專利名稱：交流電流調(diào)節(jié)器的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用半導(dǎo)體整流器件的相位邊際控制對(duì)交流電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制的裝置。
為了對(duì)交流電網(wǎng)中供給電負(fù)載的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)用了交流電流調(diào)節(jié)器，它利用半導(dǎo)體整流器件的相位邊際控制方式進(jìn)行控制。尤其在需要改變工作條件的交流電機(jī)的運(yùn)行時(shí)，例如當(dāng)電機(jī)通電及斷電的起動(dòng)及減速制動(dòng)階段電機(jī)不同的負(fù)荷時(shí)，對(duì)供給電機(jī)的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以防止電網(wǎng)、電機(jī)及傳動(dòng)裝置的過(guò)載。
由英國(guó)專利說(shuō)明書(shū)(GB-2084359)公開(kāi)了一種對(duì)用于異步交流電動(dòng)機(jī)的交流電流調(diào)節(jié)器控制的裝置，其中例如改善了由于電機(jī)低負(fù)荷時(shí)引起的不利的功率因數(shù)。為此，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的每個(gè)供電相設(shè)置了可控的半導(dǎo)體整流器件，尤其是雙向晶閘管或者是一個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管電路，它們通過(guò)相位邊際控制按電動(dòng)機(jī)的真實(shí)工作條件有關(guān)地提供功率。在這個(gè)公知的裝置上其功率因數(shù)的改善是這樣達(dá)到的在一個(gè)控制裝置中檢測(cè)每相中電流與電壓之間的相位差，利用一個(gè)相應(yīng)加大的觸發(fā)角，也即相應(yīng)相的電流過(guò)零點(diǎn)與觸發(fā)時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，使電流與電壓之間的相位差減小。在該公知的裝置上采用電流過(guò)零時(shí)間點(diǎn)作為求得觸發(fā)時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間參考值，該電流過(guò)零點(diǎn)是通過(guò)對(duì)雙向晶閘管上電壓降的測(cè)量求得的。這個(gè)電壓將被送到一個(gè)比較器上，它的輸出端的狀態(tài)相應(yīng)于這個(gè)雙向晶閘管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。該電流過(guò)零點(diǎn)這時(shí)相應(yīng)于比較器輸出端信號(hào)的一個(gè)邊沿，通過(guò)該邊沿并借助于一個(gè)單穩(wěn)觸發(fā)器產(chǎn)生出一個(gè)用于和供電電壓過(guò)零點(diǎn)同步的門(mén)框電壓的采樣脈沖。一個(gè)經(jīng)由電位器輸入的外部參考電壓減去這門(mén)框電壓的采樣值，并將結(jié)果送到一個(gè)差分放大器的反向端輸入，該放大器的輸出端電壓與門(mén)框電壓一起被送到另一比較器，它再經(jīng)過(guò)一個(gè)連接在其后的觸發(fā)脈沖發(fā)生器，當(dāng)門(mén)框電壓超過(guò)差分放大器的輸出電壓時(shí)產(chǎn)生出第一觸發(fā)信號(hào)。利用這個(gè)電路由此使電機(jī)電流及電機(jī)電壓之間的相位差以及由此使功率因數(shù)穩(wěn)定在一定值上，該值是由在電位器上可調(diào)節(jié)的參考電壓給出的。
在交流電機(jī)上，當(dāng)它們工作在例如無(wú)零線的星形或三角形聯(lián)接時(shí)，然而在相位邊際控制的情況下必須注意始終至少保持兩個(gè)相同時(shí)導(dǎo)通。在由電流過(guò)零點(diǎn)測(cè)得的觸發(fā)角超過(guò)60°時(shí)，情況僅是如此除起動(dòng)觸發(fā)的相外還需觸發(fā)另一第二相。其中該第二相根據(jù)交流電壓的相序及觸發(fā)起動(dòng)相來(lái)確定。
在公知的裝置上這點(diǎn)是通過(guò)由六個(gè)與門(mén)組成的一邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中對(duì)于一個(gè)相的控制裝置設(shè)置了二個(gè)與門(mén)。借助于一個(gè)轉(zhuǎn)向檢測(cè)器，將根據(jù)交流電壓的相序在該轉(zhuǎn)向檢測(cè)器二個(gè)輸出端的一個(gè)上輸出一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)。這些輸出端導(dǎo)線的每一根均與啟動(dòng)相的第一觸發(fā)信號(hào)的輸出導(dǎo)線一起送到不同的與門(mén)上，該與門(mén)的每個(gè)輸出端將第二觸發(fā)信號(hào)提供到其余二個(gè)雙向晶閘管中一個(gè)的控制極上。
