Способ управления группой импульсных преобразователей

1020958 а Лгроо/гала Уб 78 япдгхд еЕЗбЕ НИИПИ Закаэ 391 Э/48 ираж 687 Подписное филиал ППП фПатентф, г. Ужгород,ул, Проектная, 1 1020Изобретение относится к эпектротехнике н предназначено дпя управпения тиристорными импульсными преобраэоватепями переменного напряжения при ихгрупповом применении, например, дпя нагревательных установок,Известен способ управления одним импульсным преобразоватепем, при которомформируют сигнал задания и обратнойсвязи с входа силовой цепи преобраэоватепя, определяют их разность, интегрируют эту разность до конца периоде импульса (периода ипи попперйода напряжения питающей сети), сравнивают реэупьтат интегрирования с пороговым эначением, при неотрицательном (т.е. попожитепьное нпи нуль) результате этого сравненияформируют сигнап управления на входе сиповой цепи преобразователя, При этомвключения преобразоватепя происходят не- щскопько раэ за изменяемый период повторяемости напряжения на выходе преобразоватепя обеспечивается высокое качество напряжения и наибопьшие колебания регулируемой величины (например температуры)1,Недостаток способа - низкие энергетические покаэатепи при групповом применении преобраэоватепей.Наибопее близким техническим решени-ЗОем к пре 1 щагаемому явпяется способ управления группой импульсных преобразоватепей путем поочередно-поспедоватепьных включений поспедующих преобраэова-тепей при отключении предыдущих по одной линии взаимного подчинения при ко 35тором дпя каждого преобразователя формируют сигналы обратной связи с выхода силовой части преобразователя изадания, опредепяют их разность, интегрируют эту разность до конца каждого периода импульса, суммируют результат интегрирования с сигналом взаимной синхронизации предыдущего преобразователя полинии взаимного подчинения, сравнива 45ют попученную сумму с пороговым значением и при ее неотрицательном значении формируют сигналы управления данным преобраэоватепем, а при отрицательном - сигнал взаимной синхронизации дпяпоследующего преобраэоватепя по пинии50взаимного подчинения. При атом в установившемся режиме обеспечивают высокие.энергетические показатели всей группыпреобраэоватепей 2 .Недостатками данного способа явдяются низкое качество выходного напря- .жения иэ-ва увеличенных ковебаний регупируемой вепичины нагрузки и снижение 968 Ъэнергетических показателей в переходных режимах при изменениях сигналов задания у отдельных преобразователей,Цепь изобретения - повышение качества напряжения путем уменьшения коцебаний регулируемой величины и повышение энергетических показателей группы в переходных режимах.Поставленная цепь достигается тем, что согпасно способу управпения группой импульсных преобразоватепей, при котором дпя каждого преобразователя формируют сигнал обратной связи в сиповой части преобразователя и сигнап задания, определяют их разность, интегрируют эту разность до конца каждого импульса, формируют выходной сигнал управления соответствующего преобразователя и подают его на тиристоры, сравнивают результаты интегрирования, формируют приоритетный сигнал включения одного преобразователя с наибопьшим значением полученного резупьтата, а при их равенстве у нескольких преобразователей приоритетный сигнап у одного преобразователя формируют в соответствии с порядковыми номерами всех преобразователей, суммируют укаэанные реэупьтаты интегрирования и сравнивают полученную сумму с пороговым значением, при неотрицатепьном значении результата сравнения формируют сигнал разрешения включения, при совпадении которого с приоритетным сигнапом формируют указанный выходной сигнал управления соответствукицим преобразоватепем и вычитают его из результата интегрирования, а лри получении отрицательного значения результата сравнения запрещают формирование выходных сигналов управления не зависимо от наличия приоритетного сигнала включения одного преобразователя.