Способ формирования опорного напряжения для управления тиристорным преобразователем, ведомым сетью

(22) 08.10.87 Иэобретещ технике и мож при управлени эователями дл напряжений м импульсно-Фа Цель изобр чества управл раз ов ат ел ем. На Фиг,1 ных Функционемый способ: насияющие способнапряжения.содержит Форо сигнала нарователь 2хоцы которых для подключеыход Формироым входом форторого подклюе относится к эл ет быть использо и вентильными пр я Формирования о огоканальных устр ового управления етения - повышен ения тиристорным н обра орныойст е воз мо ства,риведе а и х сх устро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, ВЕДОМЫМ СЕТЬЮ(57) Изобретение относится .к электротехнике и может быть использованодля формирования опорных напряженийв многоканальных устройствах, Цельюизобретения является повьппение качества управления. С помощью компаратора Формируют сигнал прямоугольнойформы, Фронты которого совпадают с 90. Бюл. М 24бирский электротехническийанцов, А.Б,Канатьев моментами перехода через ноль напряжения питающей сети, с помощью интегратора формируют опорный сигнал сучастками прямого хода длительностью180 эл,град., совпадающими по фазе ссигналом прямоугольной Формы, участками обратного хода и участками неизменного напряжения. Для повьппениякачества управления тиристорным преобразователем измеряют напряжение питающей сети, с которым синхронизировано напряжение прямоугольной формы,сдвигают его по Фазе на 60 эл.град.в сторону опережения и в сторону отставания с помощью вентилей и сумматоров, Формируют сигнал, пропорциональный сумме модулей трех сигналовсинусоидальной Формы, за счет сумматора, усилителя, вентиля и интегратора, поддерживают опорное напряжение на интервале его неизменности,равным сформированному сигналу, иформируют опорой сигнал на интервале прямого хода интегрированием полуволны напряжения питающей сети. 2 ил,реализующего предлагафиг.2 - диаграммы, поФормирования опорногоУстройство (Фиг.1)мирователь 1 эталонночального уровня, Формиопорного напряжения,соединены с клеммой 3ния к питающей сети,вателя соединен с втомирователя 2, выход кчен к выходной клемме 4 устройства. Формирователь 1 содержит пропорциональное звено 5, пропорционально-интегрирующее звено 6, пропорциональнодифференцирующее звено 7, входы которых соединены с входной клеммой 3, а выходы через вентили 8-13, соединены с соответствующими входами сумматоров 14 и 15. Выход сумматора 14 соединен непосредственно с первым входом сумматора 16 выход сумматора 15 соединен с его вторым входом через инвертор 17, а выход сумматора 16 соединен с входом фильтра 18, 5В формирователе 2 вход компаратора 19 соединен с входной клеммой 3, а его выход через вентиль 20 и первый вход сумматора 21 - с входом интегратора 22, входная клемма 3 также соединена через вентиль 23 с вторым входом сумматора 21. Выход интегратора соединен с выходной клеммой 4 устройства и с первым неинвертирующим входом сумматора 24, второй инвертирующий вход 25 которого подключен к выходу фильтра 18 в формирователе, а выход сумматора 24 через усилитель 25 и вентиль 26 подключен к третьему входу сумматора 21. 30Способ осуществляется следующим. образом.На вход Формирователя 1 поступает напряжение питающей сети (фиг.2 а). Пропорциональное звено 5 пропускает этот сигнал без сдвига по Фазе, а с помощью пропорционально-дифференцирующего звена 7, пропорционально-интегрирующего звена 6 сдвигают измеренное напряжение по Фазе на 60 эл.град, 40 в сторону опережения и в сторону отставания соответственно. На выходе звеньев 5 - 7 Формируют три сигнала синусоидальной Формы с одинаковой амплитудой и взаимным сдвигом 60 эл.град., (Фиг.2 б). Вентили 8-13 формируют сигналы, пропорциональные з модулю сигналов синусоидальной Формы, а сумматоры 14 и 15 Формируют сигналы разной полярности, пропорциональные сумме сигналов синусоидальной формы, имеющих взаимный сдвиг 60 эл. град. Эпюры, поясняющие Формирование этих сигналов, приведены на фиг.2 в,г. Инвертор 17 и сумматор 1655 формируют сигнал, пропорциональный сумме модулей трех выходных сигналов звеньев 5 - 7Выходной сигнал сумматора 16 сглаживается фильтром 18,а выходной сигнал Фильтра используют в качестве эталонного сигнала начального уровня (Фиг.2 д).На вход Формирователя 2 поступает напряжение питающей сети с клеммы 3. Это напряжение поступает на компаратор 19, формирующий двухполярный сигнал прямоугольной Формы, Фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль напряжения питающей сети (фиг.2 е). Отрицательные импульсы этого сигнала через вентиль 20 поступают на первый вход сумматора 21. На второй вход сумматора 21 поступают через вентиль 23 выделенные полуволны напряжения питающей сети одинаковой полярности с эталонным сигналом начального уровня, сформированного на выходе Формирователя 1, В данном случае с помощью вентиля 23 выделяются положительные полуволны напряжения питающей сети, которые используются в качестве управляющего сигнала для формирования прямого хода опорного напряжения. На интервале действия отрицательной полуволны напряжения питающей сети вентиль 23 закрыт и не пропускает сигнал, а выходное напряжение компаратора 19 отрицательно, Отрицательный сигнал компаратора через вентиль 20 и первый вход сумма- в тора 21 поступает на вход интегратора 22 и интегрируется, изменяя выходное напряжение интегратора от отрицательного до положительного на интервале Формирования обратного хода опорного напряжения (ох Фиг.2 ж). На интервле Формирования обратного хода опорного напряжения выходной сигнал интегратора меньше по модулю эталонного сигнала Формирователя 1 и выходные сигналы сумматора 24 и усилителя 25 отрицательны. Вентиль 26 при этом закрыт и не пропускает сигнал на вход сумматора 21. При увеличении опорного напряжения на выходе интегратора 22 вьппе эталонного сигнала начального уровня (Цзт Фиг,2 д), Формируемого формирователем 1, выходные сигналы сумматора 24 и усилителя 25 становятся положительными, вентиль 26 открывается и на третий вход сумматора поступает положительный сигнал, компенсирующий отрицательный сигнал, поступающий через вентиль 20. При этом замыкается цепь отрицательной обратной связи, включающая интегратор 22, сумматор 24, усилитель 25, вентиль26, сумматор 21, которая обеспечивает формирование участка неизменного опорного напряжения ( фиг,2 ж),следующего за участком обратного хода На интервале неизменности опорногонапряжения его величина поддерживается равной эталонному сигналу начального уровня эа счет дейстния указанной цели отрицательной обратной связи, компенсирующей действие отрицательного выходного сигнала компаратора 19, Интервал неизменного напряжения заканчивается в момент изменения полярности напряжения питающей сети с отрицательной на положительную(фиг.2 ж).В момент перехода через ноль напряжения сети (фиг.2 а) и изменения его знака с отрицательного на положительное компаратор 19 переключается и формирует на выходе импульс положительной полярности, который закрывает вентиль 20. Вентиль 23 открывается положительным напряжением и на вход интегратора поступает положительная полуволна напряжения сети. Интегратор 22 интегрирует положительную полунолну напряжения сети и его напряжение изменяется от положительного уровня, равного эталонному сигналу начального уровня, до отрицательного напряжения, При этом формируется прямой ход опорного напряжения (ефиг.2 ж) длительностью 180 эл.град. На этом интервале вентиль 26 закрыт отрицательным напряжением сумматора 24 и усилителя 25, а схема стабилизации неизменного напряжения, равного эталонному сигналу начальногоуровня, не действует, а опорное напряжение формируется как интеграл от полуволны напряжения питающей сети и имеет форму косинусоиды. Для этого постоянная интегрирования выбирается такой, чтобы амплитуда опорного напряжения в момент окончания прямого хода У(фиг.2 ж) была равна по модулю эталонному сигналу начального уровня, что позволяет сформировать симметричное косинусоидальное напряжение на интервале прямого хода. Меньшая, чем 180 эл.град длительность обратного хода обеспечивается большим уровнем отрицательного напряжения компаратора 19, чем управляющий сигнал, формирующий прямой ход, Косинусоидальная форма опорного напряжения на интервапе прямогодействие регулирования эталонного сигнала начального уровня. При этом обеспечивается прямая пропорциональнаязависимость между амплитудой напряжения питающей сети и эталонным сигналом начального уровня на выходе формирователя 1,В свою очередь, опорное напряжение в момент начала формирования пря мого хода всегда равно эталонномусигналу начального уровня и отслеживает изменение напряжения питающейсети. Если изменяется напряжение всети, например унеличивается, то од новременно увеличивается эталонныйсигнал начального уровня и увеличивается опорное напряжение в моментначала формирования прямого хода. Интегрирование большей по амплитуде по лунолны напряжения сети на интервалепрямого хода, в свою очередь, увеличивает скорость изменения напряженияот положительного до отрицательногона интервале прямого хода. Поскольку 55начало интегрирования полуволны сетиначинается с большего напряжения, тоамплитуда опорного напряжения в момент окончания прямого хода оказывается равной эталонному сигналу начальО52025 30 хода позволяет обеспечить арккосинусоидальную характеристику управления преобразователя частоты, улучшить тем самым качество его выходного напряжения и качество управления,При изменении амплитуды напряжения питающей сети осуществляется быстродействующее регулирование эталонного сигнала начального уровня, пропорционального напряжению питающей сети. Быстродействие регулиронания постоянного уровня на выходе формирователяобеспечивается за счет формирования трех сигналов с помощью пропорционального звена 5,пропорционально-дифференцирующего звена 7 и пропорционально-интегрирующего звена 6, их последующего детектирования и фильтрации с малой постоянной времени, При этом звенья б и 7 безынерционно пропускают изменение амплитуды напряжения питающей сети, а звено 6 имеет малую постоянную времени и достаточно быстро реагирует на изменения напряжения питающей сети. Фильтр 8 сглаживает шестикратные пульсации напряжения сети, имеющие малую амплитуду, поэтому его постоянная времени мала и не ухудшает быстро 1575278 1ного уровня независимо от изменения напряжения питающей сети, т.е. Формируется опорное напряжение косинусоидальной формы, симметричное относи тельно нулевого уровня, независимо от напряжения питающей сети, Это обеспечивает высокое качество управления преобразователем частоты и формы его выходного напряжения. Быстродействующее же регулирование амплитуды и начального уровня опорного напряжения при изменении напряжения сети обеспечивает малую зависимость выходного напряжения преобразователя частоты от напряжения питающей сети, что повышает качество управления.Предлагаемый способ обеспечивает формирование начального уровня и амплитуды опорного напряжения, завися- шими только от напряжения данной фазы (либо линии) питающей сети Лоэтому каждое опорное напряжение отслеживает изменение напряжения "своей" фазы сети и .влияет на изменение закона 25 управления каждым вентилем в отдельности в сторону, уменьшающую влияние несимметрии питающей сети на качество выходного напряжения,Таким образом, способ позволяет осуществить быстродействующее индивидуальное регулирование каждого опорного напряжения при изменении амплитуды напряжения питающей сети, позволяет обеспечить линейную регулировочную характеристику преобразователячастоты и повысить за счет этого качество управления тиристорным преобразователем.ф о р м у л а изобретенияСпособ формирования опорного напряжения для управления тиристорным преобразователем, ведомым сетью, заключающийся в том, что Формирует сигналпрямоугольной формы, фронты которогосовпадают с моментами перехода черезноль напряжения питающей сети, Формируют опорное напряжение путем интегрирования на участке прямого хода,равном 180 зл.град., управляющего сигнала с постоянной интегрирования, обеспечивающей симметричность опорногонапряжения относительно нулевого уровня, сброса на участке обратного ходадлительностью менее 180 эл.град., иподдержания неизменного уровня междуучастками обратного и прямого ходов,начало участка прямого хода опорногонапряжения совпадает по Фазе с сигналом прямоугольной Формы, Формируютэталонный сигнал одинаковой полярности с управляющим .сигналом и поддерживают опорное напряжение на участках его неизменности, равным эталонному сигналу, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения качества управления тиристорным,преобразователем, измеряют синусоидальное напряжение питающей сети,сдвигают измеренное напряжение по фазе на 60 эл.град. в сторону опережения и в сторону отставания и получают три сигнала синусоидальной Формы содинаковой амплитудой и взаимным сдвигом 60 эл.град., Формируют сигнал,пропорционапьный,сумме модулей сигналов синусоидальнои Формы, которыйиспользуют в качестве указанного эталонного сигнала, а в качестве управляющего сигнала используют полуволныизмеренного напряжения питающейсети.едакт орректор М.Кучерявая рст Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 179 ВНИИПИ Го Тираж енного комит 13035, Москв00 Подписноеа по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСЖ, Раушская наб., д, 4/5