Способ управления трехфазным мостовым тиристорным преобразователем и устройство для его осуществления

(51)М. Кл Н 02 Р 13/16 3 Ьеударетювй камктат СССР в авам взебрвтаянй я етквьнкй) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1 электротехя управле- реобразова- электроприИзобретение относится к областиники и может быть использовано длния током нагрузки тиристорноготеля системы автоматизированного нособу нельзяской точностиразличных изми двигателя. Известен способ управления щристорнымпреобразователем, работающим на активно-ин.дуктивную нагрузку и прощво-ЭДС Щ, покоторому задают значение тока нагрузки и фор.мируют синхронизированный с напряжениемсети сигнал развертки, измеряют мгновенноезначение. тока нагрузки и открывают очереднойщристор преобразователя, когда сигнал развертки меньше или равен сигналу, сформированно.му иэ разности двух сигналов - задания имгновенного значения тока нагрузки, причемсигнал развертки формируют как периодическуюфункцию времени, форма которой на каждомпериоде неизменна,Однако но этому с достичь предельно по динамиче работы преобразователя при енениях задания, тока нагрузки Наиболее близким к изобретению техничес.кнм решением является одноканальное устрой ство для управления преобразователещ 21, эа.ключаюшееся в том, что в моменты естесщен.ной коммутации каждого 1-го тиристора фор.мнруют синхроннзируюпюй импульс, по нему задают исхошюе нулевое значение и в юерва. ле между моментами естественной коммутации формируют линейно изменяющийся во времени сигнал, по этому же синхронизирующему импульсу запоминают номер очерерлого .го ти. ристора и подготавливают к пропуску импуль. са включения канал управления этого щристо. ра, сравнивают линейно изменяющийся сигнал с заданием и при превышении им задания вы. дают импульс включения .го щрнстора и стй. рают запомненный номер, а если импульс вклв чения в течение 1-го интервала не выдают, то по следующему синхронизирующему импульсу запоминают дополнительный номер ( + 1)-го 1 иристора, затем аналогично (1 + 2)-го по чис. лу запомненных номеров тирнсторов и номеру1подготовленного к пропуску импульса канала управления формируктг соответствующий доба 879731вочный сигнал, который суммируют с линейноизменяггяцимся сигналом и результат суммирования сранггцвагот с заданием аналогично ггрепьг.душе му,1 епостатксм этого способа является точтоон не позволяет решить задачу постижения пре.дельной динамической точности регулированиятока нагрузки тирцсторного преобразователя,работанццего на активно. индуктивную нагрузкуи противо-ЭДГ.Целг нг изобретения является достижение предельной динамической точности управления током тцрнстсрцого преобразователя, работающего ца активно-индуктивную нагрузку и проти.во.ЭДГ.Цель постигается тем, что согласно известному способу поцолнительно контролируют наличие цеироводящего состояния и величину противо-ЭДС, выделяют шесть интервалов между моментами естественной коммутации, измеряют 20 превьицение величины линейного напряжения нап противо.ЭДС и с учетом состояния вентилей выбирают линейные напряжения, для которых выполггяг(гтся заданные условия подключения к нагрузке, а из выбранных - наиболее опережа. ницце другие ио фазе, причем в зависимости от величины опережения увеличивают отсчитываемый в данном интервале угол на величину, кратную шестой гастгг перцопа, по получаемой величице угла определяют значение тока на иктервале ЗО провонимостгг, которое сравнивают с заданным.Устройство лля осуществления предложенного способа снабжено ксмпаратором линейных напряжений и противо.ЭДС, датчиком непрово. дягцего состояния вентилей, задатчиком цачальногс значения виутрццнтервзльного угла, генератором текуигсго угла, счетчиком внутрццнтервального угла, тремя избирателями лгггге 1 гггьгх каиря:г(еггцй, пегггггфратсром, сумматором, формирователем момента подключения напряжения, задагчггком тока, коммутатором, селектором вец гилей, распределителем импульсов включения вентилей, причем входы указанных формирова. теля, коммутатора, синхронизатора, компаратора, датчика состоягпя и задатчика угла служат для45 подключецчя к преобразователю, второй вход задатчика угла и входы трех избирателей связа. ны с потенциальным выходом синхронизатора, выход задатчика угла соединен с входом парад. лелькой записи счетчика, управляющим вход ко 50 торого сседцггегг с импульсным выходом синхро. ниэатора, вторые входы первых двух избира. теней связаны с выходом компаратора, а цх третьи входы - с выходом датчика состояния вентилей, выход первого избирателя соединен с четвертым входом второго, вторым входом третьего избирателя и первыми входами пешифратора ц селектора, вторые входьг которых свя. зацы с выходом третьего избирателя, а третьи ВхОды - с Выхслсм ггтсрсс и грсгьим Вхсггомтретьего избирателей, выход генератора соцгинеггсо счетным входом счетчика, выход которогосоединен с первым входом сумматора. второйвход которого связан с выхопом легггифратсра,а выход - с вторым входом формирователя,третий вход которого ц выхол запатчика токасоединены с вторым входом коммутатора, а вы.ход - с входом расиреггелггтеля, второй ц тре.тий Зхопьг ксторогс ссейнггекьг с выхс;.,Г(гц селектора и коммутатора, а вь хоп сггужит ш;яподключения к пресбразоват:.лю,На фиг. 1 прцвепена ст;.уктурцая схема уст.ройства для реализации данного способа годиггцз вариантов); ца фиг. 2 - распределение фаэ.цых напряжений Л, В ц С по вентилям лреобра.зов ателя.Устройство содерхсит ксмиаратор 1 линейныхнапряжений и противо-ЭДС, датчик 2 цеирово.дяшего состояния вентилей, эадатчик 3 цачаль.ного значения внутрииктервального угла, генератор 4 текугцегс угла, счетчик 5 внутрциктервального угла, синхронизатор 6 с сетью, иэби. ратели 7, 8, 9 опережаюших линейных напряжений, дешифратор 10, сумматор 11, формирователь 12 момента подключения, запатчик тока 13, коммутатор 14 групп, селектор 15, распредели. тель 16 импульсов включения вентилей, объект управления - тцрггстсрцьгй преобразователь 17, работавший на активно.индуктивную нагрузку и противо ЭЛС.В устройстве гфиг, 1) ксмиаратор 1 и датчик 2 предназначены для проверки условий фи зичссксй возможности подключения к нагруэ. ке каждого цэ шести лццейц:,г, напряжений.Задатчнк 3 начального угла ц генератор 4 текущего угла связаны выхопамц с входами соответственно паралг елькой заицсц;г счетным сцетчггка 5, уиравлягошцй вход которого соединен с импульсным вьгхсгн.г синхронизатора 6, а потенциальный выход последцегс - с входами залатчика 3 ц входами логических избира телей 7, 8 ц 9, состсяцгих цз цгесги элементов 1 г, каждый ио трк, четыре и трц входа соответ. ствецно. Вторые входь, избирателек 7 ц 8 свя. эацы с выходсм компаратора 1, а их третьи вХоды - с выходом датчика 2. Вьгхол нзбира. геля 7 сседцнек с четвертым входом цзбирате. ля 8, вторым входом избирателя 9 и с вхопом дешнфратора 10, второй вход которого связан с выходом избирателя 9. Выходы дешцфрато.рэ 10 и счетчика 5 соединены с ссответству юшцмц входами сумматора 11, связанного вьг. ходом с входом формирователя 12, второй вход которого связан с выходом запагчика тока 13 и входом коггму 1 атора 14, Выходы коммутато. ра 4 и сеггектсра5, связник(го и( срем вх(1. дам с гремя выхоламц цгбирагс;гсц 7, 8 ц 9, а гаг;ж; ггг,гх(цг ф(ггжгг 1 гоггаг;:;я 1. с(гслг(1 г(г ы)г с тремя откельцымк входамк распределителя 16,выход которого связан с входом объект управления 17, Объект управления 17 по выходуподсоединен к третьему входу формирователя12, второму входу коммутатора 14 н к входамсинхронизатора 6, компаратора 1, датчика 2и задатчика 3.Гушность способа заключается в следующем.В каждом выделенном текущем интерваледискретности, например интервале АВ (фиг. 2),равном интервалу между моментами е тествен.ной коммутации Т, в общем случае в произвольный момент времени могут быть подключены к нагрузке любые из шести линейных на.пряжений АВ, АС, ВС, ВА, СА и СВ. Однакопрактически цри выборе рабочего линейногонапряжения исключают из рассмотрения те напряжения, подключение которых к нагрузкезаведомо нецелесообразно, т.е. напряжения сотсчитываемым от начала соответствукнцей си.20цусокды вкугрккцтервалькым углом О ( ч с я//3 к 4 л/3 К ч с 2 и клк в рассматриваемоминтервале - АС, ВГ к ВА,Лля выбора одного кз оставпгкхся трех линейных напряжений (ца фиг. 2 оци выделены25жирными линиями) проверяют два условияфизической воэможности подключения каждогоиз напряжений:а) наличие кепровоняшего состояния соответствуккцих ему вентилей;б) положкгелькость капряжеций ка этих вентилях в соответствии с неравенствомз)п (ыт + чо) - е ) О, (1)где.е счктак 1 т положительной, если залаццыйток 1 ) О (работает первая группа вентилей), и е беруа с противоположным знаком,когда 1 з ( О (работает зторгя группа).