Кроме того, в качестве сигнапа обратной связи используют выходной сигнап управпения преобразоватепем, а в качестве сигнала обратной связи испопьзуют сигнап регупируемой величины нагрузки.При предцагаемом способе отсутствует заданная пиния взаимного. подчинения преобразователей друг другу. В конце каждого периода импульса вновь опредепяются взаимные приоритеты всех преоб- разователей в зависимости от величины интеграпа разности (интеграпа ошибки) и при вкпючении предпочтение отдается преобразоватепям с высшими значениями приоритетов, что не дает возможности накоппения максимальной дпя всей группы ошибки регулирования напряжения.Строго определяется чиспо включаемых3 1020958 4в следующий период преобразователей с одинаковым количеством входов и выховысшими значениями приоритетов. Числодов, при этом каждый выход соответстэто зависит от суммы сигналов заданиявующего (например, номер В латинскогодця всей группы, которая определяет общее обозначения) накапливающего сумматорасреднее потребление энергии всеми преоб соответствующего преобразователя (т.е.разователями и поэтому определяет чнс-, . В) объединен с соответствующим (т.е В)ло включаемых преобразователей с сум- . входом общего сумматора. и с соответстмой мгновенных мощностей на уровне об- вуюшим (т.е. В) входом блока 9 сравнещего среднего потребления, ния, каждый соответствующий (обозначенНа фиг. 1 показана схема устройства 1 О Р(В) на фиг. 1, 6) выход блока 9 соедця осуществления одного из вариантов динен с соответствукицим (т.е. В) вхоспособа формулы; на фиг. 2 и 3 - диа- дом формирователя 6, выходы старшихграмма сигналов работы устройства по разрядов общего сумматора подключеныфиг. 1 на фиг. 4 - схема устройства к управляющим. входам генератора 8, выФля осуществления другого из вариантов 15 ход которого объединен с динамическимиспособа; на фнг. 5 - диаграммы сигна- тактовыми входами всех формирователей 6.лов работы устройства по фиг. 1; на Схема управления (фиг, 4) содержитфиг. 6 - схема логического устройст- в каждом преобразоватепе функциональнова формирования приоритетного сигнала последовательно включенные в прямомвключения топько одного преобразователя. 2 О канале задающий блок 10, первый суммиУстройство для осуществления способарующий элемент 11, фильтр 12 низших(фиг.1,4) состоит из произвольного числа частот, представляющий собой интегратор,преобразователей, условно пронумерован- но в общем случае динамическое звено сных буквами латинского алфавита от А передаточной функцией 9 КР), второй суммидо 2,. Соответствующие буквы использо рующий элемент 13, релейный элементваны для индексации одинаковых перемен с формирователем. импульсов и управных в разных преобразователях. Силовая ляемые вентили в цепи нагрузки а в качасть каждого преобразователя состоит капе обратной связи (датчик 15 регулииз встречно включенных вентилей 1 в " руемой величины, выход которого подкнюцени нагрузки 2, которые питаются от зо чен к входу вычитания первого суммируюодно,и той же сети. Схемы.уvравления щего элемента и вне каналов) тактнруей,(фиг. 1, 4) преобразователями различны, . мый анапого-цифровой преобразователь 16,но реализуют один и тотже способ. ифнормааионный вход которого подключенСхема управления (фиг. 1) содержит к выходу фкпьтра низших частот.в каждом преобразователе задающий блок: 3513, синхронизированный сетью генератор На всю группу преобразователей (фиг.4)4 тактовых импульсов, накаппиваюший введены общий сумматор 17, синхронисумматор 5 (выполняет функцию интегри- зированный сетью генератор 18 тактовыхрования в,цифровой форме) со статичес- импульсов и управляемый блок 19 сравкими входамисуммирования и вычитания пения многих переменных с одинаковым40и соответствующими динамическими так- количеством информационных (обозначенытовыми входами, формирователь 6 им - .