Устройство для одноканального синхронного фазового управления вентильным трехфазным преобразователем

ООЮЗ СОВЕТСКИХюииюнвниРЕОЧУБЛИК е э СВИДЕТЕЛЬСТВ ТОРСКОМ ем ед ГОсудАРстВеккьй комитет сссР по делдм изоБРетекий и ОтнРыти ОПИСАНИЕ ИЗ(46) 15 е 04.84 е Бюл. Р 14 (72) Н.Н.Михеев, М.М.Мирончук (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(56) 1. Писарев А.Л Деткин Л.П. Управление тиристориымн преобразова телями, М Энергияф, 1975, с.36-42.2. Анхимюк В.Л., Ильин О.П., Шейна Г.П., Михеев Н.Н. Одноканальная система управления с широким диапазоном изменения угла зажигания. фЭлектротехникафф, 1970, М 11, с.8-10.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКАНАЛЬНОГО СИНХРОННОГО ФАЗОВОГО УНРАВЛЕ НЙЯ ВБНТИЛЬНЫМ ТРЕХФАЗНЫИ ПРЕОБРАЗО ВАТЕЛБИ с нулевьщ выводом, содержащее блок синхронизации, первую и вторую Фазосдвигающне ячейки, каждая иэ которых состоит иэ формирователя опорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и блока сравне ния опорного напряжения с напряжением управления, два триггера управления, два дифференцирующих блока, распределитель импульсов с тремя входами, причем первый вход первого Триггера через первый дифференцирующий блок соединен с выходом блока синхронизации и входом первой фаэо-. сдвигающей ячейки, второй вход пер" вого триггера соединен с первым входом второго триггера и через вторбй дифференцирующий блок соединен с выходом первой фазосдвигающей ячейки, первый выход второго триггера соединен с входом второй фазосдвигающей ячейки, выход второй фазо сдвигающей ячейки соединен с первым входом распределителя импульсов, о т,л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы преобразователя путем ограничения углов открывания вентилей преобразователя, оно снабжено двумя блоками сравнения, источником задания минимального и максимального углов управ. ления, двухвходовым элементом ИЛИ, трехвходовым элементом ИЛИ, двумя трехвходовыми элементами И, причем распределитель импульсов снабжен шестью дополнительными входами, а блок синхронизации шестью дополнительными выходами, каждый из которых соединен с соответствующими дополнительными входами распределителя импульсов, первые входы блоков сравнения соединены с выходом формирова- щ теля опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки, а вторые входы первого и второго блоков сравнения соединены соответственно с источниками задания максимального и минимального углов управления, первый вход двухвходового элемента ИЛИсоединен с выходом второй фазосдвигающей ячейки, второй вход соединен с выходом первого блока срав нения, первый вход трехвходового элемента И соединен с вторым выхо" дом первого триггера, второй вход соединен с вторым выходом второго триггера, третий вход соединен с выходом двухвходового элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с вторым входом распределителя импульсов, первый вход второго трехвходового элемента И соединен с выходом второй фазосдвигающей ячейки, второй вход соединен с первым выходом первого триггера, третий вход соединен с выходом второго блока сравнения, выход второго элемента И соединен с третьим вхоцом распределителя импульсов, входы второго трехвходового эл ента ИЛИ соедин с выходами распр елителя импульс1086543 2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит три формирователя, входы которых предназначены для подключения к клеммам сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И, трн двухвходовых элемента ИЛИ-ЧЕ и трехвходовый элемент ИЛИ, входы первого элемента И соединены с выходами первого н третьего Формирователей, второго элемента И - с выходами первого и второго формирователей, .третьего элемента И - с выходами второго и третьего Формирователей, выходы ренцирующий блок соединен с выходомблока синхронизации и входом первойФазосдвигающей ячейки второй входпервого триггера соединен с первым5 входом второго триггера и через второй дифференцирующий блок соединенс выходом первой. Фазосдвигающейячейки, первый выход второго триггера соединен с входом второй Фазосдви 10 гающей ячейки, выход второй Фазосдвйгающей ячейки соединен с первымвходом распределителя импульсов 21 .Недостатком этого устройства явля"ется отсутствие ограничения 1 гловуправления,Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя приуправлении по одноканальному синхрон.ному способу с последовательнымсоединением Фазосдвигающих ячеек20 путем ограничения максимального иминимального углов открывания,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для одноканального синхронного фазового управления25 вентильным трехфазнмм преобразователем с нулевым выводом, содержащееблок синхронизации, первую и вторуюФазосдвигающие: ячейки, каждая изкоторых состоит из Формирователя30 опорного напряжения, ключа сбросаопорного напряжения и блока сравне"ния опорного напряжения с напряжением управления, два триггера управления, два дифференцирующих блокаЗ 5 и распределитель импульсов с тремявходам, причем первый вход первоготриггера через первый дифференцирующий блок соединен с выходом блокасинхронизации и входом первой фазо"40 сдвигающей ячейки, второй вход первого триггера соединен с первым вховвыход - с вторым входом второготриггера,Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вентильными преобразователями переменного тока в постоянный.Известны устройства для управления преобразователями и блоками ограничения .Углов управления 1Ограничение углов управления осуществляется путем ограничения величины сигнала управления, подаваемого на вход системы импульсно-Фазового управления, путем наложения на опорное напряжение в нужных местах импульсов, превосходящих по амплиту. де опорное напряжение в требуемое число раз, а также с использованием логических схем. Наиболее технически совершенны устройства ограничения с использованием логических ;схем.Однако известные устройства не предназначены для ограничения углов открывания в одноканальных системах управления с последовательным соеди. неннем фазосдвигающих ячеек.Наиболее близким к изобретению является устройство для одноканального синхронного фазового управления вентильным трехфазным преобразователем с нулевым выводом, содержащее блок синхронизации, первую и вторую фазосдвигающие ячейки, каждая иэ которых состоит из формирователяопорного напряжения, ключа сброса опорного напряжения и устройства сравнения опорного напряжения с напряжением управления, два триггера управления, два дифференцирующих блока и распределитель импульсов с тремя входами, причем первый вход первого триггера через первый диффе. элементов И соединены соответствей= но с первым, третьим и пятым дополнительными выходами блока синхронизации, входы первого элемента ИЛИНК соединены с выходами второго и третьего формирователей, второгоэлемента ИЛИ-НЬ - с выходами первого и третьего формирователей, третьего элемента ИЛИ-НЕ - с выходамипервого и второго формирователей,выходы элементов ИЛИ-НК соединенысоответственно с вторым, четвертыми шестым дополнительными выходамиблока синхронизации, входы элементаИЛИ соединены с выходами элементовИЛИНЕ, а выход соединен с выходомблока синхронизации.1086543 3дом второго триггера и через второйдифференцирующий блок соединен свыходом первой фазосдвигающей ячейки, первый выход второго триггерасоединен с входом второй Фазосдвигающей ячейки, выход второй Фазосдвигающей ячейки соединен с первымвходом распределителя импульсов,снабжено двумя блоками сравнения,источником задания минимальногои максимального углов управления, 10двухвходовым элементом ИЛИ, трехвходовым элементом ИЛИ, двумя трехвходовыми элементами И, причем распределитель импульсов снабженвестьюдополнительными входами, а блок 15синхронизации шестью дополнительны.ми выходамй,фкаждый из которых соединен с соответствующими дополнительными входами распределителя импульсов, первые входы блоков сравнения соединены с выходом формирователя опорного напряжения. первойфазосдвигающей ячейки, а вторые входыпервого и второго блоков сравнениясоединены. соответственно с источниками максимального и минимальногоуглов управления, первый вхоц двухвходового элемента ИЛИ соединен свыходом второй Фазосдвигающей ячейки, второй вход соединен с выходомпервого блока сравнения, первый входтрехвходового элемента Й соединен свторым выходом первого триггера,второй вход соединен с вторым выходом второго триггера, третий входсоединен с выходом двухвходового З 5элемента ИЛИ, выход первого элементаИ соединен с вторым входом распределителя импульсов, первый вход второго трехвходового элемента И соединенс выходом второй Фаэосдвигающей 40ячейки, второй вход соединен с первымвыходом первого триггера, третийвход соединен с выходом второго блокасравнения, выход второго элементаИ соединен с третьим входом распРвде 45лителя импульсов, входы второго трехвходового элемента ИЛИ соединены свыходами распределителя импульсов,а выход - с вторым входом второго.триггера,50 Кроме того, блок синхронизации содержит три Формирователя, входы которых предназначены для подключе ния к .клеммам сетевого напряжения, три двухвходовых элемента И, три, 55 двухвходовых элемента ИЛИ-НЕ и трехвходовый элемент ИЛИ; входы первого . элемента И соединены с выходами первого и третьего формирователей, второго элемента И - с выходами пер вого и второго формирователей, треть его элемента И - с выходами второго и третьего формирователей, выходы элементов И соединены соответственно с первым, третьим и пятым допол нительными выходами блока синхронизации, входы первого элемента ИЛИНЕ соединены с выходами второго итретьего формирователей, второгоэлемента ИЛИ-НЕ - с выходами первого и третьего формирователей, третьего элемента ИЛЙ-ЯЕ - с выходами первого и второго Формирователей, выходы элементов ИЛИ-НЕ соединены соответственно с вторым, четвертым и шестым дополнительными выходам блокасинхронизации, входы элемента ИЛИ соединены с выходами элементов ИЛИ-НЕ,а выход соединен с выходом блокасинхронизации.На Фиг. 1 представлены функциональная схема устройства для одноканального синхронного фазовогоуправления вентильным преобразователем; на Фиг. 2 - диаграмзаю, поясняющие его работу,Устройство содержит (фиг.1) блоксинхронизации 1, подключенный к первой фазосдвигающей ячейке 2, втораяфазосдвигающая ячейка 3, ключ 4сброса опорного напряжения первойФазосдвигающей ячейки, формировательопорного напряжения первой .Фаэосдвигающей ячейки 5, блок сравнения 6опорного напряжения первой фазосдвигвющей ячейки с,напряжением управления, первый триггер 7, второйтриггер 8, дифференцирующий блокпервого триггера 9, дифференцирующий блок 10 второго триггера, распределитель импульсов управления 11,первый блок сравнения 12 ограничения максимального угла управления,второй блок сравнения 13 ограниченияминимального угла управления, двухвходовой элемент ИЛИ 14, первыйтрехвходовый элемент И 15, второйтрехвходовый элемент И 16, трехвходовый элемент ИЛИ 17, соответственнопервый, второй и третий элементы И18,19 и 20, элемент ИЛИ 21, соответ-ственно первый, второй и третийэлементы И 22, 23 и 24, элемент ИЛИ25, соответственно первый, второйи третий элементы И 26, 27 и 28,элемент ИЛИ 29, Формирователь логических сигналов анодных напряжений30, соответственно первый, второйи третий элементы И 31, 32 и 33блока синхронизацйи, формировательлогических сигналов анодвых напряжений 30, соответственно первый,;второй и третий элементы ИЛИ-НЕ34, 35 и 36 блока синхронизации,трехвходовый элемент ИЛИ 37 блокасинхронизации. На фиг. 2 обозначено: Ок, ОЗ, 0- фазовые напряжения питающей сети; ас, ав, вс - сигналы временных интервалов анодных напряжениЯ, соответствующие первым и третьим интервалам анодных напряжений вентилейвыпрямителя 1 Ьс, ас, ав - сигналы временных интервалов анодных напряжений, соответствующие вторым (сред ним) участкам анодных напряжений вентилей преобразователя;000- опорные напряжения первой и второй фазосдвигающих Ячеекф 1,Як,О- напряжения управления, задания ограни. чения угла управления по максимуму, задания ограничения угла открывания по минимумуф; Т в сигн 10 на втором выходе первого триггера управления; Ц 1 ,О,- сигналы на выходе первого (ограничения по фмаксимумуф) и второго (ограничения по фминимуму) блоков сравнения 1 15 Т 4 - сигнал . на втором выходе второго триггера управления 1- сигнал на первом входе распределителя импульсов (на выходе фазосдвигающей ячейки) 0- сигнал на втором входе 20 распределителя импульсов;0- сигнал на третьем входе распределителя импУльсов 1 0, ОЗ, О - импУльсы УпРавления на выходах распределителя импульсов соответственно для вентилей фаз А,В,С.Работа устройства происходит следующим образом. При исчезновении импульса навыходе блока синхронизации 1 в З 0момент пересечения синусоид фаэныхнапряжений снимается сигнал на входефазосдвигающей ячейки 2,.ключ 4 размык тся, и на выходе формирователяопорного напряжения 5 начинает формироваться опорное напряжение,которое одновременно поступает наблок сравнения с напряжением управления, на первый блок сравнения 12опорного напряжения с заданием ограннчения угла по фмаксимуму и навторой блок сравнения 13 опорногонапряжения с заданием ограничениемугла по минимумуфф. Одновременночерез дифференцирующий блок 9 по 45заднему фронту снимаемого импульсаосинхронизации происходит переключение триггера 7, на втором выходекоторого появляется логический сигнал 1 ф, дающий информацию о том,что происходит отсчет угла сдвигаимпульса первой фазосдвигающей ячейкой 2 В момент равенства опорногонапряжениянапряжению управления навыходе блока сравнения 6 появляетсясигнал, который через дифференцирующий блок 10 поступает на первый входтриггера 8 и переключает его. На втором выходе триггера. 8 появляетсялогический сигнал 1, дающийинформацию о.том, что вторая фазосдвигающая ячейка производит отсчетугла сдвига импульса управления.Одновременно на первом выходе триггера 8 появляется логический сигналО, который запускает вторую 55 фазосдвигающую ячейку в работу. Тот же импульс с дифференцирующего блока 10 поступает на второй вход пер" вого триггера управления 7 и переключает его. На первом выходе триггера 7,появляется сигнал ф 1, а на втором - 0, которые дают информацию о том, что первая фазосдви" гающая ячейка 2 не производит отсчет угла сдвига импульса управления. При этом опорное напряжение первой фазосдвигающей ячейки 2 продолжает Формироваться и подаваться на блокисравнения 12 и 13, В момент равенства опорного напряжения второй Фазосдвигающей ячейки 3 напряжение управления на выходе фазосдвигающей ячейки 3 появляется сигнал 1, который поступает на первый вход распределителя импульсов 11, на первый вход двухвходового элемента ИЛИ 14 и на первый вход второго трехвходового элемента И 1 б.При этом возможны следующие варианты .работы схемы.Если к моменту появления на выходе второй фазосдвигающей ячейки 3 сигнала 1 ф появляется сигнал на выходе, блока синхронизации 1,: тоопорное напряжение первой фазосдвигающей ячейки сбрасывается ключом 4, на выходах блоков сравнения 12 и 13 имеются сигналы О, элемент И закрыт. Импульс с ячейки -3 через элемент ИЛИ 14 поступает на третий вход первого трехвходового элемента И 15, на втором входе которого также имеется сигнал 1 с второго триггера управления 8, на первом входе может быть сигнал фО или "1. Таким образом навыходе элемента И 15, в принципе,может быть сигнал ф 1 ф, Однако, так как в это время имеет место интервал сетевого напряжения, соответствующий середине диапазона изменения угла управления, т.е; имеется сигнал 1 на втором или четвертом, или шестом дополнительномвходе, то импульс управления распределяется: на вентиль Фазы А при наличии ф 1 ф на втором дополнительном входе распределителя 11, на вентиль фазы В при наличии 1 на четвертом дополнительном входе, на вентиль Фазы С при наличии 1 нашестом дополнительном входеВо всех случаях сигнал с выхода распределителя через элемент И 31 И 17 подается на второй вход второго триггера 8 и переключает его. Сигнал с первого выхода триггера 8 сбрасывает опор- ное напряжения второй Фазосдвигающей ячейки 3. Если к моменту появления на входе второй Фазосдвигающей ячейки сигнала ф 1 фф сигнал на выходе блока1086543 7синхронизации отсутствует, то опорное напряжение продолжает формироваться и продолжается сравнениеопорного напряжения с напряжениемзадания ограничения. В момент равенства опорного напряжения первойфазосдвигающей ячейки напряжениюзадания ограничения минимальногоугла управления на выходе блока сравнения 13 формируется импульс, поступающий на третий вход элемента И 16.Этот импульс появляется на выходеэлемента 16, т.е. на третьем входераспределителя импульсов 11, тольков случае, если с выхода второй фазосдвигающей ячейки 3 на первый вход 15элемента И 16 поступит импульс и спервого выхода триггера 7 на второйвход И 16 также поступит импульс,т.е. поступит информация, что первая фазосдвигающая ячейка не осу- рОществляет отсчета угла сдвигаимпульса управления. При наличиитрех входных импульсов на выходеэлемента И 16 формируется импульс,поступающий,на третий вход распределителя импульсов 11. Если приэтом на первом или третьем илипятом дополнительном входе распределителя появляется сигнал ф 1 ф,то импульс с третьего входа проходитсоответственно на выход распределителя для управления вентилем А илиВ, или С. Появившийся на выходераспределителя 11 импульс черезэлемент ИЛИ 17 поступает на входтриггера 8, переключает его. Сцгнална выходе триггера 8 поступает навход второй фазосдвигающей ячейкии осуществляет сброс ее опорногонапряжения.40Если на выходе блока синхронизации сигнал отсутствует и наступаетмомент равенства опорного напряженияпервой фазосдвигающей ячейки и напряжения задания ограничения максимального угла управления, то навыходе блока сравнения 12 формируется сигнал, который через элемент ИЛИ14 проходит на первый вход элементаИ 15. На выходе элемента И 15 сигналпоявится только в том случае, еслипоступит информация о том, что уголсдвига управляющего импульса больше120 . Такой информацией служит состояние ячеек фазового сдвига, Еслиобе фазосдвигающие. ячейки производят отсчет, то на вторых выходахтриггеров 7 и 8 имеются сигналы ф 1Эти сигналы поступают на первый и.второй входы элемента И 15 и на выходе элемента 15 появляется сигнал 1 60111, который подается на второйвход распределителя импульсов 11.В зависимости от наличия сигнала напервом или втором, или третьем дополнительном входе распределителя им пульсов 11 формируется выходной импульс соответственно на выходе распределителя для вентилей фазы С или А, или В. Выходной импульс управления проходит через элемент ИЛИ 17 и сбрасывает триггер 8, который своим первым выходом сбрасывает опорное напряжение второй фазосдвигающей ячейки 3. Если сигна;л на выходе второй фазосдвигающей ячейки формируется раньше, чем сигнал на выходе блока сравнения 12, то формирование импульсов управления осуществляется от сигнала с выхода фазосдвигающей ячейки 3 аналогично описанному, При этом процесс формирования заканчивается также сбросом триггера 8 и опорного напряжения фазосдвигающей ячейки.3, а поэтому на втором входе, элемента И 15 появится запрещающий сигнал 0 ф с второго выхода триггера 8. В результате сигнал на выходе элемента И 15 повторно появиться не может.Подключение трех входов распределителя к ячейкам распределителя осуществляется по принципу совпадения временного интервала и сигнала на входе. Так,для фазы А первый интервал соответствует углу открывания до 60, на этом интервале импульс управления формируется только при соблюдении ограничения по минимальному углу открывания. Поэтому на выходе элемента И 18 появится сигнал только при наличии сигнала 1 ф на первом дополнительном входе и на третьем входе распределителя импульсов. Второй интервал соответствует углу открывания от 60 до 120 . На этом интервале не действуют ограничения, поэтому на выходе элемента И 19 появится сигнал 1 ф при наличии на первом входе элемента 19 сигнала 1 с второго дополнительного входа и сигнала 11 ф на втором входе элемента И 19 с первого входа распределителя импульсов. На третьем интервале, соответствующем углу открывания от 120 до 180 , сигнал на выходе элемента И 20 появится при наличии на первом входе сигнала 1 ф с третьего дополнительного входа и сигнала 1 на втором вхо. де элемента 4 с второго входа распределителя импульсов 11. Анало. гично работают и остальные ячейки распределителя импульсов.При этом первый временной интервал для первой ячейки является третьим временным интервалом для третьей ячейки, первый временной интервал для второй ячейки является третьим временным интервалом для ячейки вентиля предыдущей фазы, т.е. первой ячейки, а первый интервал третьей ячейки является третьим временным интервалом для второй ячейки. Формирующийся сигнал на выходе любого элемента И ячейки расйределителя проходит на выход распределителя через элемент ИЛИ данной ячейки.Таким образом, предлагаемое уст. ройство обеспечивает повышение надежности работы преобразователяпутем ограничения углов открыванияс использованием опорного напряжения Фазосдвигающего устройства иобщего комбинационного распределителя импульсов.1 ОВ 6543 Подписо комитета СССРи открытийРаушская наб д Тираж 667 ИПИ Государственног о делам изобретений 035, Москва, Ж,265/ В