Иэ трех илк двух лкцейкых напряжений,уцовлетворяюшкх условиям а к б, в качестверабочего выбирают то, у которого вкутрыппервальный угол болыке. так как лрк этом достигаемый ток буде- меньше, а в случае необходимости от этого тока можно перейти к большему при подключении следующего по уменьшению внутрккнтервалького угла нккейного напряжения, практически без потери быстродей. 45ствия, обратный же переход физически кевозможен.Внутрккктервалькый угол того из трех рас.сматриваемых линейных напряжений, индекскоторого соответствует индексу текущего интервала, образуют суммированием значения этогоугла в момент качала интервала, например я/3,с текущим углом, отсчитываемым от началаданного интервала,Вкутрккцтервальцые углы двух других линейных капряжецкй с индексами, определяющими каодин и на два интервала индекс текущего интервала, образукт увеличением полученного цервоначальцо, как указано, вкутрииктервального угла на величины т 3 или 2 л/3 соответственно.В случае необходимости, например при асимметрии фаз, эти величины, так же как и значениетла в момент начала интервала, могут коррек.тироваться в ту или иную сторону.После того, как выбрано очередное линей.ное напряжение, которое может быть подключе.но к нагрузке, его внутриинтервальный уголиспользуют в качестве начального условия длярешения дифференциального уравнения, опреде.ляющего поведение тока в нагрузке на интер.вале проводимости выбранного линейного напряжения,Результаты решения сравнивают с заданиемтока нагрузки и по достижении равенства этихвеличин подключают к нагрузке соответству.ющее линейное напряжение. При этом лля данного напряжения нарушается условие а фкзи.ческой возможности подключения. Поэтому сле.дующие расчеты момента подключения делаютаналогично для очередного линейного цапряже.кия, даже если данный интервал дискретностиеше не закончился.Устройство, реализук гцее данный способ, работает следующим образом,В компараторе 1 проверяется выполнениенеравенства (1), т.е, одного из условий физи..еской возможности подключения для всех кг.тк линейных напряжений. Выполнение другого условия проверяется с помощью датчи.ка 2. Сигналы с выходов обоих устройств поступают ца входы избирателей 7 и 8, в кото.рых окк сопоставляются с признаком, идентифицирующим текуций интервал дискретности к поступающим с потенциального выхода скн хроккзатора б с сетью.В резу."ьтате сопоставления указангых сиг.капов прк выполнении условий физической возможцсстк подключения отстающего на два интервала линейного напряжения на выходе избирателя 7 появляется сигнал, запрещающий работу избирателей 8 к 9 и разрешающий с помощью селектора открывание каналов управ. лекя вентилями преобразователя, соответствующихх выбранному линейному напряжению,Кроме того, по этому же сигналу через де. пвфратор 10 на вход сумматора 11 подается число 2 я/3, корректируюшее вцутриинтерваль. цый угол текущего интервала дискретности, подаваемый на второй вход сумматора с выхода счетчика 5. Образуется этот внутриинтервальцый угол тем, что по сигналам с потенциального выхода синхронизатора б и. от объекта управления 17 в задатчике 3 фиксируется зиа. чекке угла линейного напряжения с индексом, соответствующим индексу текущего интервала в момент начала интервала, которое затем по импульсному сигналу синхронизатора 6 записы вается в качестве исходного состояния в счет.7 87973ек 5, после чего к нему начинает прибавляться по счетному входу счетчика текущий уголв виде серии импульсов высокочастотного тилонного генератора 4,Полученный на выходе сумматора 11 внутри.интервальный угол выбранного линейного напряжения подается на вход формирователя 12в качестве начального условия для вычисления,как указывалось, момента подключения к на.грузке данного напряжения, 1 ОСформированный импульс включения с выхода формирователя 12 подается на вход распределителя 1 б импульсов включения вентилей,управляемого выходными сигналами селектора15 номеров рабочих вентилей и логическогокоммутатора 14 групп, С выхода распредели. теля 16 импульсы включения подаются на соответствующие вентили преобразователя 17.