Способ регулирования тока нагрузки тиристорного преобразователя и устройство для его осуществления

;,ндОП И гЙ,ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Своз СеветсюаСоцацвстмчесваРеспублик(ц)661536 61) Дополнительн авт. сви 2) Заявлено 2 (21) 2454286/24 Я)М,К.605 Г 1/64// Н 02 Р 3/16 с присоединением за и всудврстмины ивап СССР в делам изюбретен и аткрытнй) Приорит публиковано 05.05.79, ата опубликования опи юллетень1 ДК 621.3 871088.8) ания 15,05.79(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА НАГРУЗКИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И УСТРОЛСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение касается управления тиристо нь 1 ми п еоб азователями. Р Р РИзвестен способ адаптивного регулирования то а нагрузки тиристорного преобразователя, а также адаптивные регуляторы, изменяющие коэффициент усиления при переходе к регулированию из режима непрерывного тока в режим прерывистого тока и наоборот для увеличения быстродействия в режиме прерывистого тока 1. Недостатками указанного технического решения яв о ляются сложность, связанная с выявлением прерывистого тока и изменением параметров регулятора; трудности получения высокого качества процессов регулирования в моменты скачкообразного переключения, связанные с наличием переходного процесса при переключении, кроме того, принудительное изменение коэффициента усиления регулятора не учитывает длительность и амплитуду тока за интервал дискретности, тогда как среднее значение тока имеет плавный харак- тер изменения, что может вызвать колебательный процесс при переключении, а отсутствие контроля тока при его прерывисм характере снижает диапазон устоиго регулирования. Известен также способ регулирования тока нагрузки тиристорного преобразователя путем формирования управляющего напряжения на входе системы фазового управления, пропорционального сигналу рассогласования, и изменения фазы управляющих импульсов в зависимости от этого напряжения, повышения коэффициента усиления при малой величине сигнала задания и устройство для его осуществления, содержащее входной операционный усилитель, подключенный первым входом к источнику напряжения задания, а вторым входом к датчику тока нагрузки преобразователя, включенному в цепь обратной связи по току нагрузки преобразователя, систему фазового управления на выходе операционного усилителя. Входной усилитель устройства имеет нелинейную обратную связь, предназначенную для повышения коэффициента усиления усилителя при малой величине напряжения задания 12.Недостатком устройства является наличие статической ошибки регулирования в связи с пропорциональной характеристикой входного усилителя, сложность схемы усилителя, связанная с реализацией нелинейной обратной связи. Увеличение коэффициента усиления усилителя при малых сигналах связано с усилением дрейфа нуля устройства и усилением помех,Кроме того, отсутствие контроля тока при его прерывистом характере вызвано применением системы фазового управления с вертикальным принципом формирования управляющих импульсов.Наиболее близким к изобретению является способ регулирования тока нагрузки путем изменения фазы управляющих импульсов в функции двух сигналов рассогласования, для формирования каждого из которых измеряют ток нагрузки, и сравнения этих сигналов с опорным напряжением, синхронизированнымс. напряжением сети, причем для получения первого сигнала рассогласования сигнал задания суммируют с сигналом обратной связи по току нагрузки, а также устройство для осуществления данного способа, содержащее генератор опорного напряжения и имеющее два управляющих входа, один из которых подключен к источнику напряжения управления и второйк выходу широтно-импульсного модулятора 31.Недостатками известного решения являются нелинейность регулировочной характеристики преобразователя по току, связанная с линейностью характеристики устройства, в результате чего не обеспечивается компенсация нелинейности характеристики преобразователя; значительная инерционность, связанная с изменением фазы управляющих импульсов с помощью сигнала, воздействующего на постоянную времени время задающего контура генератора опорного напряжения; наличие субгармонических составляющих в токе нагрузки преобразователя, вызванных асимметрией управляющих импульсов, и невозможность уменьшения асимметрии в связи с изменением крутизны опорного напряжения и сложность приме. нения в системе регулирования в связи с необходимостью широтно-импульсного модулирования сигнала рассогласования и наличием ошибки, вызванной данным преобразованием сигнала рассогласования.Целью изобретения является линеаризация регулировочной характеристики преобразователя по току, улучшение формы тока нагрузки и расширение диапазона устойчивого регулирования.Цель достигается тем, что перед формированием управляющих импульсов их смешают по фазе, для чего первый сигнал сравнивают с опорным в моменты перехода напряжения сети через илевое значение,причем для получения второго сигнала рассогласования сигнал обратной .связи выпрямляют, дифференцируют и суммируют с первым сигналом рассогласования.В устройстве, реализующем данный способ, эта цель достигается тем, что оно дополнительно содержит выпрямитель и суммирующий усилитель, а система фазового управления имеет два аналоговых входа, причем второй вход системы фазового уп, равления соединен с выходом суммирующего 10 усилителя, а первый вход суммирующего усилителя связан с выходом операционного усилителя, второй вход - с выходом датчика тока через последовательно включенные выпрямитель и введенную дифференцирующую цепочку и третий вход - с источником напряжения постоянного тока.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 - диаграмма работы системы фазового управления преобра- зователя26 Способ регулирования тока нагрузки преобразователя заключается в том, что при астатическом законе регулирования вводят дополнительную отрицательную обратную связь по току на вход системы фазового управления. Введение дополнительной отрицательной обратной связи приводит к линеаризации регулировочной характеристики преобразователя, нелинейность которой связана с наличием зоны прерывистых токов и определяется регулировочной характерис- ЗО тикой системы фазового управления.Для устойчивого регулирования при введении дополнительной обратной связи образуют два канала фазового сдвига управляющих импульсов преобразователя, один из которых реагирует приближенно на среднее значение сигнала рассогласования, а второй канал является быстродействующим и реагирует на мгновенное значение сигнала рассогласования. Выпрямленный и продифференцированный сигнал дополнительной об ратной связи подают на вход быстродействующего канала фазового сдвига импульсов, где он суммируется с напряжением, пропорциональным сигналу рассогласования, Управляющим напряжением первого канала является напряжение, пропорцкональное сигналу рассогласования. Фазовый сдвиг импульсов по первому каналу осуществляется путем сравнения опорного напряжения с управляющим напряжением перед формированием управляющих импульсов в точке отсчета угла управления, совпадающей с моментом перехода напряжения сети через нулевое значение благодаря изменению амплитуды опорного напряжения. По второму каналу фазовый сдвиг импульсов осуществляется путем сравнения того же опорного на и ряжения с напряжением, пропорциональным сигналу рассогласования и сигналу дополнительной обратной связи, и формирования в момент сравнения управляющих импульсов. Дифференцирующая составляющая сигнала обратной связи приводит к уменьшению асимметрии управляющих импульсов.Устройство:одержит входной операционный усилитель 1, подключенный к источнику 2 напряжения задания и к выходу датчика тока 3 нагрузки преобразователя, включенного в цепь обратной связи по току. Выход операционного усилителя 1 подключен к первому входу системы 4 фазового управ ления, второй вход которой соединен с выходом суммирующего усилителя 5. Усилитель 5 снабжен тремя резистивными входами, первый из которых связан с выходом операционного усилителя 1, второй через выпрямитель 6, нагруженный на дифференцируюшую цепочку 7; связан с выходом датчика тока 3, и третий подключен к источнику 8 напряжения постоянного тока. Система фазового управления соединена с преобразователем 9, нагруженным на актив но-индуктивную нагрузку О.Регулирование тока осуществляется следующим образом.При нулевом значении задающего напряжения угол направления преобразователя устанавливается в соответствии с нулевым значением тока нагрузки преобразователя. При наличии задающего напрякения с выхода операционного усилителя 1 поступает напряжение на вход системы 4 фазового управления. Усилительимеет пропор ционально-интегральную характеристику. Система фазового управления имеет два управляющих входа. Фазовый сдвиг импульсов в системе управления осуществляется благодаря опорному на и ряжениюл для каждого фазосдвигаюшего устройства. Количество устройств определяется фазностью схемы выпрямления преобразователя щ; Временной интервал между опорными напряжениями составляет - , где Х - периодТколебаний напряжения сети. Генерация на пряжения происходит в моменты синхронизации, определяемые фазой синхронизирующего импульса. В моменты синхронизации .1 имеет максимальное значение (момент времени 1, на фиг, 2). Фазовый сдвиг импульсов относительно момента синхронизации осущестцляется в зависимости от двух управляющих напряжений, воздействующих на длительность1 и, следовательно,на величину угла управлейия преобразователя. В момент синхронизации, от которого производит ся отсчет угла управления, амплитуда 1.)д определяется напряжением Ц, снимаемым с выхода операционного усилителя. Уровень напряжения Ц, снизу определяется напряжением 10, снимаемым с выхода суммирующего усилителя. В момент сравнения (на диаграмме фиг. 2) происходит формирование импульса управления преобразователя, генерация .1 д прекращается и отсчет угла управления (фазы импульсов) заканчивается. Коэффициент передачи системы управления определяется наклоном опорногонапряжения к оси времени (угол ф на диаграмме фиг. 2), Благодарянапряжению постоянного тока, подаваемого на вход суммирующего усилителя, движение напряжений Ь, и 1 происходит встречно, что вызывает двойное изменение угла управления при изменении выходного напряжения усилителя 1. Изменение угла управления а при изменений напряжения без учета дискретности происходит мгновенно. По данной составляющей угла управления система управления является быстродействующим звеном и охватывается вместе с преобразователем и нагрузкой дополнительной отрицательной обратной связью по току. Для осуществления обратной связи в реверсивном преобразователе сигнал с выхода датчика тока выпрямляется. Выпрямленный сигнал через дифференцирующую цепочку 7 подается на вход суммирующего усилителя. Дополнительная обратная связь приводит к.уменьшенио коэффициента усиления охватываемого контура, а также повышает его быстродействие. Снижение коэффициента усиления происходит прй непрерывном токе нагрузки п 1 еобразователя. При прерывистылх токах обратная связь не действует в связи с дискретностью выработки управляющих импульсов, и, следовательно, коэффициент усиления при прерывистых токах за счет дополнительной обратной связи не изменяется. Снижение коэффициента в области непрерывных токов и сохранение коэффициента усиления при прерывистых токах ведет к линеаризации регулировочной характеристики преобразователя и, следоваТельно, повышению быстродействия в зоне прерывистых токов при Отработке задающего воздействия.В установившемся процессе поддержание заданного значения тока сопровождается появлением субгармоническпх колебаний, вызываемых наличием асимметрии управляющих импульсов. Для подавления этих колебаний сигнал обратной связи на вход суммирующего усилителя заводится через дифференцирующую цепочку, благодаря чему увеличивается крутизна заднего фронта пульсаций в управляющем напряжении, по которому происходит сравнение с опорным напряжением и выработка управляющих импульсов. Это приводит к выравниванию пульсаций тока, эффекту повышения симметрии импульсов управления преобразователя и, следовательно, улучшению формы тока,Для исключения статической ошибки регулирования входной операционный усилитель имеет пропорционально-интегральную характеристику, благодаря форсировочной6615366части которой обесгге 1 йвается Компенсацн "щийся тем, что, с целью лннеаризации .ре инерционности нагрузки преобразователя, гулировочной характеристики, улучшенияуменьшенной за счет дополнительной об. формы тока нагрузки и расширения диапа ратной связи. Поскольку система фазового зона устойчивого регулирования, перед форуправления по первому каналу фазового мированием управляющих импульсов их смесдвига импульсов и составляющей угла уп- й,Шают по фазе, для чего первый сигнал равления аь зависящей от напряжения на сравнивают с опорным в моменты перехода выходе операционного усилителя 1, реагн- напряжения сети через нулевое значение.рует на среднее значение этого напряжения, 2, Способ по и. 1, отличающийся тем, то обеспечивается контроль и астатическое/ что для получения второго сигнала рассог.регулирование при прерывистом токе как по ласования сигнал обратной связи выпрямзадйвйему, так и возмущающему воздейст,й ляют, дифференцируют и суммируют с первням. -" .- -вым сигналом рассогласования.В связи с тем, что перед формированием 3, Устройство для осуществления спосоуправляющих импульсов происходит сме- ба по пп. 1, 2, содержащее входной операщение управляющих импульсов по фазе бла ционный усилитель, подключенный первым годаря сравнению опорного напряжения свходом к источнику напряжения задания и напряжением, пропорциональным сигналу вторым входом к датчику тока нагрузки прерассогласования, в моменты синхронизации образователя, включенному в цепь обрати формированием второго сигнала рассогла- ной связи по току нагрузки преобразователя, сования путем выпрямлении, дифференци систему фазового управления.на выходе оперования сигнала обратной связйиСуммиро- рационйого усилителя, отличающееся тем, вания его с первым сигналом рассогласова- что оно дополнительно содержит выпрямивия, достигается линеарнзация регулировоч- тель и суммирующий усилитель, а система ной характеристики преобразователя, улуч- фазового управления имеет два аналоговых шается форма тока, обеспечивается устой- входа, причем второй вход системы фазово"чивое регулирование с нулевого значения го управлений соединен с выходом суммирутока. 33 ющего усилителя, а первый вход суммирующего усилителя связан с выходом операцион;1 ного усилителя, второй вход - с выходомФормияа изобретения датчика тока через последовательно вклю - ченные выпрямитель ивведенную диффе 1. Способ регулирования тока нагрузки" . ренцирующую цепочку н третий вход - стиристорного преобразователя путем изме- Ю источником напряжения постоянного тока, нения фазы управляющих импульсов в функ-" ,Источники информации,ции двух сигналов рассогласования, для . принятые во внимание при экспертизе формирования которых измеряют ток нагруз 1. Автоматика и телемеханика,11, ки, и сравнения этих сигналов с опорным 1964; с. 1601.напряжением, синхрбнизированиым с на. Динамика вентильного электроприво-пряжением сети; причем для получения пер- да постоянного тока, под ред. А.Д. Позде-,. Ивого сигнала рассогласования сигнал зада- вва, М., Энергия, 1975, с, 209. рис, 87.ния алгебраически суммируют с сигналом3, Авторское свидетельство СССР обратной связи по току нагрузки, отличаю- ,% 261546, кл, Н 03 Р 13/16, 1967.бктааюЕ 4 ь Ю, Андреев редактор В, Фельдман Техред б;ЛуговаяКорректор И. Макеева Заказ М 75/6 Тирам 934 . аоданевюе ЦНЙЙПИ Государствеандм комнтета СССР по делам изобретений" н -открытий 113035, Москва, Ж - 36, Рауаекая наб., д, 4/6 Фнлнал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4