Устройство для управления статическим преобразователем

Союз Советских Социалистицеских Реслублик(11) 447809 К АВТОенСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ 61) Зависимое от авт етельства 2) Заявлен ".20 Ф 09 и 2 (211829933/249аявкиХ 839739/24(51) М, К Н 02 р В 60 3/6 9/ присоединением Гасударственный номитет Совета Министров СССР оо делам иаабретвннй и открытий(72) Авторы изобретени 71) Заявитель Изобретение относится к области систец управления статическивпрвобразователяци однофазного тона с плавныц фазовыц регулированиец выпряцленного напряжения и цожет быть использовано в злект роприводах с бесконтактныц регула рованиец напряжения.Известны устройства для управления статическиц преобразователец с Фазосдвигающиц баокоц, использующиц вертикальный прийцип управления, содержащие пороговый элецент, подключенный к источнику, питания преобразователей триггер, ,Р С - контур, блок сброса заряда ецкости этого контура, нуль-орган, блок сравнения, задатчик управления и фазораспределитель. В начале полупериода питающего напряжения запускаются блоки форцирования пилообразного напряжения. Уро-, вень пилообразного напряжения растет до ацплитуды, опоеделяецой цоцентоц переключения триггера.Переключение триггера происходйтв начале следующего полупериодапри напряжении, достаточноц для, его переключенйя . При больших углах коциутации тока в начале полупериода этот сдвиг форцированияпилы цожет заходить в следующийполупериод на несколько десятково электрических градусов . Следовательно, угол регулирования фазосдвигающего блока при такоц согласовании характеристик находитсяцежду началаци двух ближайших по лупериодов напряжения на преобразователе,Напряжение задатчика выбирается такиц, чтобы обеспечитьполный угол регулирования фазосдвигающего блока, Диапазон регулирования фазосдвигающего блокаустанавливается постоянныц длялюбой величины и любых искажений5 форцы питающего напряжения,ЭУстройства,с таким соглаООе ванивм характеристик задотчика, фазосдвигающеюо блока и преобразователя нв исключают подачу импульсов управления в отрицатель- ныИ полупериод напряжения на преобразователе, что приводит к нежелательному увеличению обратных токов в тиоисторах, Это возмвожнр при. напряйнии задатчика, ра но одйому из значений пилообразного напряжения в зоне следующего полупериода. В этом случае фазосдвигающий блок вырабатывает импульсы управления в зоне отрицательных напряжений на преобразова теле, Заход импульсов управления в зону отрицательных напряжениИ . особенно сказывается при больших углах коммутации тока. Кроме того, в таких устройствах не исключается подача иипульсов управления в начале полупериода, когда напряжение на преооразователв недостаточно для надежного включения тиристоров. Изменение фазы импульсов управления на преобразователе в зоне коммутации тока в начале полупвриода почти нв изменяет тока нагрузки при изменении напряжения управления задатчика и, соответственно, фазы им-. пульсов управления, Следовательно, при управлении преобразователем зона коммутации гока является. нерегулируемым участком.Возможность подачи импульсов управления на преобразователь в зоне низких и отрицательных напряжений на нем снижает надежность преоб азователя.ель изобретения - повышение надежности управляемого преобразователя путем улучшения условиИ включения его тиристоров в зоне с низким напряжением, устранение нерегулируемои зоны и исключение подачи импульсов управления на преобразователь в зоне с отрицательным напряжением на тиристорах,Это достигается тем, что устройство снабжено. последовательно включенными между пороговым элементом и 3. С=контуром выпрями- телец, логическим элементом НЕ 1, логическим элементом вычитания и вычитающим интегратором, а также другим логическим элементом вычитания, включенным между выходом выпрямителя и другим входом вычитающего интегратора, причем вто 4рОМ зхОд пФРЮОщ из укьэбнных дОРич 60 ких злОМОнтО 3 зычижбнин ООО- динан с Выходом усилитвл" 1 а ВтО РОЙ Вход Второго из указанннх лО гических элементов Вычитания соединен с выходом логического элемента совпадения.Сущность йзобретения заключается в том, что в устройство управления статическим поеобразователем введен логическии узел, которыИ автоматически изменяет начало, наклон и конец формирования пилообразного напряжения в фазосдвигающем элементе, сохраняя постоянной амплитуду этого напряжения, причем начало и конец фориирования пилообразного напряжения в пределах полупериода питающего преобразователь напряжения соответствуют углу регулирования, при котором напряжение на преобразователе достаточно для включения тиристоров, а амплитуда формируеиого пилообразного напряжения соответствует напряжению задатчика, при котором выбирается этот угол.На фиг. Х изображена принципиальная блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2- график, поясняющий прйнцип работы устройства; на фиг. 3 - временные диаграммй напряжений в отдельных узлах устройства.Напряжение питания /см. фиг, 1/ поступает на статический преобразователь 4 и через раздели- тельныИ трансформатор 2 - на по- роговыМ элемент 3 логического узла М. Пороговый элемент каждый полуйериод питающего напряжения формирует на выходе импульсы напряжения прямоугольноИ формы. Ширина импульса этого напряженйя определяется углом регулирования преобразователя, при котором напряжение на преобразователе досг аточно для включения тиристоров.Переключение триггера 5 осуществляется сигналом с порогового элемента, Сигнал с выхода триггера управляет блоком 6 сороса заряда емкости И С-контура 7, входящего в фазосдвигающий блок. Напряжение заряда емкости Р. С-контура через усилитель 8 поступает на один иЬ входов логического элеиен та совпадения 9, Второй вход логического элемента совпадения под4478 ц 95ключен к выходу порогового элем ента через выпрямитель ХО . На выходе логического элемента совпадения 9 выделяется пилообразное напряжение в диапазоне угла регулирования, при котороц напряжение на преобразователе достаточно для включения тиристоров. Логически элемент "НЕ" И инвертирует напряжение выхода порогового элемента. В логическоц элементе вычитания 12 сравнивается инвертируемов напряжение порогового элемента 3 с пилообразным напряжением на выходе усилителя 8, На выходе логического элементе вычитания 12 сигнал имеется только в том случае, если напряжение на. выходе логического элемента "НЕ" 11 превышает в данный момент пилообразное напряжение на выходе усилителя 8, В логичвскоц элементе вычитания 13 сравнивается напряжение на выходе порогового элемента с выходным напряжением логического элемента совпадения 9. На выходе логического элемента вычитания 13 сигнал появляется только в том случае, если напряжение на выходе логйческого элецента совпадения 9 будет выше напряжения на выходе порогового элемента 3. Напряжение с выходов логических элементов вычитания 12 и 13 подается на вход вычитаю- щего интегратора 1 Ф. Напряжение сигнала с выхода логического элемента вычитания 12 подается на вход вычитающего интегратора 1 М, что повышает напряжение на его выходе . Напряжение сигнала с выхода логического элемента вычитания 13 подается на вход вычитаю- щего интегратора, что понижает напряжение на его выходе . Напряжение с выхода вычитающего интегатора подается на Р С-контур 7,выхода логического элемента совдения 9 пилоббразное напряжение поступает на один из входов нуль- органа 15. Второй вход нуль-органа подключен к задатчику напряжения управления 16. На выходе нуль- органа 15 формирутся импульсы напряжения прямоугольной формы, ширина которых изменяется в зависимости от напряжения задатчика управления от нуля до значеиия, равного диапазону угла регулирования преобразователя. Выход нуль-органа 15 через Фазораспре . 6делитель 17 подключен к управляющим электродам тиристоров статического првобразоъател, который питает нагрузочныйрезистор 18.На фиг. 2 показана форма полупериода наибольшего А и наименьшего Б значениИ питающего преобразователь напряжения с провалом в начале полупериода за счет коммутации тока смежных потребителей Прямая а-асоответствует уровню напряжения на преобразователе Х, при котором надежно открываются всв тиристоры статического преобразователя,На фиг. 2 показано сформированное пилообразное напряжение при наименьшем значении питающего напряжения . Уровень б-б соответствует максимальному значению напряжения управления задатчика Хб. Показано такие сфорцированнов пилообразное напряжение при наибольшем значении питающего напряжения, Уровень в-в соответст- . вует максимальному значению напряжения управления задатчика 1 б.На фиг. 3 а показана синусоида питающего преобразователь напряжения. Тонкой линией нанесен уровень йапряжения, при котороц открываются всв тйристоры преобразователя.На фиг. 3 б - импульсы напряжения пряцоугольноИ формы, соответ ствующив надежноцу включейию тирис торов преобразователя. Ширина каждого импульса напряжения равна углу регулирования преобразователя, при котором напряжение на првобразоватвле достаточно для включения тиристоров. Амплитуда каждого импульса напряжения равна цаксицальному напряжению задатчика Хб, при котором выбирается угол регулирования преобразователя с надежным включением тиристоров.На фиг. Зв - импульсы напряженин прямоугольной формы, соответствующие неустойчивому включению тиристоров преобразователя. Ширина этих ицпульсов напряжения равна углу регулирования преобразователя, при котором напряжение на преобразователе недостаточно для включения тиристоров. Амплитуда каждого импульса напряжения равна максимальному напряжению задатчика, при котором выбирается .7угол регулирования преобразователяс надежйым включением тиристоров,Эти импульсы являются инвертированными относительно импульсов,приведенных на фиг. Зб.На фиг. Зг - импульсы напряжения с выхода триггера 5, управляемого синусоидальным напряжениемчерез пороговый элемент 3. Моменты переключения триггера определяют сброс и начало заряда емкости ЭС-контура 7 фазосдвигающегоблока. Переключение триггера 5происходит в начале каждого полупериода, как только напряжение напреобразователе достигает уровня,при котором надежно открываются.все тиристоры преобразователя.На фиг. Зд - сформированноепилообразное напряжение, совпадающее с диагональю прямоугольника,сторонами которого являются стороны угла регулирования преобразователя, при котором напряжение напреобразователе достаточно длявключения тиристоров, и напряжениезадавая;а 16, при котором выбирается угол регулирования преобразователя,На фиг. Зе - сформированноепилобразное напряжение, совпадающее с максимумом переднего фронтаимпульса напряжения, при которомнапряжение на преобразователе недостаточно для включения тиристоров,На фиг. Зж- результат сравнения сформированного пилообразногонапряжения с импульсом напряжения,соответствующим надежному включению тиристров преобразователя.Жирным контуром трерольника выдвлен сигнал, служащии сигналом отрицательной обратной связи,На фиг. Зз- результат сравнения сформйрованного пилообразного напряжения с импульсом напряжения, при котором напряжение напреобразователе недостаточно длявключения тиристоров. Жирным контуром треугольника выделен сигнал,служащий сигналом положительнойобратной связи,На фиг. Зй - включенные навход логического элемента совпадения два сигнала, сформированновпилообразное напряжение и импульсынапряжения, соответствующие надежному Включению тириусторов прв 8образователя. штриховкой показан а зона, выделяющаяся на выходе схемы совпадения,На фиг. Зк - сформированное. пилообразное напряжение, поступаю щее на нуль-орган 15 фазосдвигающего блока. Нирина сформированного пилообразного напряжения равна углу регулирования преобразователя, при котором напряжение на преобразователе достаточно для надежного включения тиристоров.Амплитуда сформированного пилообразного напряжения равна напряжению задатчика 1 б, при котором выбирается угол регулирования преобразователя с надежным включением тиристоров .При низком напряжении питания преобразователя имеется вполне определенный угол регулирования фазосдвигающего элемента, равный углу, при котором напряжение на преобразователе достаточно для включения вентилей. С повышением питающего преобразователь напряжения и уменьшением влияния коммутации тока соседних потребителей на форму напряжения в начале полупериода зона регулирования угла открытия тиристоров преобразователя расширяется, В связи с этим изменяется момент начала и окончания формирования пилообразного напряжения на фазосдвигающем элементе при сохранившейся амплитуде . Таким образом, в пределах каждого полу- периода питающего преобразователь напряжения диапазон формирования фазосдвигающим элементом импульсов управления путем изменения крутизны формируемого пилообразного напряжения согласовывают с диапазономугла открытия тиристоров статического преобразователя, При этом диапазон угла открытия тиристоров статического преобразователя диапазон подачи импульсов управления на тиристоры преобразователя) определяется напряжением на преобразователе, достаточным для, включения еготиристоров. Благодаря постоянству амплитуды формируемого пилообразного напряжения полный угол регулирования преобразователя выбирается при одном и том жв напряжении задат . чика Хб, равном амплитуде формируемого пилообразного напряжейия.устройство работает следующим образом.Ипреобразователя, оно снабжено последовательно включенными между пороговым элементом и Я С-контуром выпрямителем, логическими элементами фНЗ" й вычитания и вычитающим интегратором, а также другим логическим элементом вычитания; включенным между выходом Л 2выпрямителя и другим входом вычитавщего интегратора, причем второй вход первого логического элемента зычитания соединен с выходом усилителя, а второй вход другого логического элемента вычитания соединен с выходом логического элемента совпадения,447809 Фиг. Р Тираж фф ПодписноеСР ЦН 11 И Пи ударственного комитета Совета Министровио делам изобретений и открытий Москва, 113035, Раушская наб., 4 сдприятие Патент, Москва, Г.59, Бережковская наб., 24 СоставительВа фЧУТехред Н СОНИ1. загребельнаяЗаказ 3Изд. Ъ /Ф Корректор Н,БЕЛЯВСКАЯ