Устройство для управления тиристорами преобразователя

ТЕНИ ноя ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ПИСАНИЕ ИЭОБРВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР В 782128, кл. Н 02 Р 13/ 16, 1973.Ситник Н.Х. Силовая полупроводниковая техника. М.: Энергия, 1968, с. 207-212, рис, 4-30, 4-31.Авторское свидетельство СССР У 1246270, кл. Н 02 М 1/08, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРАМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электртехнике и может быть использованодля управления преобразователями,включающими два комплекта венткпьго оборудования. Целью иэобретениявляется расширение функциональныхвозможностей путем обеспечения воэмо:кности управления вторым вентильным комплектом преобразователя. Информация о частоте и фазе напрязе3ния сети поступает в каналы управления 1 через однофазные трансформаторы 10 блоков синхронизации 2 с взаимным фаэовым сдвигом в 120 эл.град. В фаэосмещающем блоке 3 трапецеидаль" ные импульсы напряжения отрицательной полярности используются для заряда конденсаторов 16, 18 и задают последовательность вступления в работу коммутирующих транзисторов 20 генераторов 14, 15, которые поочередно из режима отсечки коллекторного тока переходят в режим насыщения, В результате этого конденсаторы 16, 18 подключаются к транзисторам 22, 36 токового зеркала, которые нахо 99868дятся в проводящем состоянии. Полученное в результате разряда формирующего конденсатора 16 пилообразноенапряжение сравнивается с постоянным напряжением на опорном конденсаторе 18, а их разность прикладываетсяк диоду 17 и через светоиэлучательоптрона 24 и резистора 25 поступаетна эмиттер однопереходного транзистора 30, Когда разность этих напряженийдостигнет порога переключения однопереходного транзистора 30, конденсатор 18 разрядится и на светоизлучающем элементе оптрона 24 сформируетсясветовой импульс, включающий фотоприемник оптрона 4, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля управления преобразователями,включающими два комплекта вентильно 5го оборудования, в частности непосред, ственным преобразователем частоты илиреверсивным преобразователем.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейпутем обеспечения возможности управления вторым вентильным комплектомпреобразователя,На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для управлениянепосредственным преобразователем частоты на фиг. 2 - схема распределителя импульсов управления 1 на фиг. 3 -принципиальная схема устройства дляуправления реверсивным преобразователем.Устройство для управления тиристорами преобразователя содержит три фаэных канала 1 управления, каждый изкоторых состоит из блока 2 синхронизации, вход которого подключен к соответствующему фаэному напряжению,а выходы подключены к синхронизирующим входам фаэосдвигающего 3 и дополнительного 4 фазосдвигающего блоков, управляющие входы которых черезразвязывающий резистор 5 подключенык выходу источника 6 напряжения управления, а противоположные выходы че.рез элементы 7 и 8 гальванической развязки подключены к входам нуль- органа 9.Блок 2 синхронизации выполнен на однофазном трансформаторе 10, первичная обмотка которого является входом блока 2, а вторичная обмотка подключена к концам цепочки из последовательно соединенных ограничительного резистора 11, двустороннего стабилитрона 12 и дополнительного двустороннего стабилитрона 12. Точка соединения резистора 11 и стабилитрона 12 является одним, а точка соединения вторичной обмотки трансформатора 10 и стабилитрона 13 - другим выходами блока 2. Точка соединения стабилитронов 12 и 13 подключена к общей шине устройства, соединенной с нулевым проводом сети,Фазосдвигающий блок 3 выполнен на двух генераторах 14 и 15 пилообразного напряжения. Каждый генератор 14 и 15 выполнен на формирующем конденсаторе 16, зашунтированном цепочкой из последовательно соединенных опорного диода 17 и опорного конденсатора 18 и включенного между общей шиной и точкой соединения анода разрядного диода 19 и коллектора коммутирующего транзистора 20, база которого через входной резистор 21 подключена к ка40 13998 тоду диода 19, другого генератора 14 или 15, являющемся синхрониэирующим входом блока 3. Между общей шиной и точкой соединения эмиттеров транэис 5 торов 20 генераторов 14 и 15 включен разрядный транзистор 22, база которого является управляющим входом блока 3. Между базой и эмиттером транзисторов 20 генераторов 14 и 15 10 встречно направлению база-эмиттерного перехода включены согласующие диоды 23.