Одноканальное устройство для управления -пульсным выпрямителем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 М 712 ИСАНИ ЕН чения венективнаяй гармоники ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4083275/24-07 (22) 02.0786 (46) 07.01.88. Бюл. У 1 (71) Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О. Макарова (72) В,М, Рябенький и Б,Н, Пекер (53) 621.316.727(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 696588, кл. Н 02 М 13/24, 1979.Авторское свидетельство СССР В 1164842, кл. Н 02 М 7/12, 1986. (54) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ш-ПУЛЬСНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразовательной технике для управления многофазными выпрямителями, к которым предъявляются высокие требования по качеству выпрямленного напряжения, Цель изобретеМвс 65299 А 1 ния - подавление неканонической гармоники выпрямленного напряжения,обусловленной несимметрией напряжений питающей сети, Цель достигаетсяза счет введения в одноканальноеустройство для управления ш-пульснымвыпрямителем трех управляемых элементов 7, 8, 9, трех КБ-триггеров11-13, распределителей импульсов 14,15, датчика параметров несимметриинапряжений сети 17, детектора нуля16 и вычислительного блока 10, Последний, получая информацию об установленном угле включения вентилей ю 1,модуле Е и аргументе несимметрии напряжений питающей сети Ь , осу ществляет параллельное вычисление корректирующих углов вкл тилей. Обеспечивается э компенсация неканоничес выпрямленного напряжени1365299 Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов преобразовательной технике дляуправления многофазными выпрямителя 5ми, к которым предъявляются высокиетребования по качеству выпрямленного напряженияЦель изобретения - повышение эффективности компенсации неканонической гармоники выпрямленного напряжения, обусловленной несимметриейнапряжений питающей сети,На фиг, 1 изображена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 - 1 гблок-схема вычислительного блока устройства; на фиг, 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит последовательно включенные синхронизированный с 20однофазным напряжением сети генера-,тор 1 симматричной последовательностиимпульсов, регулируемый блок 2 задержки, первый распределитель 3 импульсов, второй вход которого соединенс входом генератора 1 через управляемый блок 4 синхронизации. Управляющие входы блоков 2 и 4 подсоединенык выходу сумматора 5 аналоговых сигналов, один вход которого подсоединен к выходу арккосинусного преобразователя 6, а второй - к выходамтрех управляемых ключевых элементов7-9, входы которых подключены соответственно к первому, второму и 35третьему выходам вычислительногоблока 10,Управляющие входы ключевых элементов 7-9 соединены с прямыми выходами КБ-триггеров 11-13, установочные входы которых подсоединены к выходам второго распределителя 14 импульсов, вход которого подключен квыходу генератора 1, а обнуляющиевходы - к выходу третьего распределителя 15 импульсов, Установочные входы распределителей 14 и 15. подключены к входу генератора 1 через детектор 16 нуля. Первый и второйвходы.вычислительного блока 10 подключенык соответствующим выходам датчика17 параметров несимметрии, входы которого подсоединены к напряжениямпитающей сети, а третий вход вычислительного блока подключен к выходу 55арккосинусного преобразователя 6,Вычислительный блок 10 содержитлинии входов 18-20 для подключениясигналов, соответствующих модулю и фазе напряжения несимметрии сети и углу включения вентилей, и линии выходов 21-23, Входы 19 и 20 подсоединены к суммирующим входам первого сумматора 24 аналоговых сигналов, выход которого подключен к суммирующим входам сумматоров 25 и 26 аналоговых сигналов, к первому вычитающему входу первого из которых и второму суммирующему входу второго подключен сигнал, пропорциональный Я/3, Выходы всех трек сумматоров соединены с выходами 21-23 вычислительного блока через последовательно включенные четырехквадрантные косинусные преобразователи 27-29 и блоки 30-32 перемножения аналоговых сигналов, вторые входы которых подключены к входу 20 вычислительного блока через последовательно соединенные одноквадрантный преобразователь 33 вида у = 1/зп х, блок 34 перемножения аналоговых сигналов и масштабный усилитель 35, причем второй вход блока 34 перемножения подключен к первому входу 18 вычислительного блока.Устройство работает следующим образом.Генератор 1 симметричной последовательности импульсов, синхронизированный, например, с линейным напряжением ц в питающей сети (фиг, 1), формирует симметричную последовательность импульсов частоты Ы,(Г - частота напряжений питающей сети) вне зависимости от величин и характера несимметрии .сети (фиг. 3 а, б). Импульсы генератора 1 сдвигаются в регулируемом блоке 2 на требуемый угол сс и поступают на распределитель 3 импульсов, в котором распределяются по ш каналам для усиления и подачи на тиристоры, Для обеспечения однозначности в распределении импульсов распределитель 3 импульсов синхронизируется с напряжением сети через блок 4, Величина фазового сдвига управляющих импульсов сс , проходящих через блок 2, и синхронизирующих, проходящих через блок 4, при вертикальном принципе управления и возрастающем пилообразном опорном напряжении пропорциональна величине напряжения Б поступающего с арккосинусного преобразователя 6 на управляющие входы блоков 2 и 4 через сумматор 5. Для компенсации неканоз 13652 нической гармоники выпрямленного напряжения, обусловленной несимметрией питающей сети, служат элементы и блоки 7-17 (фиг, 1), работа которых состоитв следующем,Путем математического моделирования работы преобразователя при не- симметрии напряжений питающей сети и тщательных экспериментальных исследо ваний установлено, что наибольший эффект подавления неканонических гармоник достигается в том случае, ког-да корректирующие углы Ьй; (фиг. З,а) при изменении угла О включения вентилей, подсоединенных к фазе А, коэффициенте обратной последовательности Е и фазе напряжения составляющей обратной последовательности д( изменяются по зависимостям. 99 20 25 Есоз(ю,+д),здп оЬПри вертикальном принципе управления величина корректирующих угловЬЫ; является пропорциональной вели 1 чине корректирующих напряжений, подаваемых на второй вход сумматора 5(фиг. 1). формирование корректирующих напряжений осуществляется в вычислительном блоке 10, на вход которого подается необходимая информацияо несимметрии сети с датчика 17 параметров несимметрии и о величине установочного угла К от источника управляющего напряжения Б,Вычислительный блок работает внепрерывном режиме и практическимгновенно осуществляет преобразование входных параметров в аналоговые 45сигналы, соответствующие величинамкорректирующих углов ьмдб, дм,зЬйдд (фиг. 3, а). функциональныепреобразователи 27-29 и 34 могут. быть выполнены как в аналоговом варианте, так и в цифровом, однакобольшая точность может быть достигнута, когда функциональное преобразование входных сигналов осуществляется путем записи нелинейной функциив постоянное запоминающее устройство,а согласование с входными и выходными айалоговыми сигналами осуществляется с помощью аналого-цифровых и ЕЬ дд д = - , -- сОз (к+Ь 4- 1/3); зп а дф дс = -т -- соз(о+Ц+д/3) Е здп и, цифроаналоговых преобразователей. Такие функциональные преобразователив настоящее время изготавливаются серийно. Для согласования уровней выходных сигналов вычислительногоблока с уровнем управляющего напряжения используется масштабный усилитель 35 (фиг, 2),0 Коммутация выходов 21-23 вычислительного блока 10 на второй вход сумматора 5 осуществляется следующимобразом.При переходе синхронизирующего5 напряжения (в рассматриваемом случаенапряжения Пд ) через нуль детектор16 нуля, формирует импульс, которыйустанавливает распределители 14 и 15в исходное состояниеИмпульсы, поступающие с выхода генератора 1(фиг. 3, в) и каждый из них устанавливает соответствующий триггер 1113 в исходное единичное состояние.Сбои в формировании первого импуль са по выходу а в коммутаторе 14 устраняются обычно тем, что длительность импульса, поступающего с детектора 16 нуля выбирается меньшей,чем длительность задержки синхроимпульса в генераторе 1Современныецифровые принципы построения генераторов.равноинтервальной последовательности импульсов, синхронизированной с напряжением сети, позволяютобъединять в себе и функции детектора 16 нуля и распределителя 14.1При срабатывании триггеров 11-13замыкаются управляемые ими ключи7-9, подключая на определенное времясоответствующий выход вычислительно-го блока 10 к второму входу сумматора 5, Напряжение на выходе последнего определяется алгебраической суммойуправляющего и корректирующего напряжений (фиг. 3, е), в результате чегореальный угол включения вентилей,формируемый в блоке 2, определяетсяалгебраической суммой установочногоугла к и соответствующего корректирующего до; (фиг, 3 а, г). Импульсы,сформированные в блоке 2, распределяются в блоке 15 по каналам а, ви с (фиг, 3, д) и перебрасывают триггеры 11-13 в исходное состояние, отключая этим соответствующие входывычислительного блока 10 от второговхода сумматора 5, Ввиду того, чтоимпульс с выхода блока 2 проходитдлительный путь через коммутатор 15,триггеры 11-13 и ключи 7-9, сбои вработе блока 2 из-за скачкообраэно 5го изменения входного управляющегонапряжения появиться не могут, таккак время задержки импульса этимиблоками (фиг, 3, д) превышает времясрабатывания блока 2,Сформированные с учетом коррекцииуглы включения вентилей позволяютосуществлять эффективную компенсациюнеканонической гармоники выпрямленного напряжения частоты 100 Гц, обусловленной несимметрией сети. Коэффициент подавления гармоники при изменении угла включения вентилей в интервале 20-90 изменяется 20-50 раз..При этом точность выполнения вычис 20лительных операций в пределах 2 Е мало сказывается на эффекте подавлениягармоники, Получаемый с помощью пред"лагаемого устройства эффект компенсации близок к тому необходимому, 25при котором гармоника, обусловленная несимметрией сети, становитсяблизкой по величине с гармоникойтой же частоты, обусловленной внутренней несимметрией преобразователя. 55 Формула изобретенияОдноканальное устройство для управления ш-пульсным выпрямителем, со- З держащее последовательно включенные синхронизированный с однофазным напряжением сети генератор симметричной последовательности импульсов, регулируемый блок задержки, первый 4 О распределитель импульсов, второй вход которого подсоединен к входу генератора симметричной последовательности импульсов через управляемый блок синхронизации, причем уп равляющие входы блока задержки и блока синхронизации соединены между собой, а также арккосинусный преобразователь, к входу которого подключен источник управляющего напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности подавления неканонической гармоники выпрямленного напряжения, обусловленной несимметрией напряжений питающей сети, устройство дополнительно снабжено двумя источниками сигналов, пропорциональных сигналам - ЯЗ и +ЮЗ, сумматором аналоговых сигналов,тремя управляемыми ключевыми элемен-тами, тремя КБ-триггерами, вторым итретьим распределителями импульсов,датчиком параметров несимметрии напряжений сети с первым и вторым выходами сигналов модуля и фазы напряжения несимметрии соответственно,детектором нуля и вычислительнымблоком, причем входы датчика параметров несимметрии напряжения сети предназначены для подсоединения к шинамтрехфазной несимметричной системыпитающих напряжений, а выходы - кпервому и второму входам вычислительного блока, третий вход вычислительного блока подключен к выходу арккосинусного преобразователя, выводыключевых элементов соединены с первым входом сумматора аналоговых сигналов, второй вход которого подсоединен к выходу арккосинусного преобразователя, а выход - к управляюще.му входу блока задержки, управляющиевходы ключевых элементов подключенык прямым выходам КБ-триггеров, установочные входы которых подсоединены к соответствующим выходам второго распределителя импульсов, входкоторого подключен к выходу генератора симметричной последовательностиимпульсов, а обнуляющие входыКЯ-триггеров подключены к соответствующим выходам третьего распределителя импульсов, вход которого подсоединен к выходу блока задержкипри этом установочные входы второгои третьего распределителей импульсовподключены к входу. генератора симметричной последовательности импульсовчерез детектор нуля, вычислительныйблок содержит первый, второй и третий сумматоры аналоговых сигналов,три четырехквадрантных косинусныхпреобразователя, четыре блока перемно"жения аналоговых сигналов, масштабныйусилитель и один одноквадрантный преобразователь вида у = 1/зпх, причемпервый и второй выходы датчика параметров несимметрии сети соединены спервым входом первого блока перемножения и первым входом первого сумматора аналоговых сигналов, выход которого подключен одновременно к первымвходам второго и третьего сумматоров,к вторым входам которых подключеныисточники сигналов, пропорциональныхсоответственно сигналам -Т/3 и +Т/3,выходы сумматоров подсоединены к ин1365299 г 7 ЮХ,формационным входам соответствующих ключевых элементов через последовательно соединенные косинусные преобразователи и первые входы блоков пе 5 ремножения аналоговых сигналов, причем вторые входы указанных трех блоков перемножения подсоединены к .выходу арккосинусного преобразователячерез последовательно включенныеодноквадрантный преобразователь видау=1/5 п х,второй входпервого блокаперемножения и масштабный ус или тель .1365299 узан кова Редактор И.Горная ктор С,Шекм каз 6653/5 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 ставительхред Л.Се Тираж 665 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра