Устройство для фазового управления преобразователем

(19) 02 М 1/08 НТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ТЕН Б сск ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, (57) Сущность изобретения: трехфазнаясимметричная система фазирующего напряжения источника питания вентильногопреобразователя, преобразуется в аналогичную трехфазную систему напряжений навыводах 1, 2 и 3 вторичной обмотки разделительного трансформатора. Напряжение,снимаемое с выводов 2 отстающего по фазенапряжения и выводов 3 опережающего пофазе напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора с помощью диода 7 преобразуется в разностьнапряжений, обладающую тем, свойством,что моменты перехода мгновенных значений этой разности через нуль соответствуютуглам управления а 1 =0 и а 2 = 150", отсчйтываемым от моментов времени, соответствующих положительным максимумамопорного напряжения вторичной обмоткиразделительного трансформатора, С помощью последовательно соединенных второго компаратора 4, дифференциатора 5 и амплитудного селектора 6 указанная разность напряжений преобразуется в периодическую последовательность узких остроконечнь 1 х импульсов положительной и отрицательной полярности, образуемых соответственно в моменты времени, соответствующие углам управления а 1= 0 (импульсы положительной полярности) и а 2=150 (импульсы отрицательной полярности), Полученные импульсы с помощью суммирующего усилителя 2 суммируются с опорным напряжением вторичной обмотки разделительного трансформатора, в результате чего на выходе суммирующего усилителя 2 образуется напряжение, в масштабе, аналогичное опорному, на которое в моменты времени, соответствующие а 1 =. 0 и а=150, наложены узкие остроконечные импульсы, увеличивающие его амплитуду.При сравнении на компараторе 3 напряжения, полученного на выходе суммирующего усилителя 2, с напряжением сигнала управления на выходе компаратора 3, т.е. на выходе устройства фазового управления, образуется напряжение, представляющее собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов, положение передних фронтов которых является функцией сигнала управления и определяет угол управления а вентильным преобразователем в диапазоне, жестко ограниченном углами авп= 0 и авах=150 . 2 ил, 1791928Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам управления, используемым в преобразовательной технике,В современных устройствах управления вентильными (тиристорными) преобраэователями широко применяются схемыфазового управления.основанные на сравнении опорного синусоидального напряжения с управляющим сигналом, Дляобеспечения устойчивости выпрямительного и инверторного режимов вентильныхпреобразователей в устройствах фазовогоуправления применяют различные способыограничения минимального и максимального углов управления вентильного преобразователя,Известно устройство для фазового управления преобразователем, наиболееблизкое по технической сущности предлагаемому (прототип), содержащее подсоединенные к фазирующему напряжению.источника питания вентильного преобразователя, преобразователь фазы и разделительный трансформатор, вывод опорногонапряжения вторичной обмотки которого 25соединен с первым входом суммирующегоусилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующий вход которого соединен свыводом для подключения сигнала управления, содержащее также последовательно соединенные второй компаратор,инвертирующий и неинвертирующий входыкотороо подсоединены, соответственно, кнулевому и фазному выходам преобраэователя фазы, дифференциатор и амплитудный селектор, выход которого подключен ковторому входу суммирующего усилителя,Однако устройство-прототип имеет существенный недостаток, который проявляется при работе вентильногопреобразователя в инверторном режиме,Известно, цто для устойцивой коммутации вентилей в инверторном режиме работы для вентильного преобразователя 45необходимо выполнить условие рпии = 180 - %пах ух (и)где фее - запас угла сна на коммутацию вентилей;ух(и) - угол коммутации вентилей вентильного преобразователя при его работе в инверторном режиме.Учитывая, что на практике ух(и) не превышает 300, принимают в схемах фазового управления с фиксированным ограничением угла управления запас на коммутацию вентилей в инверторном режиме /3 юп=30 и соответственно йьах=-150,Однако в устройстве-прототипе пои отсутствии ограничения синала управления не обеспецивается запас по углу управления (фыр), необходимый для устойчивой коммутации вентилей преобразователя в инверторном режиме. Указанный режим может быть обеспечен при ограницении величины сигнала управления в зоне значений, соответствующих предельному инверторному режиму вентильного преобразователя. Однако этот способ ограничения, во-первых менее надежен, чем способ ограничения фиксированным значением апах, а во-вторых, обладает тем свойством, что при фиксированном уровне ограничения величины сигнала управления, величина предельного угла управления атах находится в прямой зависимости от величины напряжения источника питания вентильного преобразователя, Поэтому при выборе фиксированного уровня ограничения сигнала управления необходимо учитывать минимально возможную величину напряжения источника питания вентильного преобразователя, что связано с его недоиспользованием по напряжению в инверторном режиме.