Устройство для управления вентильным преобразователем

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиихСфциалистичесиихРеспублии и 1936352(22) Заявлено 22.04.80 (21) 2914610/24-07 с присоединением заявки ЭЙ(23) Приоритет 3 Ьсударстаапвб комитет СССР аю делам иэобретеннв н открытийДата опубликования описания 17;06.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ1Изобретение относится к устройствам управления вентильными преобразователями, подключенными к автономной электро- энергетической системе, соизмеримой с преобразователем мощности. Преиму 5 щественной областью использования изобретения являются устройства управления мощными судовыми вентильными преобразователями.Известно устройство для управления 1 о преобразователем, которое содержит генератор пилообразного напряжения, гене- ратор импульсов и блок сравнения. Генератор пилообразного напряжениями синхронизировав с сетью, к которой подключены 1 з силовые вентили преобразователя и под)ключен к источнику стабилизированного постоянного напряжения, общего для всех фаз 1.Недостатком устройства является зависимость фазы управляющего импульса от частоты тока питающего напряжения.Наиболее близким к предлагаемому по техническим средствам и достигаемому эффектуявляется устройство для управления вентильным преобразователем, которое содержит генератор пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого соединен с выводом для подключения напряжения питающей сети, другой вход подключен к стабилизированному источнику постоянного напряжения, выход соединен со входом блока сравнения, к другому входу блока сравнения подключен выход сумматора, входы которого соединены с выводами для подключения сигналов управления и смещения, выход блока сравнения подключен ко входу генератора импульсов, выход которого предназначен для подключения управляющего электрода силового тиристора 2.Недостатками этого устройства являются появление автоколебательного процесса в цепи нагрузки преобразователя из-еа чередования значительных бросков тока при сниженной частоте и увеличенном выходном напряжении преобразовате 3 93635 ляс периодами эапирания преобразователя при увеличенной частоте и сниженном выходном напряжении преобуЮзователя, возможность самопроизвольного запуска электропривода, питающегося от преобразователя, возникновения аварийной ситуации и поражения током обслуживающего персонала; возможность чрезмерного повышения выходного напряжения (при работе в выпрямительном ре О жиме) или опрокидывания инвертора (в инверторном режиме) и возникновения аварий, т.е. известное устройство обладает малой надежностью.Бель изобретения - повышение надеж б ности.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления вентильным преобразователем снабжено блоком регулируемой коррекции напряжения упра- д 1 вления по частоте тока и амплитуде напряжения питающей сети, вход которого предназначен для подключения к питающей сети, а выход соединен с третьим входом сумматора. 25На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для управления вентильным преобразователем; на фиг. 2 - характеристика узла регулируемой коррекции напряжения управления вентильным преобразователем по частоте тока й амплитуде напряжения питающей сети; на фиг, 3 - принципиальная схема устройства.Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого подключен к питающей сети 2, блок 3 сравнения, сумматор 4, генератор 5 импульсов, выход которого соединен с управляющим электродов силового тиристора 6, блок 7 регулируемой коррекции управляющего напряжения по частоте тока и амплитуде йапряжения питающей сети.Блок 7 содержит трансформатор 8, первичная обмотка 9 которого подключена к сети 2, вторичная обмотка 10 трансформатора 8 подключена к резонансному контуру, состоящему из конденсатора 11, дросселя 12 и параллельно подключенной50 к дросселю первичной обмотки 13 трансформатора.,14. Конденсатор 15 и резистор 16, включенные последовательно с первичной обмоткой 13 трансформатора 14 являются подстроечными. ВторичныеБ обмотки 17 и 18 трансформатора 8, а также вторичные обмотки 19 и 20 транс форматора 14 подключены к фазочувствительному выпрямителю, содержащему вы 2 4прямительные мосты 21 и 22, транзисторы 23 и 24, диоды 25 и 26 и резисторы 27 и 28. Сигнал с выхода азочувствительного выпрямителя черезфильтр, собранный на резисторе 29 иконденсаторе 30, подается на потенциометр 31. Вторичная обмотка 32 трансформатора 8 подключена ко входу выпрямительного моста ЗЗ, к выходу которогочерез фильтр, состоящий из элементов34 - 36 подключен стабилизатор напряжения, собранный на стабилитроне 37 ирезисторе 38. Стабилизатор напряжениянагружен на резистор 39. Вторичная обмотка 40 трансформатора 8 подключена.к выпрямительному мосту 41, к выходукоторого через фильтр, состоящий из элементов 42 - 44 подключен потенцио.метр 45.Узел коррекции 7 работает следующимобразом.При питании вентильного преобразователя стандартным напряжением, например380 В с частотой, равной 50 Гц, резонансный контур, состоящий из конденсатора 11 и дросселя 12, настраиваетсятаким образом, чтобы напряжение на обмотках 19 и 20 трансформатора 14 былосдвинуто по фазе на 90 эл. град, по отношению к напряжению. вторичных обмоток17 и 18 трансформатора 8. При этомрезультирующее напряжение на выходефазочувствительного выпрямителя Ь О.равно нулю.При помощи движка потенциометра 45выставляется напряжение, равное по амплитуде стабилизированному напряжению,которое снимается с резистора 39. Таккак источники этих напряжений включенывстречно друг другу, то результирующеенапряжение ЬО, снимаемое с резистора39 и потенциометра 45 равно нулю.Таким образом, получаем нулевую точку(начало координат) характеристик узлакоррекции (см. фиг. 2),При уменьшении только частоты токапитающего напряжения (по отношению кстандартной - 50 Гц) из-за наличия резонансного контура происходит увеличение угла сдвига фазы между напряжениями вторичных обмоток трансформаторов8 и 14, подключейных к фазочувствительному выпрямителю.Увеличение угла сдвига фазы междунапряжениями вторичных обмоток трансформаторов 8 и 14 приводит к появлению результирующего сигнала на выходефазочувствительного выпрямителя Ь 0положительной полярности и, следователь15 5 0363 но, к появлению положительного сигнала коррекции+0. При увеличении толькочастоты тока йитаюшего напряжения про изойдет уменьшение сдвига фазы между напряжениями вторичных обмоток трансформаторов 8 и 14, что приведет к появлению напряжения ЬО = - О отриЭЬх цательной полярности (прямая О на фиг. 2). При увеличении только амплитуды напряжения питающей сети (по 10 отношению к номинальной) величина на пряжения, которое снимается с потенциометра 45, выше по амплитуде чем стабилизированное напряжение, снимаемое с резистора 39, что приведет к появлению напряженияЬО = О, положительной полярности. При уменьшении только амплитуды напряжения питаюшей сети появится результирующее напряжение Ь О=-Овыотрицательной полярности 20 (прямая д на фиг. 2).Прямая д (фиг. 2) характеризует узел коррекции при одновременном уменьшении или увеличении частоты тока и амплитуды напряжения питающей сети, что имеет 2 место в автономной электроэнергетической системе при набросах и сбросах мощных нагрузок.В этом случае напряженияЬОи ЬО суммируются на резисторе 39 и 45 г потенциометрах 31 и 45 и результирующий сигнал 08 поступает на вход сумматора 4 устройства управления вентильным преобразователем.Устройство для управления вентильным преобразователем работает следующим образом.При питании вентильного преобразователя от автономной электроэнергетической системы с номинальной амплитудой напряжения и стандартной частотой, равной 50 Гц, в момент отсутствия управляющего напряжения на входе сумматора 4, на его выходе за счет напряжения смешения задается такое напряжение которое при сравнении (в блоке 3) с пилообразным напряжением, получаемым на выходе генератора 1, формирует при помощи генератора 5 такой угол управления силовым тиристором 6, при котором выходное напряжение веитильного преобразователя равно нулю,При появлении положительного напряжения управления на входе сумматора 4, на его выходе появится суммарный сиг 55 нал управления, состоящий из йапряжения смещения и напряжения управления, который, сравниваясь с напряжением генератора 1 в блоке 3, увеличивает угол 52 6управления силовым тиристором 6, чтосоответствует работе вентильного пре-образователя в инверторном режиме.При появлении отрицательного напряжения управления на входе сумматора 4,на его выходе появится суммарный сигнал управления, состоящий из разницынапряжения управления и смешения, который сравниваясь с напряжением генератора 1 в блоке 3, уменьшит угол управления силовым тиристором 6, что соответствует работе преобразователя в выпрямительном режиме.При частоте тока, равной 50 Гц, и номинальном напряжении питающей сети навыходе блока 7 сигнал отсутствует, т,е,блок 7 при частоте 50 Гц и номинальном напряжении не оказывает влиянияна работу устройства для управления вентильным преобразователем.При уменьшении частоты тока питающей сети, например, до 45 Гц, на выходеблока 7 появляется положительное напряжение, которое, суммируясь с напряжениями управления и смещения в сумматоре 4, формирует на его выходе такойсигнал управления, который увеличиваетугол управления силовым тиристором 6,компенсируя, тем самым, отклонение выходного напряжения преобразователя,вызг,нное уменьшением частоты тока питающей сети.При увеличении частоты тока питающей сети, например, до 55 Гц, на выходе блока 7 появляется отрицательное напряжение, которое, суммируясь с напряжениями управления и смещения в сумматоре 4, формирует на его выходе сигналуправления, который уменьшает уголуправления силовым тиристором 6, компенсируя, тем, самым отклонение выходного напряжения, вызванное увеличениемчастоты тока питающей сети.При увеличении амплитуды напряжения питающей сети по сравнению с номинальной, на выходе блока 7 появляетсяположительное напряжение, которое, суммируясь в сумматоре 4 с напряжениямиуправления и смещении, формирует на еговыходе такой сигнал управления, которыйувеличивает угол управления силовымтиристором 6, компенсируя, тем самым,отклонение выходного напряжения вентильного преобразователя от заданногозначения, вызванное увеличением амплитудь 1 напряжения питающей сети,При уменьшении амплитуды напряженияпитающей сети по сравнению с номинальной, на выходе блока 7 появляется отри 9363цательное напряжение, которое, суммируясь в сумматоре 4 с напряжениями управления и смещения, формирует на его выходе такой сигнал управления, который уменьщает угол управления силовым ти ристором 6, компенсируя, тем самым, отклонение выходного напряжения вентильного преобразователя от заданного значения, вызванное уменьшением амплитуды напряжения питающей сети. 10При одновременном изменении частоты тока и амплитуды напряжения питающей сети, на выходе блока 7 появится суммарный сигнал, сформированный величинами отклонений частоты и напря жения питающей сети от номинальных значений, который, суммируясь в сумматоре 4 с напряжениями управления и сме щения, поддерживает выходное напряжение вентильного преобразователя неиэ менным на уровне заданного значения. Выходное напряжение блока 7 может регулироваться как по частоте, так и по напряжению в широких пределах в зависимости от характеристик регулято ров генератора и первичного двигателя автономной энергетической системы.Таким образом, устройство для управления вентильным преобразователем исключает влияние изменений частоты тока З 0 и амплитуды напряжения питающей сети на выходные характеристики ввнтильного преобразователя, обеспечивает работоспособность вентильных преобразователей при питании от автономной энергетической системы и улучшает эксплуатационные характеристики автономной энергетической системы, содержащей вентильную нагрузку, так как уменьшает колебания ее выходных параметров.40Это позволяет использовать в авто.номных энергетических системах серийные вентилыые преобразователи и внедрять высокостабилизированные вен 52 8тильные электроприводы в автономных системах питания, обеспечивая их устойчивую и надежную работу.фор мула изобретенияУстройство для управления вентильным цреобразователем, содержащее генератор пилообразного напряжения, синхронизирующий вход которого соединен с выводом для подключения напряжения питающей сети, другой вход подключен,к стабилизированному источнику постоянного напряжения, выход соединен со входом блока сравнения, другой вход которого подключен к выходу сумматора, выход блока сравнения соединен со входом ге нератора импульсов, выход которого соединен с выводом для подключения управляющего электрода тиристора, два входа сумматора соединены с выводами для подключения сигналов управления и смещения, отличающееся тем, ,что, с целью повышения надежности, оно снабжено блоком регулируемой коррекции напряжения управления по частоте тока и амплитуде напряжения питающей сети, вход которого предназначен для подключения к питающей сети, а выход соединен с третьим входом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Ривкин Г. А. Преобразовательные устройства, М., "Энергия", 1970, с. 320, 321.,/г2. Козин Б. М., Сарченко Я. БУправляющие устройства тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока. М"Энергия", 1971, с. 22-37.936352 о Составитель В. ехред М.Те пер ко Редактор В. Корре ска Зак 42 ное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4/72 Тираж 721 НИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и отк 13035, Москва, Ж-З 5, Раушск та СССРытийянаб., д. 4/5