現(xiàn)在本發(fā)明的任務(wù)在于給出一種用以控制交流電流調(diào)節(jié)器的裝置，它使得在兩相中同時(shí)觸發(fā)能簡(jiǎn)單得以實(shí)現(xiàn)，并且此外能使該裝置靈活地適應(yīng)不同的工作狀況。
所述的任務(wù)根據(jù)本發(fā)明將用獨(dú)立權(quán)利要求中的特征來(lái)解決。也即通過(guò)利用一個(gè)固定值存儲(chǔ)器(ROM)，最好是一個(gè)可編程序的固定值存儲(chǔ)器(PROM)，使該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)不同的工作狀況的靈活適應(yīng)。尤其是用一個(gè)單獨(dú)的，容易更換的固定值存儲(chǔ)器可以實(shí)現(xiàn)不同的觸發(fā)方式，因?yàn)樵谀抢锬茉O(shè)置為此所需的全部邏輯關(guān)系。例如可以僅用一個(gè)組件對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)單相觸發(fā)及雙相觸發(fā)。此外不同的工作狀態(tài)，諸如閉鎖及連續(xù)觸發(fā)能以簡(jiǎn)單的方式得到，并且輸入端信號(hào)及輸出端信號(hào)的極性能根據(jù)要求自由地選擇。通過(guò)固定值存儲(chǔ)器的應(yīng)用，在雙向觸發(fā)時(shí)另外還保證了為同時(shí)待觸發(fā)的相應(yīng)生出的第二觸發(fā)信號(hào)彼此實(shí)際上是沒(méi)有延遲的。然而這點(diǎn)對(duì)于無(wú)故障操作的感性負(fù)載的控制是必須的。如果第二觸發(fā)信號(hào)譬如在一個(gè)微處理機(jī)中的一個(gè)程序的范圍中被產(chǎn)生出來(lái)，則由于處理機(jī)的有限計(jì)算速度在兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)之間的時(shí)間延遲是不可避免的。這種時(shí)延可能達(dá)到某一數(shù)量級(jí)，它使得感性負(fù)載的控制不能進(jìn)行。
本發(fā)明其余的有利構(gòu)型將根據(jù)從屬權(quán)利要求得到。
為了進(jìn)一步地說(shuō)明本發(fā)明將給出如下的附圖

圖1用方框電路圖表示的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)裝置;
圖2用表格表示的在該裝置中使用的ROM存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的內(nèi)容;
圖3至圖7用于觸發(fā)過(guò)程的電信號(hào)，其中每個(gè)以相對(duì)時(shí)間的波形圖表示;
圖8用方框電路圖表示的本發(fā)明的另一有利的實(shí)施形式;
圖9至圖13相應(yīng)于上述實(shí)施形式的控制信號(hào)的相對(duì)于時(shí)間的波形圖;
圖14至圖16本發(fā)明其它的優(yōu)選構(gòu)型，同樣地其中每個(gè)以方框電路圖表示。
參照?qǐng)D1，一個(gè)負(fù)載、例如一個(gè)電動(dòng)機(jī)，它的每一相經(jīng)由一個(gè)半導(dǎo)體整流器件4A，4B或4C譬如一個(gè)雙向晶閘管或晶閘管電路，連接到一個(gè)交流電網(wǎng)的三個(gè)相A，B及C上。半導(dǎo)體整流器件4A，4B及4C每個(gè)均設(shè)有控制極5A，5B或5C，并且其每個(gè)還設(shè)有一個(gè)觸發(fā)裝置部分10A，10B或10C，它們中每個(gè)包括半導(dǎo)體整流器件4A，4B及4C所需的觸發(fā)信號(hào)放大器12A，12B或12C。也可以用光觸發(fā)的半導(dǎo)體整流器件取代電觸發(fā)的半導(dǎo)體整流器件4A，4B及4C。
半導(dǎo)體整流器件4A，4B及4C的控制可以通過(guò)相位邊際控制或者觸發(fā)啟始控制方式實(shí)現(xiàn)在控制極5A，5B或5C上這時(shí)根據(jù)各自相位施加控制脈沖，它們引起了相應(yīng)半導(dǎo)體整流器件4A，4B或4C的觸發(fā)。
根據(jù)圖示的優(yōu)選實(shí)施形式，對(duì)于半導(dǎo)體整流器4A，4B或4C分別設(shè)置了參考值檢測(cè)器6A，6B及6C。利用它們根據(jù)半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C上電壓降在每個(gè)中分別檢測(cè)出在相A，B及C中流通的電流IA，IB及IC相對(duì)于時(shí)間變化的波形中的一個(gè)參數(shù)。這個(gè)參數(shù)用來(lái)確定相位邊際控制的時(shí)間參考值，該參考值作為參考信號(hào)XA，XB及XC，它們中每個(gè)從參考值檢測(cè)器6A，6B及6C的輸出端8A，8B及8C分別輸出。作為參數(shù)，例如可為電流相對(duì)時(shí)間變化的波形中的最大值及最小值，但最為合適的是電流過(guò)零點(diǎn)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，例如參考值撿測(cè)器6A，6B及6C的每個(gè)中均包含一個(gè)比較器，在其中將這個(gè)電壓降的絕對(duì)值與一個(gè)預(yù)定閾值相比較。因此在其輸出端8A，8B及8C上均輸出具有兩種電平值的參考信號(hào)。利用其中一種電平就可以得到在相應(yīng)的相中流通的電流的一種狀態(tài)，低電平表示一個(gè)與閾值相關(guān)的邊界值。在將該閾值選得相當(dāng)?shù)汀⒗缂s10V時(shí)，該電平基本上相當(dāng)于電流零值，并且輸出端信號(hào)XA，XB及XC基本上給出了相應(yīng)的半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。這兩種開(kāi)關(guān)狀態(tài)之間的該信號(hào)邊沿與流經(jīng)半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C中各電流IA，IB及IC的過(guò)零點(diǎn)至少在時(shí)間上差不多同時(shí)發(fā)生。
參考值檢測(cè)器6A，6B及6C的輸出端8A，8B及8C與一個(gè)控制裝置14，例如一個(gè)微處理機(jī)相連接，該控制裝置14根據(jù)參考信號(hào)XA，XB及XC導(dǎo)出在時(shí)間上延遲了，相應(yīng)于給定觸發(fā)角的第一觸發(fā)信號(hào)ZA，ZB及ZC，及在為每相設(shè)置的控制輸出端141，142及143上輸出這些信號(hào)。在該控制裝置中的內(nèi)部邏輯負(fù)責(zé)執(zhí)行忽略由各相關(guān)斷引起電流間歇求得的參考信號(hào)中的兩個(gè)大的觸發(fā)角，并且不將它們用來(lái)形成導(dǎo)致導(dǎo)通的第一觸發(fā)信號(hào)。在電阻性負(fù)載時(shí)，在本發(fā)明的簡(jiǎn)化實(shí)施形式中這樣作就夠了例如這時(shí)僅在單獨(dú)一個(gè)相、如A相上設(shè)置參考值檢測(cè)器6A。這些用于其它相B及C的第一觸發(fā)信號(hào)ZB及ZC可在控制裝置14中通過(guò)衡定延時(shí)來(lái)產(chǎn)生，該衡定時(shí)延為相應(yīng)于由參考信號(hào)XA求得的第一觸發(fā)信號(hào)ZA相位移動(dòng)120°或240°的衡定時(shí)間間隔。
在控制裝置14中觸發(fā)角將根據(jù)例如可由外部選擇的控制程序及可由外部輸入的電動(dòng)機(jī)參數(shù)來(lái)確定。該觸發(fā)角也可以通過(guò)一個(gè)在控制裝置14內(nèi)部操作的程序作到與時(shí)間有關(guān)。例如通過(guò)一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的觸發(fā)角，它從一給定初始值開(kāi)始直至減少到一個(gè)最小值為止，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的和緩起動(dòng)。
此外，在控制裝置14的另外的控制輸出端144和145上提供二進(jìn)制控制信號(hào)S1及S2，它們以相應(yīng)的電平值指示出控制的操作狀態(tài)及交流電的相序。為了得到這個(gè)相序可以按圖示的例子設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向檢測(cè)器9，它將一個(gè)與相序相應(yīng)的二進(jìn)制編碼輸出信號(hào)傳送給控制裝置14。控制裝置14的控制輸出端141至145連接到一個(gè)固定值存儲(chǔ)器16的控制輸入端161至165上，該固定值存儲(chǔ)器最好是一個(gè)可編程序固定值存儲(chǔ)器(PROM)，尤其是一個(gè)EPROM或是一個(gè)EEPROM。在控制輸入端161至165上輸入的第一觸發(fā)信號(hào)ZA、ZB及ZC和控制信號(hào)S1及S2將根據(jù)一個(gè)在固定存儲(chǔ)器16中編程的表格進(jìn)行處理。在固定值存儲(chǔ)器16的數(shù)據(jù)輸出端16A，16B及16C上產(chǎn)生用于三相的根據(jù)預(yù)定表格求得的第二觸發(fā)信號(hào)ZZA，ZZB及ZZC，它們以二進(jìn)制數(shù)據(jù)字的形式給出。這些數(shù)據(jù)輸出端16A，16B及16C分別與一個(gè)觸發(fā)裝置10A，10B或10C相連接，在它們中，第二觸發(fā)信號(hào)ZZA，ZZB及ZZC被放大并在電位上隔離地傳送到可控半導(dǎo)體整流器4A，4B或4C。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，用在電動(dòng)機(jī)2靜止或去磁狀態(tài)時(shí)，也即半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C阻斷時(shí)產(chǎn)生的檢測(cè)器6A，6B及6C的參考信號(hào)XA，XB及XC來(lái)確定旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向。在半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C和與其相連接的負(fù)載阻斷時(shí)，相電壓將施加在半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C上，并且由這些電壓降產(chǎn)生的參考信號(hào)XA，XB，XC就在它們相互的時(shí)間順序中包含了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向。如果在參考值檢測(cè)器6A，6B及6C中均采用一個(gè)比較器，在電流為零時(shí)將產(chǎn)生出各具有兩種電平值的參考信號(hào)XA，XB及XC，其中一個(gè)電平值表示有關(guān)相的電壓過(guò)零點(diǎn)。然后根據(jù)各個(gè)相中這些電平的時(shí)間順序就能求得其相序。參考值檢測(cè)器4A，4B及4C這時(shí)又用作為旋轉(zhuǎn)方向檢測(cè)器，因而在這個(gè)實(shí)施形式中不再需要另一單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)方向檢測(cè)器9。
參照?qǐng)D2，這是在一個(gè)有利的實(shí)施形式中的固定值存儲(chǔ)器中編程的表格，它通過(guò)控制信號(hào)S1及S2展示了四種不同的工作狀態(tài)。對(duì)于狀態(tài)S1＝S2＝0，它相當(dāng)于單相觸發(fā)的狀態(tài)，也即每個(gè)參考信號(hào)XA，XB及XC僅引起用于一個(gè)相的觸發(fā)信號(hào)。狀態(tài)S1＝0及S2＝1相當(dāng)于用于相序ABC(正相序)的雙相觸發(fā)，而狀態(tài)S1＝1及S2＝0相當(dāng)于相序CBA時(shí)的雙相觸發(fā)。其中雙相觸發(fā)被理解為每次有兩個(gè)相用同時(shí)產(chǎn)生的第二觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)。當(dāng)一相的參考信號(hào)、如A相的參考信號(hào)通過(guò)由它導(dǎo)出的第一觸發(fā)信號(hào)ZA＝0(接通低位)求出了例如相應(yīng)于表格中第15行的狀態(tài)，不但有A相的第二觸發(fā)信號(hào)ZZA＝1(接通高位)，而且B相的第二觸發(fā)信號(hào)ZZB＝1，這時(shí)控制信號(hào)S1及S2取一對(duì)數(shù)值(0，1)，這就導(dǎo)出了正向相序及雙相觸發(fā)的狀態(tài)。由該表格可以推知狀態(tài)S1＝S2＝1時(shí)絕不能產(chǎn)生第二觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)由在前的測(cè)量得出電機(jī)處于故障工作狀態(tài)、例如一個(gè)電機(jī)繞組產(chǎn)生短種路時(shí)，則控制信號(hào)S1及S2被控制裝置14(圖1)均置成1(關(guān)斷高位)，它們就禁止電機(jī)被接通。
由表格還可以推知在控制信號(hào)S1及S2產(chǎn)生了本身允許的工作狀態(tài)信號(hào)時(shí)，在PROM存儲(chǔ)器的控制輸入端上還有許多不能引起半導(dǎo)體整流器觸發(fā)的狀態(tài)。這樣的一種狀態(tài)例如由第10行中給出，這一行中雖然由參考信號(hào)XC及XB推算出兩相同時(shí)觸發(fā)的第一觸發(fā)信號(hào)ZC＝0及ZB＝0，然而不能得出任何第二觸發(fā)信號(hào)。利用這種工作條件可以對(duì)由感性負(fù)載開(kāi)關(guān)引起的干擾產(chǎn)生反應(yīng)。通過(guò)一個(gè)感性負(fù)載，例如是在A相中的感性負(fù)載的開(kāi)關(guān)可能會(huì)使在空間布置上相鄰的相B或C的參考值檢測(cè)器6B或6C的輸出端8B或8C上產(chǎn)生一個(gè)干擾脈沖，該干擾脈沖暫時(shí)地產(chǎn)生出一個(gè)誤參考信號(hào)XB或XC。這些干擾脈沖信號(hào)然后在一給定時(shí)延后同樣地產(chǎn)生出第一觸發(fā)信號(hào)ZB或ZC，它們可能引起不期望的故障工作狀態(tài)。利用在固定值存儲(chǔ)器16中實(shí)現(xiàn)的邏輯連接關(guān)系然而可以保證在存在對(duì)兩個(gè)相同時(shí)出現(xiàn)的第一觸發(fā)信號(hào)時(shí)，總是中止觸發(fā)。
