Устройство для фазового управления вентильным преобразователем

(51) Н 02 Р 13/1 НЫЙ КОМИТЕТ ССС БРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ГОСУДАРСТВ ПО ДЕЛАМ И ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТОРСКОМУ СВ ПЬСТВУ нический(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГОУПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ по авт.св. % 926753,о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, сцепью повышения точности отработки ситнала управления в переходных режимах,в него введены датчик состояния вентиледва функциональных преобразователи, двасумматора, бпок выборки-хранения, бпокперемножения и ключ, седьмой вход компаратора, причем выход датчика состоя,ния вентилей соединен с управпяющим . входом ключа и входом первого функцио-напьного преобразователя, выход которого подкпючен к первому входу первого,сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразоватепя, вход которого соединен с выходом эпемента ИЛИ, к которомуподключен управляющий вход блока выборки-хранения, вд первого сумматорасоединен с первым входом блока перемножения, выход которого через кпюч соединен с седьмым входом компаратора,причем второй вход бпока перемножениясоединен с выходом второго сумматора,первый вход которого через блок выборкихранения соединен с выходом источника дуправляющего напряжения, а второй, тре- Етий и четвертый входы второго сумматора соединены с выходами интегратора, атакже первого и второго коммутаторов. С281 20 30 35 40, 45 50 55 1 1026Изобретение относится к преобразова- тельной технике и может быть испопьзоьвано дпя управления многофазными силовыми вентипьными преобразователями.По основному авт,св. % 926753 известно устройство дпя фазового управ- пения вентильным преобразователем, содержащее датчик выходного напряжения преобразователя, выход которого соединен с первым входом интегратора, выход ко торого через первый вход компаратора соединен с входом распределителя импупь" сов, первые выходы которого через элемент ИЛИ соединены с входом сброса интегратора, источник управляющего напряжения и снабженное датчиками аноаных напряжений вентилей, число которых равно числу вентилей, двумя коммутаторами и блоком ограничения углов упрев- пения, причем выходы датчиков анодных напряжений вентилей соединены с входами коммутаторов, выходы которых соединены с вторым и третьим входами компаратора через схему ограничения углови с четвертым и пятым входами компара тора непосредственно, шестой вход компаратора подключен к выходу источника управляющего напряжения, выход второго коммутатора соединен с вторым входоминтегратора, а вторые выходы распределителя соединены с управляющими входами коммутаторов,Недостатком известного устройствауправления является низкая точностьотработки сигнала управления в гереходных режимах при прерывистом токе нагрузки.Бель изобретения - поввшение точности отработки сигнала управления в переходных режимах,Поставленная цель достигается тем,что в известное устройство дпя фазовогоуправления вентипьным преобразователем,введены датчик состояния вентилей, двафункциональных преобразователя, двасумматора, блок выборки-хранения, блокперемножения и ключ, седьмой вход компаратора, причем выход датчика состояния вентилей соединен с управляющимвходом ключа и входом первого функционального преобразователя, выход которого подключен к первому входу первогосумматора, второй вход которого соединен с выходом второго функциональногопреобразователя, вход которого соединенс выходом элемента ИЛИ,к которомуподключен управпяющий вход блока выборки-хранении, выход первого сумматора соединен с первым входом блока перемножения, выход которого через ключ соединен с седьмым. входом компаратора, причем второй вход блока перемножения соединен с выходом второго сумматора, первый вход которого через блок выборки-хранения соединен с выходом источника управляющего напряжения, а второй, третий и четвертый входы второго сумматора соединены с выходами интегратора, а также первого и второго коммутаторов,На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его работу; на фиг. 3 - диаграмма сигнала управления в переходных режимах при прерывистом токе нагрузки; на фиг. 4 и 5 - схемы функциональных преобразователей.