Устройство для управления реверсивным преобразователем

(19) (11) 4 Н 02 М 7/12 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСПО ДЕЛ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ А ВТОРСКОМУ СВИ ЕЛЬСТ электровано в ледовател остроения пря- браво ССС 1978. СССР1984 всего образония 9,(21) 3782280/24-07(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИВНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к технике и может быть использ электроприводе. Цель изобрет повышение качества выходного жения и снижение стоимости и зователя, Введение обцего дл устройства для управления пр вателем ограничителя напряже реле знака напряжения 10, ин1365297 40 11 и выполнение каждого канала управления на базе логических элементовпозволяют обеспечить неизменность продолжительности включенного состояИзобретение относится к электротехнике и может быть использованодля управления обратимыми преобразователями ш - фазного переменного напряжения в постоянное для применения, 5например, в электроприводе,Цель изобретения - повышение ка-,чества выходного напряжения преобразователя при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирующих напряжений иснижение его стоимости путем уменьшения установленной мощности силовыхключей и трансформатора,На фиг. 1 приведен пример реализации устройства для управления реверсивным преобразователем по трехфазнойнулевой схеме; на фиг2 - временныедиаграммы, поясняющие работу устройства для положительного управляющегонапряжения.Устройство содержит силовые ключи1 с двусторонней проводимостью, соединенные по нулевой схеме, вход которой25присоединен к трехфазной сети, представленной вторичными обмотками трансформатора 2, выход схемы присоединенк нагрузке 3, компараторы 4 каналовуправления силовыми ключами, выходы30которых присоединены к входам инверторов 5 и к первым входам элементовИ 6. Выходы последних соединены свходами импульсных усилителей 7 с элементами гальванического разделенияна входе. Выходы импульсных усилите- З 5лей 7 соединены с управляющими входами силовых ключей 1, Кроме того, выходы инверторов 5 присоединены к вторымвходам элементов И каналов управления силовыми ключами, предыдущими впорядке коммутации, Зажим 8 для присоединения источника управляющегонапряжения соединен с входами ограничителя 9 напряженияи входом реле 10.знака управляющего напряжения. Выход45 ния силовых ключей при любых соотношений уровней управляющего напряжения и амплитуд синхронизирующих напряжений. 2 ил. ограничителя 9 напряжения соединен с объединенными первыми входамикомпараторов 4.Выход реле 10 знакасоединен с входом первого дополнительного инвертора 11, выходы источника 12 синхронизирующих напряжений соединены через первые дополнительные размыкающие ключи 13 с двухсторонней проводимостью с точкой соединения первого 14 и второго 15 дополнительных замыкающих ключей и с вторыми входами компараторов 4, 16 и 17. Свободные полюсы первого и второго источников питания с объединенными разноименными полюсами присоединены к свободным выводам соответственно первых 14 и вторых 15 дополнительных замыкающих ключей. Регулируемый делитель 18 напряжения крайними выводами присоединен к выводам источника питания.Устройство содержит также формирователи 19 напряжений квадратурных по отношению к соответствующим синхронизирующим, дополнительные компараторы 20, первые входы которых объединены и присоединены к среднему выводу делителя 18, вторые их входы соединены с выходами соответствующих формирователей 19, вторые дополнительные инверторы 21, своими входами присоединенные к выходам соответствующих компараторов 20, первые 22 и вторые 23 дополнительные элементы И, объединенные первые входы которых в каждом канале управления присоединены к выходам компараторов 20, вторые входы этих элементов И соединены так, что объединены входы первого элемента И 22 в данном канале управления с аналогичным входом второго элемента И 23 канала управления силовым ключом, предыдущим в порядке коммутации, и присоединены к выходу инвертора 21 канала управления силовым ключом, следующий в порядке коммутации, Выхо1365297 ды первого 22 и второго 23 дополнительных элементов И соединены соответственно с первыми входами третьих24 и четвертых 25 дополнительных эле 5ментов И, объединенные вторые входыкоторых присоединены соответственнок выходу реле 10 знака управляющегонапряжения и выходу первого дополнительного инвертора 11, Выходы элементов И 24 и 25 присоединены к управляющим входам соответственно первых 14и вторых 15 замыкающих ключей и квходам дополнительных элементов ИЛИ26, выход которого соединен с управляющим входом дополнительного размыкающего ключа 13,Диаграмма 27 (фиг,2) изображаетотрезки синусоид силовых напряженийв области положительных значений, их 20участки, отмеченные вертикальнойштриховкой, изображают выходное напряжение преобразователя, соответствующее