Способ формирования управляющих импульсов в одноканальных системах фазового управления вентильным преобразователем

ОЮЗ СОВ ОЦИА ЛИС ихСНИХ А 1 УБЛИН(19 02 М 7/12 7 чт Е":.20334 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИ прями осуще лярно напряжения управлени 6 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯМ 111 ИХ ИМПУЛЬСОВ В ОДНОКАНАЛЬНЬ 1 Х СИСТЕМАХ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно ксистемам фазоимпульсного управления Изобретение относится к преобразовательной технике, преимущественно к системам фаэоимпульсного управления многофазными выпрямителями и зависимыми инверторами,Целью изобретения является повышение линейности регулировочной характеристики вентильного преобразователя.На фиг, 1 изображено устройство для реализации способа на фиг. 2 - временные диаграммы, которые поясняют сущность изобретения, на фиг. 3 представлена функциональная схема блока синхронизации и генераторов пилообразного напряжения, на фиг. 4 - временные диаграммы их работы на фиг,5 представлены варианты схем учла синхронного запуска генераторов опорного многофазиыми преобразователями. Цель изобретения - повышение линейности регулировочной характеристики вентиль- ного преобразователя. С этой целью формируют два опорных пилообразных напряжения - положительное и отрицательное - с периодом 2/3, синхронизированные с началами положительных полупериодов фазных напряжений. Для сдвига по фазе импульсов управления вентилями преобразователя в диапазоне углов от 0 до /2 используют положительное опорное пилообразное напряжение, а в диапазоне углов от/2/ до 7- отрицательное. Т.о. переход вентильного преобразователя из вытельного режима в инверторный ствляется только изменением поФивыпилообразного напряжения, на фиг.бвременные диаграммы их работы.Устройство, реализующее способ, со- фдержит блок 1 синхронизации (фиг.1), фффффсостоящий иэ узла 2 синхронизации и Фузла 3 синхронного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения, первый фазосдвигающий блок 4,состоящий иэ последовательно соединенных первого генератора 5 опорногопилообразного напряжения, первогоэлемента 6 сравнения и первого формирователя 7 импульсов, второй фазосдви- Ьгающий блок 8, состоящий иэ последовательно соединенных второго генера- фтора 9 опорного пилообразного напряжения, второго элемента 10 сравненияи второго формирователя 11 импульсов, 1624631распределителя 12 импульсов, состоящего из шести элементов 2 И 13-18 и трех элементов 2 ИЛИ 19-21, блока 22 выходных усилителей, состоящего из трех выход 5 ных усилителей 23-25. Входы узла 2 синхронизации подключены к Фазным напряжениям, первый, второй и третий входы узла 3 синхрон ного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, первый и второй выходы узла 3 синхронного запуска соединены соответственно с входами первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения, выходы первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения соединены соответственно с инверсными входами первого 6 и второго 10 элементов сравнения, неинверсные входы элементов 6, 10 сравнения соединены между собой и на них посту пает напряжение задания, выход первого элемента 6 сравнения через первый формирователь 7 импульсов соединен с вторыми входами первого 13, третьего 14 и пятого 15 элементов 2 И распределителя 12 импульсов, выход второго элемента 10 сравнения через второй Формирователь 11 импульсов соединен с вторыми входами второго 16, четвертого 17 и шестого 18.элементов 2 И распределителя .12 импульсов, первые входы первого 13, третьего 14 и пятого 15 элементов 2 И распределителя 12 импульсов соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами10 узла 2 синхронизации, а первые входы второго 16, четвертого 17 и шестого 18 элементов 2 И распределителя 12 импульсов. соединены соответственно с четвертым, пятым и шесть 1 м выходами уз ла 2, синхронизации, выходы первого 13 и второго 16 элементов 2 И соединены с входами элемента 2 ИЛИ 19, выход которого соединен с входом усилителя 23, выходы третьего 14 и четвертого 170 элементов 2 И .соединены с входами элемента 2 ИЛИ 20, выход которого соединен с входом усилителя 24, выходы пятого 15 и шестого 18 элементов 2 И соединеныа входами элемента 2 ИЛИ.21 выход коФ55торого соединен с входом усилителя25, выходы выкоднык усилителей23-25 подключены к управляющим электродам вентилей. Узел 2 синхронизации (фиг.З) состоит из шести компараторов 26-31, трех элементов НЕ 32-34 и шести элементов 2 И 35-40, причем неинвертирующие входы первого 26, четвертого 29 и инвертирующий вход второго 27 компараторов подключены к Фазе А питающего напряжения, неинвертирующие входы второго 27, пятого 30 и инвертирующий вход третьего 28 компараторов - к Фазе В питающего напряжения, неинвертирующиевходы третьего 28, шестого 31 и инвертирующий вод первого 26 компараторов - к фазе С питающего напряжения, инвертирующие входы четвертого 29,пятого 30 и шестого 31 компараторов - к общей шине, первый вход первого 35, первый вход пятого 39.элементов 2 Иподключены к выходу первого компара-. тора 26 второй вход первого элемента 2 И 35 - к выходу второго элемента НЕ 33, вход которого соединен с выходом пятого компаратора 30 и вторымвходом пятого элемента 2 И 39, первыйвход второго 36 и первый вход шестого 40 элементов 2 И - к выходу второго компаратора 27, второй вход второго элемента 2 И 36 - к выходу третьего элемента НЕ 34, вход которого соединен с выходом шестого компаратора 31 и вторым входом шестого элемента 2 И40, первые входы третьего 37 и четвертого 38 элементов 2 И подсоединены к: выходу третьего компаратора 28, второй вход третьего элемента 2 И 37 - квыходу первого элемента НЕ 32, вход которого соединен с выходом четвертого компаратора 29 и вторым входом четвертого элемента 2 И 38, выход первого35, второго 36 и третьего 37 элементов 2 И являются соответственно первым, вторым и третьим выходами узла 2синхронизации, выходы четвертого 38, пятого 39 и шестого 40 элементов 2 Иявляются соответствеио шестым, четвертым и пятым выкодами узла 2 синхронизации.Узел 3 синхронного запуска генераторов опорного пилообразного напряжения (фиг.З) состоит из логического элемента ЗИЛИ 41 и Формирователя 42 импульсов, причем первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 41 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации, выкод элемента ЗИЛИ 41 соединен с входом Формирователя 42, выход которого соединен с входами первого5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения.Генератор 5 опорного пилообразного напряжения (Аиг.З) содержит операционный усилитель (ОУ) 43, зарядный5 резистор 44, конденсатор 45, разрядный ключ 46 и резисторы 47-50, причем выход операционного усилителя 43 через резистор 48 соединен с его инверсным, а через резистор 49 - с его неинверсным входом, резистор 44 подключен одним концом к отрицательному источнику питания, а другим - к неинверсному входу ОУ 43, неинверсный 15 вход ОУ 43 через конденсатор 45 соединен, с общей точкой схемы параллельно конденсатору 45 включен ключ 46, управляющий вход которого соединен с резистором 50. В генераторе 5 пор ного пилообразного напряжения (Аиг3) инверсный вход ОУ 43 через резистор 47 соединен с движком потенциометра 51, который подключен к отрицательному источнику питания ОУ. Генератор 25 9 опорного пилообразного напряжения выполнен аналогично генератору 5 и содержит операционный усилитель 52, зарядный резистор 53, конденсатор 54, разрядный ключ 55 и резисторы 56-59, При этом инверсный вход операционного усилителя 52 через резистор 56 соединен с общей точкой.Дпя запуска генераторов 5 и 9 опорного пилообразного напряжения могут35 использоваться напряжения четвертого, пятого и шестого выходов узла 2 синхронизации. При этом узел 3 синхронного запуска генераторов опорного напряжения состоит из логического эле мента ЗИЛИ 60 и Аормирователя 61 импульсов (Фиг.5 а), причем первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 60 соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами узла 2 син 4 хронизации, выход элемента ЗИЛИ 60 соединен с входом Аормирователя 61, выход которого соединен с входами первого 5 и второго 9 генераторов опорного пилообразного напряжения.При одновременном использовании для запуска генераторов опорного пилообразного напряжения всех шести синхронизирующих напряжений узла 2 синхронизации узел 3 синхронного за пуска генераторов состоит из двух элементов ЗИЛИ 41 и 60 (Аиг.5 б). В этом случае первый, второй и третий входы элемента ЗИЛИ 41 соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами узла 2 синхронизации,а его выход - с входом первого генератора 5 опорного пилообразного напряжения, первый, гторой и третийвходы элемента ЗИЛИ 60 соединены соответственно с четвертым, пятым ишестым выходами узла 2 синхронизации, 1624631вого 5 (И 7, Фиг.4) .и второго 9 (13, фиг,4) генераторов пилообразного на 1 пряжения и управляют работой ключами 46 и 55. Длительность пилы на вы 5 ходе генератора пилообразного напряжения определяется длительностьювходного импульса. При нулевом значении входного импульса контакты ключей 46 и 55 замыкаются, конденсаторы 45 и 54 разряжаются до нуля и генераторы приводятся висходное состояние. Длительность нулевых импульсов Ьормирователя 42 должна быть достаточной для разряда конденсаторов 45 и 54. На выходе первого генератора 5 Формируется положительное опорное пилообразное напряжение длительностью 2/3 и (И Фиг.4), а на выходе второго генератора 9 - отрицательное опорное пилообразное напряжение длительностью 2/37 (И фиг.4), синхронизированные с началами положительных полупериодов Фазных напря-жений питающей сети, 25В случае, если для запуска генераторов опорного пилообразного напряжения используются импульсы синхронизации И 4-И, на выходе элемента ЗИЛИ 60 узла 3 синхронного запуска Форми руется суммарный сигнал И (Ьиг.ба).Формирователь 61 импульсов запускается передними Ьронтами импульсов И и Формирует на своем выходе последовательность импульсов задний Фронт которых совладает с началом положительных полупериодов Ьазных напряжений, Импульсы с выхода Формирователя подаются на входы первого 5 и второго 9 генераторов, которые Формируют 40 на своем выходе опорное пилообразное напряжение (И,3, И Фиг.ба). При этом форма напряжений генераторов частоты идентична форме напряжений (И,3, Иц, фиг.4) генераторов, управляемых уз лом 3 синхронного запуска, схема которого представлена на Ьиг.З.В случае, если для запуска генераторов используется узел 3 синхрон" ного запуска, схема которого представлена на Ьиг,5 б, то генераторы 5 и 9 опорного пилообразного напряжения формируют на своих выходах опорные пилообразные напряжения И и Ио, вид которых представлен на Фиг.бб, Форма этих напряжений не оказывает влияние на дальнейшую работу системы управления вентильным преобразователем. Напряжения с выходов первого 5 ивторого 9 генераторов опорного пилообразного напряжения подаются соответственно на инверсные входы первого б и второго 10 элементов сравнения (фиг.1) на неинверсные входыкоторых одновременно подается напряжение задания И/И, ИарИюИ, (Фиг,2) .Первый элемент 6 сравнения вырабатывает импульсы в моменты равенства положительного опорного пилообразного напряжения И (Ьиг.2) и положительного значения напряжениязадания Ир , а при отрицательномзначении напряжения задания импульсына его выходе отсутствуют (13 Фиг,2),Второй элемент 10 сравнения вырабатывает импульсы в моменты равенства отрицательного опорного пилообразного напряжения И (Фиг.2) и отрицательного значения напряжения заданияИу, а при положительном значениинапряжения задания импульсы на еговыходеотсутствуют (И Ьиг,2),Импульсы с выхода первого б и второго 10 элементов сравнения поступают соответственно на входы первого 7 и второго 11 Ьормирователей импульсов, которые по их переднему фронту вырабатывают импульсы управления(И ци И 4 Фиг.2) ф Импульсы Управления И и И 4 поступают на распределитель 12 импульсов,Распределитель 12 импульсов осуществляет распределение импульсов управления И 1 и Иц по вентилям всоответствии с импульсами синхронизации И- И (Ьиг.2), поступающими наего входи. Работа распределителя импульсов описывается уравнениями: И,д - (13 ц И,)ЧЩ, И,),И 16 (И И И) Ч (И 44 И) э 17 (Ие И 3) Ч (ИИ Иб)Импульсы управления И -И,т, Усиленные выходными усилителями 23-25, поступают на управляющие электроды вентилей (Итдэ Итв Итс Фиг,2)Сдвиг по Ьазе импульсов управления вентилями в диапазоне углов От/2 до 0 эл,град. осуществляется первым фаэосдвигающим блоком 4 при нз 1 менении напряжения задания от нуля до максимального положительного значения, определяемого напряжением пер1624631 иг вого генератора 5 опорного пилообразного напряжения, соответствующим нулевому углу открывания вентилей,Сдвиг по фазе импульсов управле 5 ния вентилями в диапазоне от ц /2 до и эл.град. осуществляется вторым фазосдвигающим блоком 8 при изменении напряжения задания от нуля до максимального отрицательного значения,О определяемого напряжением второго генератора 9 опорного пилообразного напряжения, соответствующим углу открывания вентилей, равному 1 эл.град.Как видно из фиг,2, переход вен- тильного преобразователя из выпрямительного режима в инверторный осуществляется только изменением полярности напряжения управления.Таким образом, изобретение позволяет повысить линейность регулировочной характеристики вентильного преобразователя и расширить диапазон изменения фазы управляющих импульсов до 180 эл,град, 25 Формула изобретенияСпособ формирования управляющих импульсов в одноканальных системах фазового управления вентильным преобразователем, заключающийся в том,что формируют опорное пилообразноенапряжение, синхронизированное с напряжением сети, сравнивают это напряжение с напряжением задания, вмоменты равенства этих напряженийформируют управляющие импульсы и распределяют эти импульсы по вентилямфаз преобразователя, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения линейности регулировочной характеристики вентильного преобразователя, формируют положительное и отрицательное опорные пилообразные напряжения с периодом 2/37, синхронизируют укаэанные напряжения с началамиположительных полупериодов разных напряжений, причем для сдвига по фазеимпульсов управления вентилями в диапазоне углов от О до/2 эл.град.используют положительное опорное пилообразное напряжение, а в диапазонеуглов от 9 /2 до к эл,град. - отрицательное.,и,иг. 6 редактор А.Маковска Заказ 1 9 Тираж сударственного комитета 113035, Москва, Ж НИИПИ Производственно-издательский комбинат "Патент",г. Ужгород Гагарина 101 Июь 45 ставитель ТехредПар очкинаидык Корректор Л.Бески Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СС35, Раушская наб., д. 4/5