Способ управления циклоконвертором и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСГ 1 УБЛИН 4(51 15 22 ТЕН ЕЛЬСТ нич ельство СССР 6, 1978.ство СССР 30, 1983. КЛОКОНВЕРТООСУЩЕСТВЛЕо наличи сигналом встречно тока рабо аздельног араллельн щ и й с я ющеи групп управления с группы, ем, что ическог с л ью улучшения гарм с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ ОПИОАНИЕ Н АВТОРСИОМУ ТВИД(71) Вологодскии политехн ескийинститут(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦИРОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГОНИЯ.,(57) 1. Способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, чтоформируют импульсную последовательность для управления частотой циклоконвертора, формируют сигналы раздельного управления длительностью180 эл.град измеряют токи анодныхи катодных групп вентильных мостов,формируют сигналы об отсутствии иналичии токов этих групп, Формируютсигнал включения соответствующей группы в выпрямительном режиме при совпадении сигнала раздельного управления включаемой группы вентилей ссигналом об отсутствии тока во встречно-параллельной группе, формируютсигнал перевода работающей группывентилей из выпрямительного в инверторныи режим при совпадении си тава выходного напряжения циклоконвертора, определяют интервал дискретности переключения вентилей циклоко вертора, а интервал дискретности сигналов раздельного управления определяют равным сумме указанных интервалов дискретности в .интервале дискретности импульсной последовательности для управления частотой циклоконвертора.2. Устройство для управления пиклоконвертором, содержащее блок синхронизации с Фазными выходами и выходами прямой и обратной последовательностей соединенный через узел авто- Е подстройки тактовой частоты с входом .генератора тактовых импульсов, четыре реверсивных счетчика, параллельные входы которых присоединены к выходу блока задания кодов углов, входы синхронизации реверсивного счетчика выпрямительных углов открытия анодных троек вентилей и реверсйвного счетчика инверторных углов открытия катодных троек вентилеи соединены с выходом импульсов прямой последовательности блока синхронизации, входы синхронизации реверсивных счетчиков выпрямительных углов открытия катодных троек вентилей и инверторных углов анодных троек вентилей связаны с выходом импульсов обратной последовательности блока синхронизации, выход генератора тактовых импульсов соединен с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков выпрямительных углов и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторкых углов открытия троек вентилей, управляемый делительчастоты, распределитель импульсовпо фазам, распределитель импульсовпо вентильным тройкам, причем каждыйканал упомянутого распределителяанодной (катодной) группы фазы О содержит первый элемент И, первым входом соединенный с выходом датчикасостояния катодной (анодной) группыфазы О через элемент НЕ, вторым вхо- .дом связанный с выходом реверсивногосчетчика выпрямительных углов открытия анодных групп вентилей, третьимвходом подключенный к первому выходураспределителя импульсов по фазам,второй элемент И, первым входом соединенный с выходом датчика состоянияанодной группы фазы О непосредственно, вторым входом связанный с выходом реверсивного счетчика инверторных углов открытия анодных группвентилей, а третьим входом подключенный к второму входу распределителя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью улучшения гармонического сос-тава выходного напряжения циклоконвертора, введены блок измерения интервалов дискретности, содержащий первыйи второй элементы И и 85 -триггер, ираспределитель импульсов по вентилям, содержащий в каждом из шестиканалов три элемента И и три элемента 7557Ю 1 И, причем один вход первого элемента И блока измерения интервалов дискретности соединен с выходом генератора тактовых импульсов, другой вход связан с первым выходом 85 -триггера, выход соединен со счетным входом управляемого делителя частоты, выход, делителя частоты связан с 5 -входомк 5-триггера, второй выход которого соединен с одним из входов второго элемента И, другой вход которого связан с выходом импульсов прямой