Способ фазового управления вентильным преобразователем

Союз Советски Социалистически РеспубпнкОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ ф 57566с(23) ПриоритетявкиГасударственная канате СССР кв делам кзобрвтеей и вткрыткй.58 (088.8) 4 ллетен ата опубл ования описания 19,04.7(72) Автор изобрете А. Т. Ма Заявител 54) СПОСОБ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ 2напьной зависимости угпа управления оугпа коммутацииОтсутствие такой зависимости вызы.Изобретение ораэоватепьной осится к области претехники и может быть овасторных пр использовано в ает внещних характе который увепич . Наряду с ув ней характерист в инверторах ум апирания о и, с истик пон те разователе увепичение ивается с епичением авпен при ко Известны споентильными пре ы фазового уп аэователями, ения не зави наклона вне чением ,у также угол и сувньщаетс орых угол д педовате но, уменьшается динамическая вость инверторов.,анием яется увепичеарактеристики авп уп по астот цион т ром чины стик ениемутае раб Однако ни известных с вентильным ется функцио но та. частоты напряжения синхронизации, тотнонезависимость угла управленя стигается в этих спучаях методом тактного интегрирования с использ магнитных интеграторов 11 ипи ж раторов на базе источников токаИзвестен также способ фазового ния вентипьными преобразователям котором также используются мето двухтактного интегрирования, что д гается с помощью интегратора на вертируюшем усилителе с конденса в цепи обратной связи 3 1 . собов фазового управпен преобразователями не н 76 (21) 2362340/24-0 Целью изобретенияние жесткости внещнепреобразоватепя путемантной по отнощению кния синхронизации функмости угла управленияции дпя изменения вепидона внещней характерЮтепей, а также уменьщинтегрирования при комходящих в первом такттора или до начала пер ения инварие напряжеьной эависипа коммутаи знака накпреобр азоваезупьтатов иях, происочы интеграл657566 0,Ясов% АЭ де (. - ира 1 фЯ де ДЦель достигается тем, что в епособе фазового управления вентильным преобра- зователем,состоящим в том, что в течение первого полупериода напряжения синхронизации интегрируют первый постоянный 5 сигнал, в течение второго полупериода напряжения синхронизации интегрируют больщий по величине.и противоположный по знаку второй постоянный сигнал и формируют сигнал управления в момент 1 О достижения результатов интегрирования нулевого значения, результат интегрирования уменьщают на величину пропорциональную времени коммутации, за время коммутации интегрируется третий постоян ный сигнал, противоположный по знаку первому, а время коммутации преобразовывается во вспомогательную величину, сохраняемую до начала второго полупериода напряжения синхронизации и вычитаемую 20 от результата интегрирования до момента формирования фазы.На фиг. 1 приведен один из вариантов устройства, реализующего данный способ: на фиг. 2 - временные диаграммы, где 25 а - ось инвертированного напряжения И иинвертированного тока 4, б - ось выходного напряжения интегратора Ол (1 ) для первого случая; в - ось выходного напряжения интегратора для второго случая; г - напряжения по.конденсатору 14. Предлагаемое устройство состоит иэ клю чей 1 - 6, интегратора 7,собранного на операционном усилителе 8 с конденсатором 9 в цепи отрицательной обратной связи, входных резисторов интегратора 10 и 1 1, нуль-органа 12, источника тсь ка 13 и вспомогательного конденсатора 14.Выходное напряжение управ ляемсго вентильного преобразователя зависит не40 только от угла напряжения Ф-, но и от угла коммутации у. Так, например, среднее значение выпрямленного напряжения Ц, однофазного выпрямителя связано с45 амплитудой напряжения питания )м зави- симостью м 3 3 ц: - сово+ ).соак -,соф+ )сов - (Ц,50Выходное напряжение И, например однофаэного инвертора, связано с напряжением питания 33 аналогичной зависимостью55 гц и ц,9 Ю +со( 1)1 0,9 соф-Х)соь Х2 йг угол опережения инвертора 4Прп неизменном напряжении И(дляслучая выпрямителя (1) ипи напряженияИ сс для случая инвертора (2)неизменных углах с и ф, изменение нагрузки приводит к изменению угла у и,следовательно, выходного напряжения выпрямителя или инвертора, т,е, к наклонуих вне иних характеристик. У инвертора,кроме выщеуказанного, с увеличениемуменьщается и угол эапирания8(6" = Ъ - )" ), что уменьщает динамическую устойчивость инвертора, особенно в области малых углов Р,Если бы угол управления или, например, угол опережения зависел не толькоот управляющего воздействия А, нои от угла у, т.е. имел функцию преобразования типа:ЖА+К где 1 ЪК 0 (3),Ъ то с помощью выражения (3), изменяя К, можно было бы изменить величину и знак наклона внещней характеристики инвертора при подстановке выражения (3) в (2)0Б 0,9 соф%А + к 3)- - соь -И)2 2 При А: Соей и К = 0,5, с учетом,Ччто при25 эл.град. СОЬ 1, выражение (4) примет вид: т.