Устройство для фазового управления вентильным преобразователем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СфветскикСоциалист нческивРеспублик(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 14,08. 81 (21) 3345314/24-07 151) М. КП.З Н 02 Р 13/16 с присоединением заявки М(23) ПриоритетГосударственный комитет СССР по делам изобретений н открытийОпубликовано 3001.83. Бюллетень ЬВ 4 33) УДК 621. 316. .727(088.8) Дата опубликования описания 30, 01. 83. ";,7.4 рНаучно-исследовательский институт Двдоцатики т 1и электромеханики при Томскоь институте+- д,автоматизированных систем упД леййИ."07 р,;.и радиоэлектроники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЬНЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ 15 2 Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления вентильными преобразователями переменного и по стоянного тока, предусматривающими воэможность включения вентилей как вдиапазоне отстающих, так и опережающих углов управления, к числу которых относятся, например, тиристорные выпрямители, выполненные на полностью управляеьих ключевых приборах.Известны устройства Фазового управления вентильными преобразователями, состоящие из Фаэосдвигающего устройства, подключенного к Форми-. рователю импульсов в каждом канале, принцип действия которых основан на сравнении опортрцо и управляюще-.го сигналов Я и 2) .Недостатком данных устройств является низкое быстродействие, ограниченное частотой питающей сети.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому. является многоканальное устройство для фазового управления вентильным преобразователем, содержащее в каждом канале последовательно включенные компаратор, инвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выход которой подключен к соответствующему входу блока Формирователей управляющих импульсов, первый вход компаратора в каждом канале предназначен для подключения управляющего напряжения, а второй для подключения соответствующего опорного напряжения (3).Сравнение управляющего н опорных сигналов в устройстве производится на участках изменения опорных сигналов в каком-либо одном направлении, что является причиной неодинакорот частоты формирования управляющих импульсов в динамике при возрастании и убывании управляющего сигнала. Эта особенность придает вентильным преобразователям указанного класса свойство неполной управляемости, выражающееся в несимметричной реакции выходной ЭДС преобразователя на быстрые изменения управляющего сигнала .в сторону возрастания и убывания, Укаэанный недостаток устройств вентильного фазового управления ведет к недоиспользованию динамических возможностей и частотных свойств полностью управляемюх преобразователей, следстйием чего является их низкое быстродействие.импульсов, соответствующие выходы каждого из обоих вышеуказанных формирователей подключены к нервым вхо" дам элементов И в каждом канале, к вторым входам которых подключены соответственно инвертирующий и неинвертирующий выходы дифференцирующего блока, а выходы элементов И подключены в каждом канале ко входам элемента ИЛИ, выход которого служит для подключения к управляющим электродам соответствующих вентилей, а вход дифференцирующего блока подклю". "чен к первому входу компаратора, каж"дого канала,На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу при управлении 3-Фазным мостовым преобразователем на полностью управляемых вентилях, на фиг. 2 - управляющие импульсы, поступающие на управляющиеэлектроды вентилей, выделены штриховк,ой,Устройство содержит в каждом изшести каналов 1-6 узел сравнения управляющего и опорного сигналов, выполненный в виде компаратора 7, выход которого подключен к входам инвертируюшего усилителя 8 и неинвертирующего усилителя 9, выходы которыхчерез дифференцирующие цепи 10 и 11связаны с соответствующими входамиблоков Формирователей управляющихимпульсов 12 и 13, выходы которых 35 40 55 60 Цель изобретения - повышение быстродействия вентильных преобразователей при отработке управляющих воздействий,Поставленная цель достигается тем,что многоканальное устройство для 5Фазового управления вентильным пре-,образователем содержащее, в каждомканале, последовательно включенные,компаратор, инвертируюший усилительи дифференцирующую цепь, выход кото Орой подключен к соответствующемувходу блока формирователей управляющих импульсов, первый вход компаратора в каждом канале предназначендля подключения управляющего напряжения, а второй - для подключениясоответствующего опорного напряжения,снабжено дополнительным блоком формирователей управляющих импульсов,дифференцирующим блоком с инвертиру Оющим и не инвентирующим выходами и вкаждом канале дополнительными неинвертирующим усилителем и дифференцирующей цепью, двумя элементами И иэлементом ИЛИ, причем выходы компараторов в каждом канале через дополнительные неинвертирующий усилительи дифференцируюшую цепь подключенык соответствующим входам дополнительного блока формирователей управляющихзр подключены соответственно к первымвходам двухвходовых элементов совпадения И 14 и 15, вторые входы которых соединены соответственно с инвертируюшим и неинвертирующим выходамидифференцирующего блока 16, а выходы элементов совпадения через элемент ИЛИ 17 связаны с управляющймэлектродом вентиля, причем вход диф-ференцирующего блока 16 соединен суправляющим входом компаратора 7.Устройство работает следующимобразом.При подаче на вход компаратора 7управляющего напряжения 18 и опорного напряжения 19, которыми для каналов управления вентилями аноднойгруппы являются фазные напряженияпитания, а для катодной группы -инвертированные фазные напряженияпитания, на выходе компаратора Формируется модулируемое по ширине прямоугольное напряжение (Фиг, 2), Этонапряжение инвертируется усилителем 8,повторяется усилителем 9 и после дифФеренцирования цепями 10 и 11 поступает на входы блоков формирователейуправляющих импульсов 12 и 13 в видекоротких запускающих импульсов.В результате на входе формирователя12 выделяются кратковременные положительные импульсы 20, Формирующиесяпозднее точек естественной коммутации в моменты, когда управляющий сигнал сравняется с убывающим по величине опорным сигналом. На входе формирователя 13 запускающие импульсы 21формируются раньше точек естественной коммутации в моменты равенствауправляющего сигнала с возрастающимопорным. сигналом, При этом на выходеформирователя 12 образуются широкиеуправляющие импульсы 22, действующиев диапазоне отстающих углов управления. На выходе формирователя 13 управляющие импульсы 23 формируютсяв диапазоне опережающих углов управления. При постоянстве управляющегосигнала абсолютные величины углов24 и 25 управления равны между собой.Поэтому в установившемся режиме работы преобразователя управляющиеимпульсы можно подавать на вентильс выхода любого иэ двух формирователей, например с выхода формирователя 13 (Фиг. 2),В переходном процессе, если управляющее напряжение 18 возрастает, управляющие импульсы на вентиль поступают с выхода Фцрмирователя 12, так как в этом случае на вход схемы 14 совпадения с неинвертирующего выхода дифференциатора 16 поступает разрешающий сигнал, Управление преобразователем в это время осуществляется в диапазоне отстающих углов, что обеспечивает безынерционную реакцию выходной ЭЯС на изменение управляющего сигнала, Если управляющий сигнал убывает, разрешающий сигнал с инвертируюшего выхода дифференциатора 16 подается на вход .схемы 15 совпадения, при этом снимается раэ- . 5 решающий сигнал совпадения, Управление преобразователем с этого момента начинает осуществляться в диапазоне опережающих углов, что также обеспечивает беэынерционйость отработки 10 устройством управляющего сигнала, В результате достигается симметричность и безынерционность реакции выходной ЭДС преобразователя на изменения управляющего воздействия в обо их направлениях и повышение его быстродействия.Предлагаемое устройство За Счет увеличения быстродействия и, как . следствие, улучшения динамических 20 свойств преобразователя позволяет повысить точность существующих систем электропривода, способствует повышению их устойчивости, а значит и уменьшению стоимости регуляторной 25 части привода, Устройство целесообразно применять как в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока, так и в быстродействующем электроприводе постоянного тока беэ дополнительных Функциональных доработок. В отличии от существующих тиристориых преобразователей, тран-. зисторные преобразователи с ключами двустОронней ПРОВОдимОсти или тирис торные преобразователи с искусственной коммутацией с предлагаемым управляющим устройством могут работать при частотах сигнала управления мно.- го выше частоты питающей сети. С развитием элементной базы, в частности с разработкой новых типов мощных транзисторов, во многих реверсивиых преобразователях два комплекта тиристорных вентилей можно будет заме нить на один комплект транзисторных 45 ключей двусторонней проводимости. Повышение точности и быстродействия работы электропривода ведет к повышению производительности существующих механизмов, что, в конечном ито ге, положительно отразится на качест. ве и количестве продукции.Экономический .эффект от внедрения изобретения может быть создан за счет повышения производительности 55 и точности механизмов и уменьшения стоимости регуляторной части привода1 Формула изобретейияУстройство для Фазового управления вентильным преобразователем, содержащее в.каждом канале последовательно включенные компаратор, инвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выход которой подключен к соответствующему входу блока Форми рователей управляющих импульсов, первый вход компаратора в каждом канале предназначен для подключения управляющего напряжения, а второйдля подключения соответствующего опорного напряжения, о т л и ч а" ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено дополнительнымблоком формирователей управляющих импульсов, дифференцирующим блоком с инвертирующим и неинвертирующим выходами и в каждом ка-. нале дополнительными неинвертирующим усилителем и дифференцирующей цепью, двумя элементами И и элементом ИЛИ, причем выходы компараторов в каждом канале через дополнительный неинвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь подключены к соответствующим входам дополнительного блока Формирователей управляющих имцульсов, соответствующие выходы каждого иэ обоих вышеуказанных Формирователей подключены к первым входам элементов И в каждом канале, к вторйм входам которых подключены соответственно инвертирующий и неинвертирующий выходы дифференцирующего блока, а выходы элементов И подключены в каждом канале к входам элемента ИЛИ, выход которого служит для подключения к управляющим электродам соответству-, ющих вентилей, а вход дифференцирующего блока подключен к первому входу компаратора каждого канала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Писарев й. Л., Деткин Л. П.Уйравление тиристорными преобразова- .телями. Х фЭнергияф, 1975, с. 264,2. Авторское свидетельство СССРВ 741409, кл. Н 02 Р 13/16, 1978.3. Лебедев А. М. Следящерегулируемые тиристорные электроприводы серии ЭТ 6 И для механизмов подачи станков с ЧПУ. Электротехническая проьвщленность. Электропривод, 1975,вып. 4(39), с. 4-6, 993432993432 2 2 УправляющиеИЮЮДЛ 4 СИ иаааыюалая ая фас ай Составитель Г. ЕФимоРедактор В. Пилипенко ТехредИ.Гергель Шекма оррек сно илиалЗаказ 500/74 ВНИИП по 113035, Тираж 685 ПоГосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. 4 фПатентф,.г. Ужгород, ул. Проектна