последовательности блока синхронизации,выход соединен с входом синхронизации управляемого делителя частоты, с8-входом 85-триггера и с входом распределителя импульсов по Фазам, в каждом канале распределителя импульсовпо вентилям первые входы элементов И соединены с восходом второго элементаИ соответствующего канала распределителя импульсов по вентильным группам, вторые входы соединены с одним изФазных выходов блока синхронизации, выход каждого элемента И распределителя импульсов по вентилям соединен с одним входом элемента ИЛИ соответствующего канала, другой вход которого связан с выходом первого элемента И распределителя импульсов по вентильным группам.Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам .управления циклоконверторами с естественной коммутацией, и может быть наиболее эффективно использовано в электроприводах, где необходимо точноеподдержание заданной скорости,Известен способ управления циклоконвертором, заключающийся в том,что формируют сигналы для раздельного управления вентильными группами,включают каждую последующую тройкувентилей в выпрямительный режим присовпадении во времени управляющегоимпульса включаемой тройки и сигнала 1с датчика состояния выходящей из работы встречно-параллельной тройкифвентилей, переводят вентили работающей тройки из выпрямительного в инвер" торный режим в моменты подачи управ-ляющего импульса на встречно-параллельную тройку Я .Недостатками известного способаявляются зависимость формы выходногоот нагрузки и от величины сигналовуправления,Устройство, осуществляющее указанный способ, содержит блок синхронизации, задающий генератор с распределителем, а в канале управления каждой Фазы - два блока управления углами открытия вентилей каждой группы,две логические ячейки, датчики состояния групп вентилей и логическуюячейку ИЛИ, причем входы логическойячейки И канала управпения каждой,например, анодной тройки вентилейсоединены с выходом распределителякатодной группы и с выходом датчика состояния вентилей анодной группы .Недостатки известного устройст 3ва - ограниченные функциональные возможности и зависимость формы выходного напряжения циклоконвертора от величины сигнала управления и на-, грузки.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому 10 результату является способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, что формируют импульсную последовательность для управления частотой напряжения циклоконвертора, иэ 15 этой последовательности формируют сигналы раздельного управления с длительностью 180 эл.град, по выходной частоте, формируют сигналы об отсутствии и наличии тока в вентильных 0 тройках анодных и катодных групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени сигнала об отсутствии тока во встречно-параллельной (по отноше нию к включаемой) тройке вентилей с сигналом раздельного управления включаемой тройки вентилей: переводят каждую работающую тройку вентилей из выпрямительного в инверторный режим при совпадении во времени сигнала раздельного управления встречно-параллельной тройкой вентилей и сигнала о наличии тока в работающей тройке вентилей, причем углы открытия венти- лей регулируют с линейным согласованием 2.Устройство, осуществляющее данный способ, содержит блок синхронизации, выходами соединений через узел авто подстройки тактовой частоты с входом генератора тактовых импульсов, четыре реверсивных счетчика, параллельные входы которых присоединены к выходу блока задания кодов углов открытия вентилей, входы синхронизации реверсивного счетчика выпрямительных углов открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика инверторных углов открытия катодных троек вентилей соединены с выходом импульсов прямой последовательности блока синхронизации, а входы синхронизации реверсивных счетчиков выпрямительных углов катодиых троек вентилей и инверторных 55 углов анодных троек вентилей связаны с выходом импульсов обратной последовательности блока синхронизации,выход генератора тактовых импульсов соединен с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков выпрями-. тельных углов и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков инверторных углов открытия вентилей, а через делитель частоты, управляемый кодом, связан с входом распределителя импульсов по фазам, шесть выходов которого соединены с входами распределителя импульсов по вентильным тройкам, на другие входы которого подключены выходы реверсивных счетчиков и выходы датчиков состояния вентильных троек непосредственно и через логические ячейки НЕ, причем каждый канал распределителя .