Способ формирования опорных сигналов для многоканальной системы управления преобразователем частоты

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Ц 9) Ш) 8 щ) Н 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ального уровня пряжения,вели виде постна которог нног ропориональна среднеуд всех эталонн начен еский ажх сигнал дого каналаравляющий си авления формиал на интервал ют упп рямого хода, соответст-валу от 0 + п 271 до трических градусов соо эталонного сигнала ральный ряд чисел), а обратного хода, соотинтервалу от Г+ п 2 ц эталонного сигнала, проинтегрированный сигяжения начального уровня конца интервала подд и в ер вал ющего интер + п 2 элек етствующег отв где и - нату на интервале ветствующего271 (1+2 п) до сб на сыва о нап ее до еразным напряжениямрмируют сигнал напропорциональ питающей сети том уровне. 2 ил ивают его ф одна из воз веден льных Изобрет е относится к электр г. 1 п ункцио изующе 2 а-ж схем устроистагаемый способ; поясняющие спользов жнь ожет бытьуправленияы с непоср ля формиро многоканал технике п реобразоватественной свява, реална фиг,способ систем лями часто зью НПЧ) д напряжений ания опорныхной системы ния.Устройство содержит фо 1 сигнала начального уров и идентичные каналы (напр мирователья (ФСНУ)мер, три)напряжениючены к управления при напряжений питаюазо импульсно- переменной астот щеи сети. Цель изчества упр рмирователя опорно входы которых под- по в ышение к аеобразователем. ен ни(71) Новосибирский электротехнич институт(56) Авторское свидетельство СССР К 653715, кл. Н 02 М 7/00, 1979.Семенов 10,Е. и др. Анализ параметров стабилизированного генератора пилообразного напряжения. - Сб.: Преобразовательная техника. - Новосибирск, 1977.(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОПОРНЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (57).Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления преобразователями частоты с непосредственной связью. Цель изобретения - повышение качества управления преобразователем. По данному способу формируют эталонные сигналы по числу каналов управления мого хода, имеющии форму положительной полуволны напряжения соответст -вующего эталонного сигнала, а на и тервале обратного хода - форму пря моугольного импульса отрицательной полярности с длительностью, равной длительности интервала обратного хода, а опорные сигналы формируют, интегрируя управляющий сигнал на рмирования опорного напряже10 выходным клеммам 5 трансформатора 6синхронизации, входные клеммы 7 которого предназйачены для подключенияк питающей сети, В ФСНУ 1 измерительные входы интеграторов 8-10 соединеныс одной из выходных клемм 5 трансформатора 6 синхронизации, управляющийвход ключа сброса каждого интегратора8-10 подключен к выходу одного изкомпараторов 11-13, два входа которых соединены с соответствующими вы,ходными клеммами 5 трансформатора 6.,Выходы интеграторов 8-10 через тривхода сумматора 14 и фильтр 15 соединены с выходной клеммой 16 ФСНУ 1.15В формирователях 2-4 опорного напряжения вход компаратора 17 соединенс соответствующей выходной клеммойтрансформатора 6, а его выход черезвентиль 18 и первый вход сумматора2019 - с входом интегратора 20, входкомпаратора 17 также соединен черезвентиль 21 и второй вход сумматора19 с входом интегратора 20. Выход25интегратора 20 соединен с первым не-.инвертирующим входом сумматора 22,Второй инвертирующий вход которогоподключен к выходной клемме 16ФСНУ 1, а выход сумматора 22 черезУсилитель (УС) 23 и вентиль 24 подключен к третьему входу. сумматора 19.Выход интегратора 20 в каждом ФОН 2-4соединен с соответствующей выходнойклеммой устройства 25 (26, 27),Способ осуществляется следующимобразом.На вход трансформатора 6 поступает напряжение питающей сети. Обмоткитрансформаторов соединены так, чтона его выходах формируются эталонные 40сигналы, моменты перехода через нольКоторых совпадают с моментами естественного включения соответствующихВентилей тиристорного преобразователя (фиг.2 а,г), Эти эталонные сигналы 45поступают на входы ФСНУи на входысоответствующих ФОН 2-4. Из сформированных эталонных сигналов в ФСНУформируют общий для всех ФОН эталонный сигнал начального уровня ЫНУ50фиг,2 в,ж). Осуществляется это следующим образом. В ФСНУ 1 для каждогоэталонного сигнала Нэь Б0 с,фиг.2 г) формируют симметричное на -пряжение прямоугольной формы, сдвинутое на 90 эл,град. относительноСоответствующего эталонного сигнала.