буквой З на. фиг, 4) входов и, выходов,пульсов с управлякзцим и динамическим а также с управляющими (обозначены буктактевыми входами и внутренней памятью: вой. 9 на . фнг.- 4) и тактовым входами, с ее динамическим выходом, при этом вы- при этом каждый выход соответствующегою 5"ход задающего блока 3 подключен к ста- . (например, преобразователя В) аналоготическому, а выход генератора 4 к ди цифрового преобразователя 16 объединеннамическому тактовому входу сумматора с соответствующим (т.е. В) входом 19,:входы Вычитания сумматора объединены каждый соответствующий (т.е. В) выходмежду собой и динамическим выжидаю . которого соединен с входом соответству 5 Оформирователя 6, статические выходы ющего (т.е. В) второго суммирующего1:которого подключены к управляющим пе элемента преобразователя (т.е, В), вы. реходам вентилей. ходы. старших разрядов общего сумматора, подключены к управляющим входам блокаН а всю группу преобразователей 19, тактовый вход блока 19 подключен(фиг. 1) введены общий сумматор 7,син .;.к выходу генератора 18, другой выход кохронизнрованный сетью управляемый гене- торого объединен с тактовыми входамиратор 8 тактовых импульсов, логический .всех аналого-цифровых преобразователейблок 9 сравнения многих переменных с 16.личина накопленной суммы 0,7 максимвпь на дпя всей группы, При равенстве накопленных сумм приоритет определяют в со- ответствии с заранее субъективно принятой нумерацией преобразователей, в примере А, В, , Е, В табл. 1 после суммирования в пятом периоде преобразователи располагаются в порядке старшинства так: Д А, В, С, Е, а приоритетный сигнал первоначально формируется на выходе Р,блока 9. Меньше приоритет будет у преобразователя А, хотя накопленные суммы у оставшихся преобразователей равны, Сигнал на выходе общего сумматора 7 (фиг. 1) определяет общую сумму всех накопленных сумм (приведена внизу в табл. 1) и по ее значению определяют последовательно количество преобразователей, которые должны быть включены в следующий период. В примере (фиг. 1) используются только выходы старших целочисленных разрядов, наличие которых говорит о том, что общая сумма больше или равна единице ипи, что тоже самое, результат сравнения общей суммы с единицей (пороговое значение дпя при мера) положительный или нулевой, т,е. неотрицательный,При нвпичии на выходе общего сумма тора 7 сигнала о неотрицательном результате сравнения генератор 8 формирует нв своем выходе тактовые импульсы с частотой, гораздо большей сетевой. Эти импульсы поступают сразу на все динамические тактовые входы формирователя 6, яо только в одном из них, на который с блока 9 поступает приоритетный сигнал "1", происходит переключение внутренней памяти. Одновременно с переключением нв динамическом выходе этойвнутренней памяти в атом формирователе 6 формируется импульс обратной связи, который поступает на входы вычитания своего накапливающего сумматора 5 и уменьшает этим его сумму на файф. Это сразу же приводит к изменению общей сумма на выходе сумматора 7, а на выходе бпокв 9 сразу же появпяется "1 ф нв другом выходе, которай определяет новый старший код.Если сигнал неотрицательности с вы-. хода сумматора 7 сохраняется, то второй импульс с генератора 8 повторяет описанные процессы до полного исчезновения сигнала. В начале случайного периода формироватеи 6, у которых переключена внутренняя память, формируют выходные управляющие сигналы и включают управляемые вентйли 1. Описанный последова 3 1020958Схема логического блока 9 сравненияпеременных, представленных М -разрядным двоичным кодом (фиг, 6, М=З икод дня переменной В имеет вид В, В,В, ), состоит иэ фиксатора 20 равенства 5старших разрядов с Мвыходами, выполненного на Мэлементах 21 сравнения с К входами и элементах И 22 фМ-входовых элементов ИЛИ-НЕ 23 неболее чем трехвходовых элементов