Устройство (фиг. 1 ) содержит й датчиков 1-3 напряжений питания преобразователя, действующих в анодных цепях вентилей, где Р - число вентилей преобразователя, два й -канальных коммутатора 4 и 5 аналоговых сигналов, блок 6 ограничения углов управления вентилями интегратор 7 со сбросом, датчик 8 выходного напряжения преобразователя, компаратор 9 сигналов, источник 10 управляющего напряжения, распределитель .11 импульсов, элемент ИЛИ 12, а также блок 13 выборки-хранения, два сумма- . тора 14 и 15, бпок 16 перемножения, ключ 1 7, два функциональных преобразователя 18 и 1 9 и датчик 20 состояния ве нти пей.Входы датчиков 1-3 пнапряжений питания соединены с источниками упомянутых напряжений, а их выходы соединены с соответствующими входами коммутаторов 4 и 5. Выход первого коммутатора 4 соединен с первым входом блока 6 ограничения углов и четвертым входом компаратора 9, а также с третьим входом второго сумматора 14, Выход второго коммутатора 5 соединен с вторыми входами блока 6 ограничения углов и с вторым входом интегратора 7, а также с пятым входом компаратора 9 и вторым входом второго сумматора 14, Первый и второй входы компаратора 9 соединены с выходами блока 6 ограничения углов, а его третий вход соединен с выходом интегратора 7. Выход датчика 8 выходного напряжения соединен с первым входом интегратора 7, вход управления сбросом которого вместе с входами управления блоком 1 3 выборки-хранения и второго функционального иреобразоватепя 1 9 соединен с выходом элемента ИЛИ 12. Выход источника 10 управляющего напряже3 10262ния через блок 13 выборки-хранения соединен с первым входом второго сумматора 14, а так же непосредственно с шес.тым входом компаратора 9. Седьмой входкомпаратора 9 соединен через ключ 17с выходом блока 16 перемножения, вхо 5ды которого соединены с выходами первого и второго сумматоров 15 и 14. Входы первого сумматора 15 соединены свыходами первого и второго функциональОных преобразователей 18 и 19, причемвход первого функционального преобразователя 18, а также вход управления ключом 17 соединены с выходом датчика20 состояния вентилей. Выход компара 15тора 9 соединен с вхоцом распределителя 11 импульсов, первые выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ12, а вторые выходы соединены с соответствующими входами управления ключа 20ми коммутаторов 4 и 5. Причем входыуправления ключа первого коммутатора 4,коммутирующего сигнал датчика напряжения питания, действующего в аноднойцепи данного вентиля, и ключа второго25коммутатора 5, коммутирующего сигналдатчика напряжения питания преобразователя, действующего в анодной цепи вентиля, предшествующего по времени работыданному вентилю, соединены с одним итем же выходом распрецелителя 11 импульсов,Для уяснения сущности изобретениярассмотрим подробно процесс формирования опорного сигнала в известном устройстве для фазового управления, 35При работе преобразователя в стационарном режиме при прерывистых токахнагрузки суммарный опорный сигнал дляочередного вентиля на интервале бестоковой паузы определяется соотношением 40(1). Обозначив через ое. (9) текущее значение угла управления очередного вентиля, т.е. то значение угла управления, скоторым может включиться очерецнойвентиль, при выбранном начале отсчета 45времени в точке включения последнеговентиля можно эанисать 81(2) где 0 (8) - фаэное напряжение вентиля,Ввкшоченного последним.Тогда, с учетом пропорциональности сигнала управления У 0 и среднего выпрямленного напряжения Оев стационарном режиме, можно переписать (3) в виде(5) а 8) Ь,Едав) =и,в- - (1)Югде Ь К ( 9) - текущее приращение углауправления по отношениюк величине угла управленияв стационарном режиме 00,Определив из (1) текущее время 6можно получить Из сопоставления (5) и (6) следует, что55 опорное напряжение и 0 о (8 ) в кажцый, момент времени не пропорционально той величине среднего выпрямленного иапря жения, которое будет иметь место на выО (8) = -- ( Е ( - -й,ьв(6)1 ф =)1 п оф О Л 15" Е 1 ( (81" (П)ВРазнось между опорным и управляющимсигналами получается вычитанием Еп) в0 -3 = -- 51 ПаС - - 0(10 Уо к 2 Ф1) тф(3) . -веи,ыС(6)-+ м(6) Е. Первая часть (3) есть не что иное, как величина, пропорциональная текущему эна чению приращения положительной вольт- секундной площадки ,Р (9) . выпрямленного напряжения, которое будет иметь место при изменении угла управления очередного вентиля по сравнению с его значением на предыдущем интервале дискретности. Действительно"0008) =е ф - б ф 1Однако среднее выпрямленное напряжениев переходном режиме складывается изсуммы среднего напряжения ь стационарном режиме 0 и величины, про-порциональной приращениям как положительной части выходного напряженияо (6), которое является следствиемЕФизменения угла управления йо, так иотрицательной части выходного напряжения 5 ( 6 ), которое является следствием изменения.