Устройство для управления тиристорным статическим преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН зсю Н 02 Р 13/16 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 936361, кл. Н 02 Р 15/18, 1980.2. Авторское свидетельство СССР В 764095, кл. Н 02 Р 13/18, 1978.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ со ступенчатой формой выходного напряжения, включающим высокочастотный инвертор с согласующим трансформатором и демодулятор, содержащее датчик тока, кольцевую пересчетную схему, подключенную основным кокъюнктором, последовательно соединенные задающий генератор и триггер, выходы которого соединены с клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного инвертора, основными конъюнкторами и через делитель частоты с кольцевой пересчетной схемой, допол.нительные конъюнкторы, соединенные с первым выходом датчика тока, основны.801115199 А ми конъюнкторами, задающим генератором и соответствующими. ячейкамикольцевой пересчетной схемы, и вспомогательные конъюнкторы, подключенныек выходам основных конъюнкторов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения КПД и надежности,оно снабжено счетчиком импульсов,инвертором, двумя четырехвходовымии четырьмя трехвходовыми. конъюнкторами, причем выходы. счетчика импульсов соединены с задающим генератором и делителем частоты, а выход вс инвертором и четырьмя трехвходовыми конъюнкторами, входы четырехвходовых конъюнкторов - с задающим генератором,инвертором и соответствующими основными конъюнкторами и ячейками кольцевой пересчетной схемы, выходы объединены с,выходами дополнительных конъюнкторов, свободные входы. тр входовых конъюнкторов соединены с первым выходом датчика тока и кольцевойпересчетной схемой, выходы объединены с соответствующими выходамидополнительных конъюнкторов, крометого, выход инвертора соединен свходами дополнительных конъюнкторов,а второй выход датчика тока - свспомогательными конъюнкторами.1 111519Изобретение относится к преобразовательной технике, в частноети. к статическим. преобразователям постоянного напряжения в переменное с промежуточным звеном повышенной частоты.5Известно устройство для управления .статическим преобразователем, содержащее задающий генератор и триггер, делитель частоты и кольцевую пересчетную схему, основные, дополнительные и 1 вспомогательные конъюнкторыи датчик тока, Устройство управления обеспечивает работу статического преобразователя на нагрузку с любым коэффициентом мощности 113.35Однако данное устройство имеет низкие КПД и надежность преобразователя при работе на нагрузку с низкимкоэффициентом мощности. Это обуслов-лено тем, что при работе преобразователя в инверторном режиме (когда полярности тока и напряжения не совпадают) основные импульсы управления поступают на цепи управления тиристоров, а это приводит к закорачиванию вторичных обмоток трансформатора на время длительности дополнительных импульсов управления.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является30 устройство для управления статическим преобразователем, содержащее датчик тока, связанные между собой кольцевую пересчетную схему и основныеконъюнкторы, последовательно соединен" ные задающий генератор и триггер, выходы которого соедйненыс клеммами для подключения к цепям управления высокочастотного инвертора, основными конъюнкторами и через делитель частоты с кольцевой пересчетной схемой, дополнительные конъюнкторы, соединенные с первым выходом датчика тока, основными конЪюнкторами, задаю щим генератором и соответствующими ячейками кольцевой пересчетной схемы,45 и вспомогательные конъюнкторы, связанные с основными конъюнкторами. Устройство управления. обеспечивает работу статического преобразователя на любую нагрузку 123 .50Однако известное устройство имеет низкие КПД и надежность преобразова" теля при работе на нагрузку с низким коэффициентом мощности. Объясняется это тем, что при работе преобраэова теля в инверторном режиме после подачи дополнительных импульсов управления, необходимых для обеспече 9 2ния энергообмена между нагрузкой и первичным источником питания, проис. ходит замыкание вторичных обмоток согласующего трансформатора через тиристоры демодулятора, Длительность замыкания вторичных обмоток определяется длительностью дополни" тельных импульсов управления, т,е. необходимым временем восстановления тиристоров демодулятора.Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем исключения возможности закорачивания вторичных обмоток согласующего трансформатора инвертора через тиристоры демодулятора.Для достижения поставленной цели устройство снабжена счетчиком импульсов, инвертором, двумя четырехвходбвыми .и четырьмя трехвходовыми конъюнк. торами, причем входы счетчика импульсов соединены с задающим генератором и делителем частоты, а выход - с инвертором и четырьмя трехвходовыми конъюнкторами, входы четырехвходовых конъюнкторов - с задающим генератором, инвертором и соответствующими основными конъюнкторами и ячейками кольцевой пересчетной схемы, выходы объединены с выходами дополнительных конъюнкторов, свободные входы трехвходовых конъюнкторов соединены спервым входом датчика тока и кольцевой пересчетной схемой, выходы объединены с соответствующими выходами дополнительных конъюнкторов, крометого, выход инвертора соединен свходами дополнительных конъюнкторов,а второй выход датчика тока - с вспомогательными конъюнкторами.На фиг. 1 представлено устройство для управления тиристорным статическим преобразователем. (совместно с силовым инвертором, согласующим трансформатором и демодулятором); на фиг. 2 - диаграммы напряжений наотдельных элементах схемы.Устройство управления содержитвысокочастотный (силовой) инвертор 1,согласующий трансформатор 2 .с вторич"ными обмотками 3 и 4 и демодуляторна тиристорах 5-16, датчик 17 тока,связанные между собой кольцевую пересчетную схему на ячейках 18-29 и основные конъюнкторы 30-41, последовательно соединенные задающий генератор42 и триггер 43, выходы. которого соединены с клеммами для подключения кцепям управления высокочастотного3 11151инвертора, основными конъюнкторамиичерез делитель 44 частоты с кольцевойпересчетной схемой, дополнительныеконъюнкторы 45-56, соединенные с первым выходом 57 датчика тока, основнымиконъюнкторами, задающим генератороми соответствующими ячейками кольцевойпересчетной схемы, и вспомогательныеконъюнкторы 58-69, связанные с основными конъюнкторами,счетчик 70 им-пульсов, инвертор (элемент НЕ) 71,четырехвходовые 72 и 73 н трехвходовые 74-77 конъюнкторы,датчик токаимеет второй выход 78,На фиг. 1 обозначены контрольныеточки 79-90, откуда сигналы поступают на дополнительные и четырехвходовые конъюнкторы. На выходедемодулятора включена нагрузка 91..На фиг. 2 представлено напряжение 92 высокочастотного инвертора,импульсы 93-104 управления, поступающие соответственно на тиристоры демодулятора,.и идеализированное напряжение105 на выходе демодулятора. Входы счетчика 70 импульсов соединены с задающимгенератором 42 и делителем 44 частоты,а выход вс инвертором 71 и трехвхо-довыми конъюнкторами 74-77, входычетырехвходовых конъюнкторов 72 и 73 -с задающим генератором 42, инверто.30ром 71 и соответствующими основнымиконъюнкторами 30-41 и ячейками 18-29кольцевой пересчетной. схемы, а выходыобъединены с выходами дополнительныхконъюнкторов 45-56, свободные входы З 5трехвходовых конъюнкторов 74-77соединены дополнительно с первымвыходом 57 датчика 17 тока и кольцевойпересчетной схемой, а выходы объединены с соответствующими выходами дополнительных конъюнкторов 45-56, кро-.ме того, выход инвертора 78 соединенс определенными входами дополнительных конъюнкторов 45, 46, 52 и 53, авторой выход 78 датчика,.17 тока - с . 451(необходимого времени восстановлениятиристоров демодулятора) частотой2 ЖГ . По срезу импульсов задающего генератора синхронизируется 55триггер 43, который формирует прямо-угольное напряжениЕ частотой1 Ип, поступающее на управление 99 4ключевыми. элементами инвертора 1, основные конъюнкторы 30-41 и делитель 44 частоты. На выходе делителя 44 частоты формируется в общем случае прямоугольное напряжение частотойЙ поступающее на кольцевую пересчетную схему, на выходе которой в общем случае формируются прямоугольные сигналы длительностью С-Ц, (на.выходе ячейки 18), - (на выходе ячейки 19), Са- (на выходе ячейки 20), й -1 (на выходе ячейки 21) и т.д. На выходах основных конъюнкторов 30-41, на входы которых поступают выходные сигналы ячеек 18-29 кольцевой пересчетной Схемы формируется серия основных импульсов уп-. равления длительностью полупериода напряжения .высокочастотного инвертора. Так на первый вход конъюнктора 18 поступает "1" в интервалах времени й -й, с -С, й 4-а и так далее (при положительном значении напряжения 92) от триггера 43, а на второй вход . - от объединенных выходов ячеек 19 и 22. Основные импульсы управления на выходе схем 30 (для тиристора 11) появляются винтервалах вРемени С-С, 14-й С 4, -й(за период выходного напряжения 105). Кроме того, требуется получить основные. импульсы управления тиристором 11 в интервалах й 4-й, й 5-Е, й - и Ьа -С 4, для чего один вход конъюнктора 32 поступает от триггера 43 ."1" в интервалах отрицательного значения напряжения 92, а на второй вход - от объединенных выходов ячеек 18 и 23 (в интервалы време. ни С-, и С -й ).