Способ импульсно-фазового управления вентильным преобразователем

Саюэ Советских Социалистичесниу Республик) М. Кл. Н 02 Р 1316 с присоединение аявки Государстееииык комите СССРпо делам иэооретеиий и открытий5) Да убликования описания 07.10.8Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах управления вентильными преобразователями,По основному авт. св.525224 известен способ управления вентильным преобразователем, в котором интегрируют полуволны сетевого напряжения, формируя таким образом пилообразное напряжение, которое сравнивают с управляющим сигналом, в момент их равенства формируют импульс управления и осуществляют сброс вспомогательного напряжения до нуля к началу следующего полупери ода, причем пилообразное напряжение получают, интегрируя каждую полуволну сетевого напряжения с ее начала до момента достижения результирующего опорного напряжения, равного алгебраической сумме управляющего сигнала и сигнала, пропорциональногоамплитуде сетевого напряжения 1.Недостатком известного способа является то, что в режиме прерывистых токов он не обеспечивает линейности статической характеристики вентильного преобразователя при активно-индуктивной нагрузке, что приводит к снижению статических и динамических качеств вентильного электропривода, так как при переходе от прерывистого токового режима к непрерывному статическии коэффициент усиления, определенный наклоном внешней характеристики вентильного преобразователя, изменяется скачком. Это означает также, что5 условие устойчивости при подходе к границе непрерывного и прерывистого режимовслева и справа разные, т. е. область устойчивости к обычным автоколебаниям изменяется скачком.1 О Целью изобретения является получениелинейной зависимости между входным ивыходным сигналами вентильного преобразователя независимо от характера нагрузки и токового режима.15 Поставленная цель достигается тем, чтов способе импульсно-фазового управлениявентильным преобразователем интегрируютразность сигналов пропорциональных ЭДСдвигателя и выходного напряжения вен 20 тильного преобразователя йа интервалеинвертирования энергии, запасенной в индуктивности нагрузки, и полученный от интегрирования корректирующий сигнал суммируют с результирующим опорным напря 25 жением,На фиг. 1 изображена схема нереверсивного вентильного преобразователя, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 иЗ -напряжения, поясняющие работу устрой 30 ства,(1) (1") и - оп+ к 65 Канал управления каждой фазой устройства состоит из однофазного выпрямителя 1, выход которого подключен к интегратору 2, выход которого подключен к нуль- органу 3, а выход последнего подключен через блок 4 формирования импульса (блок 4 и последующие общие для всех фаз А, В и С вентильного преобразователя) к цепи управления ключа сброса интегратора 2 и к одному из входов распределителя 5 импульсов; распределитель импульсов, выходы которого подсоединены к силовой части вентильного преобразователя (ВП) 6; двигатель 7 постоянного тока, якорь которого подключен к силовой части вентильного преобразователя 6, датчик 8 напряжения и датчик 9 ЭДС двигателя, выходы которых подключены на вход второго интегратора 10 через компаратор 11 и однополярный масштабирующий усилитель 12, Управление ключом сброса интегратора 10 осуществляется от сборки укороченных управляющих импульсов преобразователя 13. Выход интегратора 10 подключен к сумматору 14, как и выход компаратора 15, причем к входам последнего подключены источник 16 базового напряжения и суммирующий задатчик 17 управляющего сигнала, на первый вход которого подается сигнал управления У а на второй вход подключен выход датчика ЭДС двигателя,Выходы задатчика 17 управляющего сигнала и датчика 9 ЭДС подключены также на вход датчика 18 зоны вынужденного непрерывного тока (пороговое устройство с опорным сигналом Е 1 в), выход которого совместно с выходом сборки управляющих импульсов преобразователя 13 подключен на входы логической схемы И 19, а выход последней и выход сборки укороченных синхронизирующих импульсов (от всех фаз) 20 подключены на разные входы триггера 21. На вход третьего интегратора 22 поступает сигнал Е,2, его выход подключен к входу интегратора 10, а цепь управления ключа сброса интегратора 22 подключен к соответствующему выходу триггера 21.Рассмотрим работу схемы. Каждая полуволна выпрямленного линейного сетевого напряжения однофазного выпрямителя 1 поступает на вход интегратора 2. Сигнал ьль интегрируют от начала каждого полупериода сетевого напряжения до угла включения а, соответствующего моменту равенства между напряжением с выхода интегратора У, и результирующим опорным напряжением Уо(фиг, 2,а) в сумме с корректирующим сигналом Ук (фиг,2,д)72 А - оп + 7 к (1) Аналогично для других фаз2 В: оп+ кйС = оп+ к 5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 Причема72 л (о): К У,д ) з 1 п хЫх - .о- К 1 КиА (1 - соз о, (2) где С, - амплитуда напряжения канала А;х - текущее значение угла управления;а - угол включения.Когда угол управления попадает в зону 1. вынужденного непрерывного тока при активной нагрузке, на выходе нуль-органа 3 формируют управляющие импульсы (в частности, для канала А - фиг, 2,б;1, 2, 3без коррекции и 1, 2, 3после коррекции). Эти импульсы поступают через блок 4 управления на цепь управления ключа сброса интегратора 2, через распределитель 5 на управление силовой части вентильного преобразователя 6 и на ключи сброса интеграторов 10 и 22 через сборку укороченных направляющих импульсов преобразователя 13.