И 24и М-входовых выходных элементов ИЛИ25, иэ которых первый с выходом РАимеет дополнительный вход с дополнительным элементом И 26 в его цепи, а также элементов ИЛИ-НЕ с числом входов 15от 1 (инвертор) до Й,Входы блока 9 соединены с входамиэлементов ИЛИ-НЕ и верхними входамитрехвходовых элементов И (только длядопопнйтельяого элемента И вход включен через инвертор 28), выходы которыхсоединены с входами выходных элементов ИЛИ, К нижним входам, трехвходовыхэлементов И подключены выходы элементов ИЛИ-НЕ, а к средним - выходы фика.5свтора 20,При реализаций способа управления попп. 1 и 2 формулы задающего блока 3(фиг. 1) подаются сигналы задания в виде кодов 1 ЯЪО, которые определяют тре буемое значение скввжности импульсовтока нагрузки каждого преобразователя,Например, дпя группы из пяти преобразователей (А, В, , Е) в табп, 1 приведены произвопыо взятые значения. Кодыблока поступают на статические входысуммирования накапливающих сумМаторов5, где складываются по каждому импуль-,су генератора 4, это соответствует операции с ранее накопленной суммой, что ,щсоответствует оцерацни интегрированиядпя аналоговых сигналов. Тактовый импульс поступает раэ в период напряжения сети,. номера этих периодов сети изначения накопленных сумм приведены втабл, 1. Процесс увеличения накопленнойсуммы можно графически интерпретировать прямой ауией под углом 4 У,(фиг. 2 и 3),В схеме (фиг. 1) применен .специальный блок 9; который формирует сигнал 1" топько на одном своем выходе,который соответствует входу, на которыйподан код с наибольшим значением накоп-ленной суммы. Например, вконце перво- Ыго периода работы.согласно табл, 1 приоритетный сигнал первоначально формируется на выходе Р блока 9, твк как ве7 1020958 8.утельный процесс. эквнаалентен непосред- )Приорнтеты преобразователей определяют-.ственному определению числа випочаемых ся также по значениям ннтегралов нав сведующем периоде преобразователей выходах фильтров 12, те. на выходахкак целого превышении первоначальной об- преобразователя 16,щей суммы под, нулем. Это число опредеВ табл. 3 приведены значении соотляется кодом старших целочисленных раэ- ветствующнх.интегралов и общей суммырадов общего сумматора 7. В рассматрн по пернодамсетя, а буквой В показанаваемом нрнмере после. первого периодапо: фиксация команды на включение в следуюэначенню обшей суммы 2,2 допжно быть щнй период. На фнг, 5 показаны соответвключено два преобразователя, а после м- ствующне таба. 3 диаграммы.Отого - трн (см, табл. 1), На фиг. 2 в ., В схеме (фнг. 4) введен ущавляемый,соответствии с табл. 1 построены дна . блок 19 сравнения, который формнруетграммы нумерацни периодов напряжения сигналы на выходах по числу, определясети (а), само напряжение (б), токи со- емому управпяющнм кодом (нэ входе У ),ответствующих преобразователей (в, ржЦ 5 н распределяет.нх в соответствии с прнографнческаятннтерпретацня накопленной . рнтетом в соответствии с кодэмн на,ннсуммы одного нз ннх (з), общего тока - формацнонных входах (входах Ь ). Наиригруппы (н). мер, согласно таба. 3 в конце первогоВеличина вйбранного порогового зна- периода формнруются снгналы на выходахчення н начальные значения накопленных В З и Е. Ванные снгналй переключают сосумм не влияют на установившн 5 ся про- . ответствующие релейные элементы 14,цесс работы группы: а .переходный про-. которые благодаря гнстерезнсу остэютсацесс быстро эаканчйвается,Так, в табл.2 перекцюченнымн н в начале следуваегой на соответствующей ай фнг. Э за поро- . периода включают управляемые вентнлн 1,говае.аиачение:прикати 3, айачапьнме уу Исравнении шагремм (фиг. 1 и б) аиусаовна выбраны также имн. Как шн- но, что характер работы группа пра раано перехоаиыб проиеесгавкокчипса аа еыы иых системах, но окном способе патуыпериод. ется подобным, хотя диаграммы накопПрн реализацнн способа управнення поленных сумм (ннтегралов, фнг, Хе ипп. 1 и 3 формулы в схеме (фнг. 4) с 36 фнг. 4) различны,задающегоблока 10 подаются аналоговые Логический.