Многоканальное устройство для управления реверсивным выпрямителем

Союз Советски кСоцнапистнческннРеспублик О П И С А Н И Е (и)930569ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл. Н 02 Р 13/24 Гоеударстееннвй кеннтет СССР во делам нзебретеннй н вткрытнв(53) УДК 621,316. 727(088 8) Опубликовано 23.05.82. Бюллетень М 19 Дата опубликования описания 23 .05, 82(54) %1 ОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЬР 1 ВЫПРЯИИТЕЛЕИ Изобретение относится к электроте;".нике к устройствам управления статическими преобразователями . на управляемых вентилях, и может найти применение в различных электрических установках, например, в источниках пита 5ния, выполненных для питания электропривода постоянного тока металлорежущего станка,Известно устройство для управления0выпрямителем, содержащее нуль-орган,формирователь синхроимпульсов, синхронизируюций трансформатор, формирователь и распределитель выходных сдвоенных импульсов управления 1.15Недостатком устройства являетсясложность, относительно высокая мощность управления и невозможность устранения низкочастотных пульсаций выпрямленного тока при несимметрии напряжения сети.Наиболее близким к предложенномупо технической сущности является мно 4гоканальное устройство для управления реверсивным выпрямителем, содержащее в каждом канале датчик несимметрии напряжещя питающей сети, регулирующий элемент, фазоимпульсный блок. В этом многоканальном устройстве для управления выпрямителем и исключения низкочастотных гармоник в выпрямпенном токе добавляется к опорному сигналу или вычитается из него (в зависимости от асимметриИ по знаку и величине) сигнал, пропорциональный асимметрии питающего напряжения, чем и исключаются низкочастотные пульсации в выпрямленном токе 21.Недостатком данного устройства является большая мощность управления.Цель изобретения - уменьшение мощности управления и уменьшения пульсации выпрямленного напряжения и тока при полностью открытом выпрямителе и при несимметрии напряжений питающей сети.Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для чп9 4динены к управляющим электродам 12 и 13 вентилей 4 и 15 соответственно одной фазы реверсивного выпрямителя 1.Работа многоканального устройства для управления реверсивным выпрямителем с совместным управлением груп пами вентилей., подсоединенных к нагрузке (фиг, 1) рассмотрим при четырех режимах его работы: при симметричном напряжении питания; при амппитудной несимметрии напряжения и среднем значении по модулю напряжения управления; при амплитудной не-. симметрии напряжения и максимапьном значении по модулю напряжения управления; при, амплитудной и фазовой несимметрии напряжения и максимальном значении по модулю два напряжения управления при синусоиДальном опорном напряжении.При симметричном (неискаженном) напряжении в сети (первый режим) на выходе датчика несимметрии 5 (фиг, 1) в каждом из каналов управления отсутствует какой-либо потенциал и многоканальное устройство работает как обычные известные фазосдвигающие устройства. Рассмотрим данный режим работы одного канала уйравления многоканального устройства на неискаженную фазу В (Фиг. 2). Нри подаче на вход блока сравнения 6 напряжения управления происходит его сравнение с треугольным стабилизированным напряжением (см. Фиг. 2 б, фаза В). В момент сравнения напряжения управления и опорного напряжения происходит реверсирование выходного напряжения блока сравнения 6, которое затем поступает на один из входов регулируемого блока 7, т.е. на базы транзисторов прямой и обратной проводимостей элементов И - 10. На другом входе регулируемого блока 7, а именно на базах других транзисторов прямой и обратной проводимостей элементов И - 1 О присутствует ранее поданное напряжение, разрешающее прохождение импульса управления на линейный усилитель 11 (см. Фиг. 2 в для Фазы В).Напряжение разрешения прохождения импульса управления на линейный усилитель 11 вырабатывается блоком определения точки естественной коммутации 9, собранным на усилителе по дифференциальной схеме, на один из входов которого поступает синхронное напряжение топ фазы (В) выпрямите 3 93056равления реверсивным выпрямителемснабжено блоком сравнения, блокомопределения точки естественной коммутации, а регулируемый блок выполненв виде двух элементов И на базе транзисторов разной проводимости, подключенных к линейному усилителю, причемвходы блока определения точки естественной коммутации предназначены дляподачи соответствующего и опережа оющего напряжений, выходы подключенык первым входам элементов И регулируемого,блока, первый и второй входыблока сравнения предназначены дляподключения опорного напряжения и нацряжения управления, третий вход подкпючен к выходу датчика несимметриинапряжения питающей сети, а выходко вторым входам элементов И регулируемого блока,эоНа фиг. 1 приведена схема одного канала управления многоканального устройства для управления. реверсивным выпрямителем, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства при амплитудной несимметрии питающего напряжения и среднем значениипо модулю управляющего напряжения;на Фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства при ампли"тудной несимметрии питающего напряжения и максимальном по модулю управляющем напряжении; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работуустройства при амплитудной и фазовой несимметрии питающего напряжения и максимальном по модулю управляющем напряжении при синусоидальномопорном напряжении.Иногоканальное устройство для уп 40равления реверсивным выпрямителем1 с совместным управлением группами вентилей 2 и 3, подсоединеннымик нагрузке 4 содержит в каждом канале управления датчик несимметрии 5напряжения питающей сети, подключенный к блоку сравнения 6 опорного напряжения с напряжением управления,связанного с регулируемым элементом7выход которого подсоединен к фаэоимпульсному блоку 8, дополнительновведенный блок определения точки естественной коммутации 9 подключен кодному из входов регулируемого блока7 постоящего из двух элементов И 10на базе транзисторов разной проводимости линейного усилителя 11, связанного выходом со входом фаэоимпульсного блока 8, выходы которого поцсое9305 30 5ля 1, которая вступает в работу, а на другой вход поступает напряжение предыдущей фазы (оканчивающей работу фазы Л). Тем самым обеспечивается разрешение прохождеггия импульсов управления только в интервале от точки естественной коммутации положитель-ного значения напряжения до точки естественной коммутации отрицательного значения напряжения сети. При 10 поступлении на вход усилителя 11, выполненного с зоной нечувствительности, сигнала управления определенного знака, он переключается скачком и на его выходе появляется сигнал 15 с крутым фронтом, который далее поступает на Фазоимпульсный блок 8, в котором осуществляется дифференцирование фронта сигнала (фиг, 2 г для фазы В) и подача его на тот транэис тор, который открывается от данной полярности дифимпульса до насыщения (транзистор работает в ключевом режиме), Протекающий кратковременно ток, например, через транзистор .с 25 прямой проводимостью трансформируется на управляющий электрод 12 вентиля 14 выпрямителя 1 (см, фиг, 2 д для фазы В), чем и осуществляется подключение напряжения очередной фазы к нагрузке 4. При противоположной полярности дифимпульса в Фазоимпульсном блоке 8 открывается транзистор с обратной проводимостью и импульс включения поступает на управляющий электрод 13 вентиля 15 выпрямителя 1,.чем осуцествляется подклгачение фазового напряжения другой полярности к нагрузке 4.Допустим, напряжение в фазе А понизилось, а в фазе С увеличилось (см. осциллограммы на фиг, 2 а, изображенаае сплошной линией). При этом синхронизированное с сетью напряжение подается на вход датчиков несимметрии 5, где оно сравнивается с эталонными стабилизированными напряжениями, В зависимости от того, насколько снизилось (увеличилось) напряжение вг Фазе, датчик несимметрии 5 вырабаты 50 вает сигнал пропорциональный величине несимметрии со знаком минус (или плюс соответственно), который поступает на вход блока сравнения 6, где осуществляется его алгебраическое суммирование с опорным напряжением,55 чем и вырабатывается поправка к сигналу. управления со сниженным (или увеличенным) анодным напряжением. При 69 6подаче на блок сравнения 6 напряжения управления при среднем его значегпюи по модулю (Фиг, 26 во втором режиме) блок сравнения 6 осуществляет алгебраическое суммирование опорного сигнала (изображенного сплошной линией на фиг. 26) с сигналом поправки, вырабатываемого датчиком несимметрии 5. Результирующее напряжение (изображенное пунктирной линией на фиг.26) сравнивается с сигналом управления. Далее сигнал, вырабатываемьпЪ блоком сравнения 6, поступает на одни из входов элементов И О, на вторых входах которых уже находится импульсное напряжеггие этой же полярности, вырабатываемое блоком определения точки естественной коммутации 9 (см, фиг, 2 в). В результате этого импульс управлений проходит на усилитель 11, Далее схема работает аналогично тому, как описано при симметричном режиме (диаграммы, пояснягщие работу устройства в этом режиме, приведены на фиг. 2).При подаче на блок сравнения 6 напряжения управления при максимальном его значении по модулю в третьем режиме работы (Фиг, Зб) орган сравненияосуцествляет алгебраическое суммирование опорного сигнала, сигнала поправки (суммарное напряжение которых изображено пунктирной линией на Фиг. Зд), вырабатываемого датчиком несимметрии 5 с сигналом управленияДалее сигнал, вырабатываемый блоком сравнения 6, поступает на один из входов элемента И - 10, на втором входе которого отсутствует импульсное (напряжение разрешения прохождения сигнал управления) напряжение этой же полярности, так как точка естественной коммутации смещена в сторону отставания (см. пунктиром отмеченную точку естественной коммутации, изображенную на Фиг. Зв для Фазы Л 1, Как только импульс, вырабатываемый блоком определения точки естественной коммутации 9, соответствующий такой же полярностй что и им" пульс с блока сравнения 6, поступает на элементы И - 10, осуществляется пропуск импульсного сигнала управления на входы усилителя 11 (см, Фиг, Зв для фазы А), Далее схема работает аналогично тому, как описано при симметричном режиме, а диаграммы, поясняющие работу устройства в этом режиме, приведены на фиг3.На фиг, 4 приведеяы диаграммы мно" гоканального устройства для управФормула изобретения 7 9305ления выпрямителем (при максимальном .значении по модулю сигнала управленияв четвертом режиме работы) имеющаясинусоидальное опорное напряжение,синхронизированное с каждой из фазпитающего напряжения выпрямителя. Вданном устройстве необходимость в датчике несимметрии отпадает, так каксдвиг углов управления при искажениИпитавшем напряжении в сети осущест рвляется автоматически в результатесинхронизации опорного напряжения ссетью как по амплитуде, так и по Фазе.В остальном данное устройство работает аналогично известному, а при Фазовом искажении в питающей сети (см.Фиг. 4 в Фазе С) работу устройствапоясняют диаграммы, приведенные наФиг, 4,На Фиг. 4 приведены идеализирован- оные диаграммы выпрямленного напряжения е(1) при значительных искажениях напряжения в сети, Из осциллограммвидно, что даже при таких значительных искажениях в сети площадь выпрямленного напряжения за один интервалпроводимости вейтиля в каждой из фазпитающего напряжения поддерживаетсяпримерно равной, а следовательно, ивыпрямленный ток выпрямителя 1 в нагрузке 4 (фиг. 1) имеет минимальные низкочастотные гармоники, а пропуск управления в одном из периодовв питающем напряжении исключен. Исключение пропуска управления в одномЭ 5из периодов питающего напряжения снижает вероятности появления в выпрямителе аварийных процессов, напримерпрорыва инвертора.При значительном смещении точки40естественной коммутации (например,при Фазовом и амппитудном искажениив сети, одновременно см. Фиг, 4) импульс управления для Фазы А для надежного включения вентиля в фазе А уда 45ется уменьшить по ширине примернос 50 эл. град. до 8-12 эл. град.,что позволяет снизить мощность выходных каскадов многоканального устройства управления реверсивным выпрямителем примерно в пять раз.Снижение низкочастотных гармоникв выпрямленном напряжении выпрямите 69 8ля при искажениях в фазах питающей сети при использовании такого многоканального устройства для управления выпрямителем реверсивного электропривода подачи металлорежущего станка позволяет значительно повысить качество обработки изделий, особенно на высоких скоростях обработки. Иногоканальное устройство для управления реверсивным выпрямителем, содержащее в каждом канале датчик несимметрии напряжения питающей сети, входы которого предназначены дпя подключения эталонного и соответствующего напряжений сети, регулируемый блок, выход которого подключен ко входу фазосдвигающего блока, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью снижсния мощности управления и уменьшения пульсации выпрямленного напряжения и тока при полностью открытом выпрямителе и при несимметрии напряжений питающей сети, оно снабжено блоком сравнения, блоком определения точки естественной коммутации, а регулируемый блок выполнен в виде двух элементов И на базе транзисторов разной проводимости, подключенных к линейному усилителю, причем входы блока определения точки естественной коммутации предназначены для подачи соответствующего и опережающего напряжений, выходыподключены к первым входам элементов И регулируемого блока, первый и второй входы блока сравнения предназначены для подключения опорного напряжения и напряжения управления, третий вход подключен к выходу датчика несимметрии напряжения питающей сети, а выход - ко входам вторым входам элементов И регулируемого блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ситник Н.Х. Силовые кремниевыеблоки, И.,"Энергия", 1972, с, 23-28. 2. Авторское свидетельство СССРВ 696588, кл. Н 02 Р 13/24, 1978.