К выходу ВП подключена якорная цепь двигателя 7 и датчик 8 напряжения, а к двигателю - непосредственно датчик 9 ЭДС. Сигналы с выходов этих датчиков поступают на компаратор 11, а разность этих сигналов поступает на вход однополярного усилителя 12, причем выходное напряжение его у=о при К,УаК Еау - К(К,Е - К,У) приКвlа (Кои (4) в соответствии с эпюрами напряжения (фиг. 2,б). Интеграл от сигнала Уд за каждый интервал вентильности преобразователя определяет влияние индуктивности якорной цепи на выходное напряжение ВП по сравнению с чисто активной нагрузкой при наличии ЭДС, причем выходное напряжение интегратора 10 (фиг. 2,д) является корректирующим сигналом У, соответствующим вольт-секундному интегралу ВП в той части интервала проводимости, когда происходит инвертирование энергии, запасенной в индуктивности якорной цепи. В пределах одного интервала вентильности этот сигнал компенсирует влияние индуктивности якорной цепи, так как он прибавляется в сумматоре 14 к результирующему опорному напряжению Уоо,в результате чего происходит уменьшение угла управления на необходимую для компенсации на вели. чину Ьа (фиг, 2,б), так как напряжение на выходе сумматора 14При этом за счет уменьшения угла управления на Ла увеличивается сумматорный интервал проводимости ВП вольт-секундный интеграл выходного напряжения ВП на величину ЛЯ (заштрихованная площадка, фиг. 2,г). Существенно более медленное изменение площадок У, и сигнала коррекции Опри изменении угла управления, добавлении Л 5 обеспечивает устойчивость этого процесса линеаризации (процесс компенсации влияния индуктивности носит затухающий апериодический характер).В зоне вынужденного непрерывного тока уровень ЭДС двигателя не влияет на величину площадки 5 при работе на чисто активную нагрузку. Учет же влияния индуктивности для Еа=ЯО описан выше и пояснен на фиг, 2. В связи с этим на фиг. 3 и ниже в описании линеаризация поясняется для случая Е=О.Для определения зоны вынужденного непрерывного тока предусмотрен датчик 18, представляющий собой пороговое устройство (нуль - орган) с опорным сигналом Ед, равным управляющему сигналу У, соответствующему углу управления а=(т - 2)из (2) при любых колебаниях сеттевого напряжения, причем сигналы Е 1., как и базовое напряжение Уь пропорциональны среднему значению сетевого напряжения ВП.При Уп)1 в на выходе датчика 18 появляется сигнал логической 1, который поступает совместно с укороченными сигналами 1 из сборки управляющих импульсов преобразователя 13 на вход логического элемента И 19. В момент совпадения 1 команд из блоков 18, 13 на выходе логического элемента 19 формируется команда 1, переключающая триггер 21 в рабочее положение, при котором ключ сброса интегратора 22 размыкается и происходит интегрирование сигнала 1, (фиг, З,ж). Сигнал с выхода интегратора 22 имеет пилообразный характер и иммитирует треугольную площадку 5 (фиг. З,г), на которую по (1, 1) уменьшается выходное напряжение вентильного преобразователя в зоне вынужденного непрерывного тока . В момент перехода текущей полу- волны сетевого напряжения оканчивается площадка 5 и для ее точной иммитации необходимо в этот момент обнулять интегратор 22 за счет замыкания ключа сброса.Способ импульсно-фазового управления вентильным преобразователем по авт. свид. Мо 525224, отличающийся тем, что, с целью получения линейной зависимости между входным и выходным сигналами вентильного преобразователя независимо от характера нагрузки и токового режима, интегрируют разность сигналов пропорциональных ЭДС двигателя и выходного напряжения вентильного преобразователя на интервале инвертирования энергии, запасенной в индуктивности нагрузки, и полученный от интегрирования корректирующий сигнал суммируют с результирующим опорным напряжением.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Мо 525224, кл. Н 02 Р 13/16, 1974 (прототип). 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Момент перехода всех синусоидальных напряжений через нуль фиксируется в сборке укороченных синхронизирующих импульсов 20 (фиг. З,е), поэтому в момент прихода очередного 1 импульса синхронизации триггер 21 переключается во внерабочее положение и сигнал соответствующего его выхода закорачивает ключ интегратора 22. Пока сигнал 0=0 происходило его интегрирование в интеграторе 10, в результате чего на его выходе формируется корректирующий сигнал У, (фиг. З,в). С помощью выбора постоянной интегрирования интегратора 22 или величины сигнала Е масштабируют сигнал Утаким образом, чтобы получаемый сигнал коррекции компенсировал потерю вольт-секундного интеграла 5 в выходном напряжении ВП за счет увеличения угла управления на Ла (фиг. З,д, где показаны импульсы управления 1, 2, 3без коррекции и 1, 2, 3при наличии коррекции) и приращения эффективного вольт-секундного интеграла Л 5 в выходном напряжении ВП. На фиг. З,а показаны моменты формирования управляющих импульсов при наличии только управляющего сигнала Уд и при введении коррекции К,.Таким образом, известный способ управления обеспечивает однозначную линейную зависимость вход - выход для вентиль- ного преобразователя независимо от характера нагрузки, токового режима и фазности. Формула изобретенияТипография, пр. Сапунова,Заказ 2258/16 Изд.524 Тираж 798НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретени113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 дписное ткрытий