Устройство для импульсно-фазового управления фазным тиристорным преобразователем

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 739454 1)5 Н 02 М 7/О ГОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МУ СВИДЕТЕЛ К АВТ М 21 чно-исс ханики Ф,Васил довательски в, А.И.Григо.8)др. Систебразоватт, 1981, с ы управления лями частоты, 5, рис. 2 - 25 б,(21) 4478353/07(71) Всесоюзный наинститут электроме(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ а-ФАЗНЫМ ТИРИ СТОР Н Ы М ПРЕОБ РАЗО ВАТЕЛ ЕМ (57) Устройство содержит перемножители 1 и 2, сумматор 3, нуль-орган 4, блок в коммутаторов 5, коммутатор 6 в каналов, формирователь и распределитель 7 импульсов, элемент ИЛИ 8 с щ входами, кольцевой счет; чик 9, функциональные преобразователи 10, 13 и 14, сумматор 11, задатчик 12 угла управления. Перемножители 1 и 2, сумматор 3 образуют фазосдвигающий узел 15, 3 ил.Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями.Наиболее близким к предложенному по технической Сущности является устройство для импульсно-фазового управления а-фазн ым тиристорн ым преобразователем, содержащее задатчик угла управления, формирователь и распределитель импульсов и фазосдвигающий узел, содержащий сумматор и первый перемножитель, первый вход которого является входом первой фазы синхронизирующего напряжения устройства, а выход подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом фазосдвигающего узла, группа выходов формирователя и распределителя импульсов является группой выходов устройства. Кроме этого, в устройстве содержится еще (а - 1)-фазосдвигающих узлов (щ = 3,6,), причем каждый )-й фазосдвигающий узел= 1,2,щ) содержит фазоповоротный элемент (в мостовом фазовращателе - емкость или инду:тивность), вход которого соединен с первым входом перемножителя этого узла, а выход соединен с вторым входом сумматора, На вход каждого узла поступает синхронизирующее напряжение. Вторые входы перемножителей каждого из узлов объединены и соединены с выходом задатчика угла управления, Сигналом с выхода задатчика угла управления изменяется амплитуда синусоидальных сигналов, поступающих на первые входы перемножителей, Каждое из гп синусоидальных напряжений сдвигается по фазе, проходя через фазоповоротный элемент. Эти напряжения суммируются на сумматоре, В результате, в зависимости от уровня сигнала управления на выходе каждого фазосдвигающего узла формируются синусоидальные сигналы, сдвинутые по фазе относительно каждого синхронизирующего напряжения. Выход каждого)-го фазосдвигающего узла подключается к формирователю и распределителю импульсов, на выходе которого формируются импульсы управления тиристорами.Недостатками известного устройства являются критичность фазоповоротных элементов (в мостовом фазовращателе - емкость или индуктивность) к частоте синхронизирующих напряжений и, следовательно, снижение точности установки фазового угла системы импульсно-фазового управления. Целью изобретения является повышение точности импульсно-фазового управления тиристорами преобразователя. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Указанная цель достигается тем, что в устройстве для импульсно-фазового управления щ-фазным тиристорным преобразователем, содержащем задатчик угла управления, формирователь и распределитель импульсов и фазосдвигающий узел, содержащий сумматор и первый перемножитель, первый вход которого является входом первой фазы синхронизирующего напряжения устройства, а выход подключен к первому входу сумматора, выход которого является выходом фазосдвигающего узла, группа выходов формирователя и распределителя импульсов является группой выходов устройства, введены блок компараторов, коммутатор каналов, элемент ИЛИ, кольцевой счетчик, первый, второй и третий функциональные преобразователи, сумматор, нуль-орган, а в фазосдвигающий узел введен второй перемножитель, первый вход которого является входом второй фазы синхронизирующего напряжения устройства, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход сумматора через нуль-орган соединен с управляющим входом коммутатора каналов, синхронизирующие напряжения через блок компараторов подключены к адресным входам коммутатора каналов, группа выходов последнего соединена соответственн с группой входов элемента ИЛИ и с группой входов формирователя и распределителя импульсов, выход элемента ИЛИ через кольцевой счетчик соединен с адресным входом первого функционального преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, к второму входу сумматора подключен выход задатчика угла управления, выход сумматора подключен к объединенным адресным входам второго и третьего функциональных преобразователей, выходы которых соответственно соединены с вторыми входами первого и второго перемножителей фазосдвигающего узла.На фиг. 1 дана блок-схема устройства для импульсно-фазового управления т-фазным тиристорным преобразователем; на фиг, 2 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства; на фиг, 3 - характеристики первого, второго и третьего функциональных преобразователей,Устройство для импульсно-фазового управления (фиг, 1) для в-фазного преобразователя содержит первый и второй перемножители 1 и 2, сумматор 3, Кроме того, устройство содержит нуль-орган 4, блок 5 щ компараторов, коммутатор 6 щ каналов, формирователь и распределитель 7 импульсов, элемент ИЛИ 8 с в входами, кольцевой счетчик 9, первый функциональ10 и 2 фазосдвигающего узла 15. 35 На фиг. 2 приведены эпюры напряже 40 Йзад (т) = Йзад (т) + Йщ,ный преобразователь 10, сумматор 11, задатчик 12 угла управления, второй 13 и третий 14 функциональные преобразователи, Перемножители 1 и 2 и сумматор 3 образуют фазосдвигающий узел 15,На первые входы перемножителей 1 и 2 фазосдвигающего узла 15 подключены дваиз а синхронизирующих напряжений, при этом каждое из т напряжений является входом одноименных компараторов блока 5, Выходы перемножителей 1 и 2 узла 15 подключены к одноименным входам сумматора 3 узла 15, Выход сумматора 3, являющийся и выходом фазосдвигающего узла 15, через нуль-орган 4 соединен с управляющим входом коммутатора 6 каналов, адресные входы которого соединены с одноименными выходами блока 5 компараторов, Выходы коммутатора 6 каналов соединены с одноименными входами элемента ИЛИ 8 и с одноименными входами формирователя и распределителя 7 импульсов. Выход элемента ИЛИ 8 через кольцевой счетчик 9 соединен с адресным входом первого функционального преобразователя 10. Выход первого функционального преобразователя 10 соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого подключен к выходу задатчика 12 угла управления, Выход сумматора 11 подключен к объединенным адресным входам второго и третьего функциональных преобразователей 13 и 14, выходы которых соответственно соединены с вторыми входами перемножителей 1 ния, иллюстрирующие работу устройства для импульсно-фазового управления на примере управления тиристорами выпрямителя, выполненного потрехфазной схеме со средней точкой. На фиг, 2 приведены эпюры напряжения 01 Д = 1,2,3), синхронизированные по фазе с линейными или фазными напряжениями источника преобразуемой энергии. Кривая О формируется в результате сложения сумматором 3 напряжений 01 иОг, умноженных соответственно на сигналы управления ОУ 1 и Оуг. Величины последних связаны с заданным значением угла управления функциональными зависимостями (фиг, За). Изменения задания угла управления азад на выходе задатчика 12 угла управления показаны на фиг. 2 б сплошной линией. Здесь же пунктирной линией показана кривая где азад (т) - задание угла управления; 15 20 25 30 45 50 55 ац = 360/в К;К=) 1.Величина ац изменяется циклически в соответствии с нумерацией фаз переменного напряжения, в цепь которых включен тиристор, для которого в данный момент реализуется фазовый сдвиг, Импульсы 1 (О), фиг. 2 в, на выходе нуль-органа 4 формируются при О = 0 и переходе кривой из области отрицательных значений в область положительных, Выходные сигналы блока компараторов 5 (фиг. 2) для управления трехфазной схемой со средней тбчкой определяются выражениемО, прид(в 1(2 к;здп 0;-; 1, при 0в 1Л, (2) Импульсы (фиг, 2 д) формируются на выходе коммутатора б каналов и определяют момент подачи импульсов управления на тиристоры, Формируемые фронтами сигналов (фиг. 2 д) импульсы собираются элементом ИЛИ 8 в один канал (фиг, 2 е).Устройство (фиг, 1) работает следующим образом.В момент времени со = 0 (фиг. 2 а) на вторые входы перемножителей 1 и 2 узла 15 с выхода функциональных преобразователей 13 и 14, поступают числа ОУ 1 и Оуг, соответствующие азад = 30 эл. град. Кривая О в момент времени 11 достигает нуля, что приводит к срабатыванию нуль-органа 4, Таким образом на управляющем входе коммутатора б каналов имеет 1 (О) = "1", а на его первом входе имеет здп 01 = "1".В результате, на одноименные входы формирователя и распределителя 7 импульсов и элемента ИЛИ 8 поступает импульс с первого выхода коммутатора б каналов (фиг, 2 д), На выходе элемента ИЛИ 8 появляется импульс, изменяющий состояние кольцевого счетчика 9 (фиг, 2 е). В результате на выходе функционального преобразователя 10 получает число, пропорциональное ац при К = 1, т.е. ац = 120 эл. град, С помощью сумматора 11 значения азд (т) и ац складываются, В результате получаем номер адресов, по которому на выходах функциональных преобразователей 13 и 14 получаем значения Оу 1 и Оуг, соответствующие требуемому углу сдвига управляющих импульсов по отношению к напряжению Ог (в момент времени 11 значение азад, фиг. 2 б), В момент времени тг на втором входе коммутатора б каналов имеет здпОг = "1" и науправляющем входе - 1(0=1), В результате на втором выходе коммутатора б каналов получаем состояние, соответствующее55 логической "1", а на первом выходе - состояние изменения с логической "1" на логический "0". На выходе элемента ИЛИ 8 формируется импульс, изменяющий состояние счетчика 9 и азад (т 2) на выходе функционального преобразователя 10. В результате начинает формироваться кривая О, достигающая нуль в момент времени тз, и устройство работает аналогично моментам времени т 1 и т 2, В момент времени т 4 произошло скачкообразное изменение а,ад до величины 170 эл, град. В этот момент на выходе функционального преобразователя 10 имеем ац = О, В результате кривая О претерпевает излом и достигает нуля в момент времени т 5, соответствующий сдвигу импульса управления тиристором, включенным в фазу О 1, на ад = 170 эл, град, При этом существуют условия для срабатывания коммутатора б каналов и соответственно срабатывают схемы формирователя и распределителя 7 импульсов и элемента ИЛИ 8. Импульс с выхода элемента ИЛИ 8 изменяет состояние кольцевого счетчика 9, что приводит к формированию на выходе функционального преобразователя 10 ац при К = 1, На выходе сумматора 11 получаем азад, показанное на фиг, 2 б пунктиром в момент времени т 5, Соответственно, начинает формироваться кривая О достигающая нулевого значения в момент времени тб, В этот момент устройство работает аналогично моменту времени т 5, в результате чего формируется импульс на втором входе формирователя и распределителя 7 импульсов и изменяется состояние кольцевого счетчика 9. С момента времени т 6 - т 7 реализуется кривая О, предполагающая срабатывание устройства в момент времени т 9, и формирование импульса на третьем выходе коммутатора б каналов. Однако в момент времени т 7 происходит скачкообразно изменение угла управления на таад = 30 эл. град, и на выходе функциональных преобразователей 13 и 14 формируются сигналы ОУ 1 и Оу 2, приводящие к срабатыванию нуль-органа 4 в момент времени т 7, На третьем выходе коммутатора б каналов формируется импульс, поступающий на третий вход формирователя и распределителя 7 импульсов и через элемент ИЛИ 8 изменяющий состояние кольцевого счетчика 9,В резул ьтате начинает формирователься кривая О, нуль-орган 4 срабатывает в момент времени т 8 и соответственно на первом выходе коммутатора б