угла выключения вентиляпри изменении угла его включения, т.е. ОдИ)=Од д 5(6) Б (6). (6)7 10262 функциональный преобразователь 19 преобразует временной интервал, отделяющий данный момент времени от момента вкпючения последнего вентиля, в напряжение, закон изменения котарого можно записать при начале отсчета времени в точке вкшочения последнего вентиня как(13) Таким образом, на интервале бестоковой паузы корректирующий сигнал пропорциоюпен тому возможному приращению отрицательной вольт-секундной площадки выпрямленного напрнжения, которое будет в случае приращения положительной вольт-секундной площади выпрямленного40 напряжения Бф(6).Функциональный преобразователь 18 может быть, например, выполнен согпас . но функционапьной схеме, которая приведена на фиг. 4. Функционапьный преобразователь содержит источник смещения ИС, два ключа К 1 и К 2, сумматор СМ и йС-цепочку с постоянной времени О УО50В то же время в стационарном режимесигюп с выхода блока выборки-хранения 55 Поэтому в момент генерации импульса Ц,81-, - , Е-фТаком образом, сигнал на выходе второго сумматора можно записать на интерввпе бестоковой паузы как8 Ьй -Яф Тогда корректирующий сигнал 0 к, который представляет собой выходной сигнал блока перемножения, подключаемый ключом 17 (фиг.1) к седьмому входу компаратора (фнг,2 з), представляет собой временную функцию вида. =КС=Т,Напряжение источника смещения Ч подкпючается. к 1 С-цепочке ключом К 1, уп равпяющим сигналом ЪВ течение ин: тервала протекания тока нагрузкио. емкость С заряжается до напряжения 81 8В момент окончания тока нагрузки ключК 1 размыкается и на конденсаторе запоминается напряжение 0,Сигнал с выхода сумматора Ы е определяется, таким,образом, на интервале бестоковой паузысоотношением В момент генерации очередного импульса управления Бо сигнал, накопйенный конденсатором, сбрасывается до нупя ключом К 2 и процесс повторяется снова,Функциоюпьный преобразователь 19 может быть выполнен, например, согласно функциональной схеме, которая приведена на фиг, б. Функциоюпьный преобразователь содержит источник смешения ИС, интегратор со сбросом И, сумматор СМ. В момент генерации импульса управлений, определяемого импульсом очередного вентипя 5 о, происходит обнупение выходного. сигнала интегратора Цп . Интегратор, производя. интегрирование постоянного сигнапа смещения, формирует на выходе напряжение, которое пикейно зависит от време.ни иМ = Е, (16)6 ОнВыходной сигнал сумматора СМ цопределяется соотношением сОд= Чп 6)- Чс= (9 1 нЪ - (17)яТн Рассмотрим подробнее работу щедпагаемого устройства управления в стационарном и переходном режимах работы преобразователя.Прн работе преобразователя в стационарном режиме (фиг,2, слева) в момент генерации импульса управления корректируюший сигнал равен нулю, поскопь ку равен нулю сигнал Ос; с выхода сумматора 14 (фиг. 2 в,з). Действительно, в стационарном режиме в момент генерации.импульса выполняется равенство11 10ку,равную нулю уже в конце первогоинтервала дискретности. Из эпюр напряженнй(фнг,2) видно, что указанный эффект достигается тем, что в перекодном режиме корректирующий сигнал изменяет вепичнну уцравпяющего напряжения в момент генерации очередного импульса. Прн этом генерация импульса управления уже в конце первого ннтервала дискретности переходного про цесса происходит в момент (заранее, сфО 26281 12упрежденнем), вычисленный прн формнрованкн сигнала коррекции таким образом, чтобы сделать оцнбку в отработке снгнапа управпення равной нулю. По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство существенно уменьшает ошибку в отработке сигнала управпення в пе.реходных режимах, поскольку она не содержит интегрнрующего звена в канапе 0управпення, наличие которого вносит инерцню в тракт управпення н прнводнт к значнтепьным дннамнческнм ошибкам.