При невыполнении условий подключения вданном интервале отстающего на два интерва20ла линейного напряжения сигналом с выходаизбирателя 7 разрешается работа избирателя 8,В случае выполнения условий подключенияотстающего на один интервал линейного напряжения на выходе избирателя 8 появляется сигнал, запрещающий работу избирателя 9 и разрешающий с помощью дешифратора 10 навход сумматора 11 корректирующее внутриинтервальный угол число, я/3, Далее система работает аналогично предыдущему.30В случае невъшолнения условий подключенияотстающих на одщ и на два интервала линейныхнапряжений на соответствующих выходах компараторов 1 или датчика 2 образуются нулевыесигналы, на выходах избирателей 7 и 8 одновременно появляются сигналы, разрешающие спомощью селектора 15 открывание вентилей ли.нейного напряжения с индексом данного интер.вала дискретности и вводящие с помощью дешифратора 10 на вход сумматора 11 корректи.рующее внутриинтервальный угол число, равное 40нулю,или близкое к нему, Далее система работает аналогично.Формула изобретения.1. Способ управления трехфазным мостовымтиристорным преобразователем, работающимна активно индукционную нагрузку с противо.ЭДС, заключающийся в том, что контролируютлинейные напряжения сети, фиксируют моментыестественной коммутации и вырабатывают синхронизирукйцне сигналы, формируют сигнал управнения, который подают на вентили преобразователи н подключают к нагрузке соответствующее линейное напряжение, о т л и ч а ю щ нЙ с я тем, что, с целью повышения динамической точности, дополнительно контролируют на. уличие непроводящего состояния вентилей и величину противо-ЭДС, по синхронизирующимсигналам выделяют шесть интервалов между моФментами естественной коммутации, измеряютт 1 8февышейие величины линейного напряжениянад противо-ЭДС и с учетом состояния вентилей выбирают линейные напряжения, для которых выполняются заданные условия подключения к нагрузке, а из выбранных - опережающие другие по фазе, в зависимости от величины опережения увеличивают угол, отсчитываемыйот начала синусоиды напряжения, соответству.ющего данному интервалу, на величину, кратнуюшестой части периода напряжения сети, по полученной величине угла определяют значение токана интервале проводимости, которое сравиива.ют с заданным, и при равенстве этих величинформируют указанный сигнал управления.2, Устройство для осуществления способапо и, 1, содержащее синхронизатор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно снабжено компара.тором линейных напряжений и противо.ЭДС,датчиком непроводяшего состояния вентилей,задатчиком начального значения, счетчиком уг.ла, генератором текущего угла, тремя избира.телями опережающих линейных напряжений,дешифратором, сумматором, формирователеммомента подключения напряжения, задатчикомтока, коммутатором, селектором, распределите.лем, причем входы формирователя момента подключения напряжения, коммутатора, синхронизатора, компаратора и задатчика утла служатдля подключения к преобразователю, второйвход задатчика угла и входы трех избирателейсвязаны с потенциальным выходом синхрониза.тора, выход задатчика угла соединен с входомпараллельной записи счетчика, управляющий входкоторого соединен с импульсным выходом синхронизатора, вторые входы первых двух изби.рателей связаны с выходом компаратора, а кхтретьи входы - с выходом датчика состоянийвентилей, выход первого избирателя соединенс четвертым входом второго, вторым входомтретьего избирателя и первыми вхОдами дешифратора и селектора, вторые входы которыхсвязаны с выходом третьего избирателя, атретьи - с выходом второго и третьим входомтретьего избирателя, выход генератора соединенсо счетным входом счетчика, выход которогосоединен с первым входом сумматора, второйвход которого связан с выходом дешифратора, а выход -с вторым входом формирователя, третий вход которого и выход задатчикатока соединены с вторым входом коммутатора,а выход - с входом распределителя, второйи третий входы которого соединены с выходами селектора и коммутатора, а выход служитдля подключения к преобразователю.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство. СССР У 540338,кл. Н 02 Р 13/1 б, 1976,2, Авторское свидетельство СССР К 655062,кл. Н 02 Р 13/16,1979.879731 Редактор Т. Загребельна ное аказ 9205( Тираж 733 ВНИИПИ, Государственного комитет по делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж.35, Раушская на, д. 4(5 ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 оставитель О. Парфенова хред АХавка Корректор Ю. Макаренк