е., зависимость Ц от у в этом случае отсутствует. При 0,5 ) К ) О, внешняя характеристика имеет наклон, при 1 Ъ К 0,5 м - подьем.функцию преобразования типа (3) можно получить с помощью устройства (фиг.1) работающего по предлагаемому способу. При коммутации тока 1: 3 (фиг.2 а), происходящей в первом этапе работы интегратора, т,е. в интервале времени"г2 б( Б 2 2 )когда ключ 1 замкнут в момент 1 на время включается ключ 2. В момент 1 отключения ключа 1 напряжение на выходе интегратора С достигнет величины (фиг, 2, ось б): стоянная времени интегратоЯ 4 - сопротивление входного резистора 10 интегратора 7;05 - емкость интегрирующего конденсатора 9.В момент 15 вкпючается ключ 3 и 5 напряжение 13 () начинает уменьшаться, Момент достижения Ц, ( 1 ) нулевого уровня определяется из выраженияЦИ,ф 0 (1 1 Оси.-О(ь0 б л 5 ч211 О5с учетом выражения (5) получимт ()- Х(ф з.)+ 4 ц 02 в б" 2 ОТогда угол опережения равен за минимально возможное время формирования фазы С- 1 у . Так какндеапьный усипйтепь 8 нг потребляет тока, в потенциал его входа равен нулю,то весь ток разряда вспомогательного конденсатора 14 потечет через конденсатор9 интегратора, уменьшая тем самым егозаряд. Момент формирования фазы наступит при уменьшении заряда (нвпряжения)интегрируюшего конденсатора др нуля(фиг. 2, ось г). Бапанс зарядов конденсатора 9 запишется спедуюшим образом;ц,ж с,:о,ь5откуда с учетом выражений (8) и (9)понучим= Ж(1- - )+ К (7)О,0 р 23Таким образом, путем интегрированиянапряжения 0К 02 зв времяиЪ 2. Твыбором К в указанных пределах можнополучить различной степени коррекциюформируемого угла опережения ф по предыдущему угпуКлюч 4 замыкается при МЦБН Х(Оуопределяемым нуль-органом 12.При коммутации, происходяшей до начала первого такта, т,е. в интервале времени от О до 1, нв время 1,включается ключ 5, подключая к источнику тока 13 вспомогательный конденсатор14. Полученный конденсатором заряд вэтом случае равен(10),1.Способ фазового управления вентиль ф ным преобразователем, состоящий в том,чж в течение первого полупериода напряжения синхронизации интегрируют первый постоянный сигнал, в течение второго попупериода напряжения синхронизацииинтегрируют бопьший по величине и противопопожный по знаку второй постоянный сигнал и формируют сигнал управления в момент достижения результатом интегрирования нулевого значения, о т и и ч а - Ию ш и й с я тем, что, с цепью увеличения жесткости внешней характеоистики преобразователя путем получения инвариантной по отношению к частоте напряжения синхронизации функциональной за- Явисимости угла управления от угла ком мутации, дпя изменения веничины и знака наклона внешней характеристики преобра эоввтеля, результат интегрирования умень Этот заряд сохраняется до момента начала второго такта (фиг, 2, ось в), Ключ 1 замкнут с момента 1 до момента С 5, В момент 1.5 заряд инти- рируюшего конденсатора равен5-ц Ь ) --ц ---(Я)1 ТаВ момент 15 включаются кпюч 3 и ключ 6, который подключает на вход интегратора заряженный вспомогательный конденсатор 14. Резистор 11 выбирают иэ усповия (4-5) Р С Сь - 1), т.е. Нэ условия практически полного разряда конденсатора 14 через резистор 11 6- - .)фт Ц 3 с К 6 б 2 цц С Э Р у:аз=( ц )фуПри 3 Р = КБ выражение (1 0) примет вид выражения (7).Таким образом, предлагаемый способ управпения позволяет получить неэввисяшую от частоты синхронизируюшего нжряжения регулируемую функциональную зависимость угла .опережения от угла коммутации.Все вышесказанное в одинаковой мере справедливо и дпя случаи выпрямителя. Формула изобретенияЗаказ 1820/55 Тираж 856 Подписное ЦНИ лиал ПГ 1 П "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7щают на величину, пропорциональную времени коммутации.2. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьщения результата интегрирования при коммутации, происходящей в первом полупериоде напряжения синхронизации, в течение времени коммутации интегрируют третий постоянный сигнал, противоположный по знаку первому.3. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения результата интегрирования при коммутации, происходящей до начала первого полупериода напряжения синхронизации время коммутации преобразовывается во вспомогательную величину, сохраняемую ее до начала второго полупериода напряжения синхронизации и вычитаемую от результата интегрирования до момента формирования фазы.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР436429 кл, Н 02 Р 13/16, 1974.2. Матчак А, Г. Одноканальная системауправления самовозбуждаюшегося инвертора 1 О тока, Сб. научно-технических статей "Приборы и системы управления". НИИ ТЭЗим. М. И, Калинина, Таллин, 1975,с, 183-188.3. Волгин Л. И. фазоимпульсный модулятор с линейной функцией преобразования,Сб, научно-технических статей "Приборыи системы управления, НИИТИ, Таллин,1972, с. 172-173.