Способ управления циклоконвертором и устройство для его осуществления

(5 Н Н 02 Р 13 И ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМ тия вентилей регулсогласованием.2. Уст ойств 1771 ,07. .03, Л. айнб Шишл лого уют с линейным ский,Я ЦИКЛОКОНВЕРЯ ЕГО ОСУЩЕСТОСУДАРСТВННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Во дский политехнический институт(56) 1,. Авторское свидетельство СССР384184, кл.Н 02 Р 13/30, 1973,2. Авторское свидетельство СССР 9 588611, кл. Н 01 Р 13/16, 1976.3. Авторское свидетельство СССР М 376691, кл . Н.02 Р 13/30, 1973.(57) 1. Способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, чтоформируют сигналы раздельного управления с длительностью 180 эл,град по выходной частоте, формируют сиг.налы об отсутствии тока в вентильных тройках анодных и катодных групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раздельного упрьвления и сигнала об отсутствии тока "во встречно-парал- , лельной тройке вентилей, а углы открытия вентилей регулируют согласованно, о т л и ч а ю щ и й с я. тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей способа, увеличения надежности циклоконвертора и улучшения. формы напряжения на его выходе, формируют сигналы о наличии тока в. тройках вентилей, переводят каждую работающую тройку вентилей из выпрямительного в инрерторный режим при совпадении во времени сигнала раздельного управления встречно- параллельной тройкой вентилей и сиг-, нала о наличии тока в работающей тройке вентилей, причем углы откры.801007177 А р о для управления циклоконвертором, содержащее генератор .тактовых импульсов, блок синхронизации, распределитель и датчики состояния троек вентилей, о т л и ч а,ющ е е с я тем, что, с целью улучшения формы выходного напряжения цикло конвертора и упрощения схемы устройства, оно снабжено. делителем частоты, шестью элементами НЕ, реверсивными счетчиками и логическим блоком каждый из шести каналов которого содержит два элемента И-НЕ и элемент ИЛИ, а блок синхронизации вы-полнен с. прямым и инверсным выхода-ми, причем прямой выход блока синхро низации соединен с входами реверсивного счетчика выпрямительногоугла открытия анодных троек вентилей и реверсивного .счетчика инверторного угла открытия катодных троек вентилей, инверсный выход блока синхронизации соединен с входами реверсив- ( ного счетчика инверторного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика выпрямнтельного Фью угла открытия катодных троек вентилей, выход генератора тактовых импульсов непосредственно соединен с вычитающими счетными входами реверсивных.счетчиков выпрямительных угло анодных и катодных троек и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторнь-х углов анод ных и катодных троек вентилей, а через делитель выход укаэанного генератора соединен с входом распреде" лителя, выходы распределителя и реверсивйых счетчиков подключены к соответствующим входам логического блока, а .выходы датчиков состояния троек вентилей соединены с входами логического блока непосредственно. и через элементы НЕ, в каждом кана ле логического блока на входы первого элемента И-НЕ подключены выходраспределителя, соответствующий вентильной тройке, управляемой этим каналом, выход реверсивного счетчикавыпрямительного угла соответствующей группы вентилей (анодной иликатодной) и через элемент НЕ, выходдатчика состояния встречно-параллельной тройки вентилей, на вход второго элемента И-НЕ подключены выход распределителя, управляющий встречно-параллельной тройкой вентилей,выход реверсивного счетчика инверторного угла открытия данной группыи непосредственно выход датчика состояния данной тройки вентилей, выходы элементов И-НЕ соединены с входами . элемента ИЛИ, выходомподключенного к соответствующему выходу логического блока.Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам раздель ного управления циклоконверторами с прямоугольным законом модуляции выходного напряжения и естественной 5 коммутацией вентилей.Известен способ управления циклоконвертором, заключающийся в Формировании задающими устройствами интервалов разрешенной работы вентильных групп, сравнении длительности этих интервалов с длительностью протекания тока через соответствующие группы и в Формировании в функции тока разности этих длительностей сигналов коррекцией углов открытия вентилей в выпрямительном и инверторном режимах 1 . Организация такого управления улучшает симметрию.полуволн выходного напряжения, но одновременно увеличивает амплитуды высших гармоник в кривой выходного напряжения и,не ус раняет зависимости формы выходного напряжения от нагрузки. 20 Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, что Формируют сигналы длитель ностью 180 эл.