Напряжения прямоугольной формы формируются компараторами 11-13, сравнивающими два эталонных напряжения между собой и формирующими импульсы, фронты которых совпадают с моментами равенства сравниваемых сигналов. На Фиг.2 г, д показан пример формирования напряжения прямоугольной формы для эталонного сигнала ( путем сравнения компаратором 11 эталонных сигналов Б , Б с. Аналогично формируются напряжения прямоугольной формы для эталонных сигналов 1 э и Б . С выхода компараторов 11-13 сформированные напряжения прямоугольной формы поступают на соответствующие управляющие входы ключа сброса в интеграторах 8 - 10. На измерительные входы ключа сброса в интеграторах 8-10 поступают соответствующие эталонные сигналы (Ус ББэс на фиг. 2 г). Например, на измерительный вход интегратора 8 поступает эталонный сигнал Бэч, а на управляющий вход ключа сброса этого интегратора поступает напряжение прямоугольной нормы с выхода компаратора 11, сдвинутое на 90 эл,град, относительно Бэа(фиг.3 г,д) . Во время действия положительного прямоугольного импульса ключ сброса интегратора замкнут и на выходе интегратора формируется нулевое напряжение Б р(фиг,2 е), а во время действия отрицательного импульса прямоугольной формы - Нпро (фиг.2 д), ключ в интеграторе разомкнут и интегратор интегрирует участок эталонного сигнала 0 , поступающего на его измерительный вход (Бэя фиг.2 г) . За счет 90-градусного сдвига интегрируемого и управляющего сигналов на выходе интегратора 8 формируется регулирующий сигнал в виде однополярных (в данном конкретном случае отрицательных)полуволн напряжения синусоидальной формы ШьЧ, фиг.2 е). На выходе интеграторов 9 и 10 формируются аналогичные регулирующие сигналы (1 1 Н д) из двух других эталонных сигналов Би Нэь эс 1 которые сдвинуты во времени относительно друг друга и относительно БР 4 на 120 эл,град. Сформированные регулирующие сигналы Бц, БР 1 Б суммируются сумматором 14, а относительно небольшие пульсации выходного сигнала сумматора 14 фильтруются фильтром 15, в результате чего формируется эталонный сигнал начального уровня (Б , фиг.2 ж), в данном случае полож 11 тельной полярности, пропорциональный сумме всех регулирующих сигналон, который через клемму 16 поступает а входы всех ФОН 2-4, Каждый регулирующий сигнал формируется интегрированием участков эталонного сигнала длительностью 180 эл.град. с последующим сбросом интеграла на интервалах также 180 эл.град (фиг,2 е) За счет этого амплитуда регулирующих сигналов пропорциональна амплитуде эталонных сигналов и регулируется с большим быстродействием (за счет интегрирования со сбросом) при изменениях амплитуды эталонных сигналов, вызванных изменениями амплитуды напряжений питающей сети, Эталонный сигнал начального уройня (Пяяу фиг,3 ж), получаемый суммированием . регулирующих сигналов, также регулируется с большим быстродействием при изменении амплитуды напряжений питающей сети. Причем с увеличением амплитуды напряжений питающей сети, эталонный сигнал начального уровня увеличивается, а с уменьшением - уменьшается. При изменении частоты напряжения питающей сети также осуществляется быстродействующее регулирование амплитуды регулирующих сигналов, и соответственно, быстродействующее регулирование эталонного сигнала начального уровня (Н , фиг,2 ж), причем с увеличением частоты Б , уменьшается, а с уменьшением частоты Уу увеличивается пропорционально частоте, Таким образом осуществляется быстродействующее регулирование эталонного сигнала начального уровня при изменении амплитуды и частоты напряжения питающей сети.Рассмотрим, как формируются собственно опорные сигналы для системы импульсно фазового управления преобразователем частоты с помощью формирователей 2-4 на примере одного канала(ФОН 2 фиг.1).На вход ФОН 2 поступает эталонный сигнал (П , фиг,2 а), сформированный из напряжения питающей сети с клеммы 5. Это напряжение поступает на компаратор 17, формирующий двухполярный сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль эталонного напряжения (фиг.2 б), Отрицательные импульсы этого сигнала через вентиль 18 1589355поступают на первый вход сумматора19, На второй вход сумматора 19 поступают через вентиль 21 выделенныеполуволны эталонного сигнала Пзодинаковой полярности с сигналом начального уровня, сформированного навыходе ФСНУ 1. В данном случае спомощью вентиля 21 выделяются положи 10тельные полуволны эталонного напряжения, которые используются в качестве управляющего сигнала для формирования прямого хода опорного напряжения. На интервале действия отрицательной полуволны напряжения питающей сети вентиль 21 закрыт и не пропускает сигнал, а выходное напряжение компаратора 17 отрицательно.Отрицательный сигнал компаратора через вентиль 18 и первый вход сумматора 19 поступает на вход интегратора 20 и интегрируется, изменяя выходное напряжение интегратора от отрицательного до положительного на интервале формирования обратного ходаопорного напряжения (Пфиг.2 в),На интервале формирования обратногохода входной сигнал интегратора меньше по модулю сигнала ФСНУ 1 и выход 3ной сигнал сумматора 22 и усилителя23 отрицательны. Вентиль 24 приэтом закрыт и не пропускает сигнална вход сумматора 19. При увеличенииопорного напряжения на выходе интегратора 20 выше сигнала начального35 уровня (П , фиг.2 в), формируемогоФСНУ 1, выходной сигнал сумматора ф.22 и усилителя 23 становятся положительными, вентиль 24 открывается ина третий вход сумматора поступает40 положительный сигнал, который компенсирует отрицательный сигнал, поступающий через вентиль 18. При этомзамыкается цепь отрицательной обратной связи, включающая интегратор 20,45 сумматор 22, усилитель 23, вентиль24, сумматор 19, которая обеспечивает формирование участка неизменногоопорного напряжения (Б щ фиг,2 в),следующего за участком обратного хо 50да. На интервале неизменности опорного напряжения его величина поддерживается равной эталонному сигналуначального уровня за счет действияуказанной цепи отрицательной обрат 55 ной связи, компенсирующей действиеотрицательного сигнала компаратора17. Интервал неизменного напряжениязаканчивается в момент изменения по 1589355лярности эталонного сигнала 0 с отрицательной на положительную (фиг,2 а).В момент перехода через ноль эталонного напряжения (фиг.2 а) и изме 5 нения его знака с отрицательного на положительное компаратор 17 переключается и формирует на выходе импульс положительной полярности, который закрывает вентиль 18. Вентиль 21 открывается положительным напряжением и на вход интегратора поступает положительная полуволна напряжения питающей сети. Интегратор 20 интегрирует положительную полуволну напряжения сети и его напряжение изменяется от положительного уровня, равного сигналу начального уровня, до отрицательного напряжения. При этом формируется прямой ход опорного напряжения (Офиг.2 в) длительностью 180 эл,град, На этом интервале вентиль 24 закрыт отрицательным напряжением сумматора 22 и усилителя 23 и 25 схема стабилизации неизменного напряжения, равного сигналу начального уровня, не действует, а опорное напряжение формируется как интеграл от полуволны эталонного напряжения и ЗО имеет форму косинусоиды. Для этого постоянная интегрирования выбирается такой, чтобы амплитуда опорного напряжения в момент окончания прямого хода (П,1 фиг.2 в) была равна по модулю сигналу начального уровня, что позволяет, сформировать симметричное косинусоидальное напряжение на интервале прямого хода. Меньшая, чем 180 эл.град. длительность обратного40 хода, обеспечивается большим уровнем отрицательного напряжения компаратора 17, чем управляющий сигнал, формирующий прямой ход. Косинусоидальная форма опорного напряжения на интервале прямого хода позволяет обеспечить45 арккосинусоидальную характеристику управления преобразователя частоты, улучшив качество его выходного напряжения и качество управления.Быстродействие регулирования постоянного уровня на выходе ФСНУ 1 обеспечивается за счет формирования сигналов с помощью интеграторов 8-10 и фильтрации с малой постоянной времени.55Опорное напряжение в момент начала формирования прямого хода всегда равно сигналу начального уровня ии косинусоидальной формы опорных сигналов при изменении частоты напряжения питающей сети обеспечивает повышение качества управления преобразователем частоты.5Таким образом, предложенный способ позволяет осуществить быстродействующее регулирование каждого опорного напряжения при изменении амплитуды и частоты напряжения питающей сети, позволяет обеспечить линейную регулировочную характеристику преобразонателя частоты и повысить за счет этого качество управления тиристорным преобразователем.формула изобретенияСпособ формиронания опорных сигналов для многоканальной системы управления преобразователем частоты, заключающийся в том, что формируют эталонные сигналы по числу каналов управления (где число каналов управ ления равно числу фаз сети) пропорционально фаэоным напряжениям сети, формируют сигнал начального уровня н виде постоянного напряжения, формируют управляющие сигналы по числу каналов управления, частота которых пропорциональна частоте напряжения питающей сети, формируют опорные сигналы по числу каналов управления интегрируя управляющий сигнал на интервале прямого хопа, соответствующего интервалу от 0 + 2 пГ( до /7++ 2 п В эл. град, соответствующего эталонного сигнала (где и - натуральный ряд чисел), а на интервале обратного хода, соответстнующего интервалу от 7+ 2 п 7 до 2 (1 + 2 п) эталонного сигнала, сбрасывают проинтегрированный сигнал до напряжения начального уровня и далее до конца интервала поддерживают его на этом уровне, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества управления преобразонателем частоты, сигнал начального уровня формируют в виде постоянного напряжения, величина ко- торого пропорциональна среднему зна" чению амплитуд нсех эталонных сигналов, а управляющие сигналы формируют на интервале прямого хода в виде положительной полуволны напряжения соответствующего эталонного сигнала, а на интервале обратного хода - в виде прямоугольного импульса отрицательной полярности длительностью, равной интервалу обратного хода.1589355 аэа 1 эа эд Составитель В.Гордеевчолинская Техред М,Дидык Корректор Т,Мале, Редакт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 аказ 2545 Тираж 493НИИПИ Государственного комитета по и113035, Москва, Ж,Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., д. 4/5