Устройство для формирования импульсов управления тиристорами -фазного мостового преобразователя

(51)4 Н 02 М 1/ ТЕН ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗО(72) А, С Шелепов и В. М. Катунин (71) Производственное объединение Уралэлектротяжмаш им. В. И. Ленина(56) Авторское свидетельство СССР424280, кл. Н 02 М 1/08, 1974.Система возбуждения ТВГ - 1000. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОБП.412,202 ТО.(54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ пг-ФАЗНОГО МОСТОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, содержащее 2 гп формирователей импульсов, каждый из которых выполнен в виде полумостового последовательного инвертора, два плеча которого образованы транзисторами, два других плеча - конденсаторами и подключены к выводам источника питания, диагональ инвертора является выходом формирователя импульсов, к база-эмиттерным переходам транзисторов подключены в противофазе вторичные обмотки коммутирующего трансформатора, к концам, первичной обмотки которого подключены одни выводы разделительных диодов, другие выводы которых являются прямым и противофазным коммутирующими входами, а средняя точка первичной обмотки - управляющим входом формирователя импульсов, причем выход каждого формирователя им пульсов предназначен дл я подключения через один из 2 гп блоков согласования к управляющему переходу соответствующего тиристора преобразователя, его управляющий вход подключен к одному из 2 гп выходов блока управления, а прямой и противофазный коммутирующие входы гп формирователей импульсов катодной группы тиристоров преобразователя подключены соответственно к прямому и инверсному выходам генератора высокой частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов, прямой и противофазный входы гп формирователей анодной группы тиристоров преобразователя подключены к инверсному и прямому выходам генератора высокой частоты соответственно, а точки соединения последовательно включенных конденсаторов пол умостовых и ивер торов всех формирователей импульсов объединены между собой.Изобретение относится к электротехнике и может найти применение, например, для управления мостовыми вентильными преобразователями систем возбуждения для гидрогенераторов и синхронных компенсаторов.Цель изобретения - повышение надежности и уменьшение габаритов.На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема генератора высокой частоты; на фиг, 3 - функциональная схема соединения полумостовых инверторов формирователей управляющих импульсов; на фиг. 4 - диаграммы напряжевий на выходах системы импульсно-фазового управления и выходах блока управления.Устройство для формирования импульсов управления тиристорами мостового вентильного преобразователя 1 имеющего силовой вход 2, выход 3, управляющие входы 4 - 6, соответствующие катодной группе тиристоров 7 - 9, и управляющие входы 10 - 12, соответствующие анодной труппе тиристоров 13 -5, содержит формирователи 16 - 21 управляющих им пульсов с управляющим входом 22, коммутирующими прямым и противофазным входами 23 и 24, питающим входом 25 и выходами 26 и 27.Каждый формирователь 16 - 21 управляющих импульсов включает в себя схему 28 управления и полумостовой инвертор 29. Схема 28 управления содержит диоды 30 и 31, катоды которых подключены к выводам первичной обмотки 32 трансформатора 33. Средняя точка первичной обмотки 32 является управляющим входом 22, а аноды диодов 30 и 31 - коммутирующими входами 24 и 23 формирователей 16 - 21 управляющих импульсов. Вторичные обмотки 34 и 35 трансформатора 33 являются выходами 36 и 37 схемы 28 управления.Пол ум осто вой инвертор 29 содержит два последовательно включенных транзистора 38 и 39 и два последовательно включенных конденсатора 40 и 41. Точка соединения коллектора транзистора 38 и вывода конденсатора 40 является питающим входом 25, а точка соединения эмиттера транзистора 38 и коллектора транзистора 39, также точка соединения выводов конденсаторов 40 и 41 - выходами 27 и 26 формирователей 16 - 21 управляющих импульсов. Эмиттер транзистора 39 н вывод конденсатора 41 подключены к общей точке схемы. Базовые и эмиттерные выводы транзисторов 38 и 39 являются коммутирующими входами 42 и 43 полумостового инвертора 29, которые подключены к выходам 36 и 37 схемы 28 управления.Блок 44 управления включает в себя систему 45 импульсно-фазового управле 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ния с выходами 46 - 51 и транзисторные ключи 52 - 57, содержащие транзисторы 58, базовые выводы которых являются входами транзисторных ключей 52 - 57, а коллекторы - выходами 59 - 64 блока 44 управления. Выходы 46 - 51 системы 45 импульсно-фазового управления подключены к входам транзисторных ключей 52 - 57. Выходы 59 - 64 блока 44 управления подключены к управляющим входам 22 формирователей 16 - 21 управляющих импульсов. Коммутирующие входы 24 формирователей 16, 18 и 20 и коммутирующие входы 23 формирователей 17, 19 и 21 подключены к выходу 65 генератора 66 высокой частоты, выход 67 которого подключен к коммутирующим входам 23 формирователей 16, 18 и 20 и коммутирующим входам 24 формирователей 17, 19 и 21 управляющих импульсов. Таким образом, первичные обмотки 32 трансформаторов 33 схем 28 управления формирователей 16, 18 и 20 и первичные обмотки 32 трансформаторов 33 схем 28 управления формирователей 17, 19 и 21 подключены к выходам 65 и 67 генератора 66 высокой частоты в противофазе один относительно другого, Питающие входы 25 формирователей 16 - 21 управляющих импульсов объединены между собой и подключены к одному выводу 68 источника 69 питания, другой вывод 70 которого подлючен к общей точке схемы. Выходы 26 и 27 формирователей 16, 18 и 20 управляющих импульсов через устройства 71 - 73 согласования подключены к управляющим входам 4 - 6 катодной группы тиристоров 7 - 9 вентильного преобразователя 1, а выходы 26 и 27 формирователей 17, 19 и 21 через устройства 74 - 76 согласования - к управляющим входам 10 - 12 анодной груп пы тиристоров 13 - 15 вентильного преобразователя 1, Выходы 26 всех формирователей 16 - 21 управляющих импульсов объединены между собой.Генератор 66 высокой частоты (фиг. 2) содержит операционный усилитель 77 с инвертирующим входом 78, к которому подключен конденсатор 79 и неинвертирующим входом 80, к которому подключен резистор 81. Входы 78 и 80 зашунтированы защитными диодами 82 и 83. Выход операционного усилителя 77 через резистор 84 соединен с инвертирующим входом 78, а через резистор 85 - с неинвертирующим входом 80. Питающий вход 86 операционного усилителя 77 подключен к выходу источника 87 питания положительного напряжения, а питающий вход 88 - к выходу источника 89 питания отрицательного напряжения. Выход операционного усилителя 77 через резистор 90 подключен к базе транзистора 9 и через резистор 92 - к базе транзистора 93, эмиттер которого подключен к общей точкесхемы, а коллектор через резистор 94 подключен к выходу источника 87 питания и через резистор 95 к базе транзистора 96. Эмиттеры транзисторов 91 и 96 подключены к общей точке схемы, а коллекторы соединены между собой через резистор 97 и подключены к выводам первичной обмотки 98 трансформатора 99, средняя точка которой подключена к выходу источника 87 питания. Вторичные обмотки 100 и 101 трансформатора 99 через резисторы 102 и 103 подключены к базовым и эмиттерным выводам транзисторов 104 и 105, коллекторы которых объединены между собой и подключены к выходу источника 87 питания положительного напряжения, а эмиттеры являются выходами 65 и 67 генератора 66 высокой частоты.Устройство работает следующим образом.При появлении питающих напряжений на выходах источников 87 и 89 питания (фиг. 2) на выходе операционного усилителя 77 имеют место биполярные импульсы напряжения прямоугольной формы частотой 10 кГц. Частота колебаний задается конденсатором 79 и резисторами 84, 81 и 85, Импульсы с выхода операционного усилителя 77 поступают на базу транзистора 91 и через транзистор 93, выполняющий функцию инвертора, на базу транзистора 96. Под действием этих импульсов осуществляется поочередная коммутация транзисторов 91 и 96. В результате, когда последние открываются, происходит поочередное подключение с частотой 10 кГц полуобмоток 98 трансформатора 99 к источнику 87 питания положительного напряжения. При этом во вторичных обмотках 100 и 101 трансформатора 99 индуктируются ЭДС противоположные по фазе, под действием которых происходит поочередная коммутация транзисторов 104 и 105.На каждом из выходов 46 - 51 системы 45 импульсно-фазового управления (фиг. 1) присутствует последовательность положительных импульсов с интервалами между импульсами, равными 360 эл. град, (фиг. 4 а, б, в, г, д. е), синхронизированные с входным, питающим вентильный преобразователь 1, напряжением, поступающим на тиристоры 7, 13, 8, 14, 9 и 15. Фазовый сдвиг между импульсами на выходах 46, 47; 47, 48; 48, 49; 49, 50; 50, 51 и 51, 46 составляет 60 эл. град. (фиг. 4 а, б, в, г, д, е). В интервале сс, - Кг(фиг. 4 ж, м) средние точки первичных обмоток 32 трансформаторов 33 схем 28 управления формирователей 16 и 21 управляющих импульсов через открытые транзисторы 58 транзисторных ключей 52 и 57 подключаются к общей точ 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 ке схемы. При открытом, например транзисторе 104 генератора 66 высокой частоты (фиг. 2) одна полуобмотка 32 трансформатора 33 формирователя 16 через диод 30 подключается к источнику 87 питания, аналогично другая полуобмотка 32 трансформатора 33 формирователя 21 через диод 31 подключается к источнику 87 питания. При этом в формирователе 16 открывается транзистор 38, а в формирователе 21 благодаря противофазному включению обмоток 32 трансформаторов 33 формирователей 16 и 21 открывается транзистор 39 (фиг. 3). В результате создается путь тока от вывода 68 источника 69 питания: открытый транзистор 38, выход 27 формирователя 16, устройство 71 согласования, перемычка с выходов 26 формирователей 16 и 21, устройство 76 согласования, выход 27, открытый транзистор 39 формирователя 21 и вывод 70 источника 69 питания.В следующий полупериод коммутирующего напряжения транзистор 104 закрывается, а транзистор 105 генератора 66 высокой частоты открывается (фиг. 2). При этом через открытый транзистор 105 одна полу- обмотка 32 трансформатора 33 формирователя 16 через диод 31 подключается к источнику 87 питания, аналогично другая полуобмотка 32 трансформатора ЗЗ формирователя 21 через диод 30 подключается к источнику 87 питания. Это приводит к открытию транзистора 39 формирователя 16 и транзистора 38 формирователя 2. В результате создается путь тока от,вывода 68 источника 69 питания через открытый транзист р 38 и выход 27 формирователя 21, устройство 76 согласования, перемычку выходов 26 формирователей 21 и 16, устройство 71 согласования, выход 27 и открытый транзистор 39 формирователя 16, вывод 70 источника 69 питания (фиг. 3). Со сменой полярности коммутирующего напряжения в генераторе 66 высокой частоты (фиг. 2) транзистор 104 откроется, а транзистор 105 закрывается и процессы в схеме протекают аналогично описанному выше.Таким образом, в интервале 4., - ссг (фиг. 4) осуществляется подключение устройств 71 и 76 согласования к источнику 69 питания с частотой коммутирующего напряжения, равной 10 кГц. Это приводит к появлению на выходах устройств 71 и 76 согласования импульсов длительностью 60 эл. град., которые, поступая на тиристоры 7 и 15 вентильного преобразователя 1, открывают их.В интервалах о - осз, сс - сй; о( - М;м - ссь; фь - Ат , Фт - св (фиг. 4) осуществляется коммутация транзисторов 38 и 39 (фиг. 1 и 3) с частотой 10 кГц соответственно формирователей 16, 17; 17,18;18, 19; 19, 20; 20, 21 и 21 16, аналогично коммутации транзисторов 38 и 39 формирователей 16 и 21 в интервале 4, - к, рассмотренной ранее,В результаье на входах устройств 71 - 76 согласования формируются пачки импульсов длительностью 120 эл, град., заполненных импульсами частотой 1 О кГц, в которых они выпрямляются и с выходов подаются на управляющие электроды тиристоров 7 - 15 вентильного преобразователя 1.Так как в любой момент времени работает один из формирователей 17, 19 и 21 импульсов управления анодной группы тиристоров 13 - 15 вентильного преобразователя 1 и один из формирователей 16, 18 и 20 импульсов управления катодной группы тиристоров 7 - 9, а транзисторы 38 и 39 формирователей 17, 19, 21 и 16, 18, 20 работают в противофазе, что обеспечивается противофазным подключением входов 23 и 24 формирователей7, 19, 21 и 16, 18, 20 к выходам 65 и 67 генератора 66, то ток управления не протекает через кон.денсаторы 40 и 41, как показано выше, которые в данном случае служат только для замыкания разности токов управления тиристоров 13 - 15 анодной и тиристоров 7 - 9 катодной групп.1 ОТаким образом, благодаря тому, чтопеременная составляющая, обусловленная током нагрузки на конденсаторах 40 и 41 практически отсутствует, обеспечивается благоприятный режим их работы в указан ных цепях, уменьшается величина емкостиконденсаторов 40 и 41, что позволяет снизить габариты и повысить надежность работы устройства, а следовательно, и надежность вентильного преобразователя.х.б Юлока раа. ых.б 1вка Ф 9 цоых. б 2баука И л. граа,Фых.бЗолока И алых бЧ ока 9 зл, гр уро д, 4/5 ектная,113035, иал П Ьых Фдсистемы Ф Ьых 5 асистемы б обых.57истемы Ме Составитель ВТехред И. ВТираж 646И Государственногоделам изобретенийМосква, Ж - 35, РауП Патент, г. Ужго едактор Е. Папп аказ 4625/50 ВНИИКорректор М. ПожГ 1 одпнсноеССР рескомитета и открыти шская наб род, ул. Пр