С делителя 2 частоты импульсы с Кд = б проходят на второй логический переключатель 7, а с Кд = 12 - на первый логический переключатель .б. На выходах переключателей 7, б образуется таким образом несущие сигналы, частоты которых отличаются в два раза. Элементом НЕ 16 импульсы инвертируются и подаются на элемент И 15, куда проходят и импульсы второго логического переключателя 7, В результате на выходе элемента И 15 образуются импульсы, смещенные на полпериода относительно импульсов первого логического переключателя б. По переднему фронтуимпульсов элемента И 15 вторым Формирователем 14 импульсов образуются расширенные импульсы, длительность которых определяет максимальный угол ограничения амакс. По переднему фронту узких импульсов первого логического переключателя 6 формирователем 13 импульсов образуются расширенные импульсы, длительность которых образует минимальный угол ограничения амии. Генератор 8 треугольного напряжения формирует пропорционально входному напряжению 0 треугольное развертывающее напряжение,синхронизированноесбрасывающими интегратор 10 в исходное состояние задержанными блоком 12 задержки импульсами первого логического переключателя 6; Ввиду разного коэффициента перекрытия по поддиапазонам частот и их величин, разного числа дополнительных коммутаций на 60 интервале выходной частоты усилитель 9 с управляемым коэффициентом усиления имеет на входе различные величины весовых сопротивлений, коммутируемых разрешающими уровнями с блока 5 частотных реле и выбранными так, чтобы синхронизирующий импульс с блока 12,задержки приходил в момент равенства нулю выходного напряжения интегратора 10, Блок 12 задержки задерживает импульсы логического переключателя 6 на по-, ловину длительности а мин и формирует короткий импульс для обнуления интегратора 10, В момент равенства треугольного напряжения интегратора управляющему напряжению Ои компаратор 24.меняет свое состояние и его выходные импульсы, логически вкладываясь с сигналом а мин в элементе ИЛ И-Н Е 17 и с сигналом а макс в элементе ИЛИ-НЕ 18, подаются на блок одноеибратора. Узкие импульсы по переднему и заднему фронтам элемента ИЛИ-НЕ 18. запускают триггер ЯЯ 23 по входам Я и Я соответственно, Триггер ЯЗ 23 переключается за период треугольного напряжения дважды, формируя сигналы модуляции М и М, При предельных значениях напряжения Ои, близких к нулю или близких к максимуму амплитуды треугольного напряжения, когда компаратор образует на выходе импульсы, меньше по длительности, чем амин или а макс, за счет заведения на элементы ИЛИНЕ 17,18 импульсов амии, амакс навыходе блока 19 одновибратора все равно образуются сигналы, ограниченные длительностями а мии, а макс, По переднему фронту выходного сигнала элемента ИЛИ-НЕ 18 первый одновибратор 20 образует узкий импульс, перекидывающий триггер Я 5 3 в состояние "0", образуя сигнал "1" на-выходе М, По заднему фронту выходного сигнала элемента ИЛИ-НЕ 18, через элемент НЕ 22 и второй одновибратор 21 по входу 3 триггер ЯЯ 23 перекидывается в состояние н 1",.образуя сигнал "1" на выходе М, Выходные 5 сигналы делителя 2 частоты с коэффициентом деления Кд = 12 поступают на пересчетный узел 3. В распределителе 4 импульсов происходит логическое суммиооеание и умножение модулирующих (М и М) и распреде лител ьн ых (РИ 1 - ;РИ 6) сигналов с цел ьюобразования шестифазной системы управляющих импульсов для автономного ин верта ра,. Например, логические формулы выходныхсигналое фаз+ А, + В могут быть представле ны в следующем видеТд = РИ 1+ М . РИ 2+ РИЗ+ РИ 5. М Тв = РИЗ+ М, РИ 4+ РИ 5+ РИ 1, М, Выходное напряжение усилителя 9 с управляемым коэффициентом усиления, фор мирующее треугольное напряжение,подается также на вход ГПН 25, формируя пилообразное напряжение, форма которого характеризует правильность формирования треугольного напряжения. Если момент пе ресечения треугольным напряжением нулевой линии совпадает с моментом прихода синхронизирующего сигнала (неискаженное формирование треугольного напряжения), то пилообразное напряжение по 30 амплитуде достигает своего нормированного значения е момент прихода синхроимпульса и с устройства 26 выборки-хранения по синхроимпульсам с элемента И 15 (в момент полупериода пилообразного напряже ния) снимается половина нормированнойамплитуды пилообразного напряжения ГП Н (зона на фиг, 2). Это напряжение УВХ 26, сравниваясь в дифференциальном усилите 140ле 27 с Чоп = - Чнорм ГПН, образует на2выходе нулевое напряжение, которое, будучи поданным на вход усилителя 9 с управляемым коэффициентом усиления, не оказывает никакого регулирующего еоздей ствия на генератор 8 треугольного напряжения. Если в результате каких-либо дестабилизирующих факторов треугольное напряжение искажается так, что образуются ложные импульсы (фиг. 2 а, эона т 2 - ц), то 50 искажается формирование и пилообразногонапряжения (фиг, 2 б, зона т 2 - т 4), снимаемое УВХ 26 напряжение с компаратора 24 ГПН в момент его полупериода 1 з больше половины Чиорм ГПН (фиг, 2 в, зона сз - т 5), на 55 выходе дифференциального усилителя 27образуется положительное напряжение, которое, будучи поданным на второй вход УУКУ 9, увеличивает его выходное напряжение, корректируя форму пилообразного, а оледоеатЕльне, и треугольного наг ряягения, 16883 бЗ5 10 20 30 35 40 Если треугольное напряжение асимметрично (фиг, 2 а, зона 14 - 16), то искажается и пилообразное напряжения (сброс ГПН происходит при недостаточной амплитуде напряжения, на выходе УВХ 26 образуется1напряжение меньше - Ондер ГПН, на выходе дифференциального усилителя 27 образуется отрицательное напряжение, которое;, будучи приложенным к входу усилителя 9 с уПравляемым коэффициентом усиления, уменьшает его напряжение, а значит исправляет форму импульсов генератора треугОльного и пилообразного напряжения. Для уменьшения пульсаций напряжения на выходе дифференциального усилителя при необходимости можно ввести сглаживающий фильтр с постоянной времени, зависящей от диапазона частот автономного инвертоПредложенное устройство позволяет улучшить гармонический состав выходного напряжения преобразователя и повысить надежность регулирования введением генератора пилообразного напряжения, устройства выборки-хранения, дифференциального усилителя, Это достигнуто благодаря обеспечению автоматического корректирования искажений формы треугольного напряжения посредством измерения устройством выборки-хранения в момент каждого полупериода величины развертывающего пилообразного напряжения, сравнением его в дифференциальном усилителе с половиной нормированной амплитуды пилообразного напряжения, усилением этой разности и подачей этого напряжения на вход генератора треугольного напряжения. При этом устраняются ухудщения гармонического состава выходного напряжения из-за искажения формы треугольного напряжения (его асимметрия), появляется возможность расширить диапазон регулирования выходного напряжения уменьшением длительностей импульсов минимального и максимального ограничения (например, с 300,0 мксек до 150,0 мксек), что уменьшает броски тока электропривода при пуске, улучшается помехозащищенность путем устранения ложных импульсов при неискаженной форме треугольного напряжения. При использовании данного устройства не предъявляется жестких требований к точности подбора весовых сопротивлений в усилителе с управляемым коэффициентом усиления. Формула изобретенияУстройство для управления трехфазным тиристорным преобразователем частоты с широтно-импульсным регулированием по авт. св. М 1411901, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения, повышения надежности путем улучшения помехозащищенности при расширении диапазоне регулирования выходного напряжения преобразователя, введены генератор пилообразного напряжения, узел выборки-хранения, дифференциальный усилитель, соединенные последовательно, генератор треугольного напряжения выполнен на базе интегратора и снабжен дополнительным управляющим входом, причем управляющий вход генератора пилообразного напряжения подсоединен к входу генератора треугольного напряжения, синхронизирующий вход генератора пилообразного напряжения соединен с синхронизирующим входом генератора треугольного напряжения, к второму управляющему входу узла выборки- хранения подсоединен выход элемента И, к второму входу дифференциального усилителя - источник опорного напряжения, а выход дифференциального усилителя подсоединен к дополнительному управляющему входу генератора треугольного напряжения,арственного ком 113035, Мос Подписноета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС