416814

416814 О .-" Ад ИЕ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 16.17.1969 ( 1321391/24-7)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 25,11,1974. Бюллетень7Дата опубликования описания 3.Л 1.1974 М, Кл. Н 02 р 13/16 Государственныи комитет Совета Министров СССР по делам изооретеннй н открытийУДК 621,316.722:62-83 (088.8) Авторыизобретения И. М. Штейн, А. П, Хечумян, Л. А. Горнштейн, А, С, Ратников,Е. Д, Шапиро и В. М. Добровольский Государственный проектный институт ТяжпромэлектропроектЗаявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМИ ТИРИСТОРНЫМИ КЛЮЧАМИ В ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОМ ЭЛ ЕКТРО ПРИ ВОДЕВ известных устройствах, содержащих транзисторные логические элементы, импульсы, открывающие тиристорные ключи, не сицхронизируются с соответствующей фазой рабочего напряжения. В качестве генератора импульсов ушравления используют блокинг-генератор, так как у автономных инве 1 поров со: пеном постоянного тока пределы изменения частоты сравнительно малы, Прн больших пределах изменения скорости вращения применять блокинг-генератор невозможно, так как при малых частотах трудно получить длительность импульсов включения, необходимую для обеспечения нарастания тока в индуктивной нагрузке. Для обеспечения гальванической развязки управляющих электродов необходимо большое количество источников питания. В известных устройствах управления в качестве формирователя управляющих импульсов включения тиристоров применены генераторы Ройера повышенной частоты с выпрямителями ца выходе и со срывом генерации.1 ель изобретения - получить прямоугольные импульсы заданной длительности, синхронизированные с напряжением питания тиристоров.Предлагаемое устройство отличается тем, что узлы фиксации фазы подключены через фильтр несущей частоты, формирователь прямоугольного напряжения и инверсный элемент ко входу сумматора импульсов, выход которого через двоичные счетчики и элементы совпадения соединен со входами формирователей управляющих импульсов.5 Для этого на магнитопроводах магцитцьыусилптелен размещены дополнительные обмотки, образующие в кая;дой фазе совместно с дополнительными вентилями узел фиксации фазы.10 Узлы фиксации всех фаз, в которые вклочецы фильтры несущей частоты, формирователи и инверторы, подключены к сумматору импульсов, состоящему пз логических элементов ИЛИ - НЕ и инвертора, выход которого 15 подкл 1 очен к двоичному счетчику.На фиг. 1 изображена электрическая схемапредлагаемого устройства применительно к двухфазному двигателю; на фнг. 2 - диаграмма импульсов в различных частях схемы уст ройства; ца фиг. 3 - схема формирователяуправляющих импульсов включения тирнсторцых ключей (гецератор Ройера со срывом гс.нерации),На четырех тороидальных или П-образных 25 магнитопроводах 1 - 4 расположены сетевыеобмотки 5 - 8 включенные попарно-встречно.Переменное напряжение на обмотках 7 и 8должно быть сдвинуто на 90" относительно напряжения на обмотках 5 и б, Одпотактцый 30 магнитный усилитель выполнен с двумя вы.юдами па удвоенной часчоте, каждый из коОрых Оорязовян четырьлч Вторичнь ,1 00. мотками, включенными пспгарно-после: Вд тельно (а пары - последсвдтельпо.вс Очная), и двумя вентилями, ьключеьпЫми по схеме с; средней ючкой, Обмстсп 912 с Вснчилямидемодуляторамп 13 и 11 ооразуют глин Вы.юд (точки)5 и 16) Од:с д;посс мдппОго уси лителя, а обмотки 17 - 20 с Веп.лямп 21 и 22 образуют вчсрой Выход (точки 23 и 2-).При питдпп обмоток управления (па фиг.1 пе пос 5 здЫ) псрсьсп 1 ы напряжение, От источпикд зддяюшей частоты па Выходных Обмотках 9- -12 и 17 - 20 магнитного усилителя появляется переменСе 5 дпряжецие, модулированное пя дмплитуде.После дв хполупсриодпого выпрямгецн 51 посредством Вентилей 13, 14 и 21, 22 осуцесчвляется Вы 1 р 51 митсль мОдулирОВапцых колеод - ций по двухпо уссрис;ПОГ схеме выпрямлсния со срс,пей точкой, и пд Выходах (15, 16 и 23, 24) п 05 влсчся уппполярцьс полуволы низкой частоты, состоящие из пакета упипол 5 рГых 1,пульсоВ, модул 5 рсвяцпых ПО .,п.ц туде, частота которых в четыре рддд превышает частоту сети, питающей усплптелВентили 13, 14, 21 и 22 не только ОсуиссВ- ляют демодуляцио, но также создают 1;путреннюю обратную связь, которая явл 5 с,ся положительной в положительный полуперпод напряжения задаощего гецерд;оря и м рпцательный в отрицательный полуп рпод.Для превращения полуволн одной полярш- сти в переменное напряжение необходимо пс риодически изменять направленпс тсгкд В цс и нагрузки.Для этого два выхода (15, 16 и 23, 24) Однотактного магнитного усилителя включены в два накрест лежащих плеча моста, в два других плеча моста (16, 24 и 15, 23) включены полуобмотки 25 и 26 одной фазы двигателя, д в диагонали моста включены тпристорпыс ключи 27 и 28, которые поочереднс Вк,чочдются посредством управляощего устройсПд, ВыполнеццОГО па трязпсторпьх лоГических элементах, и, следсгательно, ток, протекспощий через 1 олуобмотки;вигателя, будет изменять свое пдпрдвлепис кдждый полупериОд ВыходОГО цдпряжеци 51. ЧислО ьОстовых СХЕМ С СДноЯКПЫЛ МЯГП ИТЦЬ 1 М УСИЛИТЕЛЕМ должно бг,ь рдв 10 числу фдз двигателя.В данном случдс рдссмятрпваются две таких мостовых схемы примсцптельпо к двух фазному Ясинхроному двигателю (ел. фиг, 1).Мостовые схемы различных фаз полностью идентичны, поз.ому у второй схемы цифрямп обозначаю ся;Олько те элементы, которые необходимы для уяснеця принципа действия устройства для управления бескоцтдктными тиристорными клочдми.Устройство для управления бескоцтактцыми тиристорными с.чочами основано ня применении двоичных счетчиков и схем совпадения и управляет тиристорцыми ключами 27, 28 и 29, 30 мостовых схем двух фаз, Схема 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 4управ.чения должна обеспечить переключение сиристоров тогда, когда напряжение на выходах мостовой схемы одной из фаз равно нулю.Так кяк униполярпые полуволны напряжения ца выходах 31, 32 и 33, 34 мостовой схемы второй фазы сдвинуты по фазе на угол 90" сгпоситсльно полуволн напряжения на выхо;сах 15, 16 и 23, 24, включение и выключение иристорных ключей должно происходить в следующей последовательности; включение чиристорцого ключа 27 и выключение ключа 28, включение тиристорного ключа 27, включение тиристорного ключа 30 и выключение тиристорного ключа 29.Вклоченпе и выключение ключей происходит в моменты пауз между полуволнами напряжения на выходах 15, 16; 23, 24 и 31, 32;33, 34.Управление включением осуществляется па транзисторных логических элементах. Для фиксации момента, когда напряжение па Выходах мостовых схем равно нулю, ца магцитопроводы наматывают дополнительные обмотки 35 - 38 и 39 - 42 с малым количеством витков, которые совместно с диодами 43, 44 и 45, 46 включаются по чой же схеме, по кос- рой включены силовыс выходы, и образуют узлы 47, 48 и 49, 50 фиксации фазы. После фильтрации напряжений измерительных выходов посредством П-образных фильтров 51 и 52 и формирования посредством формирователей 53 и 54 на выходе появляотся пр- моугольцыс импульсы, паузы между которыми равны паузам между полуволцями ца измерительных выходах 47, 48 и 49, 50. Прямоугольные импульсы с выходов формирователей, подаотея на инверторы 55 и 56, В результате инверсии в тех местах, где были паузы, появляются импульсы, а в местах, где были импульсы - паузы. Выходы инверторов 55 и 56 подводятся к сумматору, сосоящему из логического элемепа ИЛИ - НЕ 57 н ццвсрор 08.На выходе инвертора 58 появляется сумма импульсов, поданных на вход элемента ИЛИ - НЕ 57. Выход инвертора подается па вход счетного триггера 59 с выходами 60 и 61. Выход 61 триггера 59 включен ко входу счетного триггера 62 с выходами 63 и 64.Выходная мощность триггеров 59 и 62 маля, поэтому выходы триггеров СО и 61, 63 и 64 вклочены ко входу ицверторов 65 - 68, кото.рые выполняют функции усилителей мощности. Таким образом, триггеры 59 и 62 совместно с инверторами 65 - 68 представляют собой двухразрядный двоичный счетчик, выходы которого попарно подаются на вход четырех схем совпадения 69 - 72, выполненных на элементах ИЛИ - НЕ; у каждого из них при нулях на двух входах появляется единица на выходе. Выходные импульсы схем совпадений (после инверсии) посредством ипверторов 73 - 76 включают формирователи 77, 78, 79 и 80 управляющих импульсов включения, 4168145которые выполнены как гсцеряторы Р)т.срл со срывом гецерации. Частота гетет)яторот) Роисрл сс)слт),тттс )слтттттт) )кло 6 г 00- 10000 гн,.11 атр 5 л(сис вых)дьтк обмоОк тгспсрт), ц Ройсра (цослс выпрмления и фильтраи) чсрез ограничивающие резисторы подястс ил управляющие электроды 81 - 84 тиристориьт: ключей. Появлецис едитицы на выходе одной из схем совпадения 69 - 72 соответствует подаче импульса включения на управляющий электрод соответствутоцего тиристорного ключа.Напряжения в элементах устройства построены в функции времепи (см. фиг. 2). Кривыс 85 и 86 показывают измецецие напряжения ца узлах 47, 48 и 49, 50 фиксации фазы после фильтпации иссупей часта ы посредством фильтров 51 и 52; кривые 87 и 88- изменение напряжения па выходе формирователей прлмоугольных импульсов 53 и 54; кр- вые 89 и 90 - измепсние напряжеттил па выходе ипверторов 55 и 56. Прямоугол те и тпульсы па кривых 89 и 90 по вчсктеттт совпадатот с паузами в кривык 85 и 86. Кривая 9 напряжения показывает кривую напряжения на вьтхоче инвертора 58, включенпого после элемента ИЛИ - НЕ 57, Импульсы с выхода инвертора 58 податотсл па двоичный счетчик, состоятти из двух триггеоов 59 и 62 и иттвет)- торов 65 - 68. Кривые 92 и 93 показьтвятот изменегтие папряжснил на вы:(одах 60 и 61 триггера 59; кривые 94 и 95 - изменение напплжеиил л выходах 63 и 64 триггера 62.Коивые 92 - 95 о.чновремецно:тв )тпотсл кпивыми напрлжепил ця вьтходяк т" иггсров и кривки напржеил иа выходах циверторов, включсццых на противоположцыс выходы триггеров. Например. кривая 92 цзабражлст измеиецие иапряжеци; иа выко;те 60 тиггсра 59 и одновременно измецеис т)лпрлжсн л ца выходе ипвсртарл 66.Крива т 93 изображает измецснце цлирлжсния на выходе 61 триггера 59 и напряжения па выходе ицверторя 65. Точно также т(рттвтте 94 и 95 показывают изменение напряжения цл выходлк 63 и 64 триггера 62 и с ответс)всц цо, изменение ил)жеил тл выходя; ццв и- торов 68 и 67,Кривые 96 и 97, 98 и 99 изоб)ра)кают изменение напряжения нл выходах схе.т совпядсцил 69 - 72. Импульсы ца выхочлх схем с)вилдспий одапре)ътсттто изображают имк.) сы включения, кот)рыс иоллютс нл к прлвл)о шцс элсктроды тиристорнт,тк клточст от гсцсрлторов импульсов вклн)чештл.Имттульс,т цл кривых 96- - 99 точца совпл дак)т с началом иолуволн, изображсццык цл кривых 85 и 86 (см. фиг. 2).Таким образом, устройство для управлецил включением тиристорных ключей обеспечивает управление клточаи точно после окончания паузы и в начале очередной полуволныПри изменении част(;:ы от нуля до максимальной частоты импульсы включения автоматичсски оттотсл в цуждый томецт, т. е.в мом(цт коичлиил лузы т тл)тялт иот)ои очсрс; ои и), т ) в)лиьт.11)т цзкттк л(аг(тк 1)ирии у 1)твчтиоце.гц)льсл сглнавцгс больше, цри увели(ции ясть ирицл уп)ствлтотцсго ттуп.са к мспьшлетсВ случае исш)льзоьшптя двухфазного двигателя, применлп сумматор необязательно,10 так клк импульсы после инверторов 55 и 56могут быть поданы ца раздельпые входы триггера 59. Однако прц наличии трехфазного двигатс,тл сумматор необкодим - подводятся импульсы от трс:( каналов. Двоичньш счетчик15 в этом случлс должсн состоять из трек триггеров и шссти ингсрторог при шести схемах совплдсния, к каждой из ко горык должны подводитьсл импульсы от трек выкодов двоичцого счетчика. Число схем совпадепия, инвер 20 торов ске.т совпадения и генераторов Ройсрадол)кио быть довсдсно до шести.Кат( уже указывалось, в качестве формироватслсц упраг чющт:к импульсов применяют генератор Ройера с устройством срыва гене рации.Генератор Ройерл собран на двук трапзцсторяк 100 и 01 с р вв переходом. В кол.лекторные цепи транзисторов чключены обмотки 102 и 103, расположенные на ферритаЗО вом замкнутом тороидальиом сердечнике 104.На этокт же ферритовом сердечнике с прямоугольной формои петли гистерезиса намотаны обмотки 105 и 106 цепи базы и выходные обмотки 107 и 108.35 ,т 1 лл палучени на базак транзисторов 100и 101 атрицлтсльпык открывающих потенциалов предусмотрен потенциометр, состоящий из резисторов 109 и 110. Гснератор Ройеря генерирует напряжение прямоугольной формы40 с часто)ой 6 - 10 кгц, которос через выходныеобмотки 107 и 108 после выпрямления посредством диодов 111 и 112 и после фильтрации копдсисатором 113 через резистор 114 подается на управляощий электрод тиристорного 45 ключа.Гецератоп Ройеря генерирует, если точка115 имеет отрицатсльнт,тй потенциал. Если через сопротивление 110 пропустить ток от тав ки 15 и точке 116, то точка 115 получает по 50 ложительный потепциал. транзисторы 100 и101 запираются и происходит срыв генерации.Лл пропусклнил тока через резистор 10служит устро)"ство срывл ганс";)ции, собраво( нл тр:)ц.)ттс)ор;)к 17 и 18 с ц- р и нсрс кодом.1.(ттриссдиит. точку 119 к нулевой шинс (точил 16), трлцзистар 117 открывается и база траизист(;рл 118 присосдиняется к нулю, транзистор 118 закрывается и возникает 60 генерация у генера.ора Ройера. Если точка19 не имеет соединения с нклевой шиной транзистор 117 закрывается, транзистор 11, открываетсл и генерация срывается.Точка 119 присоединена к выходу логиче.65 ского элемента инвертор 73 - 76 (см. фиг,1),Таким образом, при появлении на выходе схем совпадения 69 - 72 единицы генератор импульсов управления выдает включающие импульсы на соответствующие тир исторные ключи 27, 28 и 29, 30. Предмет изобретенияУстройство для управления бескоптакгны ми тиристорными ключами в частотно-управляемом электроприводе, содержащее двоичные счетчики, элементы совпадения, формироватсли управляющих импульсов и узлы фиксации фазы, отличающееся тем, что, с целью получения прямоугольных импульсов заданной длительности, синхронизированных 5 с напряжением питания тиристоров, выходкаждого из углов фиксации фазы подключен через фильтр несущей частоты, формироьатель прямоугольного напряжения и инверсный элемент ко входу сумматора импульсов, 10 выход которого через двоичные счетчики иэлементы совпадения соединен со входами формирователей управляющих импульсов.