Способ управления тиристорным преобразователем

ц 660 юз Соеетеиии Социалистически Республик(43) Опубликовано 30,04.79. Бюллетен (45) Дата опубликования описания 30 хГо 1 6 елам изобретенийи открытий 72) Авторы изобретени(71) Заявитель 54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ЕМэлектротехнике но для управлеователями элекИзобретение относится ки может быть использования тиристорными преобразтрической энергии,Известен способ управления тиристорными преобразователями 11, позволяющийрегулировать напряжение на включеннойпоследовательно с ними нагрузке за счетрегулирования угла включения тиристорови заключающийся в том, что управляющий 10выходной сигнал сравнивается с пилообразным (или иным переменным во времени) опорным напряжением; разность управляющего и опорного напряжений подается на нуль-орган, фиксирующий момент 15изменения знака этой разности, а нуль-орган своим выходным сигналом воздействует на управляющий электрод тиристоров,переводя его во включенное состояние. Изменяя управляющее напряжение, изменяют 20и фазу включения тиристора. Однако входное управляющее напряжение однозначнозадает угол включения тиристора, из-за чего напряжение на нагрузке (его среднеезначение) при данном управляющем напряжении нестабильно и зависит как от формыкривой напряжения силовой цепи, так и отпараметров активно-индуктивной нагрузкив зоне прерывистых токов преобразователя.Кроме того, характеристика вход в вых 30 тиристорного преобразователя (т. е. зависимость среднего значения напряжения на нагрузке от управляющего напряжения) при таком способе управления имеет существенную нелинейность - особенно в зоне прерывистых токов, что создает дополнительные трудности при реализации систем автоматического управления, включающих в себя тиристорные преобразователи.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ управления тиристорным преобразователем 2, заключающийся в том, что формируют пилообразное напряжение, интегрируя каждую положительную полуволну сетевого напряжения с се начала до момента достижения результирующего опорного напряжения, равного алгебраической сумме управляющего сигнала и сигнала, пропорционального амплитуде сетевого напряжения, в этот момент формируют импульс управления, подают его на вход тпристора преобразователя и осуществляют сброс пилообразного напряжения до нуля к началу следующего полупериода.Однако среднее значение полученного напряжения на нагрузке существенно зависит от формы напряжения питающей сети, если полуволна этого напряжения несимметрична относительно своей амплитуды, и301 Пс 1 рс 1 МСр 013 Пс)рузкп, 11 рп 11 ССЪ 1 Ъ)С 1 р 11- ИОИ 0 ИОСР)1 С,1 ЬИО СБОСГО ЗМЛИГ) ДПОО ЗПЗЧСНР 151 КРИВОЙ 1)ЗПР 5)ЖЕНП 5 И)пс 10 ЩСИ СС (И ИН 1 ЕГРИРОВЗНИС Нас 12 ЛЬНОЙ 12 С 1 И Полэскп с;)ь 110 Й полУВОлиы н 2 ИР 51)1(сни 51 сс 1 и и( ДЗ- ст однозначной информации сб иптсгралс паиря)копия в копцс этой полуволпы. При Нс 1, И)ИИ ИНДУКТИВПОСИ Б ИСПИ И)1 ГРЗК32- 151 ГИВЗНИС 10 КЗ НЗГРУЗКП 13 ИЗс),1 ЬИ) Ю ЗС Ь Отрицатсльио Иолуолпы иаиряжспи 1 сети Б зоне прерывистых токов пс у )пЫБ тся ПрИ даННОМ СПОСОбС упраБЛСИР 5) ИЗ-Зс "1 С)0 характеристика вход - выход становится псОДНОЗН 2 П 10 Й, ЗЗБИС 51 ЩЕЙ ОТ ПсРс)МС 1 РОБ Нс 1- грузки.Целью изобретения 5 Бл 5 стс 51 получение СРЕДНСГО ЗНЗЧСРИЯ ПЗИР 51)КСИР 51 На ИЗГРУЗКС, НЕЗЗВИСИЪ 10 ГО ОТ фоРМЫ Нс)ИРЯ)КСНИ 51 ИИ 1 с 1- ющсй сети и от параметров нагрузки.ПостзВлснн 251 цель дости 1 зстс 51 тсм, по ипсгрирую Гереьеинос напр 1)кспис тиристорс во впекоммутациопньш приод Д,151 ПОЛУс 1 СПИ 51 ОПОРП 010 Ис)ИР 51 ЖСПИ 51 И ИОД 2101 ИМПУЛЬСЫ УИ 1)сБ;)СИНЯ ИЗ ВХОД ТИРИСТОРОВ ПРИ ПОЛО)КИТСЛЬНОМ НсИР 5)ЖСИИП ПЗ тиристоре,Получение опорного иапря)кспия в рсЗУЛЬТспС ИОС;)ЕД 013 с)ТСЛ 1 НОГО ИпСР 1.РОБЗ- пия отрпцатсльпой полуволпы пзпряжс- НИЯ И ПОЛО)КИТЕЛЬНОГО НЗПРЯЖЕНИ 51 Н 2 1 И- ристоре позволяет измерить площадь пол)- волны напряжения питающей сети за Вычетом площади волны ЗДС самошдпкацш наГ 1)узки и 32 Вычстоъ 1 пло)Нади иадсни 51 ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО НЗПР 51)КЕ)РЯ Пс ТИРИСОРС которое строго равно срсдпему зпаСпшо (площадР) напряжения па нагрузке, 2 СРЗВНИВ ЕГО С УПРЗВ;1 ЯЮЩИЪ 1 П 2 Г 1 Р 51 ЖСИИСМ И ВЫРЗООТЗБ ИЪ 1 И 1 ЛЬС 13)(Л 101 СНИ 5 ТИР ИС ОРс преобразователя и момсг их рспет 3, получаот строгую пропорц)ин)зл)Нось СРСДПСГО ЗП 2 ЧСНИ 5 ИЗИР 5 ЖСИП 5 ПЗ Нс)ГРМЗКС И УПРЗВЛ 5110 ЩС 10 1)с 1 ПР 51 ЖСИИ 5) П(.3213 ИСП.)О 01 фОРъ)ы кРиВОЙ ис)пР 5)Кепп 5 Ии 2)ОП 1 сЙ сети и от параметров нагрузки.Е 2 Ч)иг. 1 изооражсн 2 схсьс уирс)п:СНИ 5 1 иРист 01)пым пРСООРс)ЗОВзтслсь); ис. фиГ.2 - д аграммы, поясняющие предложенный способ; иа фиг. 3 - характеристика ход - ьхо 1 тирис)ориОГО ирсоор азова 1(.- Л 51. 1, истосп 1 ику и(.р(.мсииОГО ис)пр 5 ж(.ПИ 51 1подключена нагрузка 2 через тиристор 1 илР иной управляемый вентиль) 3, напряжение которого У., подается через резистор 4 на вход усилителя 5 и иа Вход д(.- тсктора знака б; между входом и Выходом усилиелЯ 5 (В сГО ОбрзтпОЙ свЯЗИ) Г 10 Д- кгпочсны конденсатор 7, диод 8 и разрядпый ключ 9; выход усилителя 5 через резистор 10 иодключсп ко входу усилителя 11, . мс)кду входом и выходом которого 3 егообратной связи) подключены резистор 12 и ди 01 13; )(О Бхочмс)п)и)с;511 1 ср(3 р(зп.( 1 Ор 14 Гс)КЖ( ПО,РК,1 К(.п П( ) 0 ИИП()П)сп , и)С5) 3,и ) С сР 5)ЖССМ ( Бход успг 1 и 10515) 11 подк)1101 си и Одиомг из ВХОДОВ ЭГ 1 СЪ 1 СИ 1 с 11 10, 1(0 13 ТОРОЪ 1 У БХОД КОторого подкло:сн выход детектора знака 6; выход элсмспга И 16 подклк)чеи к управ)ОП 1(ыч элсктроду 17 )ирисОра 3 и ко ХОДУ Р ЗЗР 5)ДИ 010 К,) К) З с 3 ПРс) БЛ) )0).1(Ъ)", :32 М(с ИИ(Ъ КОП ГЗК 10)3 ЭГО)О К.1 Ю)3.УС) р(ПС ГБО р;)0)32)С (,)Сду 10 ПРИЪ брс)- :30 М,Б момент времени )=- О (см. фиг. 2)соотвстствующи началу отр)щательной по- Г) ВОлны нспр 51)ксии 51 иа 1 ирис Горе 3, если рассматриваемому ркиму предп 1 ествовал режим с Ь = О, начинается процесс форЪ 1 ИРОБЗНИ 51 ОПОРНОГО ИЗИР 51 ЖЕНИЯ - И 1 ПЕ)- рирование усилителем 5 (усилРтсгь 5 совместно с резистором 4 и конденсатором 7 пр(дстзвл 5 ет сооой интеГиру 101 ций усилитсль) Отрпц 21 сльной НО;1 уволпы паир 5)жсПИ 51 Пс ТИрпС 10 рс, Покс)Зс 1 НИОЙ Нс 1 фИГ. 20.13ХОдиое Пс)иряЖСПИС уСИЛИ)Сс(51 5 ИЗОбра.,.10 пусИм В моъ 1 снт 1)рсъ 1 сни ) ОкакоооРс)ЗИО Р 13 МСИИЛОСЬ )НРЗБ.51 ЮШСС ИЗПР 51 Ж(; - пис источника 15. При этоь; на выходе уси( литсля 1 соз)иива 101 цсъ Оиорнос и (иравЛ 5 ПОЩСЕ ИЗПР 5:Ж(.НИС, П 051 БИС 5 СИГПЗ;1, КО- тОрыЙ Нос 1 уп)п Н 2 Один из БходОВ 510 ГИ)секо)( ЭГ)(ъ)с 3 И 1(, 110с)( Кс)1( пс и О- рой вход элсмс)па И 16 поступает пулевой -32 сиИс); с Выхода дст(к)ора Зизкз 6 (дстск)ОР Зпс)КЗДЗ(.Т Ис. )3 ЫХОДЕ ЛОГИЧЕСКУО СДИИИЦУ ТОЛ) КО П(И ИОЛОЖ 1 ПСЛЬНОМ Н 2- Ир 5(СПРН Пс ТпрИСТОИС 3), ГО Па ВЫХОдс э;)смсп 13 11 1 ОудсГ ну;1 СБОЙ сиГИЗГ 1; уи- сР) рсБЛ 51)ои(ии СИГИЗЛ Бк;по(сии 51 )ирР 1 стОра 3СЛСДО)3 сПС.1 БИО, Ъ 10 ЖСГ ОЫ 1 ВЫРЗООТ 2 Н О;1 ЬКО ПРИ ПОЛОЖГ(ЛЬПОЪ 1 ПЗПР 51 ЖСИИИ Нс э 10 м 1 ирис Орс. ПрОцссс ип 1 сГриро)3 зни 51 "родолжастся и после появления на тири стОрс полОж 1 псльнОГО изпр 5)жсииЯ.Б момеп времени 1 выходной сигнал интсГриру 10 п 1 СГО уси;1 НГСЛ 51 5 стзпс 1 рзвныь Ь па вход элемента И 16 с Выхода усилиТЕЛ 51 11 СПО)3 с ПОСТуипГ ЛОГИ)Секс)51 СдИНИ Ис 1 Котор 251:1 Р ЭТ 01 рс)3 131 ЗОБСТ Иояв,1 СПИСУПРси),)5101 ЦС)0 СИГНЗ,12 Нс БЫХОДС ЭГ)СЫЕН 1 Л 10 и )3 к:Очс)1 ие )ир 1)сторз 3, тзк К 2 Пс 1 ПР 5)КСИИС Иа ЭТОМ ТИРИСТОРС ПО;)ОЖИТС;1 ЬДстсктор зпзка 6 подаст пз торОЙ 53 ВКОД э:съ)си 2 И 16 лОГис 1 еску 10 сдРРЦм.ОДРОврсыснпо выходной сигнал элемента 11 16 Боздспствует на ключ 9, контакты ко- ТОРОГО За) ЫКс 1101 Ся, ООССисс 1 ИВ 251 СОРОС опорного Напри)кения (пулевое Напряжение ии па выходе интегратора 5 после вклн)чения1 пристора), Если бы нагрузка была чисто активной (Г. с. сели бы сс электромагнитн 2 я пост 051 нис 5 Т = 6)то В исрВый же интервал роводимос)и среднее значение на (5 Нагрузке было бы пропорционально Утак45 50 55 60 65 как момент вклеочсция тиристоря соответгтвует (см. фиг. 2,в)и -х - с т -нггде .Еи УЕ - мгновенныс значения напряжений у силителя 5 н управляющего сигнала, подаваемого от источника 15 соответственно; У, У, и У, - среднис зя пол- период значсттия папряекстПй сети (источнцка гитанил 1), етдпрякенил иа тиристорс 3 и тЯпрлекения иа еЯгпузке 2 соответстВсн 10. НО ССЛИ НЯГРГЗКЯ ИМЕЕТ аКтИВНО-ЦЦ- гтивньтй характер, то под действием Э С гямоиндмкции ее ток будет затлнут в наЯльетмо часть отршательцого полуперио- ДЛ тЯПРЯЯЕПИЯ СЕтц (СМ. КРПВУтО С атСтцВ-ого падения напряжения ня фпг, 2,а), а пчйтцадь отрицателтц ои полмволеьт ттапряжсиия ета тиристоре 3 мысньшится ца Вс.чтнпн площадт ттол,волны ЭЛС самоин,ч кции нагр зки (см. фнг. 2,б), что б дст тйсприпятост.чите,чех 5 кд СццеСенце спеднсго значения напряжения стония пцтация 1 до вслтиппы Г,. Из-зд этого в слгдмйций интервал проводимости вклточс ттис типисторд 3 произойдет в момент впс ъгив рсзмльтате чего по срсдетехтм з Лил тпо бдст скомпецсировлцо ицдмктпвцц иялл 1 те напряесенгтя (ЭДС сдхОицдукицит ца нагрузке, имевшее место в ппедшествх юиий интервал проводимости. 11 роИсее НОСИТ ЗатУХатошнй ХаРаКтЕР, ПРИЧС Гчяняя СОСТЯВЛЛОИ 1 ЯЛ тоЯ ИДГРУЗКЦ поцснциальня и хярактерттз ется частотой питаютттсц сети и постоянной времени наги зки Т.Гтдтттчсстсдя хдпдктерпстшсд тирпгтопного прсобразогатсля, который пргчстявллст собото сп;товая деть схсхты фиг. 1 (источник питания 1, тагргзтса 2 и тиристор 3) представлена на фиг. 3.Чем выше электромагнитная постоянная времени нагрузки, тем меньшее среднее значение напряжения может быть ня ней полмчено (напомним, что для простоты рассматривается случай однофазного однопо- ,5 пернодного вт.тпрямленпя, когда цст зо Непрерывных токов), но до точки насытцнттл тта характеристике вхйл - втход прсобпазоватгчл стабильно обеспечена строгая линейность этой хапяктеоистикт незаштсимо от формы кривой питятопсгй цапрлексцил и от парахСтров еЯгрмзкт.Гослиценнс управляемых по дянпохч спсгога тиристоров в многофазный ппеобразоватгль обеспечивает этом преобразовдте:тю строго стабильную хярдктсристттто вход - выход тдкке и в ре;киме нгпрсрывных токов, т. г. Переход из зоны преоывттстих токов нс здтСтее еа статической хапяктсрнстике вход - выход такого тпристорйго ппеободзоватгчя.Гслт источник 1 пхтест постйлецуо составляюнуо напряесепия, лбо нагрмзкд имеет противо-ЭДС (в качестве нагрузки 2 5 10 15 20 25 30 35 40 прцмсцл дВигдтсчь пост 051 нцОГО тоа), то и в этом случае тиристорцьтй прсобрдзйвдтель сохраетяет линейность характеристики в.сод - выход.Данный способ управления тпрпсторцым прсобразовате;техт в отличие от известит.х способов обеспечивает стрйгмО тт стабильГгю линейность зависимости среднего цап 1 члжсттил нд цягрзОс йт ппдвллОпего ндпрлексция исздвисимо от пдпдмстров этой ттягрмзкц и йт с 1 Орхьт НИВОЙ ндпЕтяжсцил Ги,чОВОГО истоИтЕд читяицл. Этй рсз 0 мп. Поидет рсдл Запито мд;симальцо возможттого быстг 1 одсйствия систс м автохтятического ппавлсния, всл 0 дОцПх в сгбл тиристогНьг пргобпдзовдтсли, позволяя более эср 11 стстивцо пйлт,зйвдться Гсгм дпгсетялйм тсорпп тт трятики литсйньтх систем Явтй,1 ДТИСС 1 СОГО ХПГ ЯВ ЧСЦИЛ.,Тапттый способ позволяет Г. лОбой могцт пОлйжтгчьнйт пйчмвйлеьт нлпрлжс цил ттд ттрпстопс с мппеждснилт вычислит то срсднсс зляение напряженпл, йтопое сбмдгт ца цдгрмзтсс, сслп тттпттстор бмдст в этот мо еит влючсп, и обеспечивает тлоц мохтсттт вчю тентя ти 11 истопд, при о- ТСй. ГдЧДЕТИПМСТСЛ ЗЛЛДЕ 1 НОС СПСДИСГ ЗЦЛ- илтис цдттряжс титл цд цдгр зкс. Все извсстти;тс ло иастолисгй Вплтети способы прлвлс пил давали по;обцый рсз льтдт лшиь таят с.тсдствис тзмгрлшл фдтпцссого ргзмльтятд вкспочсппл тиристора, т. с. с заттдздывяцием ття ицтепвал пповодимости тт с соответственно сниженным быстродействие.,т.Глс,човдтельто, ппихтенгнис дацного споГОбд ППЛВЛГИИЛ ТИтСТОрцттт ПрЕОбряЗОВаддст ис тйльо стдсбич 11 мто лпнсйцйгть хардтечистис, НО п подво,чяст пйвьтсит, быстролгйствпс системы автомдтпчестсого регулттроватцтя. включающей в ссбл тпристорный преобразователь. Формула изобретения Гпособ упрявленття ттрпсторньтм прсобрдзовдтелем, состоящий в тохт, то Ентсгрируют персмлтцое ЕЛИзлесентс длл получецил опорцого напряжения, сравнивают опйпнйс напттяестцтс с цапряетсснист управлсттил, сЬорхтглют пмпу;тьсьт упрдвллтил в хйснт равлтствя этих напряжений, полают п и лт.ст. мтравлсция ца тирпсторьт прсобрлзоватглл и сбрасывают опорное иаиржс циг до н ля, о т л и ч а то тц и й с л те, то, с целью получлИл срслиего зцагнц 51 няп 1 чяжснил ня няГ 1 зке, незяВцси- йгй йт 1 юрмьт идпряжлтия питаютпсй ссти и от ттарамстров нагрузки, ццтсгрпруют псргсццое ндпрлжстиг иа тиристорс во вттсй.т;Гтдциоццьтй перОд для почмчсцпл йпйр го цдпряжсцил и подают импульсыирлвлспил цд Вход тпрпсторов при поло нтск,цохт идпряеклшп на тЕристйрг.660187 Фиг 1 Источники информации,принятые во внимание при экспертиз 1. Каталог - справочник 08,30,07 - 73. Тирпсторные электроприводы на базе прсобразователсй серии КПТ, М., Информэлектро, 1973, с. 20 - 22.2. Авторскос свидстсльство СССР Лд 525224, кл, Н 02 Р 1316, 26.06.74.660187 Онг онгм гу тавитель арфенова дактор В. Левятов Корректоры: Е, Угроватова и Р, Беркович пография, пр, Сапунова, 2 Заказ 693/13 Изд.277 НПО Государственного комитета С 13035, Москва, ЖТираж 865по делам изобретений наушская наб., д. 4/5 Подписноытий