град по выходной частоте для раздельного управления вентильными тройками, Формируют сигналы об отсутствии тока в вентильных тройках анодной и катодной групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раз. Дельного управления и сигнала об отсутствии тока во встречно-параллель- "О ной тройке вентилей, переводят работающую тройку из выпрямительного в инверторный режим по сигналу раздельного управления встречно-параллельной тройки, причем углы открытия 45 вентилей в вылрямительном и инверторном режимах регулируют согласован 2но по закону с +Ми = 120 оэл.град поЬчастоте сети.Однако при работе с малыми нагрузками в режиме прерывистых токов работающие тройки по сигналам раздельного управления переводятся в инверторный режим, когда в этом нет необходимости; В результате одновременно формируется разрешение на инверторный режим работающей тройки и выпрямительный режим встречно-параллельной тройки вентилей, что может привести к аварийной ситуации, Регулирование углов открытия вентилейос нелинейным согласованием ( К б+ + о = 120 эл.град.) п,.иводит к появлению ступенек в выходном напряжении при переводе троек из выпрями- тельного режима в инверторный, что ухудшает Форму напряжения на выходе циклоконвертора, приводя к зависимости формы напряжения и коэффициента передачи циклоконвертора от нагрузки. Эти недостатки ограничивают функциональные возможности, снижают надежность и ухудшают Форму напряжения при управлении циклоконвертором по известному способу.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, увеличение надежности циклоконвертора и улучшение формы напряжения на его выходе.Поставленная цель достигается тем,. что согласно способу управления циклоконвертором, заключающемся в том, что формируют сигналы раздельного управления с длительностью 180 эл. град. по выходной частоте,оФормируют сигналы об отсутствии тока в вентильных тройках анодных и ка- тогных групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответст- вующего сигнала раздельного управления и сигнала об отсутствии тока во встречно-параллельной тройке вентилей, а углы открытия вентилей регули- сруют согласованно, формируют сигналыо наличии тока в тройках вентилей,переводят каждую работающую тройкувентилей из выпрямительного в инверторный, режим при совпадении во времени сигнала раздельного управлениявстречно-параллельной тройкой вентилей и с сигнала о наличии тока в работающей тройке вентилей, причем углы открытия вентилей регулируют слинейным согласованием. 10Известно устройство управленияциклоконвертором, содержащее блок. синхронизации, задающий генератор сраспределителем, а в канале управления каждой фазой - две схемы управления углами открытия вентилей, дваэлемента И, датчики. нуля тока вентильных троек и элемент ИЛИ, причемвходы каждого элемента И соединеныс соответствующими выходом распределителя и выходом соответствующегодатчика нуля тока 2 .Недостатком устройства являетсяневысокая надежность, зависимостьформы выходного напРяжения от нагрузки и невысокая стабильность из-забольшого количества аналоговых операций;Наиболее близким к изобретениюпо структуре,и достигаемому Результату является цифровое устройство уп- З 0равления многофаэным преобразователем частоты с непосредственнойсвязью, содержащее счетчик углов,генератор тактовых импульсов, переключатель, многоразрядные ключи,устройство синхронизации, блоки памяти, ключи с памятью, генератор импульсов опорного кода, цифровую схе;му сравнения, распределитель и датчики состояния вентильных троек 3 . 40Основными недостатками устройстваявляется зависимость формы выходногонапряжения от нагрузки и сложностьсхемы. Так, для управления трехфазным циклоконвертором при сохранении 45закона управления углами открытиявентилей о(.Н +ск = 120 о эл. град.,количество блоков возрастает почтив три раза.Целью изобретения является улучшение форьы выходного напряженияциклоконвертора и упрощение схемы.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для управленияциклоконвертором, содержащее генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, распределитель и датчикисостояния троек вентилей; снабженоделителем частоты, шестью элементами НЕ, реверсивными счетчиками и логическим блоком, каждый из шести каналов которого содержит два элемен- .та И-НЕ, и элемент ИЛИ, а блок синхронизации выполнен с прямым и инверсным выходами, причем прямой выход блока синхронизации соединен 1 65 со входами реверсивного счетчика выпрямительного угла открытия, анод-ных.троек вентилей и реверсивного счетчика инверторного угла открытия катодных троек вентилей, инверсный выход блока синхронизации соединен с входами реверсивного счетчика инверторного угла открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика выпрямительного угла открытия катодныхтроек вентилей, выход гене ратора тактовых импульсов непосредственно .соединен с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков выпрямительных углов анодных и катодных троек и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторных углов анодных и катодных троек вентилей, а через делитель выход укаэанного генератора соединен со входом распределителя, выходы распределителя и реверсивных счетчиков углов открытия вентилей подключены к соответствукзцим входам логического блока, а выходы датчиков состояния троек вентилей соединены .со входами логического блока непосредственно и через элементы НЕ, в каждом канале логического блока на входы певого элемента И-НЕ подключены выход распределителя, соответствующий вентильной тройке, управляемой этим каналом, выход реверсивного счетчика выпрямительных углов соответствующей группы вентилей (анодной или катодной) и через элемент НЕ, выхоД. датчика состояния встречно-параллельной тройки вентилей, на вход второго элемента И-НЕ подключены выход распределителя, управляющий встречно- параллельной тройкой вентилей, выход реверсивного счетчика инверторных углов открытия данной группы и непосредственно выход датчика состояния данной тройки вентилей, выходы элементов И-НЕ соединены со входами элемента ИЛИ, выходом подключенной к соответствующему выходу логического блока.На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая работу устройства; на фиг. 3 - схема силовой части циклоконвертора; на фиг. 4 - схема управления циклоконвертором.На фиг. 1 представлено О Орсигналы управления углами открытия вентилей, О - сигнал уПравления частотой, ОА - напряжение на,виходе фазы А циклоконвертора, О 1 - напряжение питающей сети; О О, О, Оюх -импульсы управления выпрямитель-ных и инверторных углов (о 6, 3 ) анодных и катодных (1) троек венти-, лей р Р 44 Р А РАРх Рхс им пульсы на соответствующих выходах распределителя для раздельного уп1007177 равления (А, М) анодными или катод- ными группами троек (А, В, С) фаэ.Устройство содержит блоки 1-4 импульсно-фазового управления, блок 5 синхронизации, задающий генератор б, распределитель 7, элементы И-НЕ 8-11, датчики 12, 13 состояния вентильных троек Фазы А, элементы НЕ 14 и 15, элементы ИЛЙ 16 и 17, вентильные тройки 18-19 Фазы А элементы И-НЕ 8-11 и элементы 16 и 17 объединены в логический блок 20.На фнг. 4 представлены А-А - код управления частотой, Вц-ВП- код управления углами открытйя вентилей, .блок 21 синхронизации,элемент 22 ЙЛй 1 15 канала автоподстройки, генератор 23,тактовых импульсов, реверсивные счетчики 24-27 углов, делитель 28 частоты, распределитель 29 импульсов, логический блок 30, датчики 31 20 состояния троек вентилей, элементы НЕ 32, элементы И-НЕ 33-36, элементы ИЛИ 37-38.На входы каналов импульсно-фазового управления подаются сигналы 25 управления выпрямительными О,и инверторными Ор углами (фиг. 1) откры тия вентилей. Причем в отличие от прототипа принято линейнсе согласование, что в схеме реализовано за ЗО счет независимого управления выпрямительными углами, и зависимогоинверторными, При этом О Формируется на сумматоре, как Ор"О,Х,. В блоках импульснофазового уйравления анодной (1, 3) и катодной (2, 3) троек вентилей (Фиг.1) импульсы с блока 5 синхронизации (Ос, О ) сдвигаются на углы, соответствующие вход- ным сигналам управления. Одновременно на вход задающего генератора б 40 (фиг. 1) подают сигнал управления частото . О ., С задающего генератора импульсная последовательность требуемой частоты поступает на распределитель 7, на выходах которого Фор мируется б импульсных последовательСдд=Сдд, Сдд(=ХАРдд 1 д ОА,ХддРкд 1 ддОА( Сд с е СХд=СХА,ХСХд(=ХХАРХд 1 ддО,+ Хд Рдд Г АЦТаким образом, согласно предлагаемому способу дополнительно определяется (измеряется) наличие токав тройках вентилей, диаграмма импульсов управления вентилями смещаетсяв зависимости от нагрузки как припереключении троек, так и при пере ключении режимов, что приводит кминимальной паузе в кривой выхслногонапряжения (ОА), исключает воэможность одновременного открытия,встречно-параллельных троек венти лей и позволяет применить линейногде М - символ логических операций.Эти зависимости определяют полную однозначность включения и переключения троек вентилей. Так, если токов нет, то вторые слагаемые обращаются в .нуль и возможны лишь выпрямительные режимы в соответствии- с разрешением распределителя. Если же протекает ток, например, в катодной тройке фазы, то исключается любой режим анодной тройки, а режим катодной тройки определяется распределителем и т.д. ностей для раздельного управлениятройками вентилей, определяющая разрешенные интервалы включения каждойтройки; РАА - анодной тройки Фазы А;Р - катодной тройки Фазы А и т,д.Далее Формирование управляющих импульсов троек (например,.фазы А)осуществляется следующим образом,Импульсы управления выпрямительнымрежимом анодной тройки Фазы А (8)с одного из выходов импульса фазовогсуправления 1 подаются на первый входэлемента И-НЕ 8. На ее второй входпоступает сигнал разрешения работыРАА с распределителя 7, а на третийвход подается сигнал о состояниивентилей встречно-параллельной тройки 19 с датчика 13 состояния тройкивентилей через элемент НЕ 15., В результате сигналы Од.о передаются натройку вентилей при условии совпадений РАд 1 д(фиг. 2) и наличии самихсигналов Од . Для Формирования сигналов инверторного режима тройки 18(фиг, 1) на входы элемента И-НЕ поступают импульсы Одр с импульсноФаэового управления 3 инверторногорежима анодных троек, импульсы с выхода РХ распределителя 7 (фиг. 1,2)(и сигнал с датчика состояния собственной тройки вентилей 12 (фиг. 1),1 дд(фиг. 2), В результате импульсыуправления ОАр проходят, если онивообще сформированы, если есть разрешение с распределителя и ток всобственной тройке (Фиг. 2), Далееимпульсы ОА и .ОА р объединяютсяв элементе ИЛИ 16 и передаются.дляуправления к управляющим электродамтройки 18. Подобным же образоМ формируются импульсы управления остальными тройками вентилей,Таким образом, по предлагаемомуспособу Формирование импульсов управления вентильными.тройками (например, фазы А) осуществляется всоответствии со следующими логическими уравнениямисогласованное управление углами от=крытия вентилей, что приводит к бесступенчатому припасовыванию участков кривой выходного напряжения каждой Фазы нлгрузки (ОА).Устройство управления циклоконвертором (Фиг. 4), реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.Блок синхронизации 21 (фиг. 4)из трехфазного напряжения сети Фор мйрует две противофазные импульсные последовательности в точках естественного открытия вентилей Ос, Ос(фиг, 2, 4), которые поступают,через .элемент ИЛИ 22 на вход автоподстройки частоты генератора тактовых импульсов 23 (фиг. 4), Прямая зависимость импульсов синхронизации Опоступает на входы синхронизацииреверсивного счетчика 24 выпрямительных углов анодных троек (фиг.4)и реверсивного счетчика 25 инверторных углов катодных троек. Обратная (противофазная) последовательность импульсов синхронизации поступает на синхронизирующие входы реверсив. ных счетчиков 26 и 27 выпрямительного угла катодных троек и инверторного угла анодных троек. вентилей, При подаче каждого импульса синхронизации в соответствующие счетчики записывается код числа, соответствующего требуемому углу открытия вентилей. Такое распределение импульсов синхронизации позволяет задавать выпрямительные и 35 инверторные углы от одного кода. Тактовые импульсы с генератора 23(Фиг. 4) поступают на счетные входы реверсивных счетчиков углов и делителя 28 частоты, куда в моменты об нуления записывается код числа, соответствующий требуемой частоте .(Ао, . А(, , А), Поскольку тактовые импульсы подаются на вычитающие входы реверсивных счетчиков выпрямительных углов и на суммирующие входы реверсивных счетчиков инверторных углов, то первые считают от записанного числа до нуля, а вторые - от записанного числа до переполнения, что обеспечивает линейно согласованное управление выпрямительными и инверторными углами, т.к, емкость счетчика соответствует 180 эл.град. по частоте сети. С выхода делителя 28 (Фиг. 4) импульсы поступают на вход распределителя 29, на выходе которо( го формируется шесть импульсных последовательностей с длительностью каждого импульса 180 эл,град, и сдвинутых между собой на 60 эл.град по выходной частоте циклоконвертора. Одновременно датчики 31 состояния троек (Фиг. 4), включенные в узлы троек (7-12), формируют сигйа-. лы о наличии токов 1, а через элементы НЕ - об.отсутствии токови все сигналы, информирующие о состоянии троек вентилей, поступают на соответствующие входа логического блока 30 (Фиг. 4). На другие входЫ логического блока поступают импуль" сы с выходов счетчиков 24-27 и распределителя 29, В результате на выходе логического блока Формируется шесть импульсных последовательностей С, которые через усилители-Формирователи подаются на управляющие электроды тиристоров. В каждом из шести каналов логического блока Фор" мируются отдельно импульсы управления выпрямительными углами и инверторными углами и затем объединяются по ИЛИ.Так, например, для формирования импульсов управления анодиой тройкой вентилей фазы А/САА (фиг. 4) на входы логической ячейки И-НЕ 33 (Фиг.4 ) логического блока подаются импульсы с выхода распределителя РА, с выхода реверсивного счетчика выпряьЬ- тельных углов 24 (ОА) и с выхода логической ячейки НЕ 32 датчика со" стояния вентилей встречно-параллельной тройки. В результате формируются импульсы выпрямительным режимом этой тройки. Импульсы управления ин верторным режимом формируются элементом И-НЕ 34, для чего на ее вход подаются импульсы с выхода распределителя РцА, а с выхода реверсивного счетчика 27 инверторных углов этой группы (ОАр) и непосредственно с выхода датчика состояния вентилей данной тройки, Далее обе эти импульсные последовательности поступают- на входы элемента ИЛИ 37 (Фиг. 4), на выходе которого формируется импульсная последовательность для управления вентильной тройкой.Это устройство в цифровой Форме реализует данный способВ нем пол" ностью исключены аналоговые операции, что обеспечивает высокую точность и стабильность, Схема устройства достаточна проста и реализована на стандартных элементах микроэлектроники.