Устройство для одноканального синхронного фазового управления многофазным вентильным преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 Р 13/16 КОМИТЕТ СССРНИй И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ.(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийин.ститут(56) 1, Лабунцов В Нопираковский И.Иагнитнополупроводниковая системауправления. вентильным преобразователем. "Электричество", 1965, У 2,с. 29-352. Писарев А.Л Деткин Л.П, Уп"равление тиристорными преобразователями. И , "Энергия", 1975, с. 106112.3, Анхимюк В.Л., Ильин О.П. Шейу .на Г.П., Михеев Н.Н. Одноканальнаясистема управления с широким диапазоном изменения угла зажигания.(54) (57) 1 с УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОКАНАЛЬНОГО СИНХРОННОГО ФАЗОВОГО УПРАВЛЕ"НИЯ ИНОГОФАЗНЬИ ВЕНТИЛЬНЦИ ПРЕОБРА"ЗОВАТЕЛЕИ, сбдержащее генератор синхрониэирующих импульсов, предназначенный для подключения к напряжениюсети, последовательно соединенныефаэосдвигающие ячейки, вход первойиэ которых соединен с Выходом гене"ратора синхрониэирующих импульсов,распределитель импульсов, выполнен"ный в виде кольцевой пересчетнойсхемы, вход которого соединен с вы-.ходом последней фаэосдвигающей ячей.ки, отличающееся тем,что, с целью повыаения надежностипреобразователя в"работе путем огра,801014120 ничения предельных углов открывания вентилей по минимуму и максимуму, оно снабжено формирователем импульсов ограничения минимального угла открывания и формирователем импульсов ограничения максимального угла откры- вания, синхронизирующие входы кото-рых соединены с выходом генератора синхрониэирующих импульсов, а управляющие входы подключены к источникам напряжений задания ограничений, Форс мирователем сигналов временных интервалов анодных напряжений, входы которого подключены,к источнику напряжения сети, и дополнительным распределителем импульсов, состоящим из одинаковых ячеек по количеству управляемых вентилей, каждая из которых содержит четыре элемента И, элемент ИЛИ, входы которого соеди- С иены с выходами элементов И, Формирователем выходных импульсов, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход предназначен для соеди- (, нения с управляющим электродам .ею вентиля, первые входы первого, вто" ф рого и третьего элементов И соеди" иены с соответствующим этому вен" тилю выходом распределителя, третий вход четвертого элемента И соединен с выходом распределителя, соответствующим предыдущему, по, очередности. работы, вентилю, второй вход первого элемента И соединен с выходом Фор" мирователя импульсов ограничения ми- ,1 Э нимального угла открывания, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом Формирователя импульсов ограничения максимального угла открывания, третий вход первого элемента И соединен с выходом Формирователя1011 120 25 сигналов временных интервалов анодных напряжений, соответствующим пер" вому интервалу анодного напряжения данного вентиля, второй вход второго элемента И соединен с выходом того же формирователя, соответствующим второму интервалу анодного напряже" ния данного вентиля, второй вход третьего и первый вход четвертого эяементов И соединены с выходом того же формирователя, соответствующим тре" тьему интервалу анодного напряжения данного вентиля.2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью Изобретение относится к электро-.технике, а именно к одноканальномусинхронному фазовому управлениюмногофазным вентильным преобразователем. 5Известно устройство для ОднОкдндльного синхронного фазового управления многофазным вентильным преобразователем, содержащее источник синх.ронизирующих импульсов, следующих с 10интервалом в , синхронных с сетевым2 УЯнапряжением, последовательно соединенные фазосдвигающие ячейки и распреде"литель импульсов 1 1 3.Недостатком этого устройства является низкая надежность работы преобразователя из-за возможности пропуска управляющих импульсов вследствиеих смещения за пределы разрешенногоднапазона, 20Известно устройство для управления статическим преобразователемна управляемых вентилях, содержащее комбинационные логические схемы и элементы памяти 21.Недостатком устройства являетсясущественное усложнение техническойреализации, так как в этом случаенеобходимо применение многоканаль"ного формирователя ограничивающих З 0импульсов,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство одноканального си",ронного управления с последовательным,соединением фазосдвигающих ячеек 1 3 1. упрощения, первая фазосдвигающаяячейка выполнена в виде формирователяопорного напряжения с ключом сброса,управляющий вход которого соединенс выходом генератора,синхронизирующихимпульсов, компаратора сравнейияопорного напряжения. с напряжениемуправления, а формирователи импульсовограничения выполнены в виде компараторов, первые входы которых соединены с выходом формирователя опорного напряжения первой фазосдвигающейячейки, к вторым входам подключеныисточники напряжения задания ограничений,Недостатком устройства являетсято, что ограийчение минимального имаксимального углов открывания осуществляется путем ограничения величины напряжения управления,что приво"дит к частичной потере информации прикратковременном изменении наяряже"ния управления за пределы допустимых значений, а следовательно, к некоторому дополнительному снижениюбыстродействия, к отсутствию однозначного соответствия между ограничением мгновенных значений напряже"ния управления и формируемым при этомнекоторым усредненным значением угла открывания,Цель изобретения - повышение надежности работы преобразователя приуправлении по одноканальному синхронному способу с последовательно сое"диненными фазосдвигающими ячейкамипутем ограничения максимального и ми"нимального углов открывания.Указанная цель достигается тем,что устройство управления снабженоформирователями импульсов ограничения минимального и максимального углов открывания, синхронизирующиевходы которых соединены с выходомгенератора сихронизирующих импульсов, а управляющие входы подключенык источникам напряжения задания огра"ничений, формирователем логическихсигналов временных интервалов анодных напряжений, входы которого подключены к источнику напряжения сети,3. 1014120 4и дополнительным распределителем им- рователей импульсов ограничения напульсов, состоящим из одинаковых яче-. Фиг 2 - то- то же, узла системы управлеек по количеству управляемых венти- ния с ис олия с использованием опорного напрялей, каждая.из которых содержит четы-. жения перво" Фи Фазосдвигающей ячейкире элемента И, элемент ИЛИ, входы ко-для формирования импульсов ограниторого соединены с выходами элемен- чения на Фиг 3 а Фиг, 3 - линейные диаграмтов И, формирователем выходных им" мы поясняющ бщие ра оту устройства.пульсов, вход которого соединен с вы- Устройствостройство содержит генератор.ходом элемента ИЛИ, а выход предназ синхронизионизирующих импульсов, форначен для соединения их с управляю мирователь 2л логических сигналов врещим электродом вентиля, первые входы менных интервинтервалов анодных напряжепервого, второго и .третьего элемен- ний перв юй, первую, вторую и третью фазотов И соединены с соответствующим сдвигающиещие ячеики 3-5, распределительэтому вентилю выходом распределите (кольцевоекольцевое пересчетное устройство);ля, третий вход четвертого элемента 1 я форм роормирователь 7 импульсов ограничеИ соединен с выходом распределителя,ния минимального угла отк ываниясоответствующим предыдущему, поочередности работы, вентилю, втоформирователь 8 импульсов ог аничния максимального угла открываниярой вход первого элемента -И соеди- дополнительный распределитель 9 имнен с выходом формирователя им пульсов, ячейки 10-15 дополнительно -пульса ограничения минимального уг- го распределителя импульсов четвела открывания, второй вход четвер- тый. третий, второй и первый элементого элемента И соединен с выходом ты И 16-19 ячейки дополнительногоформирователя импульсов ограничения распределителя импульсов, элементмаксимального угла открывания т е-.ре . 25 ИЛИ 20 ячеики дополнительного распречтий вход первого элемента И соеди- делителя импульсов ф 21в, формирователь 2нен с выходом формирователя сигналов выходных импульсов управления ячэйвременных интервалов анодных напря-чжении, соответствующим первому ин- Устройствостройство работает следующим обтервалу анодного напряжения данноговентиля, второй вход второго элемен- При поступлении импульсов с генета И соединен с выходом того же ратора 1 синхронизирующих импульсовформирователя, соответствующим вто" на входы фазосдвигающей ячейки 3,рмирователеи 7 и 8 формируютсяданного вентиля, второй вход третье- опорные напряжен 3,го и первыи вход четвертого элемен- мирователях 7 и 8 ограничений, Этитов И соединены с выходом того же опорные напряжения формируются сФормирователя, соответствующим тре- частчастотои синхронизирующих импульсовтьему интервалу анодного нап яже- пряжения данного вентиля, сети. Опорные напряжения сравниваютПричем с елью иц у рощения, первая ся, соответственно, с напряжениемфазосдвигающая ячейка выполнена в управления 0ия , с напряжением заданиявиде Формирователя опорного напряже- ограничения минимального угла открыния с ключом сброса, управляющий вход вания О , и с напряжением заданиякоторого соединен с выходом генера" ограничеййя максимального угла оттора синхронизирующих импульсов, ком- крывания 0 .В моменты равенствапаоатора сравнения опорного напряже- опорных найряжений напряжениям 0,ния с напряжением управления, а форми" 0 , , П на выходах ячейки 3 Фор импульсов ограничения выпол- мирователей 7 и 8 появляются. сигнаова теливипф тихнены в виде компараторов, первыелы. На выходе ячейки 3 появляетсявходы которых соединены с выходом "узкий" импульс, который поступаетФормирователя опорного напряжения на вход второй Фазосдвигающей ячейпервой Фазосдвигающей ячейки, к вто- ,:ки 4, Процессы Формирования сдвинутыхрым входам подключены источники на- по Фазе импульсов управления на вы.,пряжения за ания ог анид граничении. ходе ячеики 4 азатем навыходе ячеймНа фиг, 1 представлена функцио- ф ки 5 аналогичны процессам в ячеике .нальная схема устройства управле. На выходах формирователей 7 и 8ния с использованием отдепьных Фа- Формируются "широкие" импульсы - отзосдвигающих ячеек в качестве форми моментов равенства опорных напряже- Ъ5 101 ний напряжением П и П до могп 1 п гпсхх мента поступления очередного синхронизирующего импульса на входы формирователей 7 и 8, "Широкие" импульсы с выходов формирователей 7 и 8 поступают на входы дополнительного рас" пределителя 9 импульсов.Импульсы с последней Фазосдвигающей яцейки 9 поступают на распределитель 6, При этом на одном из выходов распределителя появляется логический сигнал 1, который сохраняется до момента поступления на вход очередного сдвинутого по Фазе импульса, На остальных выходах в это время имеется логический сигнал "0", Предположим, цто с выхода ячейки 5 на вход распределителя 6 поступил сдвинутый по фазе синхронизирующий импульс вентиля катодной группы Фазы А В этом случае на первом выходе распределителя 6 появляется логический сигнал "1", Этот сигнал поступает на вход первой ячейки 10 дополнительного распределителя 9, соответствующей томуже вентилюпреобра. зователя, Формирователь .2 логических сигналов временных интервалов анодных напряжений в любой момент времени имев; лог ический сигнал "1"толь со на одном из шести выходов. Длительность существования логи" че кой ," на выходе - промежуток времени между двумя следующими друг за цругом и 1 о льсами синхронизации или, что тоже самое, промежуток межд; двумя ссседними точками естественного открывания вентилей преобразователя, С момента поступлениь о; генератора 1 синхронизирующе; . импульса, соответствующего началу р"бочего диапазона вентиля Фазы А катодной группь 1, на входы ячейки 10 по порядку могут поступить сигналы . второго, первого и шестого выходов формироваепя 2, Сигнал с второго выхода соответствует первому временному интервалу анодного напряжения вентиля Фазы А катодной группы и имев длительность, примерно,60О Если игнал на первом выходе распределителя 6 появится на этом интервале, то при наличии еще сигнала с выхода Формирователя 7 на входе элемента И 19 будут присутствовать все три сигнала: с распределителя 6, формирователя 2 и с ФормироателяПри этом на выходе элемента И 19 появится сигнал "1", который черезч 120 1 О 15 2 О 25 30 35 4 О а 5 5 О 55 6элемент ИЛИ 20 поступит на формирователь выходного импульса управления 21, с выхода которого импульс управления поступит на управляющий электрод вентиля фазы А катодной группы, Если сигнал на первом выходе распределителя 6 появится на втором временном интервале анодного напряжения того же вентиля, то на входе элемента И 18 будут присутствовать оба сигнала (сигнал с первого выхода распределителя 6 и сигнал с первого выхода Формирователя 2) и на выходе элемента 18 появится сигнал "1", кото- рый через элементы 20 и 21 обеспечит формирование импульса управления вентилем катодной группы Фазы А. Если сигнал на первом выходе распределителя 6 появится на третьем временном интервале анодного напряжения того же вентиля, то на входе элемента И 17 будут присутствовать сигналы с первого выхода распределителя 6 и с шестого выхода Формирователя 2, На выходе элемента 17 появляется сигнал "1", который через элементы 20 и 21 обеспечивает открывание вентиля катодной группы Фазы А. Если на третьем интервале до момента появления сигнала с выхода формирователя 8 сигнал на первом в ыходе распределителя 6 не появился, то на выходе элемента И 16 Формируется логический сигнал "1" в момент появления сигнала с выхода Формирователя 8, В этом случае на входе элемен.та 16 будут присутствовать: сигнал ограничения максимального угла с выхода формирователя 8, сигнал третьего временного интервала анодного напряжения с выхода Формирователя 2 и сигнал о предыдущем распределении импульса с шестого выхода распределителя 6. Как и в предыдущих случаях, сигнал с выхода элемента 16 через элементы 20 и 21 преобразуется в импульс управления вентилем катодной группы Фазы А.Аналогично выполнены и работают остальные ячейки 11-15 дополнительного распределителя 9 импульсов Причем каждый из сигналов на выходе формирователя 2 используется в трех ячейках дополнительного распределителя: для одной ячейки он является сигналом второго временного интервала; для предыдущей (по порядку работы вентилей) ячейки - сигналом третьего временного интервала, :;ля7 101 Чпоследующей ячейки - сигналом первого временного интервала,На Фиг, 2 обозначены генератор 1синхронизирующих импульсов, Формирователь 2 логическихсигналов временных интервалов анодных напряжений, первая 3, вторая ц и третья 5фазосдвигающие ячейки,компараторы7 и 8 формирования импульсов ограничения, соотвеТственно, минимального 1 фи максимального углов открывания,Формирователь 22 опорного напряженияпервой фазосдвигающей ячейки, компаратор 23 первой фазосдвигающей ячейки, ключ 2 ц сброса опорного напряжения первой фазосдвигающей ячейки.На фиг, 2 входы генератора 1 синхронизирующих импульсов и формирователя 2 логических сигналов временныхинтервалов анодных напряжений подклюцены на напряжение питающей сети, Вы"ход генератора 1 синхронизирующих импульсов соединен с управляющим входомключа 24 сброса опорного напряженияпервой фазосдвигающей ячейки 3, Входи выход ключа 2 ч подключены на .входыФормирователя 22 опорного напряженияпервой фазосдвигающей ячейки 3. Выходформирователя 22 опорного напряженияпервой Фазосдвигающей ячейки 3 сое- ЗОдинен с первыми входами компаратора23 первой фазосдвигающей ячейки 3,компаратора 7 минимального и компара.тора 8 максимального ограничения углов. На вторые входы компараторов23, 7 и 8 соответственно подаются:напряжение управления 0, напряжениезадания ограничения минимальногоО , угла открывания и напряжение заданйя максимального 0 угла открыгпахаания, Дальнейшие соединения элементов устройства управления соответствуют описанному. по Фиг, 1,При поступлении "узкого" импульса с генератора 1 синхронизирующих импульсов на управляющий вход ключа 2 ц сброса опорного напряжения первой Фазссдвигающей ячейки 3 ключ 2 ц замыкается и происходит сброс опорного напряжения формирователя 22. При исчезновении синхронизирующего импульса ключ 2 ч размыкается и проис" ходи-. Формирование опорного напряжения формирователем 22, Опорное напряжение с выхода формирователя 22 поступает на первые входы компарато-, ра 23 первой Фазосдвигающей ячейки 3, компаратора 7 Формирования 20 импульса ограничения минимальногоугла открывания и компаратора 8 формирования импульса ограничения максимального угла открывания, На ком"параторах 23, 7 и 8 опорное напряжение сравнивается, соответственно,с напряжениями О , .О ;, О , В мо"менты равенства опорного напряженияЦ, Отп,х Формируются, соответственно, импульсы управления, ограничения максимального и минимального углов открывания. Дальнейшая работа системы управления аналогичнаописанной по фиг.Таким образом, изобретение позво"ляет упростить систему управленияза счет использования одного опорного напряжения одновременно для первой Фазосдвигающей ячейки, для Формирования импульса ограничения минимального угла открывания и для формирования импульса ограничения макси"мального угла открывания,На Фиг. 3 обозначено: О, Ор., ОФаэовые напряжения питающей сети;И -импульсы синхронизации; 0 о-опорное напряжение первой Фазосдвигающей ячейки и формирователей импульсов ограничения минимального и максимального углов открывания; Онапряжение управления О - напряг тпжение задания ограничения минимального угла открывания; 0 , - напряжение задания ограничения максимального угла открывания; О Оо - опорные,напряжения второй и третьей Фаэосдвигающих ячеек; И. - импульсы навыходе третьей Фазосдвигающей ячейтки; Ир, И 11- импульсы на шестом ипервом выходах саспределителя ИВвцсимпульсы ограничения максимальногоугла открывания; Р . - импульсы огв 1 праничени, минимального.угла открывания; Иф, Иф, И,р- импульсы навтором, пеовсм и шестом выходах Формирователя логических сигналов временных интервалов анодных напряжений, соответствующие первому, второму и третьему интервалам анодногонапряжения вентиля катодной группыфазы А; И - импульсы управления вен"тилем катодной группы Фазы А.Линейные диаграммы отражают трихарактерных случая Формирования импульсов управления вентилем катоднойгруппы Фазы А, Из спорных напряже"ний жирной линией выделены опорныенапряжения, относящиеся к формированию импульсов управления вентилем ка 101419тодной группы фазы А. Первый выходной импульс ид Формируется на третьем участке анодного напряжения при действии ограничения максимального угла открывания. Импульс формируется по переднему Фронту импульса И, так как импульс И, 1 отсутствует, а име" ется импульс И,предыдущего срабаты- вания распределителя, Если бы на этом участке (интервале) первым 1 о появился импульс И , то выходной импульс формировался бы по переднему фронту И 1 при отсутствии И Второй выходной импульс Ид формйруется на втором интервале анод З ного напряжения данного вентиля при появлении импульса Ир.1 без влияния импульсов ограничения И , И Третий импульс И формируется на первом интервале анодного напряже ния данного вентиля при наличии импульсов и 1 и Ит. Если бы фронт импульса И ,появлялся позже фронта импульса И ;и, то импульс Нд фор 2010мировался бы по переднему фронту импульса И ,1,Рассмотренные диаграммы подтверждают работоспособность устройства управления и достижение поставленной цели - повышение надежности работы преобразователя путем ограничения минимального и максимального углов открывания. Эта цель достигается применением одноканальных систем формирования импульсов ограничения минимального и максимального углов открывания с наложением импульсов ограничения с помощью дополнительного комбинационного распределителя импульсов.Данное устройство для одноканального. синхронного фазового управления вентильным преобразователем: позволяет повысить надежность управления преобразователями простыми средства ми и без существенных искажений в отработке сигнала управления.1014120 Ир Составитель А.ПридатковТехредЖКастелевич . Корреке Вввв аренко е.Аэяткое но ВНИИПИ Госупо делам11303, Носеее евееев е е ввФилиал ППП "Патент" г Ц/ееее е ееее е е ее л. Проектн