бпок сравнення многихснгнапы; которые в относнтельных единя- переменных (фнг. 6) формнрует на своемцах также опредедщот.скважйость 139 ЪО выходе, например Р(В), снгнал 1 фр еслиНа суммнрующем элементе 11 опредещ- лнбо код В (В, В 1, В) самый большейется разность.с сигналом выхода датчика З нз А, В, С, , Х р лйбо больше А (субь 15 регулируемой величины н результат .:ектывно црннятый прнорнтет порядковой(оаибка) поступаетна вход фильтра 12 нумерации которого старше) н больше нлннизших частот (ннтегратора), 1(огда вы- равен С, З б , 2 (прнорнтет которвв.ход (интеграл) превышает порог срабаты- младше). Код В может быть самымвания релейного элемента 14; посаещий З) бопьшнм, когда В=.1 б А =С= З = 2 Свключает ууправляемыевентнлн, когда ста.тогда формнруются снгналы. 1. на выхоновнтся меньше. нижнего порога - сннмает . де верхнего элемента 23 в канале сравуправлякхпне импульсы., нення кода В, на вйходе верхнего эиемеапает: на инфориацнавные. входы прео 5 раэр., 4 нлн цафАйВ.а уя, В, 1, А =Сватепя 16, котове перед концом авдо. " Йф - .-21 ф О, тогда аналогично формнруго перноаа напряження сетн по такточ.;: еЧп снгнал 1" на средних элементах,вому. нмпульсу.с генератора 18 преобра- причем на вию среднего элемента и 24эуют в цифровой код н фнкснруют эначе- подается также сигнал" 1 с фнксаторання ннтегралов на выходах ннтеграторцв Я 20 о равенстве старщнх разрядовеФ12, В ааьнейшем схема (фнг; 5) работа- . Наконец, сравненве только младших коет аналогнчцо схеме (фнг.1) союаасно -довр когда прочие равныб на выходе ннж-способу; С выходов преобразователя 16: него элемента И 24 формнруется сигналснгналы поступают на входы общегосумев ф 1, втда равны прочие коды,снгнал сматора 17, старшие разряды выходы кото-М фиксатора 20 Вк 1, Ао О, эначення пророго определяют целое превьпненне общей чнх переменных, т,е. С б 1) 7 несуммы над нулем вщ чнсло вклвяаемых . нмеют эначення, так как если они (нлив спедующнй пернод преобразователей.: один нз ннх) равны О, то коды, С, Р ,-0,2 0,8 0,8 0,4 0,7 0,7 0,1 -02 2,2 2,4 2,60,4 0,6 3,0 Сумма 0,80,0 0,2 Та блица Период напряжения сети 3 4КодыПример О,О 0,1 0,5 0,4 0,2 0,3 0,1 0,6 1,2 0,5 0,9 0,3 0,0 0,3 0,2 меньше. В, а если 1 ф, то равны В,Аналогичные принципы использованы присравнении всех переменных. При А =В2. а= 22,А В= Е, А Ц ". 2 осигнал "1 формируется на выходе дополнительного элемен.та И 26, и соответственно, получается Р(А)=1,Управляемый блох 19 сравнения многих переменных (фиг. 4) может быть вы-,.щщнен на основе логического блока срав пения (фиг. В) в виде последовательно(т.е. многотактиого действия) цифровогоавтомата, в котором в первом такте определяется самый старший код.и этофиксируется в элементарной ячейке памяти. Во втором такте из входной пере-.менной найденного старшего кода вычитается выходной сигнал управления, те.1", и определяется опять самый старшийкод (т,е. второй по старшинству) и т.д, 20 Когда число выявленных таким образом старших кодов совпадает с требуемым значением количества выявляемых пере менных на управляющем входе У блока 19, процесс останавливается, а на выходе блока 19 будет зафиксировано требуемое число единиц, которые и определщот преобразователе с высшими значениями приоритетов. Таким образом, предлагаемый способ может быть применен в рщаичных устройствах для управления группами импульсных преобразователей и обеспечивает одновременно предельно высокие показатели как по энергетическим показателям всей группы в переходных режимах, так и по качеству напряжения и колебаниям регулируемой величины каждого преобразователя в отдельности.Таблица 11020958 Период напражениа сети Коды Пример 3 45 1,0 0,0 0,5 1,8 1,0 0,5 ф0,5,1,2 1,4 О,О 0,6 0,8 0,6 О,О 0,4