Способ управления двухфазным вентильным преобразователем

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСКИСПУБЛИК 9 у (Ш.А 1 6 2 М 7/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ БРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТ твенноресс" оник(71) Новосибирское производ объединение "Тяжстанкогидро(56) Справочник по преобраз ной технике. Киев, Техника Авторское свидетельство525224, кл, Н 02 Р 13/16 Авторское свидетельство653715, кл, Н 02 Р 13/6 Авторское свидетельство928579, кл, Н 02 Р 5/16,Авторское свидетельство915197, кл, Н 02 Р 7/28, овател1978.СССР1976,СССР1979.СССР1982.СССР1982.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХФАЗНЫМВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(57). Изобретение относится к электротехнике, в частности, к управлению вентильными преобразователями.Цель изобретения - повышение быстродействия регулирования, энергетических показателей и линеаризации статической хар-ки преобразователя независимо от токового режима в нагруке. Способ заключается в том, чтоформируют пилообразный сигнал, интегрируя каждую полуволну сетевогонапряжения. При равенстве напряженина выходе интегратора 2 и результирующего напряжения управления, постпающего из основного сумматора (С)= Ы 1 (1-совМ,),(3) 10, если сигнал управления попадаетв зону малых углов регулирования,вводится сигнал коррекции за счетвыделения управляемого нулевого вентиля (НВ) 7, На выходе нуль-органа 3вырабатывается импульс, поступающийчерез Формирователь-распределитель4 на основные вентили 5 и через узел8 на ключ сброса 9. При изменениисигнала. управления смещается моментвключения НБ 7, увеличивая частотукорректировки среднего значения выходного напряжения, благодаря чемуобеспечивается повышение быстродействия регулирования, Управление НВ 7происходит через масштабный усили 1Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлениювентильными преобразователями.Целью изобретения является повышение быстродействия регулирования,энергетических показателей и линеаризации статической характеристикивентильного преобразователя независимо от токового режима в нагрузке,На Фиг. 1 дана Функциональнаясхема устройства управления, на фиг.2"эпюры напряжений, поясняющие работуустройства управления,Устройство управления содержитпоследовательно включенные однофаз 15ный выпрямитель 1, интегратор 2,1 синтегрирующим конденсатором 2.2,куль-орган 3, Формирователь-распределитель 4 импульсов, основнье вентили 5, РЛ,-нагрузку б, нулевой управляемый вентиль 7, узел Я управления ключом сброса соединен с ключом 9 сброса, основной сумматор 1 Оподключен к выходу фиксирукщего ключа 11, блок 12 памяти соединен смасштабным усилителем 13 и первымсумматором 14, второй сумматор 15 через куль-орган 16 подключен к Формирователю импульсов 17, третий сумматор 18 соединен с диодом 19 (схемаидеального диода),рассмотрим работу двухфазного вентильного преобразователя с ВХ,-нагрузкой и нулевым управляемым вентилем,тель 13, который уменьшает зафикси -рованное значение сигнала управленияз п раз. С 14 вычисляет дифференциал сигнала управления в пределахкаждого интервала вентильности ввиде разности между текущим и зафиксированным значениями сигнала управления. С 15 вычитает из зафиксированного уменьшенного в и раз сигнала управления дифференциал, получаяцополнительный сигнал управления(ДСУ). В момент равенства ДСУ с пилоооразным сигналом нуль-органа 16вырабатывает импульс на управлениеНВ 7 через Формирователь импульсов 17. 2 ил. 2Каждая полуволна выпрямленного сетевога напряжения П (фиг. 2 а) с одноФазного выпрямителя 1 поступает на вход интегратора 2.1. Сигнал Нь интегрируется от начала каждого полу- периода до угла включения основных вентилей Ы соответствующего моменту равенства между напряжением Ор на выходе интегратора и результирующим сигналом управления (фиг. 26), поступающим из основного сумматора 10, ве - личина которого определяется следующим выражением: рч ( 9где Ц - базовое напряжение;Н - управляющий сигнал.Выпрямленное сетевое напряжение свыпрямителя 1 за полупериод сетевогонапряжения изменяется по закону а на выходе интегратора 2 получаютряпрядрние гце 1 с - коэффициент пропорциональности,Если сигнал управления, не попадает в зону малых углов регулирования, то сигнал коррекции Н,р, который вводится в управление только1231 Ьт+са = М сов "а)то предлагаемый закон регулирования определяется следующим выражением;(6) 1и 1;т.,чили с учетом выражений (5) и (6) 1и- (1 + совы ) = 1 - созо (7)яф 45 1где -- постоянная величина ( л=и- 5, 6, 7), значение которой выбирается с учетом получения желаемого закона регулирования и параметров нагрузки.Величинадолжна быть достаточной, чтобы обеспечить режим непрерывных ТОКОВ В ИНтЕрэаЛЕ 7, П + сС , тОГда используя выражение (7) получают при достаточно малых углах Ы отсутствует.Способ введения сигнала коррекции осуществляется следующим образом.В момент равенства Би Б, на5 выходе нуль-органа 3 вырабатывается импульс (фиг. 2 в), который поступает через Формирователь-распределитель 4 импульсов на управляющие электроды основных вентилей 5 и через узел 8 О на ключ 9 сброса. Последний шунтирует интегрирующий конденсатор 2.2 с момента выработки управляющего импульса до конца текущего периода сетевого напряжения. 15Среднее значение выходного напряжения Б без учета угла коммутации для двухфазного вентильного преобразователя при заданном законе регулирования определяется следующим 20 образом (фиг. 2):П + /1Б,1= -У виМс е = (совпис+ совы )П -.П1 2ф,(4)Характер регулирования заключается в том, что величина угла включения нулевого вентиля о определяется соотношением положительного ( ,П) и отрицательного (3 П,К ) вольтсекундного интеграла выходного30 текущего напряжения Б,1 внутри временного интервала, определяемого углами о и Г+ о (фиг2 д). Так какВ момент формирования импульсауправления при У0 кБ (1 - совы )= О.- Уу(10) Для выбора базового напряжения принимают во внимание выполнение следующих условии,при Б = 0 (11) необходимо О, = 0 (12) Из выражения (9) с учетом равенства (12) имеют 0 = - У (сов.г + 1) (1 -- ) ч1 1 П " 1 и что возможно только при сов с = - 1 1(7) В этом случае среднее значение выходного напряжения вентильного преобразователя линейно зависит от величины сигнала управления,Сигнал управления нулевым управляемым вентилем 7 формируют, исходяиз выражения 7, при этом учитывают,что величина сигнала управления вмомент включения основных вентилейБу, пропорциональна значению вольтсекундного интеграла выходного текущего напряжения 11, на интервалесс- . Тогда для обеспечения заданного закона регулирования по выражению (17) необходимо выполнениеравенства 567 4 Подставляя выражение (8) в выражение (4) получаютгде Б - дополнительный сигнал упруравления, определяющий момент включения нулевоговентиля.В случае, если сигнал управления Б изменяется, необходимо смещать момент включения нулевого вентиля, увеличивая частоту корректировки среднего значения выходного напряжения (что эквивалентно повышению пульсности силовой схемы преобразователя н 2 раза), тем самым обеспечивая повышение быстродействия регулирования выходного напряжения вентильного преобразователя, Тогда дополнительный сигнал управления нулевым вентилем определяется следующим соотношением.и: - П. -Й- П )1игде У - текущее значение сигналауправления,-У . - дифференциал сигнала уп 31 уравления,Сигнал управления формируют следующим образом: блок 12 через ключ 11 фиксирует величину сигнала управления в момент формирования каждого очередного импульса управления из системы фазового управления преобразователя И . Масштабный усилитель 13 уменьшает зафиксированное значение сигнала управления в и раз. Первый сумматор 14 вычисляет дифференциал сигнала управления в пределах каждого интервала вентильности в виде разности между текущим и зафиксированным значением сигнала управления. Второй сумматор 15 вычитает из зафиксированного уменьшенного в и раз сигнала управления дифференциал, получая таким образом дополнительный сигнал управления О, В момент равенства Б и О, (Фиг.2 б) поступающего с интегратора 2,1, нуль-орган 16 вырабатывает импульс (Фиг. 2 г), которыйпоступает через формирователь импульсов 17 на управление нулевого вентиля.Если сигнал управления не изменяется, то дифференциал сигнала управления равен нулю, Получаемое при этом выходное напряжение показано на фиг, 2 д, а величина среднего значения выходного напряжения соответствует напряжению (17).В случае, если сигнал управленияП изменяется (фиг. 2 е) 5 (20) то в зависимости от характера изменения управляющего сигнала. момент включения нулевого управляемого нен 10 тиля 7 смещен, Если Б изменяется в сторону увеличения среднего значения выходного напряжения, то момент ,включения нулевого управляемого вентиля 7 смещают, уменьшая значение15 отрицательного ( Ь т+, ) вольтсекундного интеграла выходного напряжения (фиг. 2 ж). Если У изменяется н сторону уменьшения среднего значения выходного напряжения, то момент20 включения нулевого управляемого вентиля 7 смещают, увеличивая значение отрицательного (п,тф, ) вольтсекундного интеграла выходного напряжения,(21) В зоне малых углов, когда дополнительный сигнал управления больше результирующего управляющего сигнала, Я(22) ПП ,для выполнения условия (21) Формируют сигнал коррекции в виде разности этих сигналон(24) 55 кар Выполнение неравенства (24) обеспечивает диод 19 (схема идеального дио,ца). С учетом ныражения (23) в этом При применении предлагаемого способа управления двухфазным вентильным преобразователем в зоне малых углов управления угол Ы. без дополни 2тельных мероприятий может превыситьугол Ы , нри этом будет нарушенозаданное соотношение положительногои отрицательного вольтсекундного интеграла выходного напряжения по выражению (7) (фиг. 2 и), что приведетк искажению заданного закона регулирования по выражению ,17). Дляобеспечения нормального режима работы преобразователя по предлагаемомуспособу необходимо обеспечить ныполнение условия (Фиг. 2 и)(28) случае суммарный сигнал управления основными вентилями определяют как где с, - предельный минимальный уголвключения основных вентилей.Подавая сигнал коррекции 11 ор в нуль-орган 3, смещают момент включения основных вентилей в сторону уменьшения .выходного напряжения .(фиг. 2, 3, 4) до величины 13 1 = -- -(созе. + 1) (1 )о ю и При этом способ немного теряет в диапазоне регулирования, что определя 1ется величиной - ,пДля определения предельного минимального угла включения основных вен тилей сс,при заданном и используют выражения (7) и (26) 1- (1 + соя/ ) = 1 - совЫи оо Угол Ы, определяет получение максимально возможных значений положительного вольтсекундного интеграла-ц- и среднего выходного напряже 1 Ония вентильного преобразователя(фиг, 2 и).40 Таким образом, предлагаемый способ управления двухфазным вентиль.ным преобразователем с И.-нагрузкой и применением системы фазового уп равления с косинусоидальными развертками позволяет за счет введения нулевого управляемого вентиля с предлагаемым законом его управления повысить быстродействие регулирования 50 выходного напряжения преобразователя, обеспечить высокий коэффициент мощности и линеаризацию статической характеристики вентильного преобразователя независимо от токового ре жима в нагрузке. Применение предлагаемого способа в схемах возбуждения мощных электрических машин позволяет повысить точность их управления. Формула изобретения Способ управления двухфазным вентильным преобразователем с И.-нагрузкой и включенным параллельно ей управляемым вентилем, заключающийся в том, что формируют пилообразный сигнал, интегрируя каждую полуволну сетевого напряжения от ее начала до момента достижения пилообразным сигналом управляющегр сигнала, рав ного алгебраической сумме управляемого сигнала и сигнала, пропорционального амплитуде сетевого напряжения в указанный момент времени, формируют импульс управления вентилями преобразователя, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования, энергетических показателей в линеаризации статической характеристики вентильного преобразователя независимо от токового режима в нагрузке, определяют момент включения управляемого вентиля в пределах каждого интервала вентильности преобразователя, для чего фиксируют управляющий сигнал в момент формирования каждого очередного импульса управления, вычисляют дифференциал сигнала управления в пределах каждого интервала вентильности преобразователя в виде разности между текущим и зафиксированным значением управляющего сигнала, уменьшают зафиксированное значение сигнала управления в и раз и вычитают из него вычисленный дифференциал, получая таким образом дополнительный сигнал управления, который сравнивают с пилообразным сигналом в момент равенства этих сигналов формируют очередной импульс управления для включения управляемого вентиля, сравнивают управляющий сигнал с дополнительным сигналом управления и при превышении последнего формируют сигнал коррекции в виде разности этих двух сигналов и прибавляют его к управляющему сигналу,/55 Тираж ВНИИПИ Государствепо делам изобрет 13035, Москва, Ж631 Подписнного комитета СССРений и открытий