Способ управления тиристорным преобразователем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскии Социалистических Реслублик(61) Дополнительное к авт, сеид-ву(22) Заявлено 10. 11. 78 (21) 2683845/24-07 с присоединением заявки Мо -(53)М. Кл. Н 02 Р 13/16 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30. 08. 80(72) Авторы изобретения М.А, Баринов и В.К. Воронов Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро крупных электрических машин(71) Заявитель 54) спОСОБ УпРАВлениЯ тиРистОРным ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам управления силовыми тиристорными преобразователями и может быть использовано для управления тиристорным возбуждением синхронных машин.Известен способ управления тиристорным преобразователем (ТП), состоящий в том, что формируют опорное напряжение пилообразной формы, синхронизированное с напряжением сети,. сравнивают с изменяемым по величине постоянным управляющим напряжением и в момент их равенства формируют импульс управления 11.Недостатком данного способа является ограниченные функциональные возможности при использовании преобразователя в системе возбуждения 2 О электрических машин переменноготока, где в качестве напряжения управления используют напряжение или ток статора машины.Наиболее близким к предлагаемому 25 является способ управления тиристорным преобразователем, состоящий в том, что формируют опорное напряжение пилообразной формы, синхронизированное с напряжением сети, сравни". вают опорное напряжение с напряжением управления и в момент их равенства формируют импульс управления 2.Недостатком данного способа управления тиристорным преобразователем являются ограниченные функциональные возможности.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе формируют напряжение управления пилообразной формы, синхронизированное с напряжением синусоидальной формы той же частоты, что и напряжение сети, фаза которого меняется относительно напряжения сети, причем, если угол наклона опорного напряжения больше угла наклона управляющего напряжения формируют управляющее пилообразное напряжение от минимального значения, равного мгновенному значению опорного напряжения при .минимальном угле управления, до максимального значения, равного мгновенному значению опорного напряжения при максимальном угле управления, а в случае, если угол наклона опорного напряжения меньше наклона управляющегонапряжения, ограничивают максимальное значение управляющего напряжения промежуточным значением относительно источника питания и мгновенногоного значения опорного пилообразного напряжения при максимальномугле управления и формируют вертикальные фронты ограничений опорного напряжения, как перепады напряжений; от максимального значениянапряжения источника питания дозначения опорного напряжения при1 Оминимальном угле управления и отзначения опорного напряжения примаксимальном угле управления до нуля питания.На фиг. 1 представлена временная диаграмма, характеризующая момент генерации управляющего импульса; на фиг,. 2 :". 3 - временныедиаграммы ограничений по углу зажигания тиристоров; на фиг. 4 - 2 Облок-схема управления тиристорнымвозбуждением бесщеточной синхронной машины по предложенному способу управления ТП.Кривой 1 на диаграммах обозначеноопорное пилообразное напряжение,кривой 2 - управляющее пилообразное напряжение, кривой3 - напряжение сети, кривой4 - напряжение входного сигнала, 5начало опорного напряжения, б - момент генерации управляющего импульса, 7 - угол включения тиристоров,8 - угол между опорным 1 и управляющим 2 напряжениями, 9 - максимальный угол включения тиристоров; 10 - З 5минимальный угол включения тиристоров 1 10 - минимальный угол включения тиристоров.Блок-схема содержит тиристорныйвозбудитель 11 бесщеточной син Охронной машины 12, трансформатор13 тока и трансформатор 14 напряжения, сумматор 15, синхронизатор 16,генератор 17 управляющего пилообразного напряжения, формирователь18 пилообразного напряжения, компаратор 19, умножитель 20 частотыи усилитель 21 мощности, выход которого является выходом устройствауправления. 5 ОКак показано на диаграмме (фиг.1)точка пересечения опорного 1 и управляющего 2 пилообразных напряженийопределяет момент б генерации управляющего импульса. Опорное напряжение 1 синхронизировано с напряжением 3 сети, причем начало и конецформирования развертывающего фронтасовпадают с переходом синусоидысетевого напряжения 3 через нульНачало развертывающего напряжения 2 Ясинхронизировано с напряжением 4входного сигнала. Этим сигналомможет быть, например, ток статнасинхронной машины (СМ), фаза которогоизменяется относительно напряжения д в различных режимах работы СМ, либофаза сигнала, полученного в результате суммирования тока и напряжениястатора одной или различных фаз СМ в пропорциональности, соответствующей заданному закону регулирования. фазовый сдвиг управляющего 2 пилообразного напряжения приводит к изменению угла 7 включения тиристороя. Угол 7 включения отсчитывается от начала 5 формирования опорного напряжения 1 до момента б генерации управляющего импульса, В случае фаэового сдвига управляющего напряжения 2 под влиянием Фазы напряжение 4 входного сигнала до совмещения начал опорного 1 и управляющего 2 пилообразных напряжений (управляющее йапряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала в этом случае показаны пунктиром), момент б генерации управляющего импульса определя-, ется углом 7 включения, равным нулю. Это показывает, что Фазовый сдвиг управляющего импульса связан коэффициентом усиления с вызвавшимего фазовым сдвигом управляющего напряжения 2. Величина коэффициента зависит от угла 8 между развертывающими Фронтами опорного 1 и управляющего 2 пилообразных напряжений, так как при неограниченном измене" нии этого угла коэффициент усиления изменяетсяв широких пределах и имеет период повторяемости, равный йЦиаграмма, представленная на фиг. 2, соответствует случаю, когда угол наклона ойорного напряжения больше угола наклона управляющего напряжения.При фазовом сдвиге управляющегонапряжения 2 за разрешенный диапазон управления, определяемый длительностью развертывающего фронта управляющего напряжения 2, развертывающие фронты опорного 1 и управляющего 2 напряжений не имеют точки пересечения,и ограничения по углу включения ти-.ристоров достигаются следующим образом.При фазовом сдвиге управляющегонапряжения 2 за разрешенный диапазон управления влево (управляющеенапряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала на фиг. 2 показаны пунктиром) фаэовое положение управляющего импульса однозначно определяется максимальным углом 9 включения тиристоров за счет равенствауровня напряжения, ограничивающего управляющее напряжение 2, мгновенному значению опорного напряжения 1 при максимальном угле управления.,При фазовом сдвиге управляющегонапряжения 2 за разрешенный диайазон управления вправо (в этомслучае управляющее напряжение 2и напряжение 4 входного сигнала показаны штрих-пунктиром) фазовое положение управляющего импульса однозначно определяется минимальным углом 10 зажигания тиристоров за счет равенства уровня напряжения, соответствующего, началу формирования развертывающего фронта управляющего напряжения 2, мгновенному значению опорного напряжения 1 при минимальном угле управления.Диаграмма, представленная на . фиг. 3, соответствует случаю, когда угрл наклона развертывающего фронта опорного напряжения меньше угла наклона развертывающего фронта управляющего напряжения. 15Опорное напряжение 1 имеет вертикальные фронты ограничений, сформированные как перепадынапряжений: от максимального значения напряжения источника питания до значения опор О .ного напряжения 1 при минимальном угле управления и от значения опорного напряжения 1 при максимальном угле управления до нуля питания. Максимальное значение управляющего напряжения 2 ограничено промежуточным значением относительно источника питания и мгновенного значения опорного напряжения 1 при максимальном угле управления.При фазовом сдвиге управляющего напряжения 2 за разрешенный диапазон управления влево управляющее напряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала на фиг, 3 показаны пунктиром) фаэовое положение управляющего З 5 импульса однозначно зафиксировано относительно ограничивающего вертикального фронта опорного напряжения 1 при минимальном угле 10.При фазовом сдвиге управляющего напряжения 2 эа разрешенный диапазон управления вправо (в этом случае управляющее напряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала показаны штрих-пунктиром) фаэовое положение управляющего импульса однозначно зафиксировано относительно ограничивающего вертикального фронта опорного напряжения 1 при максимальном угле 9.Устройство управления работает следующим образом.Сигналы с трансформатора 13 тока и трансформатора 14 напряжения поступают на сумматор 15, где происходит их суммирование в фазовой после довательности и амплитудой пропорциональности, определяемой заданным законом регулирования. С выхода сумматора 15 сигнал поступает на синхронизатор 16, представляющий фазо О сдвигающий блок. Способ управления тиристорным преобразователем, состоящий в том, что формируют опорное напряжение пилообразной формы, синхронизированное с напряжением сети, сравнивают опорное напряжение с напряжением управления и в момент их равенства формируют импульс управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, Формируют напряжение управления пилообразной формы, синхронизированное с напряжением синусоидальной формы той же частоты, что и напряжение сети, фаза которого меняется относительно напряжения сети, причем, если угол наклона опорного напряжения больше угла наклона управляющего напряжения, формируют управляющее пилообразное напряжение от минимального значения, равного мгновенному значению опорного напряжения при минимальном угле управле" ния до максимального значения, равного мгновенному значению опорного напряжения при максимальном угле управления, а в случае, если угол наклона опорного напряжения меньше наклона управляющего напряжения, ограничивают максимальное значение управляющего напряжения промежуточным значением относительно напряжения Выходной сигнал синхронизатора 16запускает генератор 17 пилообразногонапряжения, с выхода которого управ ляющее пилообразное напряжение подается на один из входов компаратора 19,Синхрониэирующее напряжение с тран сформатора 14 напряжения поступает на вход формирователя 18 пилообразного напряжения и с его выхода сформированное опорное пилообразное напряжение поступает на второй вход компаратора 19. В момент времени, когда разность мгновенных значений опорного и управляющего пилообразных напряжений изменяет свой знак, компаратор срабатывает и дифференцированный сигнал с выхода компаратора 19 подается на вход умножителя 20 частоты, с, выхода которого импульсы, расстояние между которыми 180 эл.град поступают на вход усилителя 21 мощ" ности, выход которого соединен с уп". равляющим входом тиристорного возбудителя 11.Использование в качестве сигнала управления второго развертывающего напряжения расширяет функциональные возможности и позволяет получить (без применения дополнительных устройств) коэффициент усиления, изменяемый в широких пределах, либо коэффициент усиления, изменяемый в процессе управления, а также ограничения по углу управления тиристоров, что значительно упрощает систему управления ТП, снижает ее стоимость и повышает надежность. Формула изобретенияисточника питания и мгновенного значения опорного пилообразного напряжения при максимальном угле управления и формируют вертикальные фронты ограничений опорного напряжениякак перепады напряжений; от максимального значения напряжения источника питания до значения опорногонапряженйя при минимальном угле управления и от значения опорного нап" ряжения при максимальном угле управ-ления до нуля питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Данюшевская Е.Б. Тиристорные реэ версивные электроприводы постоянноггтока. М., "Энергия", 1970, с. 86.2. Писарев А.Л., Деткин Л.П.,Управление тиристорными преобразователями. И., "Энергияф, 1975, с. 23.К кто С.Тимохин СО Те витель Е. Жданд И,Петко КодписноСР МОУжГ П Т а акаЭВнИИПИПО,ЦЮ филиал БПП Тираж 7 дарственного изобретений ква ЖРкоиитета Си открытийа схая наб