Цель изобретения - упрощение схемы, повышение надежности и эффективности путем устранения зависимости величины максимального угла управления вентилями преобразователя от величины напряжения источника питания вентильного преобразователя,Поставленная цель достигается тем, что устройство для фазового управления преобразователем, содержащее разделительный трансформатор, вывод опорного напряжения вторичной обмотки которого соединен с первым входом суммирующего усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с выводом для подключения сигнала управления, последовательно соединенные второй компаратор, дифференциатор и амплитудный селектор, выход которого подключен ко второму входу суммирующего усилителя, дополнительно содержит диод, а разделительный трансформатор выполнен трехфазным, причем выводы первичной обмотки разделительного трансформатора предназначены для подсоединения к трехфазной симметрицной системе фазирующего напряжения истоцника питания преобразователя, вывод отстающего по фазе на 120 эл, напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора подключен к катоду диода, анод которого подсоединен к неинвертирующему входувторого компаратора, а вывод опережающего по фазе на 120 напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора подсоединен к инвертирующему входу второго компаратора.На фиг, 1 показана структурная схема предлагаемого устройства для фазового управления преобразователем; на фиг. 4 - временная диаграмма, поясняющая динамику работы предлагаемого устройства.Устройство содержит разделительный трансформатор 1, выполненный трехфазным, выводы 1, 2 и 3 первичной обмотки которого подсоединены к трехфазной симметричной системе фазирующего напряжения источника питания вентильного преобразователя, вывод 1 опорного напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1 соединен с первым входом суммирующего усилителя 2, выход которого подключен к инвертирующему входу 1 первого компаратора 3, неинвертирующий вход 2 которого соединен с выводом для подключения сигнала управления,Устройство содержит также последовательно соединенные второй компаратор 4, дифференциатор 5 и амплитудный селектор 6, причем неинвертирующий вход.1 второго компаратора 4 соединен с анодом диода 7, катод которого подсоединен к выходу 2 от, стающего по фазе на 120 напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1, инвертирующий вход 2 второго компаратора 4 соединен с выводом 3 опережающего по фазе на 120 напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1, а выход амплитудного селектора 6 подключен ко второму входу суммирующего усилителя 2,Выполнение разделительного трансформатора 1 показано на фиг, 1. Первичная обмотка разделительного трансформатор 1 соединяется в треугольник или звезду, в то же время вторичная обмотка соединяется в звезду, общая точка которой подсоединяется к общей точке схемы устройства, Компараторы 3 и 4, дифференциатор 6 и суммирующий усилитель 2 могут быть выполнены по стандартным схемам, применяемым в радиоэлектронике; в качестве амплитудного селектора 6 может быть использована сбоока из двух встречно соединенных стабилитроновУстройство работает следующим образом. Трехфэзная симметричная система фазирующего напряжения источника питания вентильного преобразователя, подаваемого на выводы 1, 2 и 3 первичной обмотки разделительного трансформатора 1, преобразуется в аналогичную трехфазную систему напряжений О 1, О 2 и Оз на выводах 1, 2и 3 вторичной обмотки разделительноготрансформатора 1 ,вывод 1 соответствуетвыводу опорного напряжения, вывод 2 - вы 5 воду отстающего по фазе на 120 напряжения, а вывод 3 - выводу опережающего пофазе на 120 напряжения вторичной обмотки).Благодаря соединению неинвертирую 10 щего входа 1 второго компаратора 4 с выводом 2 отстающего по фазе на 120"напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1 через диод 7 иинвертирующего входа 2 второго компара 15 тора 4 с выводом опережающего по фазе на120 напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатора 1 непосредственной связью на выходе второгокомпаратора 4 формируется разность на 20 пряженийЛО 1 - 2=О 2 ОЗ,где О 2 и О з. - напряжения, соответственно,на входах 1 и 2 второго компаратора, обладающая свойством, что моменты переходов25 величины ЬО 1-2 через нуль соответствуютуглам управления а 1=0 (при положительной производной напряжению ЛО 1-2) иа 2=150 (при отрицательной производнойнапряжения ЛО 1-2). Напряжение ЛО 1-2 с по 30 мощью второго компаратора 4, дифференциатора 5 и амплитудного селектора 6преобразуется, как это видно иэ временнойдиаграммы на фиг, 2, в периодическую последовательность узких остроконечных им 35пульсов (напряжение Одс) положительной иотрицательной полярности, совпадающихпо фазе с моментами переходов напряжения Й 31-2 через нуль. В результате суммирования напряжения Одс с опорным40 напряжением О 1, образуемым на выводе 1опорного напряжения вторичной обмоткиразделительного трансформатора 1, на выходе суммирующего усилителя 2 формируется напряжение Осу, представляющее45 собой в масштабе коэффициента усилениясуммирующего усилителя 2 опорное напряжение с наложенными на него узкими остроконечными импульсами в моментывремени, совпадающие с положительным50 максимумом опорного напряжения (импульсы положительной полярности), и в моменты времени, сдвинутые относительноположительного максимума опорного напряжения на угол а 2=150 (импульсы отрицательной полярности).Полученное на выходе суммирующегоусилителя 2 напряжение Осу сравниваетсяна входе первого компаратора 3 с напряжением сигнала управления Оу, в результатечего на выходе первого компаратора 3 (одновременно и выход устройства) образуется напряжение Оо, представляющее собой периодиче 4 Кую последовательность прямо" угольных импульсов, Передние фронты укаэанных импульсов (Ок 1) в моменты переходов разности напряжений, поступающих на входы 1 и 2 первого компаратора ( ЬОк 1=Осу-,ОУ), через нуль в зону положительных значений и определяют своим угловым положением угол управления й. Ввиду наложения на опорное напряжение О 1 узких остроконечных импульсов (Одс), сформированных на выходе амплитудного селектора 6, диапазон регулировки а при ,регулировке его сигналом управления Оу ограничен значениями авп=0 и Стах=150. Кроме того, благодаря указанному наложению, во-первых, исключаются срывы в работе устройства при превышении напряжением сигйала управления уровня, соответствующего амплитудному значению опорного напряжения, а во-вторых, обеспе,чивается типовое значение запаса на коммутацию вентилей преобразователя фщ 1 п=30 и соответственно ащах=150, независимо от величины напряжения источника питания вентильного преобразователя.Таким образом, в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа удается, во-первых, значительно уп ростить схему устройства, исключив из нее преобразователь фазы с функциями преобразования фазы и гальванического разделения сигналов входа и выхода, Во-вторых в предлагаемом устройстве обеспечивается жесткое ограничение максимального угла управления типовым значением ащах=150", независимым от величины напряжения источника питания вентильного преобразователя, Тем самым достигается повышение надежности и эффективности использования вентильного преобразователя по напряжению при его работе в качестве инвертооа, Последнеесвойство очень важно для обеспечения быстрого гашения поля возбуждения синхронных и. асинхронизированных машин при5 использовании в их системах возбуждениятиристорных преобразователей.Формула изобретенияустройство для фазового управленияпреобразователем, содержащее раздели 10 тельный трансформатор, вывод опорногонапряжения вторичной обмотки которогосоединен с первым входом суммирующегоусилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора,15 неинвертирующий вход которого соединенс выводом для подключения сигнала управления, последовательно соединенные второй компаратор, дифференциатор иамплитудный селектор, выход которого под 20 ключен к второму входу суммирующего усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения схемы, повышения надежностии эффективности путем устранения зависимости величины максимального угла управ 25 ления вентилями преобразователя отвеличины напряжения источника питаниявентил ьного преобразователя, снабженодиодом, а разделительный трансформаторвыполнен трехфазным, причем выводы пер 30 вичной обмотки разделительного трансформатора предназначены для подключения ктрехфазной симметричной системе фазирующего напряжения источника питания преобразователя, вывод отстающего по фазе на35 120 эл, напряжения вторичной обмоткиразделительного трансформатора подключен.к катоду диода, анод которого подсоединен к неинвертирующему входу второгокомпаратора, а вывод опережающего по фа 40 эе на 120 эл, напряжения вторичной обмотки разделительного трансформатораподсоединен к инвертирующему входу второго компаратора,1791928 2 оста витель А. Кремецкийехред М.Моргентал Корректор С.Патруше Пигин дакт ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Производст енно-и Закаэ 158 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5