Устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления трехфазными тиристорными преобразователями, в том числе регуляторами напряжения. Целью изобретения является упрощение устройства и повышение его надежности. В предлагаемом устройстве все шесть импульсов управления тиристорами формируются в результате сравнения величины одного пилообразного напряжения с одним напряжением смещения . В результате вместо пяти напряжений смещения настройке подлежит всего одно. При этом благодаря связи выхода второго компаратора 10 через третий элемент ИЛИ с входом второго интегратора 11с выхода второго компаратора 10 снимаются короткие импульсы в моменты равенства указанных сравниваемых напряжений и следующие друг за другом 60 эл.град. (при неизменном напряжении управления). Эти импульсы, поступая на шестиканальный распределитель 8, производят поочередной перенос логической 1 на каждый последующий из шести его каналов с шагом в 60 эл.град. ( л/3 рад.) за один период работы. В процессе изменения напряжения управления очередной сигнал на сброс распределителя поступит с выхода дифференцирующей цепи 4 через диод 5 соответственно раньше или позднее окончания временного интервала в 2л рад, чем и определит синхронный фазовый сдвиг импульсов управления. Последние окончательно формулируются в узле ограничения длительностей управляющих импульсов, формирующем посредством логических операций из выходных импульсов распределителя импульсы в л рад, достаточные по длительности для надежного отпирания тиристоров регулятора напряжения. Два элемента И 6 и 16, элемент ИЛИ-НЕ 19, а также инвертор 15 в совокупности связей вводят запрёт на самопроизвольное включение устройства и обеспечивают начало формирования импульсов управления в момент равенства пилообразного напряжения от первого интегратора и напряжения управления (при подаче разрешающего напряжения на включение устройства). 2 ил. СО с о о vj ю ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 7/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774284/07 (22) 26.12.89 (46) 07.12,91. Бюл. № 45 (71) Донецкий политехнический институт и

Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин (72) И.Т.Сидоренко, К,Н,Маренич, И,С.Кибрик, А.П.Быковский, В.C.Áàêóìåíêo и Б,И.Иванов (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 999977222244, кл. Н 02 М, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1453554, кл. Н.02 М 7/00, 1989. (54) УСТРОЙ СТВО ДЛЯ УП РАВЛ Е Н ИЯ

ТРЕХФАЗНЫМ ТИРИСТОРНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления трехфазными тиристорными преобразователями, в том числе регуляторами напряжения. Целью изобретения является упрощение устройства и повышение

его надежности. В предлагаемом устройстве все шесть импульсов управления тиристорами формируются в результате сравнения величины одного пилообразного напряжения с одним напряжением смещения. В результате вместо пяти напряжений смещения настройке подлежит всего одно.

При этом благодаря связи выхода второго компаратора 10 через третий элемент ИЛИ с входом второго интегратора 11 с выхода второго компаратора 10 снимаются коротЫ2 1697228 А1 кие импульсы в моменты равенства указанных сравниваемых напряжений и следующие друг за другом 60 эл;град, (при неизменном напряжении управления). Эти импульсы, поступая на шестиканальный распределитель 8, производят поочередной перенос логической "1" на каждый последующий из шести его каналов с шагом в 60 эл.град. (л/3 рад.) за один период работы, В процессе изменения напряжения управления очередной сигнал на сброс распределителя поступит с выхода дифференцирующей цепи 4 через диод 5 соответственно раньше или позднее окончания временного интервала в 2л; рад, чем и определит синхронный фазовый сдвиг им- пульсов управления, Последние окончательно формулируются в узле ограничения длительностей управляющих импульсов. формирующем посредством логических операций из выходных импульсов распре делителя импульсы в л рад, достаточные по длительности для надежного отпирания тиристоров регулятора напряжения. Два элемента И 6 и 16, элемент ИЛИ-НЕ 19, а также инвертор 15 в совокупности связей вводят запрет на самопроизвольное включение устройства и обеспечивают начало формирования импульсов управления в момент равенства пилообразного напряжения от первого интегратора и напряжения управления (при подаче разрешающего напряжения на включение устройства). 2 ил.

1697228

10

30

Ц

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управг ения трехфазными тиристорными преобразователями, в том числе регуляторами напряжения, Целью изобретения является упрощение устройства и повышение его надежности.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — диаграмма напряжений устройства, поясняющая принцип формиронания импульсон управления.

Устройство (фиг,1) содержит первый интегратор 1, подключенный входом к одной из фаз сети, а выходом — к статическому (неинвертирующему) входу первого компаратора 2, Инвертирующий вход последнегс соединен с выходом формирователя 3 управляющего напряжения, а выход подключен через дифференцирующее звено 4 и циод 5 к первым входам четвертого элемента И 6 и третьего элемента ИЛИ 7 и входу сброса шестиканальног0 распределителя 8 импульсов, Выход четвертого элемента И 6 через элемент ИЛИ-НЕ 9 подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ 7, третий вход которого соединен с выходом второго компаратора 10, а выход подключен к тактирующему входу шестиi<ëíàëьного распределителя 8 импульсов и к входу второго интегратора 11. Выход последнего соединен со статическим (неинвертирующим) входом второго компаратора 10, иннертирующий вход которого подключен к выходу потенциометра 12, включенного между положительным выводом источника 13 питания и общим выводом 14 устройства. При этом выход элемента ИЛИ-НЕ 9 соединен через инвертор 15 с первым нходом пятого элемента И 16, выход которэго соединен = вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 9, Первые пять выходов шестиканального распределителя 8 импульсов подключены к узлу 17 ограничения длительностей управляющих импульсов, в частности к входам первого 18, второго 19 и четвертого 20 элементов ИЛИ, При этом входы элемента ИЛИ 18 соединены с первым, вторым, третьим выходами распределителя 8, входьi элемента ИЛИ 19 соединены с вторым, третьим vi четнертым выходами распределителя 8, входы элеме та ИЛИ 20 соединены с третьим, четвертым и пятым выходами оаспределителя 8, Выходы элементов ИЛИ 18, 19, 20 соединены с первыми входами шесте, а 21, седьмого 22 и восьмого 23 элементов И соответственно, а также через первый 21, нтс рой 25 и третий

26 инверторы соотнетстненно с первы 4и входами первого 27. вгорого?8 и гретьего

29 элементов И. Вторые входы элементов И

21-23, 27-29, 6, 16 соединены между собой и предназначены для подключения к Bbi80ду 30 источника сигнала на разрешение работы тиристорного регулятора напряжения, Выходы элементов И 21 — 23, 27-29 узла 17 ограничения являются выходами устройства и предназначены для подключения к цепям управления соответствующих тиристоров регулятора 31 напряжения.

Вход сброса распределителя 8, а также общие входы элементов И (6, 16, 21 — 23, 27 — 29) соединены через резисторы 32 и 33 соответственно с общим выводом 14 устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом, Интегратор 1 формирует пилообразное напряжение 01 длительностью z рад, синхронизированное с началом полуволны одного из напряжений сети. Оно подается на статический вход первого компаратсра 2.

На инвертирующий вход этого компаратора подается управляющее напряжение 0э с выхода формирователя 3 управляющего напряжения. На интервалах превышения пилообразным напряжением U1 значения управляющего напря>кения 0э формируются прямоугольные импульсы Ug. Их передние фронты Vs выделяют посредством дифференцирующей цепи 4 и диода 5. Последний препятствует прохождению через него импульсов, совпадающих с задними фронтами прямоугольных импульсов 02.

При отсутствии на выводе 30 команды на разрешение работы тиристорного регулятора напряжения (0зо) на выходе четвертого элемента И 6 установлен логический "0", что определяет логическую "1" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 и третьего элемента ИЛИ

7, которая препятствует запуску интегратора 11. На его выходе установлен логический

"0", что определяет наличие логического "0" на выходе второго компаратора 10 и на третьем входе третьего элемента ИЛИ 7.

Логическая " !" на выходе элемента ИЛИ-HE

9 определяет наличие логического "0" на выходе инвертора 15, пятого элемента И 16 и втором входе элемента ИЛИ-НЕ 9.

При наличии сигнала 0эв в момент появления импульса 05 на выходах пятого элемента И 6, инвертора 15 и И 16 появляется логическая "1". На выходе элемента ИЛИН Е 9 устанавливается логический "О". Электрическая цепь, состоящая из элементов

ИЛИ-НЕ 9, инвертора 15 и пятого элемента

И 16, самоблокируется, Логический "О" на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 разрешает включение н работу(запуск) интегратора 11, Второй компаратор 10 формирует импульсы 0ю н моменты равенства пилооб1697228

10

20 разного напряжения 011 и постоянного напряжения Оц, снимаемого с выхода потенциометра 12, Уровень напряжения 0>z установлен таким, что импульсы U

11 и компаратор 10, В исходном состоянии на первом выходе распределителя 8 установлена "1", на остальных — логические "0". Каждый из импульсов 0

Таким образом, при неизменном значении управляющего напряжения Оз на каждом из выходов распределителя 8 в процессе его работы формируются nooseредно импульсы Ов.1 — Ов,в длительностью ,7г/3 рад, В этом случае импульс 05 совпадает с одним из импульсов 0<о. Процесс изменения угла отпирания тиристоров регулятора напряжения обусловлен изменением напряжения управления Оз, При этом будет изменяться и момент формирования импульса Ов, В процессе уменьшения напряжения Оз интервал между соседними импульсами Ов будет менее 2 л рад, При увеличении напряжения Оз интервал между соседними импульсами Ов окажется большим, чем 2 л рад. В первом случае распределитель 8 будет переведен в исходное состояние раньше, чем через 2 7г рад, и снова начнет формировать импульсы через zt!3 рад, так как импульс Ов одновременно "сбросит" интегратор 11 и компаратор

10. Во втором случае длительность импульса

U8.6 будет превышать л/3 рад, так как распределитель 8 будет переведен в исходное состояние импульсов Ов позднее, чем через

3 х рад. Начиная с момента перехода в исходное состояние, распределитель 8 начнет формировать импульсы через л /3 рэд.

Импульсы Ов.1— - Ов,в путем логического сложения посредством элементов ИЛИ 18—

20 образуют на их выходах элементов И

21 — 23 прямоугольные импульсы 021, Uzz.

Uzg длительностью в и рад при условии

Оз = const и установившейся работе устройства. При включении устройства передний фронт напряжения Озо может не совпасть с импульсом Ов и длительность импульса Uz> превысит значение к/3 рад, Однако это не приведет к сбою работы

55 тиристорного регулятора напряжения, так как часть импульса Uz> будет приходиться на отрицательное анодное напряжение соответствующего тиристора регулятора напряжения и не включит его, На другие тиристоры в это время управляющие импульсы с выхода узла 17 ограничен. я длительности не будут поданы вовсе. Это тем более не приведет к преждевременному включению тиристора, к цепи управления которого будет подведен импульс Uz<. На интервалах между импульсами 021, Uzz, 023 ичверторами 24 — 26 и элементами И 27 — 29 будут сформированы импульсы управления соответственно U27, 028, U29, длительностью 7г /3 рад. При Оз = const импульсы управления 021 Uzz, 023, 027,02в, U29 имеют фазовый сдвиг относительно соответствующего предыдущего и последующего импульса управления, равный л /3 рад. При

Оз = чаг будет иметь место соответствующее синхронное смещение импульсов управления Uz1 02з, U27 — Uzg по фазе.

Резистор 32 однозначно определяет нулевой уровень сигнала на входе сброса распределителя 8 при отсутствии импульса Ов, т.е. обеспечивает работоспособность распределителя 8, Резистор 33 однозначно определяет нулевой уровень сигнала на вторых входах элементов И 6, 16, 21 — 23, 27 — 29 при отсутствии сигнала Озо.

Этим обеспечиваются нулевые уровни на выходах элементов И б, 16, 12 — 23, 2729 в исходном состоянии и синхронизации включения устройства при подаче напряжения Озо с передним фронтом импульса Ов.

Элемент И 16 обеспечивает разблокирование электрической цепи, образованной элементами ИЛИ-НЕ 9, инвертором

15, элементом И 16, при исчезновении разрешающего напряжения Озо и перевод этой цепи в исходное состояние, Этим обеспечивается возможность повторного включения устройства синхронно с импульсом Ов при повторной подаче разрешающего напряжения Озо

Таким образом, обеспечение более высокой симметрии выходного трехфазного напряжения, упрощение самого устройства и его настройки, а следовательно, удешевление и повышение надежности устройства обусловливаются заменой многоканальной системы настройки на одноканальную путем исключения из состава устройства четырех компараторов, четырех подстроечных резисторов. Кроме того, повышение симметрии выходного напря1697228 жения уменьшает нагрев и повышает срок службы питаемых асинхронных электродви-ателей, Формула изобретения устройство для управления трехфазным гиристорным регулятором напряжения, содержащее первый и второй интеграторы, выходы которых подключены к неинвертирующим входам соответственно первого и второго компараторов, инвертирующие входы которых подключены соответственно к формирователю управляющего напряжения и к выходу потенциометра, включенного между положительным выводом источника питания и общим выводом устройства, а также дифференцирующую цепь с диодом на выходе, соединенную с выходом первого компаратора, и узел ограничения длительности управляющих импульсов, состоящий ,из первого, второго и третьего элементов И, к первым входам которых подключены пеовый, второй и третий инверторы,и из первого и второго элементов ИЛИ, при этом вход первого интегратора подключен к одной из фаз сети, а к общему выводу устройства подключены первыми выводами первый и второй резисторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, в него дополнительно введены шестиканальный распределитель импульсов, третий элемент ИЛИ, а также соединенные последовательно четвертый элемент И, элемент ИЛ1+НЕ, инвертор и пятый элемент И, соединенный выходом с вторым входом элемента ИЛИ-ЙЕ, а в узел ограничения. длительности управляющих импульсов дополнительно введены четвертый элемент ИЛИ и шестой, седьмой и восьмой элементы И, при этом катод диода соединен с первыми входами четвертого элемента И и третьего элемента ИЛИ и с входом сброса шестиканального распределителя импульсов, тактирующий вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ и к входу второго интегратора, первые пять выходов

5 шестиканального распределителя импульсов соответственно подключены к входам узла ограничения длительности управляющих импульсов, в котором выходы первого, второго и четвертого элементов ИЛИ

10 подключены к первым входам шестого, седьмого и восьмого элементов И и к входам соответствующих инверторов, а первый, второй и третий входы первого элемента ИЛИ соединены соответственно

15 с первым, вторым и третьим выходом шестиканального распределителя импульсов, первый, второй и третий входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым выходами

20 шестиканального распределителя импульсов, первый, второй и третий входы четвертого элемента ИЛИ соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым выходами шестиканального распреде25 лителя импульсов, вторые входы всех элементов И соединены между собой, подключены к второму выводу первого резистора и предназначены для подключения к источнику сигнала на разрешение работы

30 устройства, а выходы шести элементов И узла ограничения длительности управляющих импульсов предназначены для подключения к цепям управления соответствующих тиристоров регулятора напря35 жения, при этом выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу второго компаратора, а вход сброса шестиканального распределите40 ля импульсов соединен с вторым выводом второго резистора, 1697228

Составитель В,Гордеев

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор И. Муска

Редактор T.Çóáêîâà

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4314 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5