Дополнительный фаэосдвигающий блок 4 выполнен идентично блоку 3 на 15 транзисторах другого типа проводимости и с изменением направления включения диодов 17, 19 и 23 на противоположное.Элементы 7 гальванической развязки 20 выполнены каждый на оптроне 24, светоиэлучающий элемент которого зашунтирован резистором 25 и включен между соответствующим выходом блока 3 и одним входом нуль-органа 9, а фото- приемник включен через параллельную КС-цепочку 26 между источником 27 постоянного напряжения и соответствующим входом распределителя 28 импульсов управления, выполненного на сум- З 0 мирующих диодах 29, подключенных к включенным в шестифаэную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов (не показаны), вторичные обмотки ко- З 5 торых подключены к управляющим переходам вентилей преобразователя.Элементы 8 гальванической развязки 1 выполнены идентично элементам 7 с той разницей, что их светоизлучающие элементы подключены к другому входу нуль-органа 9, выполненного на однопереходном транзисторе 30, змиттер которого является одним входом нуль-органа 9, первая база через 45 регулируемый резистор 31 подключена к источнику 27, а вторая база через последовательно соединенные резистор 32 и раэвяэывающие диоды 33 и 34 подключена к эмиттеру транзистора 30. 50 Точка соединения диодов 33 и 34 подключена к общей шине, а точка соединения диода 33 с резистором 32 является другим входом нуль-органа 9..4. 55Для управления непосредственным преобразователем частоты источник 6 напряжения управления выполнен в виде генератора 35 модулирующего сигна 684ла, а блоки 3 и 4 снабжены дополнительным транзистором 36 соответствующего типа проводимости, включенным с разрядным транзистором 22 по схеме токового зеркала (фиг.1).Для управления реверсивным преобразователем источник 6 напряжения управления выполнен в виде источника двухполярного напряжения, состоящего иэ двух последовательно соединенных конденсаторов 37 и 38, первый иэ которых зашунтирован резистором 39 и подключен свободным концом к общей шине, а другой - регулируемым резистором 40, средний вывод которого является выходом источника 6 и двумя последовательно соединенными диодами 41 и 42, точка соединений которых подключена к одному из выходов блока 2 одного из каналов 1 управления (фиг. 2).Устройство (фиг1), предназначено для управления преобразователем частоты, выполненньв по мостовой трехфазно-однофазной схеме, работает следующим образом,Информацию о частоте, амплитуде и форме однофазного напряжения на выходе преобразователя несет модулирующий сигнал, поступающий от генератора 35 модулирующего напряжения. Модулирующее напряжение задает порядок вступления в работу вентильных комплектов преобразователя и периодическое изменение углов включения силовых тиристоров. В качестве модулирующего напряжения используется синусоидальное напряжение низкой частоты. В зависимости от полярности модулирующего напряжения вступают в работу фаэосмещающие блоки 3 и 4, осуществляющие раздельное управление соответствующим вентильным комплектом. Переключение вентильных комплектов происходит при переходе модулирующего напряжения через нуль и максималь ных углах включения тиристоров преобразователя. Периодическое изменение углов включения силовых тиристоров преобразователя осуществляется изменением времени разряда формирующего конденсатора 16 посредством изменения величины коллекторного тока транзистора 22 токового зеркала пропорцио нального уровня напряжения генератора 35, Диапазон изменения углов вкгпочения тиристоров при формировании криблока 2, поступающими на базу черезрезисторы 21 с анодов стабилитронов12 и 13. Под воздействием управляющего тока коммутирующие транзисторы20 генераторов 14 и 15 поочередно изрежима отсечки коллекторного тока переходят в режим насыщения. В результате этого конденсаторы 16 и 18 подключаются к транзисторам 22 и 36 токового зеркала, которые находятся впроводящем состоянии. При этом формирующие конденсаторы 16 разряжаются транзистором 22 токового зеркала,а напряжение на опорных конденсаторах 18 не изменяется, так как протеканию разрядного тока препятствуетдиод 17. Полученное в результатеразряда формирующего конденсатора 16пилообразное напряжение сравнивается с постоянным напряжением на опорном конденсаторе 18, а их разностьприкладывается к диоду 17 и черезпараллельную цепь, состоящую иэ светоизлучающего элемента оптрона 24 ирезистора 25, поступает на эмиттероднопереходного транзистора 30,Когда разность этих напряжений достигнет порога переключения однопереходного транзистора 30, уменьшитсясопротивление эмиттерного перехода,конденсатор 18 разрядится и на светоизлучающем элементе оптрона 24сформируется световой импульс, включающий фотоприемник оптрона 4. фазосмещающий блок 4 работает аналогично, за исключением того, что для заряда конденсаторов 16 и 18 и управления коммутирующими транзисторами 20 генераторов 14 и 15 используются импульсы положительной полярности блока 2.Переменный резистор 3 1 предназначен для симметрирования выходных импульсов по фазам, Необходимость симметрирования обусловлена неидентичностью параметров однопереходных транзисторов по величине порога переключения и отпадает в случае подбора транзисторов по параметрам,Поскольку процессы разряда конденсаторов протекают в различные полупериоды напряжения сети, на выхо" дах фазосмещающего устройства формируются симметричные, сдвинутые по фазе на угол 180 эл,град, управляющие импульсы. Поскольку в фазных каналах управления процессы формирования 5 1399868вой выходного напряжения близок к180 эл,град.Поскольку сопротивление эмиттерныхпереходов транзисторов 22 и 36 токо"5ваго зеркала мало по сравнению с сопротивлением резистора 5, входнаяцепь характеризуется линейной вольтамперной зависимостью, При этом базовые и коллекторные токи транзисторов 1022 и 36 токового зеркала соответственно равны, так как транзисторы имеютвзаимно согласованные характеристики.Величина базового тока по сравнениюс коллекторным пренебрежимо мала. Поэтому имеет место равенство входногои коллекторных токов транзисторов,т.е. 1= 1 = 1 . Учитывая, чтоимеет место линейная входная вольтамперная характеристика, а также равенство входного и коллекторного токов, очевидно, что регулировочнаяхарактеристика линейна. Так как величина тока разряда,и, следовательно,время разряда формирующего конденсатора 16 зависиттолько от величинывходного тока, различные дестабилизирующие факторы, например температурные изменения параметров, старение транзисторов, нестабильность напряжения сети и т.п не оказываютсущественного влияния на время разряда, что улучшает фазовую стабильность выходных импульсов и повышаетточность поддержания выходного напряжения преобразователя.Информация о частоте и фазе напряжения сети поступает в каналы 1управления через однофазные трансформаторы 10 блоков 2 синхронизации 40с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл.град. Поступившее синусоидальное напряжение ограничивается по максимуму двусторонними стабилитронами 12и 13 и преобразуется в энакопеременные трапецеидальные импульсы, В фазосмещающем блоке 3 импульсы напряжения отрицательной полярности используются для заряда конденсаторов 16и 18 и задают последовательность50вступления в работу коммутирующихтранзисторов 20 генераторов 14 и 15в соответствии с последовательностьюфаэ напряжения сети. Заряд конденсаторов 16 и 18 осуществляется током,протекающим через диоды 17 и 19.Управление коммутирующими транзисторами 20 генераторов 14 и 15 осуществляется противофазными импульсами713998 импульсов протекают с взаимным фазовым сдвигом в 120 эл,град на выходах каналов управления действуют две трехфазные системы управляющих им 5 пульсов, сдвинутых между собой на 60 эл.град, так как система управления вентильным комплектом должна обеспечить включение силовых тиристоровпреобразователя сдвоенными импульсами, следующими через 60 эл,град.Каналы управления подключены черезсуммирующие диоды 29 к включенным вшестифазную звезду с заземленнойнейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов, вторичныеобмотки которых подключены к управляющим электродам силовых тиристоровпреобразователя,Устройство, изображенное на фиг,2, 20работает аналогично описанному.Раздельное управление вентильнымикомплектами реверсивного преобразователя достигается тем, что управляющиеимпульсы подают только на один, работающий в данный момент вентильныйкомплект. Переключение вентильныхкомплектов достигается изменениемполярности управляющего сигнала навходе фазосмещающих блоков 3 и 4, ВЗОзависимости от полярности сигнала навходе вступают в работу фазосмещающие устройства 3 или 4, осуществляющие на транзисторах 20 и 22 одноготипа проводимости управление первым,а на транзисторах противоположноготипа - управление вторым вентильнымкомплектами. Входной управляющийсигнал формируется источником 6 двухполярного напряжения, выполненным на 40конденсаторах 37 и 38, которые черезвыпрямительные диоды 4 1 и 42 заряжены соответственно до удвоенного и амплитудного значения напряжения, ограниченного стабилитроном 12. Напряжение конденсаторов 37 и 38 поступаетна регулируемый 40 и постоянный 39резисторы. В среднем положении движка резистора 40 напряжение, поступающее на вход фаэосмещающих блоков 3и 4, равно нулю, а в крайних положениях - максимальное положительноеили отрицательноеИзменение углавключения силовых тиристоров вен -тильных комплектов достигается изменением времени разряда формирующихконденсаторов 16 посредством изменения величины коллекторнгго тока разрядного транзистора 22. При максимальном уровне управляющего напряжения угол включения тиристоров близок к нулю, что соответствует максимальному напряжению на выходе преобразователя, Переключение вентильных комплектов происходит в момент переходауправляющего напряжения через нульпри максимальных углах включения, Рабочие углы, соответствующие требуемому выходному напряжению, устанавливаются после переключения вентильногокомплекта. Таким образом, благодаря введению в каждый фазный канал управления двух фазосмещающих блоков, осуществляющих на транзисторах одного типа проводимости управление первым, а на транзисторах противоположного типа - управление вторым вентильными комплектами, достигается расширение функциональных возможностей устройства. Формула изобретения 1. Устройство для управления тирис торами пре образов ателя, содержащее источник постоянного напряжения, источник напряжения управления и три фазных канала управления, каждый из которых состоит из фазосдвигающего блока, управляющий вход которого подключен к источнику напряжения управления, синхронизирующие входы - к выходам блока синхронизации, вход которого подключен к соответствующему фазному напряжению, а противофазные выходы фаэосдвпгающего блока через элементы гальванической развязки - к входу нуль-органа, причем блок синхронизации выполнен на однофазном трансформаторе, первичная обмотка которого является входом блока синхронизации, а вторичная обмотка одним концом подключена к одному синхронизирующему входу фаэосдвигающего блока, а другим концом через ограничительный резистор - к другому синхронизирующему входу фазосдвигающего блока и к одному выводу двустроннего стабилитрона, фазосдвигающий блок выполнен в виде двух генераторов пилообразного напряжения, каждый из которых выполнен на формирующем конденсаторе, включенном между общей шиной устрой тра, соединенной с нулевым прон д и се ги, и точкой соединения клч ког а комму 1399868тирующего транзистора и анодом разрядного диода и эашунтированном цепочкой из последовательно соединенных опорного диода и опорного конденсатора, точки соединения которыхмежду собой являются соответствующимвыходом фазосдвигающего блока, синхронизирующим входом которого является катод разрядного диода соответствующего генератора пилообразного напряжения, а управляющим входом - подключенная через раэвязывающий резистор база общего для обоих генераторовпилообразного напряжения разрядного 15транзистора, включенного между общейшиной и точкой соединения эмиттеровкоммутирующих транзисторов обоих генераторов пилообразного напряжения,базы которых через входные резисторы 20подключены к катоду разрядного диодадругого генератора пилообразного напряжения, нуль-орган выполнен на двухразвязывающих диодах и однопереходномтранзисторе, эмиттер которого подключен к катоду одного развязывающегодиода и является одним входом нульоргана, первая база через регулируеьеай резистор подключена к источникупостоянного напряжения, а вторая ба". 30за - к одному выводу резистора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено распределителемимпульсов управления, выполненным насуммирующих диодах, подключенных квключенным в шестифаэную звезду с заземленной нейтралью первичным обмоткам разделительных трансформаторов,вторичные обмотки которых предназкачеиы для подключения к управляющимпереходам тиристоров преобразователя,в каждом канале управления блок синхронизации снабжен дополнительнымдвусторонним стабилитроном, включенным между одним концом вторичной обмотки однофазного трансформатора идругим выводом основного двустороннего стабклитрона, подключенным к общейшине, фаэосдвигающий блок снабжен дву.50мя согласующими диодами, включеннымимежду базой и эмиттером коммутирующих транзисторов генераторов пилообразного напряжения в направлении,встречном направлению база-эмиттерного перехода, элементы гальваническойразвязки выполнены каждый на оптроне,светоиэлучающий элемент которого зашунтированный резистором, включен между соответствующим выходом фазосдвигающего блока и входом нуль-органа, а фотоприемник через параллельную КС-цепочку включен между ис"точником питания и соответствующим входом распределителя импульсов управления, каждый канал управленияснабжен дополнительным фаэосдвигающим блоком и двумя дополнительнымиэлементами гальванической развязки,выполненными идентично основномуфазосдвигающему блоку с заменой натранзисторы другого типа проводимости и изменением направления включения диодов на противоположное и основному элементам гальванической развязки, причем входы дополнительного фаэосдвигающего блока подключены к соответствующим входам основного фазосдвигающего блока, его выходы через фотоприемники дополнительных элементов гальванической развязки подключены к соответствующим вхо" дам распределителя импульсов управления и через светоизлучающие элементы дополнительных элементов гальванической развязки - к точке соединения другого вывода резистора и анода другого раэвязывающего диода, являющейся другим входом нуль-органа, катод другого раэвязывающего диода подключен к аноду одного раэвязывающего диода нуль"органа и к общей шине 2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью формирования полуволн синусоидального однофазного напряжения, близкихк форме модулирующего сигнала, источник напряжения управления выполнен в виде генератора модулирующего сигнала, а фазосдвигающие блоки в каждом канале управления снабжены каждый дополнительным транзистором соответствующего типа проводимости, включенным с разрядным транзисторомпо схеме токового зеркала.3. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью,раздельного управления вентильнымикомплектами, источник напряженияуправления выполнен в виде источника двухполярного напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных конденсаторов, один из которых эашунтирован резистором и подключен свободным концом к общей шине,Мбьходом щоюснещакщщ ОЭолаУ,У идиб Кдеитольиому коиалекту ЮМУ ила ВКХФиг.Г 11 а другой - регулируемым резистором, средний вывод которого является выходом источника напряжения управления, и двумя последовательно соеди 399868ненными диодами, точка соединения которых подключена к одному из выходовблока синхронизации одного из каналов управления.1399868 Составитель В.ЖмуроРедактор Е.Копча Техред М.Ходанич Н. Король Тираж 665 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб д