Способ управления стабилизированным выпрямителем с емкостным фильтром на выходе

. ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ эл 88.8)Дешкин Л,П, Упра преобразоват еля, с. 102-103 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Новосибирский ектротехнический институт,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ ВЫПРЯМИТББМ С ЕМКОСТНЫМФИЛЬТРОМ НА ВЫХОДЕ. (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания. Цель изобретения - улучшение качества стабилизации выходного напряжения выпрямителя в переходных режимах. Выпрямитель 12 через силовой фильтр подключен к сумматору 2, Входы интегратора 3 соединены с ограничителями 4 и 5, а выход подключен к сумматору 6. На входы сумматоров поступают сигналы с источников 1 и 7 эталонного напряжения. Введение ограничителей 4 и 5, источника 7, и интегратора 3 обеспечивает ускорение переходных процессов. 4 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля управления тиристорным стабилизированным выпрямителем с емкостнымфильтром на выходе, применяемым в ис 5точниках электропитания автономных" объектов и предназначенным для стабилизации уровня выходного напряжения при изменяющихся параметрах нагрузкии,Цель изобретения - улучшение качества стабилизации выходного напряжения выпрямителя в переходных режимах.На фиг.1 приведена одна из возможных структурных схем устройства,реализующего предлагаемый способ; нафиг, 2 - принципиальная электрическая схема, поясняющая способ; нафиг, 3 - силовая схема управляемого 20выпрямителя с емкостным фильтром; нафиг. 4 - диаграммы, поясняющие спо-соб.Устройство (фиг.1) содержит источник 1 эталонного напряжения, выход которого через первый вход сумматора 2 подсоединен.к первому выходуинтегратора 3. Второй и третий входы интегратора соединены с выходамиограничителей 4 и 5. Выход интегратора 3 через первый вход сумматораб подключен к первому входу блока 8компараторов, Второй вход сумматора 6 соединен с выходом источника 7эталонного напряжения. Второй входблока 8 компаратора соединен с блоком 9 генераторов опорного напряжения, который подключен к первичномуисточнику 10 питания. Выход блока 8компараторов через блок 11 выходных 40каскадов ,соединен с управляющимвходом выпрямителя 12, Силовой входвыпрямителя 12 соединен с выходомпервичного источника 1 О питания. Выход выпрямителя 12 через силовойфильтр 13 подключен к нагрузке 14.Выход силового фильтра 13, кроме того, соединен с вторым входом сумматора 2,Для схемотехнической реализациипредлагаемого устройства (фиг. 1) могут использоваться стандартные элементы устройств управления тиристорНыми преобразователями. Схема блоков1 7 устройства упРавления выполненана операционных усилителях. Источником эталонного напряжения (поз.1, нафиг,1) является стабилитрон 15, подключенный через резистор 16 к положительному полюсу 17 источника питания (+П). На операционном усилителе 18 выполнен сумматор (поз.2, фиг.1), интегратор (поз.3, фиг,1) и ограничители (поз. 4 и 5, фиг.1),Суммирование эталонного напряжения стабилитрона 15 и отрицательного выходного напряжения выпрямителя (поз.13, фиг.1), подаваемого на клемму 19,осуществляется резисторами 20 и 21. Конденсатор 22, охватывающий обратной связью операционный усилитель 18,позволяет интегрировать сигнал разности между эталонным и выходным напряжениями, Роль ограничителей напряжения (4 и 5 фиг.1) выполняют диоды 23 и 24 и собственно усилитель 18. Источником второго эталонного напряжения (поэ.7 фиг.1) является отрицательный полюс источника питания (-11), подключаемый через клемму 25 к входу сумматора (поз6, фиг.1) который собран на усилителе 26 с помощью резисторов 27 - 29.Блок 8 компараторов (фиг.1) представляет собой набор компараторов напряжения, выполненных на операционных усилителях. Число компараторов равно числу вентилей выпрямителя (фиг,3)Блок 9 генераторов опорного напряжения представляет собой набор генераторов напряжения пилообразной формы, синхронизированных с напряжениями первичного источника 10 питания. Цоследний (фиг.1) представлен источником трехфазной ЭДС 30 - 32, последовательно с которыми включены индуктивности 33 - 35. Выпрямитель 12 (фиг.1) выполнен со трехфазной нулевой схеме на тиристорах 36 - 38. Силовой фильтр 13 (фиг,1) и нагрузка 14 (фиг.1) представляют собой параллельное соединение конденсатора 39 и резистора 40 нагрузки.Способ осуществляют следующим образом.Блок 9 генераторов опорного напряжения формирует задающие напряжения пилообразной формы, синхронизированные с напряжениями фаз питающей сети первичного источника 10 питания. Эти напряжения подаются на первый вход блока 8 компараторов, на второй вход которого подается сигнал управления выпрямителем. В блоке компараторов сравниваются эти сигналы и в момент их равенства вырабатываются импульсы управления, которые поступают в блок11 выходных каскадов, где происходит усиление импульсов по мощности, С блока 11 выходных каскадов импульсы поступают на управляющий вход выпрямителя 12, открывая соответствующие5. вентили. Выходное напряжение управляемого выпрямителя 12 сглаживается с помощью силового фильтра 13 и подается на нагрузку 14. Источник 1 эталонного напряжения формирует сигнал задания выходного напряжения, который поступает на первый вход сумматора 2, на второй вход которого поступает сигнал отрицательной обратной связи, пропорциональный измеренному выходному напряжению выпрямителя 12. На выходе сумматора 2 формируется сигнал ошибки, пропорциональный отклонению выходного напряжения от за О данного источником 1 эталонного напряжения значения.Сигнал ошибки интегрируется интегратором З.и поступает на один вход сумматора 6, на второй вход которого 25 поступает второй эталонный сигнал с источника 7. При изменении нагрузки14 изменяется выходное напряжение выпрямителя 12 и фильтра 3, что приводит к изменению сигнала ошибки на выходе сумматора 2 и, как следствие, к изменению регулирующего выходного напряжения интегратора 3. 11 ри этом изменяется сигнал управления выпрямителем на выходе сумматора 6, который поступает в блок компараторов35 и изменяет фазу импульсов управления тиристорами выпрямителя 12 так, что выходное напряжение фильтра 13 становится вновь равным эталонному нап О ряжению источника 1.Предлагаемый способ поясняется с помощью эпюр напряжений (фиг.4) и схемы силовых цепей,(фиг.З). Конденсатор 39 на выходе управляемого выпрямителя (фиг.З) выполняет роль силового фильтра и в то же время является источником противо-ЭДС Е для выпрямителя, От соотношения величин ЭДС сети и противо-ЭДС, создаваемой конденсатором, зависит возможный диапазон углов включения вентилей выпрямителя 12. Минимально возможный угол включения тиристора, связанного с фазой А (Фиг.4), при постоянном значении ЭДС Е совпадает с точкой пере 55 сечения ЖДС Е о и ЭДС данной фазы на участке ее увеличения (точка А фиг.4), а максимально возможный. угол включения тиристора совпадает с точкой пересечения ЖДС Е, и ЭДС Фазы научастке ее уменьшения (точка В,фиг.4). Опорные напряжения пилообразной формы блока 9 (фиг.1) синхронизированы с точками пересечения фазныхЖДС первичного источника 10 (фиг.1),что определяет совпадение начала иконца прямого хода опорного сигналадля вентиля фазы А с точками С и Э(фиг.4). Рабочий участок прямого хода опорного сигнала, соответствующийнеобходимому диапазону регулированиясигнала управления лежит между точками А и В (Фиг.4) те. для регулирования фазы импульсов управлениямежду минимальным и максимальным углами управления необходимо и достаточно изменять сигнал управлений выпрямителем от уровня, соответствующего точке А(+11), до уровня,соответствующего точке В(-11),Регулирование фазы импульсов вуказанных пределах позволяет стабилизировать напряжение на выходе фильтра 13 при изменении нагрузки от номинальной (точка А) до холостого хода (точка В ). Если не предусмотретьограничение возможного диапазона изменения сигнала управления выпрямителем на уровнях +Б и -Б , соответствующих необходимым уровням сигнала управления выпрямителем в режимахего работы с максимальной и минимальной нагрузкой при стабильном выходном напряжении выпрямителя, то принабросах и сбросах нагрузки 4 возможно перерегулирование выходногонапряжения интегратора 3, котороеприводит к перерегулированию сигналауправления выпрямителя на входе блока компараторов выше и ниже уровней+П и -Б соответственноЭто приводит к изменению углов управления вентилями в большем, чем необходимо,диапазоне, и к ухудшению качествастабилизации выходного напряжениявыпрямителя с емкостным фильтромна выходе.Дпя.улучшения качества стабилизации выходного напряжения выпрямителя производят измерение величинсигналов управления выпрямителем+О, и -Бу в режимах его работы сминимальной и максимальной нагрузкой, соответствующих точкам А и В .на кривой пилообразного напряжения,находят их среднее арифметическое(Цт фиг,4), формируют второй эталонный сигнал, пропорциональный вычисленному среднему арифметическому, который суммируют с регулирующим выходным сигналом интегратора 3, в результате чего на выходе сумматора 6 Форкруется сигнал управления выпрямителем, Коэффициент суммирования сигналов сумматора 6 выбирают 10 таким, что при изменении выходного напряжения интеГратора 3 от -13ВЫХ Михс до .+Б сигнал управления изменяет.ся в пределах от +Бу до "Цу (фиг.4).15При изменении сигнала управления в указанных пределах на управляемый выпрямитель 12 подаются импульсы с таким фазовым сдвигом относительно ЭДС питающей сети, при котором воз можно включение вентилей во всем диапазоне изменения нагрузок: от холостого хода до номинальной. Напряжение сигнала управления выпрямителем,формируемое предлагаемому способом,ко торсе поступает на вход блока компараторов, может изменяться в ограниченном диапазоне: от уровня точки А до уровня точки Б на кривой пилообразного напряжения, соответствую О щих минимальной и максимальной наг.рузкам выпрямителя. За счет уменьшения диапазона изменения сигнала уп равления до минимально необходимого исключается перерегулирование сигнала управления, При отсутствии ограничи 35 телей 4 и 5 напряжение управления могло бы изменяться в большем диапазоне, границы которого соответствовали бы точкам С и У на пилообразном напряжении, или даже превосходить его, что привело бы к дополнительному затягиванию переходных процессов и ухудшению качества стабилизации при работе выпрямителя в режимах частых сбросов и набросов нагрузки. Введение ограничителей 4 и 5, а также суммирование второго эталонного сигнала и регулирующего сигнала интегратора 3 с упомянутым коэффициен 5 О том пропорциональности позволяют улучшить качество стабилизации выходного напряжения выпрямителя.На принципиальной схеме (фиг.2) роль ограничителей (4,5, фиг.1) выполняют диоды 23 и 24 и усилитель 18.55 Ограничение выходного напряжения интегратора происходит на уровнях,рав 96 11 бых макс+, 1 Аида в 11 с максГде П,акс максимальное напряжение усилителя 1811 диода - падение напряженияна диоде (23,24),Коэффициент пропорциональности сумматора, выполненного на усилителе 26, обеспечивается соответствующим выбором резисторов 27 - 29. При изменении напряжения выпрямителя, поступающего на клемму 19, происходит изменение выходного напряжения интегратора 18 и усилителя 26 только в определенном диапазоне, исключающем перерегулирование сигнала управления. При этом повышается качество стабилизации выходного напряжения выпрями теля.Таким образОм, способ позволяет повысить качество стабилизации выходного напряжения управляемого выпрямителя с емкостным фильтром на выходе в переходных режимах. формула изобретения Способ управления стабилизированным выпрямителем с емкостным фильт- ром на выходе, состоящий в том, что Формируют опорные сигналы пилообразной формы, синхронизированные с напряжением фаз питающей сети, формируют сигнал управления выпрямителем, сравнивают его с опорными сигналами и в моменты их равенства формируют ных максимальному выходному напряжению усилителя 18, определяемому напряжениями источника питания и амплитудной характеристикой усилителя. Приизменении выходного напряжения интегратора до максимально возможного напряжения усилителя 18 потенциал правой обкладки, конденсатора увеличиваться более не может. Если при этомток через резистор 20 не равен токучерез резистор 21, что выполняетсяпри неравенстве выходного напряжения выпрямителя эталонному сигналустабилитрона 15, то конденсатор интегратора продолжает заряжаться ипотенциал его левой обкладки начинает изменяться. 11 ри этом открываетсяодин из диодов 23 и 24 и после этогонапряжение на конденсаторе остаетсяпостоянным и равнымимпульсы управления, которые подаютна тиристоры выпрямителя, формируютсигнал задания выходного напряжениявыпрямителя, измеряют выходное напряжение и формируют пропорциональныйему сигнал отрицательной обратнойсвязи, который вычитают из сигналазадания, а интегрированием сигналаих разности формируют регулирующийсигнал, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью улучшения качества стабилизации выходного напряжения выпрямителя в переходных режимах, измеряют наибольшее и наименьшее значениясигнала управления выпрямителем в режимах его работы с минимапьной и максимальной нагрузками, вычисляют величину сигнала управления, равную среднему арифметическому наибольшего инаименьшего значений, формируют равный этой величине второй эталонныйсигнал, ограничивают диапазон измене ния регулирующего сигнала сверху иснизу на одинаковых уровнях относительно нулевого значения и .формируют 1 О сигнал управления выпрямителем путемсуммирования второго эталонного сигнала и сигнала, пропорциональногорегулирующему, с коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим изменение сигнала управления выпрямителемот наименьшего до наибольшего измеренных значений при полном диапазонеизменения регулирующего сигнала.