Устройство для управления реверсивным вентильным выпрямителем с параллельно соединенными несинфазно питающимися мостами

) Н 02 У 5чно-исследоваконструкторский нститут силовых стройств М.Чудновский, Л.Сикорский 8.8)(56) Агрегаты ристорные сер ТУ/739060 Авторское 9 518856, кл.преобразовательныеи ТВ, ТЕ,видетельство ССС Н 02 Р 13/16, 19 входам седьм тов И, выход о и восьмого элем тор одключены к шения, выход торым входамлючей гашен ючеи ния подключементов ИЛИ, в лючены к ого канал ентов ИЛИ.подклам первого и в ныкп вх орого эл орых под нтов И,чены к выческогоначен вторы ходам входы корехпозициход кото нного лог реле,для по ого предка к цепи зад чения ния тока(71) Всесоюзный наутельский, проектнои технологический иполупроводниковых у(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯРЕВЕРСИВНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМС ПАРАЛЛЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫМИ НЕСИНФАЗНО ПИТАЮЩИМИСЯ МОСТАМИ, включающимдве пары встречно включенных вентильных мостов, полюса которых настороне выпрямленного тока соединены между собой и подключены кнагрузке, причем одна из групп вентилей каждого моста подключена ксоответствующему полюсу через реактор, содержащее многовходовый элемент И, нелинейный элемент задержки,канал управления для каждой парывентильных мостов, содержащий двадатчика состояния вентилей для каждого моста, блок импульсно-фазового управления с двумя выходами, подключенными к первым входам двухключей гашения, выходы которых пред- .назначены для подключения к соответствующему вентильному мосту, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью улучшения, технико-экономических показателей вентильного выпрямителя за счет повышения быстродействия, оно снабжено .узлом заданиянаправления проводимости на двухэлементах ИЛИ, трехпозиционном логическом реле, первом и втором элементах И, первом триггере, а каждыйканал управления снабжен логическимпереключающим блоком на третьем ичетвертом элементах И и второмтриггере, пятым, шестым, седьмым ивосьмым элементами И и третьим триггером, причем в каждом канале управления выходы датчиков состояниявентилей подключены к первым входам третьего и четвертого элементов И, выходы которых подключены квходам второго триггера, прямой иинверсный выходы которого подключены соответственно к первым входампятого и седьмого, шестого и восьмого элементов И, вторые выходыпятого и шестого элементов И под 1 ключены к входам третьего триггера,прямой и инверсный выходы которогосоответственно подключены к вторым я одного канала управл ы к первым входам элеторые входы которых по ходам ключей гашения д правления, выходы эле нагрузки, выходы первого и второгоэлементов И подключены к входам первого триггера, прямой и инверсныйвыходы которого подключены к вторымвходам соответственно третьего ичетвертого элементов И обоих кана 168057лов управления, выходы датчиков состояния тиристоров подключены через многовходовой элемент И и через нелинейный элемент задержки к вторым входам пятого и шестого элементов Икаждого канала управления, Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в агрегатах с параллель - ным соединением вентильных мостов. Известен реверсивный выпрямитель,с совместным управлением параллельносоединенными несинфазно питающимисямостами, содержащий две группы реверсивных вентильных мостов со сдвинутым относительно друг друга питающим напряжением, при этом мосты между собой на стороне постоянного токасоединены через уравнительные реакторы, блоки импульсно-фазового управления для каждого моста, формирующие импульсы управления одновременнона тиристорные мосты противоположныхнаправлений проводимости,Недостатком этого устройстваявляется то, что для ограничения уравнительного тока, протекающего черезвентильные мосты различных направлений, необходимо обязательное применение уравнительных реакторов, увеличивающих весогабаритные и энергетические показатели выпрямителя,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для управленияреверсивным выпрямителем с параллель -но соединенными несинфазно питающимися мостами, включающим две встречновключенные пары параллельно соединенных вентильных мостов, полюса которых соединены между собой и подключены к нагрузке, причем катодныегруппы вентилей подключены к полюсамчерез реакторы, а питающее напряжение одного из вентильных мостов каждой пары сдвинуто по фазе относительно питающего напряжения другого вентильного моста этой пары, содержащее логический переключающий блоки по одному каналу управления длякаждой пары вентильных мостов, каждый из каналов управления содержитблок импульсно-фазового управленияс двумя группами выходов, два ключагашения, причем через один из нихпервая группа выходов блока импульс но-фазового управления подключенак одному вентильному мосту, а черездругой ключ вторая группа выходовблока импульсно-фазового управленияк другому вентильному мосту, Кроме 10 того, каждый канал управления содержит два датчика состояния вентилей, один из которых соединен санодными группами вентилей своейпары вентильных мостов, а другой - 15 с катодными, по одному триггеру длякаждого датчика состояния вентилейс логическим элементом И по первомуиз его входов, причем первые входыэтих элементов - инверсные, вторые 20 соединены с выходом соответствующего датчика состояния вентилей, суммирующий логический элемент И, причем первый вход суммирующего логического элемента И одного канала управления подключен к первому выходулогического переключающего блока через нелинейный элемент задержки, апервый вход суммирующего логическогоэлемента И второго канала управле ния подключен через другой нелинейный элемент задержки к второму выходу логического переключающего блока,второй и третий входы суммирующего логического элемента И каждого канала управления подключены соответственно к первой и второй группевыходов блока импульсно-фазовогоуправления другого канала управления, а четвертый и пятый входы под ключены соответственно к выходампервого и второго триггеров другогоканала управления, и выходы суммирующих логических элементов И соединены с ключами гашения, с вторыми и инверсными входами триггеров своих каналов. Каждый канал управления содержит также логический элемент ИЛИ, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго датчиков состояния вентилей этого канала управления, и выход логического элемента ИЛИ первого канала управления соединен с первым, а выход второго канала управления - с вторым входами логического переключающего блока,Недостатком указанного устройства является недостаточное быстродействие, а также сложность конструкции выпрямителя и его наладки,Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей реверсивного вентильного вып -рямителя с параллельно соединенныминесинфазно питающимися мостами засчет. повышения быстродействия,Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления реверсивным вентильным выпрямителем с параллельно соединенными несинфазно питающимися мостами, включающим две пары встречно включенных вентильных мостов, полюса которых на стороне выпрямленного тока соединены между собой и подключены к нагрузке, причем одна из групп вентилей каждого моста подключена к соответствующему полюсу через реактор, содержащее многовходовый элемент И, нелинейный элемент задержки, канал управления для каждой пары вентильных мостов, содержащий два датчика состояния вентилей для каждого моста, блок импульсного фазового управления с двумя выходами, подключенными к первым входам двух ключей гашения, выходы которых. предназначены для подключения к соответствующему вентиль- ному мосту, снабжено узлом задания направления проводимости на двух элементах ИЛИ, трехпозиционном логическом реле, первом и втором элементах И и первом триггере, а каждый канаЛ управления снабжен логическим переключающим блоком на третьем и четвертом элементах И и втором триггере, пятым, шестым, седьмым и восьмым элементами И и третьим триггером, причем в каждом канале управления вьщоды датчиков состояния вентилей1 О 15 20 выходы элементов ИЛИ подключены к 25 5055 30 35 40 45 подключены к первым входам третьегои четвертого элементов И, выходы которых подключены к входам второготриггера, прямой и инверсный выходыкоторого подключены к первым входамсоответственно пятого и седьмого,шестого и восьмого элементов И,вторые выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего триггера, прямой и инверсный выходы которого соответственно подключены к вторым входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которыхподключены к вторым входам ключей гашения, выходы ключей гашения одногоканала управления подключены к первымвходам элементов ИЛИ, вторые входыкоторых подключены к выходам ключейгашения другого канала управления,первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам трехпозиционногологического реле, вход которого предназначен для подключения к цепи задания тока нагрузки, выходы первого и второго элементов И подключены квходам первого триггера, прямой иинверсный выходы которого подключенык вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И обоих каналов управления, выходы датчиков состояния тиристоров подключены через многовходовый элемент Ии через нелинейный элемент задержки к вторым входам пятого и шестогоэлементов И каждого канала управле-,ния,На чертеже представлена схемаустройства,Две пары встречно включенныхвентильных мостов - мосты 1,2 и3,4 - соединены между собой черезреакторы и подключены к нагрузке,Питающее напряжение вентильных мостов 1 и 2 сдвинуто по фазе относительно питающегонапряжения вентильных мостов 3 и 4. Выход многовходового элемента И 5 подключен к входнелинейного элемента задержки 6,Устройство содержит узел 7 заданиянапряжения проводимости и по одномуканалу управления 8, 9 для каждой,пары вентильных мостов, Каждый канал управления содержит по два датчика 10, 11 и 12, 13 состояния вентилей, соединенных с вентильными мостами соответственно 1,2,3,4, Выходы всех датчиков состояния венти 116805740 лей подключены к входам суммирующего элемента И 5, В каждом из каналов управления 8, 9 есть логический переключающий блок 14 (15) сдвумя выходами и блок импульсно-фазового управления 16 (17) с двумягруппами выходов, причем первыегруппы выходов блоков импульсно-фазового управления подключены. через 1 Оключи гашения соответственно 18 и19 к вентильным мостам 1, 3, а вторые группы выходов блоков импульснофазового управления через ключи гашения соответственно 20, 21 - к вентильным мостам 2, 4, В каждом канале управления есть триггер 22 (23)с элементами И по обоим входам и подва элемента И 24, 25 и 26, 27, Первые входы элементов И 24, 26 соедииены с вторыми выходами логическихпереключающих блоков соответственно 14 и 15, а вторые входы этих логических элементов - с выходамитриггеров соответственно 22 и 23. 25Первые входы элементов И 25, 27 соединены с первыми выходами логических переключающих блоков соответственно 14 и 15, а вторые входы этихэлементов - с вторыми выходами триггеров соответственно 22 и 23Первыевходы первых элементов И триггеров 22и 23 соединены с вторыми выходамилогических переключающих блоков соответственно 14 и 15, а первые входывторых элементов И триггеров 22, 23соединены с первыми выходами логических переключающих блоков соответственно 15 и 14. Вторые входы элементов И триггеров 22, 23 соединеныс выходом нелинейного элемента задержки 6. Первый и второй входы логического переключающего блока 14соединены с выходами датчиков состояния вентилей соответственно 10,11, а первый и второй входы логического переключающего блока 15 - свыходами датчиков состояния вентилейсоответственно 12, 13. Первый выходузла 7 задания направления проводимости соединен с третьими входамилогических переключающих блоков 14,15, а второй его выход - с четвертымивходами логических переключающихблоков 14, 15. Первый вход узлазадания направления проводимости сое динен с цепью задания тока нагрузки,второй и третий входы через ключигашения 18, 19 - с первыми группами выходов блоков импульсно-фазового управления 16, 17, а четвертый и пятый входы через ключи гашения 20, 21 - с вторыми группами выходов блока импульсно-фазового управления 16, 17. Логические переключающие блоки 14 и 15 содержат по два элемента И 28, 29 и 30, 31 и по одному триггеру 32 и ЗЗ, Первые входы элементов И 28, 29 соединены соответственно с первым и вторым входами логического переключающего блока 14, а вторые их входы - соответственно с третьим и четвертым входами логического переключающего блока 14, Выходы элементов И 28, 29 соединены с входами триггера 32, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым выходами логического переключающего блока 14. Первые входы элементов И 30, 31 соединены соответственно с первым и вторым выходами логического переключающего блока 15, а вторые их входы - соответственно с третьим и четвертым входами логического переключающего блока 15. Выходы элементов И 30, 31 соединены с входами триггера 33, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым выходами логического переключающего блока 15. Узел 7 задания направления проводимости содержит два элемента ИЛИ 34, 35, трехпозиционное логическое реле 36 и триггер 37 с логическими элементами И по обоим входам, Первый вход узла 7 задания направления проводимости соединен с входом трехпозиционного логического реле 36, второй и третий - с входами элемента ИЛИ 35, а четвертый и пятый - с входами элемента ИЛИ 34. Первые входы логических элементов И триггера 37 соединены с выходами элементов ИЛИ соответственно 34, 35, а вторые их входы - с выходами соответственно первым и вторым трехпозиционного логического реле 36. Первый и второй выходы триггера 37 соединены соответственно с первым и вторым выходами узла 7 задания направления проводимости. Каждый из датчиков 10-13 состояния вентилей контролирует состояние вентилей моста, к которому он подключен, При запертом состоянии всех вентилей какого-либо из вентильных50 мостов 1-4 на выходе соответствующего датчика появляется логический сигнал "1". Через ключи гашения 18- 21 на вентильные мосты 1-4 подаются управляющие импульсы, На первый вход узла 7 задания направления проводимости, соединенного с цепью задания тока нагрузки, подается аналоговая величина, пропорциональная току нагрузки, Цепью задания тока нагрузки может являться, например, вход регулятора тока (не показан),Введенные связи и элементы позволяют при реверсе тока отключать ключ гашения каждого из работавших вентильных мостов независимо от состояния вентилей остальных мостов, При необходимости реверса тока отключение ключа гашения каждого моста производится,при запертом состоянии вентилей этого моста, В этом случае отключение работавших мостов производится быстрее, без необходимости снижения тока в каждом из них до глубоко прерывистого. В зоне прерывистых токов, если задание на ток нагрузки мало и соответствует прерывистому току, выпрямитель переводится в автоколебательный режим, при котором в каждом из направлений включается только один из параллельно соединенных мостов этого направления проводимости, Первый из поданных управляющих импульсов переключает узел задания направления проводимости, подготавливая переключение логического переключающего блока для включения противоположно направленного моста. При запертом состоянии вентилей включенного моста через задержку, определяемую нелинейным элементом задержки, включается мост противоположного направления проводимости и т.д, Так как отключение работавших мостов может производиться при гранично непрерывном токе, без необходимости снижения тока до глубоко прерывистого тока, автоколебательный режим может осуществляться при углах согласования, близких к 90 эл, град что позволяет линеаризовать регулировочные характеристики реверсивного выпрямителя с параллельно соединен:,ными несинфазно питающимися мостами без применения дополнительных устройств типа внутренний регуляторнапряжения или адаптивный регулятор,15 20 25 30 35 40 45 55 Если величина задания тока нагрузки соответствует протеканию прерывистого тока в вентильных мостах 1-4, то на обоих выходах трехпозиционного логического реле 36 устанавливаются логические сигналы "1". Если величина задания тока нагрузки соответствует протеканию непрерывного тока в вентильных мостах 1,3,то на первом выходе трехпозиционного логического реле устанавливаетсялогический сигнал "1", а на втором -"О", а если проте. анию непрерывноготока в вентильных мостах 2,4 - тонаоборот. Элементы И 24-27 управляютключами гашения 18-21. При появлениилогического сигнала "0" на выходекакого-либо из элементов И 24-27соответствующий ключ гашения размыкается. Нелинейный элемент задержки 6 задерживает логический сигнал "1" на выходе элемента И 5 ибез задержки пропускает логическийсигнал "0". Величина задержки равна времени, необходимому для восстановления запирающих свойств вентилей.Пусть замкнуты ключи гашения 18, 19,и через вентильные мосты 1 и 3 протекает непрерывный ток. При этом навторых выходах триггеров 33, 32,первых выходах триггеров 22, 23 ыузла 7 задания направления проводимости устанавливается логический1сигнал "1". Пусть сигнал задания тока нагрузки изменяется и становитсяпо величине соответствующим прерывистому току во включенных мостах 1,3и непрерывному току в отключенныхвентильных мостах 2,4. При этом состояние трехпозиционного логическогореле 36 изменяется на противоположное, и после любого из управляющихимпульсов вентильных мостов 1 или3 на первом выходе узла задания направления проводимости устанавливается логический сигнал "0", а на втором его выходе - "1". Ток в вентильных мостах 1 и 3 снижается, Когдаток вентильного моста, например, 1достигает нулевого значения, на выходе датчика 10 состояния вентилей,а следовательно, и элемента И 28устанавливается логический сигнал "1". Триггер 32 переключается,и на выходе элемента И 24 устанавливается логический сигнал "О", которыйразмыкает ключ гашения 18, отключая30 35 вентильный мост 1, Аналогично отключается и вентильный мост 3 послеспадания в нем тока до нуля, Такимобразом, отключение каждого из мостов производится уже при граничнонепрерывном токе в них без необходимости снижения тока в нагрузке допрерывистого. После того как вентили моста 3 заперлись, на всех датчиках состояния вентилей, а следовательно, и многовходового элемента И будет логический сигнал "1",При этом через время, определяемоенелинейным элементом задержки 6,переключаются триггеры 22, 23 и навыходах элементов И 25, 27 устанавливаются логические сигналы "1",замыкая ключи гашения 20, 21 и включая вентильные мосты 2, 4. Реверстока при отключении вентильных мостов 2,4 и включении мостов 1,3 происходит аналогично. Пусть величиназадания тока нагрузки соответствуетпротеканию прерывистого тока в вентильных мостах 1-4, При этом наобоих выходах трехпозиционного логического реле 36 устанавливаютсялогические сигналы "1" и узел 7задания направления проводимостипереключается управляющими импульсами вентильных мостов 1-4, Пустьна вентильный мост 1 подается управляющий импульс. Этому должно было предшествовать состояние узлазадания направления проводимости,при котором на первом его выходе 5 О 15 20 25 устанавливается логический сигнал "О", а на втором - "1", Управляющий импульс моста 1 через элемент ИЛИ 35 переключает узел 7 задания направления проводимости на противоположное, подготавливая условия для включения нентильных мостов 2,4. Так как напряжение вентиль- ного моста 3 отстает по фазе, то отстают по фазе и его управляющие импульсы, Таким образом, при наличии управляющего импульса на вентильном мосту 1 вентили моста 3 еще заперты, Поэтому после переключения узла задания направления проводимости сразу же отключается ключ гашения вентильного моста 3, и после запирания вентилей моста 1 через задержку включается один из вентильных мостов 2 или 4. При этом аналогично описанному включается только один из этих мостов, Таким образом, в зоне прерывистого тока выпрямитель переводится в обычный автоколебательный режим, при котором в каждом из направлений проводимости вклю чается только один из мостов, что позволяет ему работать с углами согласования, близкими к 90 эл.град.Таким образом, в данном техническом решении отключение каждого из вентильных мостов при реверсетока производится при запертом состоянии вентилей этого моста, независимо от состояния вентилей остальных параллельно соединенных мостов,