由這個(gè)表格，如從第9行中可以推知另一個(gè)工作狀態(tài)在該狀態(tài)中所有的三個(gè)控制導(dǎo)線141，142及143同時(shí)地置零(ZA＝ZB＝ZC＝0)。在這種情況下所有的三個(gè)相同時(shí)地被觸發(fā)(ZZA＝ZZB＝ZZC＝1)。當(dāng)控制裝置14所有的三個(gè)控制導(dǎo)線141，142及143持續(xù)地置零，以便實(shí)現(xiàn)所有三相持續(xù)地觸發(fā)時(shí)，就采用這個(gè)工作狀態(tài)。通過(guò)這個(gè)工作狀態(tài)就保證了始終不斷地向電動(dòng)機(jī)2提供全電網(wǎng)電壓。由于在控制裝置14的微處理機(jī)中執(zhí)行的指令是需要時(shí)間的，因而實(shí)際上不能獲得時(shí)間的延遲DT＝0。在采用的實(shí)施形式中由微處理機(jī)實(shí)際能獲得的最小時(shí)延約為280μs。這在50HZ頻率時(shí)相當(dāng)于相位角5°。為了實(shí)現(xiàn)使全電網(wǎng)電壓到達(dá)負(fù)載的工作狀態(tài)，因此當(dāng)在控制裝置14中預(yù)設(shè)的時(shí)延值小于約280μs時(shí)，控制導(dǎo)線141至143持續(xù)地置于接通零位，并且由此導(dǎo)致半導(dǎo)體整流器的持續(xù)觸發(fā)。然而這種工作狀態(tài)要求光電的觸發(fā)信號(hào)放大器，它是為了持續(xù)不斷地觸發(fā)設(shè)計(jì)的。
參考圖3，在相A，B及C中各流過(guò)電流IA、IB及IC，它們?cè)谠搱D中借助一個(gè)實(shí)線，一個(gè)虛線及一個(gè)點(diǎn)劃線來(lái)描繪。當(dāng)在A相中流過(guò)的電流IA達(dá)到電流過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)T5及T11時(shí)，在這一相中設(shè)置的半導(dǎo)體整流器就關(guān)斷了，一直到時(shí)間點(diǎn)T6及T12再重新被觸發(fā)。相應(yīng)地電流IB和IC在時(shí)間點(diǎn)T3及T9和T1T7及T13時(shí)為零，而在時(shí)間點(diǎn)T4及T10和T2T8及T14重新被觸發(fā)。A相的參考值檢測(cè)器產(chǎn)生出一個(gè)參考信號(hào)XA，它相應(yīng)于圖4，具有兩個(gè)信號(hào)電平30A及32A，它們基本上對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體整流器導(dǎo)通狀態(tài)及非導(dǎo)通狀態(tài)。這些信號(hào)電平30A及32A利用下降沿及上升沿34A及36A彼此隔開(kāi)。其中利用下降沿34A來(lái)定義電流過(guò)零的時(shí)間點(diǎn)T5及T11，而用上升沿36A定義再度觸發(fā)的時(shí)間點(diǎn)T6及T12。在控制裝置14(圖1)中總是利用電流過(guò)零點(diǎn)信號(hào)XA的下降沿啟動(dòng)一個(gè)計(jì)數(shù)器，它們計(jì)數(shù)內(nèi)容由控制裝置14讀出。在到達(dá)一個(gè)相應(yīng)于時(shí)延DT的預(yù)定的計(jì)數(shù)內(nèi)容值時(shí)，該控制裝置14接著在時(shí)間點(diǎn)T5+DT及T11+DT時(shí)產(chǎn)生出第一觸發(fā)信號(hào)ZA，它在圖5中利用標(biāo)號(hào)40A表示。第一觸發(fā)信號(hào)ZA被傳送到固定值存儲(chǔ)器16(圖1)的控制輸入端161上，并且通過(guò)它的存儲(chǔ)內(nèi)容在其數(shù)據(jù)輸出端16A及16B上產(chǎn)生出第二觸發(fā)信號(hào)ZZA及ZZB，它們?cè)趫D6及圖7中分別以標(biāo)號(hào)50A及60A表示。如果在A相及B相中流通的電流IB及IB到達(dá)電流過(guò)零時(shí)間點(diǎn)T3及T9，和T1，T7及T13時(shí)，則由相關(guān)的參考信號(hào)XB及XC經(jīng)由控制裝置14及固定值存儲(chǔ)器16產(chǎn)生出另外的第二觸發(fā)信號(hào)ZZA及ZZB，它們?cè)趫D6及圖7中分別以標(biāo)號(hào)50C及60B表示。