Аналогичным образом иа выходах остальных конъюнкторов (31-41) формы. руются основные импульсы управления (пока без учета режима работы преобразователя), т.е. основные импульсы управления 93-104 формируются соответственно на выходах 87, 81, 82; 89, 86, 79, 80, 85, 88, 84, 83 и 90, Далее полученные сигналы поступают на вспомогательные конъщнкторы 58-69, на которые поступает дополнительно сигнал с второго выхода датчика 17 тока. На втором выходе датчика тока "1" формируется в интервалах времени, когда преобразователь работает в выпрямительном режиме винтервалах времени Ун/%у(+%)-;С . Таким образом обесХ ф%В15199 б 10 15 5 11 пвчивается.подача на вентили демодулятора основных импульсов. управления только при работе преобразователя, в инверторном режиме (зачерненные на фиг. 2), Для формирования дополнительных импульсов управления служат дополнительные конъюнкторы 45-56 и конъюнкторы 72-77. Так, для получения, например, дополнительной серии импульсов 96 на выходе конъюнктора 45 необходимо на его вход подать сигнал от задающего генератора 42, от объединенных выходов ячеек 18 и 20 кольцевой пересчетной схемы и с объединенных выходов основных конъюнкторов 31, 33 и 34. Для получения дополнительных импульсов управления только при работе преобразователя в инверторном режиме введец сигнал с первого выхода датчика 17, на выходе которого "1" существует только в интервалах времени с -Р, Т/д -(Т/,+ +Я/%) . Аналогичным образом формируются, например, дополнительные импульсы 101 управления на вьжоде конъюнктора 48. Дополнительные импульсы 104 (для тиристора 5) формируются двумя конъюнкторами 49 и 75. Конъюнктор 49 обеспечивает получение дополнительных сигналов управления в интервале времени йчпри отрицательных значениях .напряжения 92, а дополнительный импульс управления в конце первого тактового интервала (перед моментом времени е) формируется конъюнктором 75. На его вход подают сигналы от первого выхода датчика 17 тока, первой ячейки 18 кольцевой пересчетной схемы и с выхода счетчика 70 импульсов, который формирует импульсы, аналогичные задающему генератору 42, но с частотой в К раза ниже, т.е. в конце каждого тактового интервала напряжения 105. Счетчик 70 импульсов работает в режиме делителя частоты, а для того, чтобы импульсы на его выходе приходились на конец каждого тактового интервала, цепи сброса счетчика подключены к выходу делителя 44 частоты.Получение дополнительных импульсов 93,для тиристора 16 осуществляется тремя конъюнкторами 50., 74 и 72.Конъюнктор 50 обеспечивает получениедополнительных импульсов управленияв интервале времени йб- н приотрицательных значениях напряжения92, конъюнктор 74 " дополнительногоимпульса в конце второго тактового интервала (перед моментом времени 1), аконъюнктор 72 - импульса в середине первого тактового интервала. Для полученияпоследнего импульса на входы конъюнктора 72 поступают импульсы от зада-.ющего генератора 42, с объединенныхвыходов основных конъюнкторов 31 и33, ячейки 18 кольцевой пересчетнойсхемы и инвертора 71, на выходе которого всегда существует "1" за исключением концов тактовых интервалов,когда импульс появляется на выходе 20 счетчика 70 импульсов. Получение дополнительных импульсов 97 управления на выходе конъюнктора 46 достигается путем подачи на него сигналовс задающего генератора 42, объединенных ячеек 18 и 19, кольцевойпересчетной схемы, первого выходадатчика 17 тока и инвертора 71.Введение сигнала с инвертора 71обусловлено необходимостью исключения дополнительного импульса перед моментом времени з. Аналогичнымобразом получают дополнительные импульсы 100 на выходе конъюнктора 47,подаваемые на тиристор 9 и дополнительные импульсы управления, формируемые и подаваемые на тиристорыдемодулятора во второй полупериоднапряжения 105.Таким образом, устрочство для 40 управления тиристорным статическимпреобразователем обеспечивает нормальную работу силовой части на нагрузку с любым коэффициентом мощности,позволяет получать на выходе ступен чатое напряжение, форма которого независит от параметров нагрузки, обеспечивает более высокие КПД и надежность преобразователя в целом за счетисключения возможности короткого.замыкания вторичных обмоток согласующего трансформатора через тиристорыдемодулятора при работе преобразователя в инверторном режиме.1115199 г 2 Составитель В. Бунакедактор И. Николайчук .Техред Т,фантаорректор В. Си 789 43 Тираж 666 Вака одписное ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная