Адаптивное устройство для управления вентильным преобразователем

)5 Н 02 М 7/1 ЕЛЬСТВУ 1 -и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВ(71) Всесоюзный заочный политехнический институт(54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЕ ВЕНП 1 ЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, Цель изобретения - повьппение точности отработки тока задания вентильным преобразователем в широком диапазоне изменения противоЭДС, Адаптивное устройство для управления вентильным преобразователем содержит нелинейный усилитель 8, датчик 15 ЭДС, неинвертируюпий усилитель 6, функциональный преобразователь 13 с передаточной характеристикой идентичной зависимости среднего тока от противо- ЭДС, функциональный преобразователь 14 с арксинусной передаточной харак" теристикой, элемент 1 сравнения и два сумматора 5,7. Сигнал задания тока корректируется во всем диапазоне изменения противоЭДС. Таким образом зависимость напряжения вентильного преобразователя от сигнала задания со- Е храняет линейность. 7 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовой преобразовательной технике.Целью изобретения является повыше 5 ние точности отработки тока задания вентильным преобразователем в широком диапазоне изменения противоЭДС.На фиг, 1 дано адаптивное устройСтво на фиг, 2 - регулировочная характеристика адаптивного устройства; йа фиг. 3 - внешние характеристики управляемого выпрямителя на фиг. 4 - передаточная характеристика первого функционального преобразователя, на фиг. 5 - то же, второго функционального преобразователя; на фиг. 6 - временные диаграммы работы управляемого выпрямителя в выпрямительном режиме, на фиг, 7 - то же, в инверторйом режиме.Сигнал управления Н поступает на. вход системы импульсно-Фазового управления вентильного преобразователя (фиг. 1),25Элемент 1 сравнения выполнен на двух диодах 2 и 3 и резисторе 4 и Предназначен для передачи на вход второго суииатора 5 наименьшего из двух сигналов 0 и 0, снимаемых соответственно с неинвертирующего уси 30 юителя 6 и выхода первого сумматора 7.Нелинейный усилитель 8 выполнен в пще йеинвертирующего суммирующего усилителя 9 с нелинейной обратной 35 связью. Нелинейная цепь обратной связи состоит.из параллельного соедине-: шя резистора 10 и последовательной Цепи, состоящей из резистора 11 и Диода 12. Анод диода подключен к вы Ходу операционного усилителя 9. При отрицательных выходных напряжениях операционного усилителя 9 диод 12 заперт и резистор.11 исключен из работы, что соответствует определенному 45 Коэффициенту передачи К усилителя 9. При положительных выходных напряжениях операционного усилителя 9 в цепи обратной связи работают два резистора 10 и 11, что соответствует другому коэффициенту передачи К. На второй вход нелинейного усилителя поступает отрицательное значение напряжения Н с выхода функционального преобразователя 13. Поэтому, когда положительный сигнал 0 по абсолютной величине меньше Бо, выходное напряжение операционного усилителя 9 - отрицательное. При этом коэффициент передачи нелинейного усилителя 8 соответствует значению К,й Для случая Б больше Нп нелинейный усилитель 8 имеет коэффициент передачи К. При этом К) КПервый функциональный преобразователь 13 имеет передаточную характеристику такую же, как зависимость среднего тока от противоЗДС в режиме предельно непрерывного тока.Пунктирной линией на фиг. 3 изображены точки перехода от прерывистого тока к непрерывному, На границе между непрерывным и прерывистым током среднее выпрямленное напряжение управляемого выпрямителя равно противоЭДС двигателя. ПротивоЭДС двигателя и среднее значение тока в режиме предельно непрерывного тока связаны эл- липтической зависимостью (фиг, 4).Второй функциональный преобразователь 14 имеет арксинусную передаточную характеристику с положительным смещением. Это поясняется с помощью времеийых диаграмм (фиг. 6 и 7), Выпрямительный режим работы управляемого выпряиителя показан на фиг. 6, а инверторный режим - на фиг. 7. Сигнал управления П пересекает линии опорных напряженйй в точках, соответствующих углам управления Ч. Угол управления Ч отсчитывается в обе стороны от точки, где опорное напряжение равно нулю. Углы управления Ч соответствуют иоиентаи времени, когда линейное напряжение 0,1 равно противоЭДС Я . Поэтому при углах управления Ч: ток нагрузки равен нулю. При этом сигнал управления Н+ затрачивается на компенсацию нротивоЭДС я и соответствует началу режииа прерывистого тока. ,Так как угол, отсчитываемый от точки перехода синусоиды линейного напряжения БА через нуль в область отрицательных значений до точки опорного напряжения, соответствующей нулевому значению, равен/в, то линейное напряяение равно противоЭДС при следующих углах:чН, з. (Ч+ ) =Я,В относительных единицах У= 1.Тогда7 = агсзхп 6- -- ,.ИШЛинейные опорные напряжения выбирают таким образом, чтобы зависимость1654948 40 откуда 1 = Б = К, У между управляюцим напряжением и углом управления была прямо пропорциональной. В этом случае сигнал управления, затрачиваемый на компенсацию проти- воЭДС равен5У = Ч = агся 1 п Я --- ,И+ 6Ш На фиг. 1 датчик ЭДС реализуетарксинусную функцию от противоЭДС Б = агсяпЯ.Постоянное значение сигнала в виде смещения поступает на вход второго 15сумматора 5ОсмТаким образом, сигнал управления Б затрачиваемый на компенсацию 20 противоЗДС, реализован с помощью датчика ЭДС 15 и сумматора 5,Конечной точкой режима прерывистого тока является предельно-непрерывный ток нагрузки управляемого выпря мителя. Когда пренебрегают активным сопротивлением нагрузки, предельно непрерывный ток возникает при равенстве противоЗДС и среднего выпрямленного напряжения управляемого выпрямителя. На фиг. б и 7 предельно непрерывный ток нагрузки возникает при углах управления Ч, что соответствует сигналу управления Б при заданной противоЭДС Е . Среднее выпрямленное напряжение Б имеет синусоидальную6 .зависимость от угла управления Ч.Отсюда сигнал . управления 01, за трачиваемый на создание предельно непрерывного тока нагрузки при заданной противоЭДС, равенбБ = Ч = агсяп --- ,ф50 Сигнал управления Усостоит изсуммы двух сигналов ц и Б (фиг.би 7), соответствующих сйгналУ управления, затрачиваемому на компенсациюпротивоЭДС, и сигнала, затрачиваемогона создание предельно непрерывноготока. В этом случае доля сигнала, затрачиваемая на создание предельно не-,прерывного тока, определяется как Б У = Б - П = агсяп --я + ц Е+ К,ц агсяп- + Псм Эта зависимость справедлива как для ныпрямительного, так и для инверторного режима (фиг. 6 и 7). Значит, противоЭДС Я в этом выражении изменяется от максимально возможного отрицательного значения до максимума,положительного значения. На фиг, 5показана зависимость сигнала, затрачиваемого на создание предельно непрерывного тока от противоЭДС, котораяявляется арксинусной и имеет положительное смещение.Работа адаптивного устройства происходит следующим образом.При отсутствии сигналов на входах,т.е. У = Я = О, напряжения на выхоГдах схемы сравнения 0; и датчика ЭДС15 Б (фиг, 1) равны. нулю. В этомслучае сигнал управления равенБ =-БсМ шПри этом углы управления вентильным преобразователем будут такими,чтобы его выходное напряжение биоравно нулю Сдвиг, 6, Чсц = -3- О),При возрастании сигнала Н задания тока будут возрастать сигналы Б 1на выходах неинвертирующего усилителя 6 и нелинейного усилителя 8. Коэффициент усиления неинвертирующегоусилителя 6 выбирается намного большекоэффициента усиления нелинейногоусилителя 8 К ) К . Причем выходнойсигнал на выходе нелинейного усилителя 8 имеет отрицательное значение, ноего величина меньше сигнала У на выходе функционального преобразователя14, Поэтому сигнал Б на выходе сум-,матора 7 имеет положительное значение.Выходное напряжение элемента 1 сравнения определяется наименьшим из сигналов Ци Б. Следовательно, на первом интервале 0-1 ,фиг, 2) выходнойсигнал элемента 1 сравнения определяется выходным сигналом неинвертирующего усилителя 6. Выходной сигнал неинвертирующего усилителя 6 с входомсвязан через коэффициент передачи КПоэтому имеем1654948 51 О 5 20 25 30 При дальнейшем увеличении сигнала Ор задания на ток на интервале 1-Б (фиг. 2) напряжение на выходе сумма- тара 7 Б становится меньше У. Поэтому напряжение на выходе элемента 1 сравнения равно= " " 1 г( Пр "а) + 11 ьфгде У - выходной сигнал функциональ-,0ного преобразователя 13,равный среднему току нагрузки в режиме предельного непрерывного тока при заданнойпротивоЭДС,У - выходной сигнал функциональВного преобразователя 14, соответствующий предельно непрерывному току при заданнойпротивоЭДС.При сигналах задания 0 , равных1, получаем что соответствует режиму .предельно непрерывного тока нагрузки (точка А на фиг. 2). Точка А на фиг. 2 с координатами У, Бобразована из двух снгналов Б, и Ц , соответствующих предельно непрерывному току нагрузки в зависимости от величины противоЭДС. Таким образом, нелинейный усилитель 8 и сумматор 7 решают уравнение прямой Б, проходящей через точку А, соответствующую режиму предельно непрерывного тока, которая является функцйей противоЭДС.При сигналах задания на ток Пг, больших Уо, нелинейный усилитель 8 изменяет свой коэффициент таким образом, что"а М 0 р "а) + "ьВ этом случае управляемый выпрямитель работает в режиме непрерывного тока.При быстрых:переходах в инверторный режим возможен случай изменения знака сигнала 0. В этом случае име" ем Ц 1 =- Ц1Это обеспечит быстрый переход управляемого выпрямителя в инверторный режим (фиг, 2, четвертый квадрант),Лри такой настройке адаптивного устройства его коэффициент усиления в зоне прерывистого тока более высокий, чем в зоне непрерывного тока, а произведение динамических коэффициентов передачи управляемого выпрямителя и адаптивного устройства идентично в обоих токовых режимах в широком диапазоне изменения противоЭДС. Это повышает точность отработки тока задания вентильным преобразователем в широком диапазоне изменения противоЭДС. Формула изобретения Адаптивное устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее нелинейный усилитель, подключенный входом к источнику сигнала задания тока, датчик ЭДС, подключенный входом к источнику сигнала проти- воЭДС, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности отработки тока задания вентильным преоб" разователем в широком диапазоне изменения противоЭДС, в него введены неинвертирующий усилитель, два функциональных преобразователя, первый из которых имеет передаточную характеристику такую же, как зависимостьсреднего тока от противоЭДС в режимепредельно непрерывного. тока, а второйимеет арксинусную передаточную характеристику с положительным смещением,элемент сравнения и два сумматора,причем нелинейный усилитель выполненв виде неинвертирующего суммирующегоусилителя с нелинейной обратной связью, входы которого соединены с источником сигнала задания тока и с вы ходом первого функционального преобразователя, входы первого сумматорасвязаны с выходом нелинейного усилителя и с выходом второго функционального преобразователя, входы функцио нальных преобразователей соединены систочником сигнала противоЭДС, входыэлемента сравнения связаны с выходомпервого сумматора и с входом неинвер"тирующего усилителя, а его выход - с 50 первым входом второго сумматора, второй вход которого связан с выходомдатчика ЭДС, а выход .предназначен длясвязи с системой управления вентильным преобразователем.1654948 ставитель Ф.Степехред Л,Сердюкова ректор А.Обручар Редактор Л. Гратилл кэводственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул, ГагаринаИ 1 асаз 1958Тираж 393НИИПИ Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., д. 4/5й