從圖3至圖7可以進(jìn)一步推知例如以標(biāo)號(hào)50C表示的第二觸發(fā)信號(hào)ZZA總是發(fā)生在時(shí)間點(diǎn)T1+DT及T7+DT上，在這些時(shí)間點(diǎn)上A相是導(dǎo)通著的，這些第二觸發(fā)信號(hào)因而是多余的。此外由這些圖還可推知當(dāng)電流在時(shí)間點(diǎn)T6及T12后已重新流通時(shí)，也還可能再發(fā)生一次觸發(fā)。這個(gè)區(qū)域是在圖6中用陰影線表示的區(qū)域52。其中這個(gè)區(qū)域的時(shí)間寬度用第二觸發(fā)信號(hào)ZZA的時(shí)間寬度W來(lái)表征。這個(gè)時(shí)間寬度W在圖3至圖7的實(shí)施例中均相當(dāng)于第一觸發(fā)信號(hào)ZA，ZB及ZC的時(shí)間延續(xù)，它們必須足夠大，以保證使第二觸發(fā)信號(hào)ZZA，ZZB及ZZC至少能夠保持到在被觸發(fā)的電流回路中，使所應(yīng)用的半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C達(dá)到所需的維持電流值。為了也使電感負(fù)載能夠可靠地開(kāi)關(guān)，第一觸發(fā)信號(hào)ZA，ZB及ZC的時(shí)間寬度W約取500μs至800μs表明是合適的。但在使用觸發(fā)信號(hào)變壓器作為觸發(fā)信號(hào)放大器時(shí)，所得到的第二觸發(fā)信號(hào)ZZA，ZZB及ZZC不能滿足相應(yīng)于觸發(fā)所需時(shí)間延續(xù)的時(shí)間寬度的要求。
因而，在圖8上給出了一個(gè)固定值存儲(chǔ)器17的特別合適的實(shí)施形式，該存儲(chǔ)器17除用于第一觸發(fā)信號(hào)ZA，ZB及ZC及控制信號(hào)S1及S2的控制輸入端171至175外，還通過(guò)另外的三個(gè)控制輸入端176至178用于接收參考信號(hào)XA，XB及XC。該固定值存儲(chǔ)器17具有數(shù)據(jù)輸出端17A，17B及17C，在這些輸出端上輸出第二觸發(fā)信號(hào)ZZA′，ZZB′及ZZC′，它們通過(guò)在固定值存儲(chǔ)器17的存儲(chǔ)內(nèi)容中存儲(chǔ)的表格還附加地與參考信號(hào)XA、XB、及XC有關(guān)。其中在固定值存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了作為邏輯連接關(guān)系的條件僅當(dāng)參考信號(hào)XA、XB及XC用它們的狀態(tài)，例如零值(接通低位)同時(shí)指示出在相應(yīng)的相內(nèi)沒(méi)有電流流通時(shí)，這些第二觸發(fā)信號(hào)ZZA′、ZZB′及ZZC′才各自不為零(接通高位)。
由圖9至圖13上的隨時(shí)間變化的波形圖可以看出上述條件起到的作用，也即用于相應(yīng)的相A、B及C的第二觸發(fā)信號(hào)ZZA′、ZZB′及ZZC′僅在這些相A、B及C中沒(méi)有任何電流流通時(shí)才會(huì)產(chǎn)生出來(lái);在圖中表示的時(shí)間延遲DT相當(dāng)于40°相位角，它不能實(shí)現(xiàn)雙相觸發(fā)。該時(shí)延根據(jù)圖12及圖13的例子形成了以下的后果對(duì)于用51A表示的A相的第二觸發(fā)信號(hào)ZZA′沒(méi)有設(shè)立任何的第二觸發(fā)信號(hào)ZZB′，并且以61B表示的第二觸發(fā)信號(hào)ZZB′僅是由B相中電流過(guò)零產(chǎn)生的。由A相引起的對(duì)B相的雙相觸發(fā)僅在這樣的條件下發(fā)生即當(dāng)B相中在時(shí)間點(diǎn)T5+DT及T11+DT處不流過(guò)任何電流時(shí)。利用在固定值存儲(chǔ)器17中實(shí)現(xiàn)的與參考信號(hào)XA的邏輯連接關(guān)系此外還起到以下作用，參考信號(hào)XA的上升沿36A在時(shí)間上限制了在圖12中所示的用標(biāo)號(hào)51A表示的第二觸發(fā)信號(hào)ZZA′，并由此使第二觸發(fā)信號(hào)的寬度限制在為了觸發(fā)所需的持續(xù)時(shí)間上。這個(gè)持續(xù)時(shí)間的界限是這樣選擇的，即它能使在被觸發(fā)的電流回路中的電流可靠地到達(dá)半導(dǎo)體整流器的維持電流值。這點(diǎn)可以將在參考值檢測(cè)器中設(shè)置的比較器的閾值取得足夠的大，例如約為10V來(lái)作到。由此可以保證，在參考信號(hào)與有關(guān)的觸發(fā)信號(hào)一定的邏輯連接關(guān)系時(shí)產(chǎn)生足夠?qū)挾鹊牡诙|發(fā)信號(hào)。
根據(jù)圖8的實(shí)施形式中只當(dāng)觸發(fā)角超過(guò)60°的數(shù)值時(shí)才可能發(fā)生雙相觸發(fā)，因?yàn)橹挥性谶@個(gè)條件下才可能出現(xiàn)所有的三個(gè)相中同時(shí)沒(méi)有電流流通。
在根據(jù)圖14的一個(gè)合適的實(shí)施形式中，在使用觸發(fā)信號(hào)變壓器13A，13B及13C作為觸發(fā)信號(hào)放大器時(shí)，在固定值存儲(chǔ)器18上還設(shè)置了一個(gè)附加的供一振蕩器60用的數(shù)據(jù)輸出端18T。振蕩器60又通過(guò)與門(mén)22A，22B及22C與觸發(fā)信號(hào)放大器13A，13B及13C相連接。這個(gè)數(shù)據(jù)輸出端18T向振蕩器60提供了一個(gè)起動(dòng)信號(hào)ZZT，當(dāng)數(shù)據(jù)輸出端18A，18B或18C上出現(xiàn)第二觸發(fā)信號(hào)ZZA，ZZB或ZZC時(shí)，該起動(dòng)信號(hào)ZZT總是同時(shí)地置成1。然后將振蕩器60起動(dòng)并且經(jīng)過(guò)與第二觸發(fā)信號(hào)ZZA，ZZB及ZZC的與門(mén)連接，在這些信號(hào)的時(shí)間窗口中產(chǎn)生出一個(gè)時(shí)間上受到限制的脈沖列，該脈沖列保護(hù)了觸發(fā)信號(hào)變壓器13A，13B及13C，使其免于過(guò)載，而這種過(guò)載、例如在直接將第二觸發(fā)信號(hào)ZZA，ZZB及ZZC輸入到這些觸發(fā)信號(hào)變壓器時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)。
在采用晶閘管作為半導(dǎo)體整流器及采用觸發(fā)變壓器作為觸發(fā)信號(hào)放大器時(shí)在高的開(kāi)關(guān)電壓時(shí)出于絕緣的原因需要作到對(duì)于一相中的兩個(gè)晶閘管不使用一個(gè)具有兩個(gè)在電位上隔離的輸出端的公用觸發(fā)信號(hào)變壓器，而是對(duì)每個(gè)晶閘管設(shè)置一個(gè)觸發(fā)信號(hào)變壓器。因此，相應(yīng)于圖15設(shè)置了一個(gè)固定值存儲(chǔ)器19，它對(duì)于每個(gè)相A，B及C具有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出端19A及19A′，19B及19B′與19C及19C′。在這些數(shù)據(jù)輸出端上第二輸出信號(hào)ZZA，ZZB及ZZC總是成雙地提供出來(lái)。由此每個(gè)觸發(fā)裝置可以用兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)變壓器來(lái)操作，就如同在該圖的例子中所示的對(duì)于一個(gè)相A設(shè)置了具有兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)變壓器13A及13A′的觸發(fā)裝置10A。
在根據(jù)圖16的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中設(shè)置了一個(gè)具有附加控制輸入端206的固定值存儲(chǔ)器20，在該輸入端206上輸入一個(gè)二進(jìn)制控制信號(hào)S3，該信號(hào)是從過(guò)電壓檢測(cè)器24的輸出端上輸出的。如果由于開(kāi)關(guān)過(guò)程、例如由于電弧引起的高過(guò)電壓出現(xiàn)時(shí)，這個(gè)控制信號(hào)譬如說(shuō)立即地置成零位，并且通過(guò)在固定值存儲(chǔ)器中編程的表格使所有的三個(gè)半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C產(chǎn)生觸發(fā)。由此保護(hù)半導(dǎo)體整流器4A，4B及4C免于損壞，并將該過(guò)電壓傳給負(fù)載，例如傳給電機(jī)的繞組，電機(jī)的繞組一般地是以較高的過(guò)載能力設(shè)計(jì)的，因而能承受這種過(guò)載而不致?lián)p壞。
根據(jù)圖8，14，15及16的本發(fā)明的構(gòu)型可以根據(jù)對(duì)控制裝置提出的要求在其中相互結(jié)合起來(lái)。
權(quán)利要求
1.通過(guò)半導(dǎo)體整流器(4A，4B及4C)的相位邊際控制方式對(duì)交流電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制的裝置，其特征為a)至少對(duì)一個(gè)相(A，B或C)設(shè)置了一個(gè)參考值檢測(cè)器(8A，8B或8C)，用來(lái)從電流(IA，IB或IC)相對(duì)時(shí)間變化波形的參數(shù)中確定出一個(gè)參考信號(hào)(XA，XB或XC)；b)參考值檢測(cè)器(6A，6B或6C)的輸出端(8A，8B或8C)與一個(gè)控制裝置(14)相連接，該控制裝置(14)用以產(chǎn)生出由參考信號(hào)(XA，XB或XC)導(dǎo)出的并相應(yīng)延時(shí)了由該控制裝置(14)設(shè)定的觸發(fā)角的第一觸發(fā)信號(hào)(ZA，ZB及ZC)，它們?cè)诒舜烁糸_(kāi)的并為每相(A，B或C)設(shè)置的控制輸出端(141，142或143)上輸出；c)對(duì)于控制裝置(14)設(shè)置了一個(gè)用以產(chǎn)生第二觸發(fā)信號(hào)(ZZA，ZZB及ZZC)的固定值存儲(chǔ)器(16)；d)控制輸出端(141，142及143)中的每一個(gè)與固定值存儲(chǔ)器(16)的一個(gè)控制輸入端(161，162或163)相連接；及e)對(duì)于每一相(A，B及C)至少在固定值存儲(chǔ)器(16)上設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端(16A，16B或16C)，在其上輸出第二觸發(fā)信號(hào)(ZZA，ZZB及ZZC)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于對(duì)于每一相(A，B及C)設(shè)置了一個(gè)參考值檢測(cè)器(6A，6B或6C)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征在于將電流(IA，IB，IC)的過(guò)零點(diǎn)確定作為其參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于固定值存儲(chǔ)器(16)的數(shù)據(jù)輸出端(16A，16B及16C)中每一個(gè)經(jīng)由一個(gè)觸發(fā)信號(hào)放大器(12A，12B或12C)與半導(dǎo)體整流器(4A，4B及4C)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于固定值存儲(chǔ)器(16)上設(shè)置了另外的用于二進(jìn)制控制信號(hào)(S1或S2)的控制輸入端(164及165)，它們與控制裝置(14)的控制輸出端(144及145)相連接，并利用它們來(lái)指示控制的工作方式及交流電的相序。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于固定值存儲(chǔ)器(17)上設(shè)置了另外三個(gè)控制輸入端(176，177及178)，它們中每一個(gè)與一個(gè)參考值檢測(cè)器(6A，6B或6C)的輸出端(8A，8B或8C)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于固定值存儲(chǔ)器(18)上設(shè)置了另一個(gè)數(shù)據(jù)輸出端(18T)，用來(lái)為一個(gè)振蕩器(60)提供一個(gè)起動(dòng)信號(hào)(ZZT)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于設(shè)置了一個(gè)固定值存儲(chǔ)器(19)，在其中對(duì)于每個(gè)相(A，B及C)設(shè)置了兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出端(19A及19A′，19B及19B′或19C及19C′)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中一個(gè)權(quán)利要求的裝置，其特征在于在一個(gè)固定值存儲(chǔ)器(20)上設(shè)置了一個(gè)控制輸入端(206)，它用于接收在過(guò)電壓檢測(cè)器(24)的輸出端上輸出的控制信號(hào)(S3)。
全文摘要
在通過(guò)半導(dǎo)體整流器(4A，4B及4C)的相位邊際控制方式對(duì)交流電流調(diào)節(jié)器的控制中，在大的觸發(fā)角時(shí)必須考慮到根據(jù)交流電的相序至少差不多同時(shí)地總是對(duì)兩相(A，B，C)進(jìn)行觸發(fā)。根據(jù)本發(fā)明提出了控制交流電流調(diào)節(jié)器的一種裝置，其中對(duì)于用來(lái)產(chǎn)生出彼此時(shí)間上無(wú)關(guān)的第一觸發(fā)信號(hào)(ZA，ZB，ZC)的控制裝置(14)設(shè)置了一個(gè)固定值存儲(chǔ)器(16)，它根據(jù)第一觸發(fā)信號(hào)(ZA，ZB，ZC)產(chǎn)生出第二觸發(fā)信號(hào)(ZZA，ZZB，ZZC)。通過(guò)采用固定值存儲(chǔ)器(16)實(shí)現(xiàn)兩相實(shí)際同時(shí)的觸發(fā)以及使該裝置靈活地適應(yīng)各種不同的工作狀態(tài)。
文檔編號(hào)H02M1/084GK1053332SQ90100350
公開(kāi)日1991年7月24日 申請(qǐng)日期1990年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月23日
發(fā)明者迪特哈德·朗高迪爾, B·克勞斯·多爾沃爾德 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司