SU 1173505 A
H 02 M 7/00
3620006/24-07
15.07.83
15.08.85 бюл. №30
И.Т.Сидоренко, К.Н.Маренич, А.И.Пархоменко и В.И.Пименов
621.316.727(088.8)
Авторское свидетельство СССР №788327, кл. Н 02 Р 7/42, 1980.

Описание изобретения к авторскому свидетельству. Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором и устройство для его осуществления

      Способ управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором, заключающийся в том, что на каждый из тиристоров коммутатора формируют и подают пакеты отпирающих импульсов, максимальная длительность которых равна половине периода модуляции выходного напряжения, сдвиг между пакетами разных фаз равен трети периода модуляции, а временной интервал между началами пакетов импульсов является кратным шестой части периода модуляции, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, каждый пакет отпирающих импульсов начинает формироваться в момент равенства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной питающей сети, а начало работы коммутатора в целом синхронизируют с заданным моментом совпадения фазных напряжений трехфазной питающей сети, причем длительность каждого из упомянутых пакетов импульсов составляет не менее одной третий периода модуляции.
      Устройство для управления трехфазным силовым полупроводниковым коммутатором, содержащее делитель частоты синхронизирующих импульсов, усилительно-развязывающий узел, выход которого предназначен для подключения к управляющим входам коммутатора, трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого предназначена для подключения к входу коммутатора, а первая вторичная обмотка соединена с входом формирователя синхронизирующих импульсов, выполненного на шести диодах, резисторе и конденсаторе, отличающееся тем, что оно снабжено шестиканальным кольцевым распределителем импульсов, фазовым анализатором, переключателем, нуль-органом и триггером, устанавливаемым в нулевое состояние при включении питания, трехфазный трансформатор снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками, а формирователь синхронизирующих импульсов снабжен импульсным трансформатором, причем между делителем частоты синхронизирующих импульсов и усилительно-развязывающим узлом включен шестиканальный кольцевой реверсивный распределитель импульсов, ко второй вторичной обмотке трехфазного трансформатора подключен фазовый анализатор, а к третьей – переключатель, выход которого соединен с входом нуль-органа, а выход последнего соединен с входом триггера, прямой выход которого соединен с разрешающим входом делителя частоты синхронизирующих импульсов, выход фазового анализатора соединен с входом реверса шестиканального кольцевого реверсивного распределителя импульсов, диоды формирователя синхронизирующих импульсов включены по мостовой схеме, вход которой подключен к первой вторичной обмотке трехфазного трансформатора, а выход присоединен к включенным параллельно резистору и цепи, состоящей из включенных последовательно конденсатора и первичной обмотки импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с таковым входом делителя частоты.
      Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовой преобразовательной технике для управления электроприводами, например, шахтных скребковых конвейеров.
      Цель изобретения – расширение функциональных возможностей тиристорного, коммутатора путем обеспечения возможности изменять гармонический состав выходного напряжения.
      Формирование начала каждого пакета отпирающих импульсов производят в моменты равенства мгновенных значений напряжений двух фаз трехфазной сети. Это обеспечивает получение максимально возможной амплитуды выходного напряжения коммутатора (рис. 1). В данном случае каждый из тиристоров силового коммутатора, формирующих максимальный отрезок синусоиды, отпирается на 30 эл. град, раньше прохождения возрастающей синусоидой напряжения данной фазы нулевого значения, а запирается на 30 эл. град, позже перехода этой синусоидой нулевого, значения при ее убывании. Изменение же начальных точек пакетов отпирающих импульсов, например, совмещение их с нулевыми значениями фазных напряжений сети приведет к введению фазового угла управления тиристором, формирующим максимальный отрезок синусоиды выходного напряжения, и к снижению амплитуды и длительности этого отрезка.
      Начало работы управляемого коммутатора синхронизируют с заданным моментом совпадения фазных напряжений сети. Это является вторым обязательным условием для обеспечения стабильности требуемых параметров выходного напряжения. В противном случае при каждом новом включении коммутатора форма его выходного напряжения не будет заранее заданной, а будет иметь один из трех видов, показанных на рис.2. При необходимости любую из этих форм выходного напряжения задают путем изменения момента включения t₁, t₂, t₃ силового коммутатора.

      Устройство для осуществления способа (рис. 3) состоит из узла силовых тиристоров 1 и системы управления. Узел силовых тиристоров 1 содержит включенные между источником питания и нагрузкой три пары встречно-параллельно соединенных тиристоров. Система управления содержит трехфазный трансформатор 2, первичная обмотка которого подключена к входу узла силовых тиристоров 1, первая вторичная обмотка соединена с входом формирователя 3 синхронизирующих импульсов, делитель 4 частоты синхронизирующих импульсов, шестиканальный кольцевой распределитель 5 импульсов, усилительно-развязывающий узел 6, подключенный выходами к управляющим цепям тиристоров 1 силовой части. Ко второй вторичной обмотке трансформатора 2 подключен фазовый анализатор 7, а к третьей - переключатель 8, выход которого подключен к входу нуль-органа 9, а выход последнего - к входу триггера 10, устанавливаемого в. нулевое состояние при включении питания. Прямой выход триггера 10 подключен к разрешающему входу R делителя 4 частоты синхронизированных импульсов, а выход фазового анализатора 7 - к входу реверса шестиканального кольцевого реверсивного распределителя импульсов 5.


      Формирователь 3 синхронизирующих импульсов предназначен для формирования синхронизирующих импульсов, частота которых в шесть раз выше частоты напряжения сети, а передние фронты совпадают с моментами равенства мгновенных значений фазных напряжений сети. Этот формирователь содержит мостовой выпрямитель 11, подключенный к первой вторичной трехфазной обмотке трансформатора 2 системы управления. Этот выпрямитель нагружен соединенными параллельно резистором 12 и цепью, состоящей из включенных последовательно конденсатора 13 и первичной обмотки импульсного трансформатора 14. Выходом формирователя 3 служит вторичная обмотка трансформатора 14.
      Усилительно-развязывающий узел 6 состоит из шести развязывающих каналов 15 и генератора отпирающих импульсов 16. Каждый такой канал содержит выходной трансформатор 17, один из выводов первичной обмотки которого соединен с коллектором транзистора соединен с коллектором ключевого транзистора 18. Эмиттер этого транзистора соединен с общим выводом выходного разделительного узла и генератора отпирающих импульсов 16. Второй вывод этого генератора подключен к общему выводу первичных обмоток всех выходных трансформаторов 17. В цепи базы транзистора 18 включен резистор 19. Вторичная обмотка трансформатора 17 через диод 20 соединена с цепью: электрод управления – катод соответствующего тиристора силовой части 1. Фазовый анализатор 7 содержит конденсатор 21 и два мостовых выпрямителя 22 и 23.
      Один из входов каждого выпрямителя и вывод конденсатора 21 подключены каждый к одной из фаз второй трехфазной вторичной обмотки трансформатора 2. Вторые входы этих выпрямителей и второй выход конденсатора 21 соединены между собой. Нагрузкой одного из выпрямителей является пороговый элемент (компаратор) 24, нагрузкой другого – резистор 25 с, эквивалентным исполнительному элементу 24 сопротивлением. Выход этого исполнительного элемента подключений к входу реверса распределителя 5 импульсов.