порогу ограничения управляющего напряжения при положительном 26его знаке, диаграмма 28 изображаетсоответствующие синхронизирующие напряжения диаграмма 29 - квадратурные напряжения, предст"вленные отстающими от соответствующих синхронизирующих на Т/2, диаграммы 30 - 33 -напряжения на выходах компараторов20 и инверторов 21 для двух каналовуправления силовыми ключами, смежными в порядке коммутации в силовой схе-Збме или в группе ключей силовой схемы в мостовых схемах, диаграмма 34изображает логический сигнал на выходах элементов И 22 и 24 и ИЛИ 26,соответствующий положительному управ- дОляющему напряжению, диаграмма 35 -форму напряжения на вторых входахкомпараторов 4. Диаграммы также изображают: 36 - временную ось, 37 -39отрезки синусоид силовых напряжений,40 - 42 - синхронизирующие напряжения, 43 - 45 - три уровня управляющего напряжения, 46 - 48 - квадратурные напряжения, 49 - уровень напряжения на первых входах компараторов20, 50 - уровень ограничения управляющего напряжения при положительном его знаке; 51 - напряжение источника 16, 52 - 55 - Фазовые положениязоны проводимости силового ключа, на- ббчало зоны проводимости которого опре-,деляется синхронизирующим напряжением 40, а ее окончание синхронизирующим напряжением 41 канала управления силовыми ключами, следующим в порядке коммутации.Устройство работает следующим образом.Согласно принципу работы преобразователя, зона включенного состояния каждого из силовых ключей определяется фазовой разностью например, восходящих участков, соответствующихсинхронизирующих напряжений на уровне управляющего напряжения. Для обеспечения неизменности продолжительности зоны включенного состояния каждого ключа, равной 2 Т /ш, сравнениемнапряжения квадратурного по отношению к соответствующему синхронизирующему, например 46 (диаграмма 29) поотношению к 40 (диаграмма 28), с уровнем 49 определяется логический сиг.нал, представленный на диаграмме 30,являющийся гарантированной оценкойпродолжительности нерабочего нисходящего участка кривой синхронизирующего напряжения 40 с учетом стабильности фазовой и амплитудной характеристик формирователей 19 квадратурных напряжений и расположения этих логических сигналов во всех каналахуправления не позднее положительныхэкстремумов синхронизирующих напряжений и не ранее отрицательных экстремумов этих напряжений, Соответственно инверсия этого сигнала - диаграмма 31 - является гарантированнойоценкой продолжительности рабочеговосходящего участка синхронизирующего напряжения. Пусть управляющее напряжение положительно и соответствует уровню 44на диаграммах 28 и 35, Так как приположительном управляющем напряжении на выходе реле 10 знака имеетсяединичный логический сигнал, а навыходе инвертора 11 нулевой, то из элементов И 24 и 25 могут пропускать на выход единичные логические сигналы только элементы И 24,Из-за указанного соединения выходов компараторов 20 и инверторов 21 с входами элементов И 22 и 23 на время совпадения единичного значения логического сигнала 30 (с, - с ) с единичным значением логического сигнала 33 в канале управления силовым ключом, следующим в порядке коммутации (Е - С ), Формируется логический сигнал 34, время единичного значения которого соответствует проме 1365297жутку (С- С ), и на этот промежуток времени на выходе элемента И 22 имеет место единичный логический сигнал, который проходит на выход1 элемента И 24 и выход элемента ИЛИ 26. Единичный логический сигнал на выходах элементов ИЛИ 26 и И 24 вызывает размыкание ключа 13 и замыкание ключа 14. Это приводит к тому, что при 10 положительном управляющем напряжении на соответствующем входе компаратора 4 на время (й, -з ) устанавливается напряжение, представленное уровнем 51 на диаграмме 35, превышаю щее уровень 50 ограничения управляющего напряжения при положительном его знаке. Это приводит к тому, что включенное состояние силового ключа, начало которого имело место при уров не управляющего напряжения 44 в момент С , продолжается до момента времени С превышения этого уровня синхронизирующим напряжением 41. Фазовое положение времени включенного состояния этого ключа представлено отрезком 53 на диаграмме 35. Фазовое положение времени включенного состояния этого силового ключа для уровней 43 и 45, меньших и больших указанно го, представлено на диаграмме 35 отрезками 52 и 54. Ввиду того, что уровень ограничения управляющего напряжения устанавливается между уровнем 51 и уровнем максимального значения амплитуд синхронизирующих напряжений, выходное напряжение преобразователя при максимальном значении управляющего напряжения также максимально с учетом указанных дестаби1лизирующих факторов.Работа устройства для управления реверсивным преобразователем при отрицательном управляющем напряжении происходит аналогично и отличается 4 б только тем, что для формирования промежутков времени, за которые изменяется напряжение на входах компараторов 4 до уровня ниже уровня ограничения управляющего напряжения при отрицательном его знаке, используются логические сигналы типа представленных на диаграммах 30 и 32 и их совпадения с сигналами типа 31 и 33 в каналах управления силовыми ключами, предыдущими в порядке коммутации. формирователи 19 квадратурного напряжения, в зависимости от стабиль ности частоты и амплитуды синхронизирующих напряжений, могут быть выполнены либо как частотно зависимые цепи, либо как элементы, выходное напряжение которых образуется путеммасштабного суммирования соответствующих синхронизирующих напряжений,Использование устройства для управления позволит повысить качество выходного напряжения преобразователяпутем обеспечения неизменности про"должительности включенного состояниясиловых ключей при любых соотношенияхуровней управляющего напряжения иамплитуд синхронизирующих напряжений и снизить стоимость преобразователя за счет уменьшения установленной мощности силовых ключей и трансформатора,Формула изобретенияУстройство для управления реверсивным преобразователем, выполненным на силовых ключах с двухсторонней проводимостью, соединенных по нулевой или мостовой схеме, вход которой присоединен к ш - фазной сети, к выходу которой присоединена нагрузка, содержащее вход для присоедине- . ния источника управляющего напряжения, источник синхронизирующих на пряжений, предназначенный для подключения к питающей сети, с выходами по числу силовых ключей, каналы управления по числу силовых ключей,каждый из которых содержит компаратор, инвертор, элемент И и импульсный усилитель с элементом гальванического разделения на входе, в каждом канале управления выход компаратора соединен с первым входом элемента И и через инвертор с вторым входом элемента И канала управления силовым ключом, предыдущим в порядке коммутации силовых ключей при нулевой схеме или предыдущим в порядке коммутации в груп" пе силовых ключей при мостовой схеме, выход элемента И присоединен к входу импульсного усилителя, выход которого присоединен к управляющему входу соответствующего силового ключа, первые входы всех компараторов объединены, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения при любых соотношениях уровней управляющего напряжения и амплитуд сикхронизирую1365297 мщих напряжений, снижения стоимости преобразователя путем уменьшения установленной мощности силовых ключей и трансформатора, оно снабжено дополнительно общими для всего устройства ограничителем напряжения,реле знака напряжения, первым инвертором, первым и вторым источниками питания, соединенными разноименными полюсами и регулируемым делителем напряжения, крайние выводы которого присоединены к одному из указанных источников, каждый канал управленияснабжен формирователем напряжения, квадратурным по отношению к соответствующему синхронизирующему, компаратором, вторым инвертором, первым, вторым, тертьим и четвертым элементами И, элементом ИЛИ, размыкающим ключом, последовательно соединенными первым и вторым замыкающими ключами с двухсторонней проводимостью, причем вход реле знака и ограничителя напряжения присоединены к зажиму для присоединения источника управляющего напряжения, к выходу ограничителя напряжения присоединены объединенные первые входы компараторов, выход реле знака соединен с входом первого дополнительного инвертора, свободные выводы всех первых и всех вторых дополнительных замыкающих ключей порознь объединены и присоединены к свободным полюсам соответственно первого и второго источников питания, первые входы всех дополнительных компараторов объединены и присоединенык среднему выводу делителя напряжения,в каждом канале управления объединенные выводы дополнительных замыкающихключей соединены с вторым входом компаратора и с первым выводом дополнительного размыкающего ключа, второйвывод которого соединен с соответст"вующим выходом источника синхронизирующих напряжений, формировательквадратурного напряжения присоединенсвоим входом к соответствующим выходам источника синхронизирующих на пряжений, выход формирователя соединен с вторым входом дополнительногокомпаратора, выход которого соединенс входом второго дополнительного инвертора и с объединенными первыми 20 входами первого и второго дополнительных элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно третьего и четвертого дополнительных элементов И, выходы кото рых соединены с управляющими входами соответственно первого и второгодополнительных замыкающих ключей ис входами элемента ИЛИ, соединенногосвоим выходом с управляющим входом Зо дополнительного размыкающего ключа,выход второгодополнительного инвертора каждого канала управления соединен с объединенными вторыми входами первого и второго дополнительныхэлементов И, каналов управления силовыми ключами соответственно предыдущими последующимв порядкекоммутации,