каналов формируется импульс, Он поступает на одноименный вход формирователя и распределителя 7 импульсов и через элемент ИЛИ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 8, кольцевой счетчик 9, функциональный преобразователь 10, сумматор 11 изменяет величину Оу 1 и Оу 2 на выходе функциональных преобразователей 13 и 14. В результате формируется кривая О, при которой нуль- орган 4 срабатывает в момент времени В этот момент устройство работает аналогично описанному. Формируется кривая О, предполагающая срабатывание нуль-органа 4 в момент времени т 1 з. Однако в момент времени О произошло скачкообразное значение т 11, что приводит к броску через нуль кривой О в момент времени т 11 и срабатыванию нул;-органа 4.При этом условий для формирования импульсов на выходе коммутатора б каналов нет, зцпОз= О, и формирование импульса на третьем выходе коммутатора б каналов не происходит. Переход кривой О через нуль в момент времени т 12 не вызывает срабатывания нуль-органа 4, так как последний срабатывает только при переходах кривой О, из отрицательной области в пол ожител ьную.Новое срабатывание нуль-органа 4 происходит в момент времени т 1 л, что приводит к изменению состояния на третьем выходе коммутатора б канала и к соответствующему изменению состояния функциональных преобразователей устройства, Далее работа устройсгва пооисходит аналогично описанному,Экспериментальные исследования заявляемого устройства для импульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя. выполненного по трехфазной схеме со средней точкой, показал. что по сравнению с прототипом заявляемое устройство обеспечивает независимость реализации фазового сдвига от частоты и амплитуды синхронизирующих напряжений, а следовательно. повышается точность работы.Формула изобретения Устройство для импульсно-фазово о управления а-фазным тиристорным преобразователем, содержащее задатчик угла управления, синхронизатор, входы которого подключены к синхронизирующему напряжению, а выходы соединены с соответствующими адресными входами распре,елителя импульсов, выходы которого предназначены для подключения через усилители-формирователи к управляющим эле,гродам тиристоров, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены элемент ИЛИ, кольцевой счетчик, первый, второй и третий функциональные преобразователи, первый и второй сумматоры, нуль-орган и первый и второйперемножители, при этом к выходам распределителя импульсов подключен через элемент ИЛИ кольцевой счетчик, выходы которого через третий функциональный преобразователь соединены с вторым входом второго сумматора, к первому входу которого подключен задатчик угла управления, выход второго сумматора соединен с входами первого и второго функциональных преобразователей, выходы которых соответственно соединены с вторыми входами первого и второго перемножителей, первые входы которых подключены к соответствующему синхронизирующему напряжению, выходы первого и второго перемножителей соединены с входами первого сумматора, выход которого через нуль-орган соединен с модулирующим входом распределителя импульсов, причем первый и второй функциональные преобразователи реализуют следующие функциональные зависимости:- аз 1 п о О зп а 5 У зп о где Оу 1 Оу 2 сигналы на выходах, соответственно первого и второго функциональных преобразователей;а - сигнал на выходе второго суммато ра;а - угол сдвига по фазе между синхронизирующими напряжениями, а третий функциональный преобразователь реализует следующую функциональную за висимость: 360 эл,г ад.и где и - число состояний кольцевого счетчика, которое пропорционально числу фаз 20 преобразователя,ац - целочисленное текущее состояниеэтого счетчика (К 0; п - 1).1739454 Составитель О,ПарфеРедактор Л.Гратилло Техред М.Моргентал рректор А,Осаулен Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро арина, 101 каз 2008 ВНИИПИ Государс Тиражнного комитета по 3035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ ССРаушская наб., 4/5