импульсов по вентильным тройкам (например, анодной тройки фазы д по выходной частоте) содержит первую логическую ячейку И, первым входом соединенную с выходом датчика состояния катодной тройки фазы а через элемент НЕ, вторым входом связанную с выходом ре 1 версивного счетчика выпрямительных углов анодных троек, а третьим входом подключенную к первому выходу распределителя импульсов по фазам, вторую логическую ячейку И, первым входом соединенную с выходом датчика состояния анодной тройки фазы О непосредственно, вторым входом связанную с выходом реверсивного счетчика инверторных углов анодных троек вентилей, третьим входом подключенную к второму выходу распределителя импульсов по фазам, а выходы обоих элементов И соединены с входами элемента ИЛИ 2 .Недостатки способа - зависимость формы напряжения и тока на выходе циклоконвертора от величины сигнала управления.1Поскольку тиристоры циклоконвертора с естественной коммутацией нельзя закрыть по сигналу управления, то форма выходного напряжения не имеет искажений лишь при частотах выходного напряжения, кратных частоте сети. При промежуточных частотах появляется ассиметрия выходного напряжения, приводящая к появлению субгармоник инфранизкой частоты, а также к увеличению высших гармоник, Все это приводит к качанию мгновенной скорости двигателя, управляемого от циклоконвертора, возникновению дополнительных тормозных и знакопеременныхмоментови дополнительных потерь. Кроме того, в известном устройстве диапазон регулирования инверторных углов ограничен, т.е. управляющие импульсы формируются одновременно для всей вентильной тройки.Цель изобретения - улучшение гармонического состава выходного напряжения циклоконвертора.10Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления циклоконвертором формируют импульсную последовательность для управления частотой циклоконвертора, Формируют сигналы раздельного управления длительностью 180 эл.град., измеряют токи анодных и катодных групп вентильных мостов, формируют сигналы об отсутствии и наличии токов этих групп, формируют сигнал включения соответствующей группы в выпрямительном режиме при совпадении сигнала раздельного управления включаемой группы вентилей с сигналом об отсутствии тока во встречно-параллельной группе, формируют сигнал перевода работающей группы вентилей из выпрямительного в инверторный режим при совпадении сигнала о наличии така работающей группы с сигналом раздель 30 ного управления встречно-параллельной группы, определяют интервал дискретности переключения вентилей циклб,конвертора, а интервал дискретности сигналов раздельного управления опре деляют равным сумме укаэанных интервалов дискретности в интервале дискретности импульсной последовательнос" ти для управления частотой циклоконвертора. Согласно изобретению уст- .40 ройство для управления циклоконвертором снабжено блоком измерения интервалов дискретности, содержащим первый и второй элементы И и 35 - триггер, и распределителем импульсов по вентилям, содержащим в каждом из шести каналов три элемента И и три элемента ИЛИ, причем один вход первого элемента И блока измерения интервалов дискретности соединен с вы" 50 ходом генератора тактовых импульсов, другой ее вход связан с первым выхо" дом 35 "триггера, выход соединен со счетным входом управляемого кодом делителя частоты, выход делителя час тоты связан с 5 -входом 68 -триггера, второй выход которого соединен с од-, ним из входов второго элемента И,другой вход которого связан с выходов импульсов прямой последовател ности блока синхронизации, а ее выход соединен с входом синхронизации управляемого кодом делителя частоты, с Ч входом В 5-триггера и с входом распределителя импульсов по Фазам, в каждомканале распределителя импульсов по вентилям первые входы элементов И соединены с выходом второго элемента И соответствующего канала распределителя импульсов по вентильным группам, вторые входи соединены с одним из фазных выходов блока синхронизации,выход каждого элемента И распределителя импульсов по вентилям соединен содним входом элемента ИЛИ соответствующего канала, другой вход которого связан с выходом первого элемента И распределителя импульсов по вентильным группам.1 1 .еНа фиг.1 приведена схема управления циклоконвертором; на фиг. 2 - схема силовой части циклоконвертора,Блок синхронизации 1 (Фиг.1) основными выходами импульсов прямой Ц и обратной Ц последовательностей через узел автоподстройки 2 тактовой частоты соединен с входом генератора 3 тактовых импульсов. Четыре реверсивиых счетчика (4-7) параллельными входами Ко ф, Ысвязаны с выходом блока задания кодов углов открытия вентилей. Входы синхронизации реверсивного счетчика 4 выпрямнтельных углов открытия вентилей и реверсивного счетчика 6 инверторных углов открытия катоднык троек вентилей соединены с выходом 0 блока синхронизации 1 импульсов прямой последовательности, а соответствующие входы реверсивного счетчика 5 инверторных углов открытияанодных троек вентилей и реверсивного счетчика 7 выпрямитепьных углов открытия.катодних Троек вентилей связаны с выходом дс импульсов обратной последовательности блока синхронизации 1, Делитель частоты 8, управляемый кодом, связан.с распределителем 9 импульсов по фазам, а выходы реверсивных счетчиков и распределителя 9 подключены к входам распределителя 10 импульсов по вентильным группам, другие входы которого связаны с выходами датчиков состояния 11-16 вентильных троек а , , с, и а, 1, с. (Фиг.2) циклоконвертора непосредственно и через элементы НЕ 17 (фиг.1).1137557 Выход генератора тактовых импульсовсвязан с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков 4 и 7 вьнрямительных углов и суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков5 и 6 инверторных углов открытия вентилей.Каждый иэ шести каналов распределителя 10 импульсов по вентильнымтройкам выполнен на двух элементах 1 ОИ. На фиг.1 для формирования импульсов вентильной группы фазы ц (фиг.2)первый вход первого элемента И 18соединен с выходом датчика состояния12 катодной группы этой Фазы черезэлемент НЕ 17, второй вход этогоэлемента связан с выходом реверсивного счетчика 4, третий его вход присоединен к первому выходу распределителя 9 импульсов по фазам. Второй 20элемент И 19 входами. соединен с выходом датчика состояния вентилей 11,вторым выходом распределителя 9 и свыходом реверсивного счетчика инверторных углов 5. Блок измерения инвер 2торов дискретности 20 содержит первыйэлемент И 21, одним из входов связанный с генератором тактовых импульсов3, а выходом подключенный к счетномувходу делителя частоты 8,второй элемент И 22, выходом связанный с входомраспределителя 9 импульсов по фазам,с входом синхронизации делителя 8 ис 3 -входом 86-триггера 23, выход делителя частоты 8 соединен с б-входом3Щ -триггера. Первый выход 85-триггерасоединен с .одним из входов первогоэлемента И 21, второй выход связанс одним из входов второго элементаИ 22, другой вход которого подключен40 щих импульсов, причем выпрямительныек выходу Ос импульсов прямой послеи инверторные углы регулируются нридовательности блока синхронизации 1. линейном согласовании, а коды задают"ся только для выпрямительных углов.Это достигается за счет того, чтотактовые импульсы с генератора 3 подаются на вычитающие (-) счетные входы реверсивных счетчиков выпрямительных углов 4, 7 и на суммирующие входы (+) реверсивных счетчиков инверторных углов. В результате реверсивные счетчики 4, 7 считают от записанного чис" ла до обнуления, а реверсивные счетчики 5, 6 инверторных углов - до переполнения. Распределение импульсов управления по вентильным тройкам осуществляется в блоке 10 по командамраспределителя 9 импульсов по фазами датчиков состояния вентильных групп Распределитель 24 имнульсж пег вентилям содержит в каждом иэ шестк .: каналов три элемента И 25-27 и три элемента ИЛИ 28-30. Для канала а первые входы элементов И 25-27 соединены с выходом элемента И 19 распределителя 10. На второй вход первого эле мента И 25 распределителя 24 подключен промежуточный выходблока синхронизации 1, на второй вход элемента И 26 - выход 0 , а на второй вход элемента И 27 - выход Осс . Вы ходы элементов И 25-27 соединены с одним из входов соответствующих элементов ИЛИ 28-30, на другие входы ко. торых подключен выход элемента И 18 распределителя 10.Устройство работает следующим образом.Блок синхронизации 1 (фиг,1),из напряжений фаз сети на своих вспомогательных выходах формирует три прямоугольных импульсных последовательности 00 , Ц , сфазированных с положительными полуволнами фазных напряжений, и три импульсных последовательности Ос ,0 ,О , сфазированных с отрицательными полуволнами фазных напряжений, а на основных выходах вырабатывает две последовательности коротких импульсов: 0 С сфаэированная с точками, естественного открытия вентилей анодной группы; 0 С - сфазированная с точками естественного открытия вентилей катодной группы. Импульсные последовательности Ос, 0 с через узел 2 авто- подстройки осуществляют автоподстройку тактовой частоты генератора 3, а также определяют моменты переписи кодов реверснвных счетчиков 4-7. Делитель 8, управляемый кодом, осуществляет деление тактовой частоты и управляет переключением распределителя 9 импульсов по фазам. Р .версивные счетчики 4 и 7 в зависимости от записанного кода числа формируют импульсы открытия вентилей циклоконвертора с выпрямительными углами сдвига, причем счетчик 4 управляет вентилями троек а, 1, С , а счетчик 7 вентилями троек а , Ь, о (фиг.2). Реверсивные счетчики 5 и 6 управляют инверторными углами сдвига управляю 37557 1011-16. Так, элемент И 18 пропускает импульсы управления с выпрямительными углами к вентильной группе 0 (фиг.2), если на ее входы поступит импульс с 1-го выхода распределителя 9, предписывающий включение этой группы, и с датчика 12 состояния вентильной группы а через элемент НЕ 17 подается сигнал об отсутствии тока во встречно-параллельной группе. В инверторный О режим вентильная группа а переводится импульсами с реверсивного счетчика 5, если на входы элемента И 19 подан импульс с второго выхода распределителя 9, предписывающий включение группы а, а с датчика 11 состояния переключаемой группы придет импульс о наличии в ней тока,.Измерение и округление интервалов дискретности выходной частоты в бло ке 20 осуществляется следующим образом.В исходном состоянии на один из входов элемента И 21 подается сигнал логической "1", а на вход элемента 25 И 22 - сигнал логического "0", формируемые на выходе 8-триггера 23. В результате на счетный вход делителя 8 через элемент И 21 поступают тактовые импульсы, и через интервал, опре- ЗО деляемый записанным кодом частотына выходе делителя 8 сформируется импульс, который переключает 15-триггер в состояние логического "0" на входе элемента И 21 илогичес. кой "1" на входе элемента И 22. В результате элемент И 21 блокирует подачу тактовых импульсов.на делитель 8, а при подаче на второй вход:элемента И 22 первого же импульса Ос с 4 блока синхронизации он проходит на вход распределителя 9, переключив его в следующее положение, сформирует команду переписи кода на входе делителя 8 и переводит Ю -триггер 23 45 в исходное состояние, разрешив подачу тактовых импульсов на делитель 8 и заблокировав вход распределителя 9,Распределитель 24 импульсов по вентилям работает следующим образом. 50С элемента И 19 импульсы с инверторными углами сдвига подаются на первые входы элемента И 25-27, однако они проходят только через тот элемент, на второй вход которого на данном интервале поступает импульс с соответствующего промежуточного выхода блока синхронизации, сфазированньй с одной из полуволн фазного напряжения. Тогда с выхода открывшегося элемента через элемент ИЛИ 28, 29 или 30 импульс управления подается к соответствующему вентилю данной группы (Аа, Ва или Са), Поскольку в выпрямительном режиме нет необходимости распределять импульсы по вентилям, ,то с выхода элемента И 18 импульсы с выпрямительными углами сдвига поступают непосредственно на входы всех трех элементов ИЛИ 28-30,Таким образом, распределитель импульсов по вентилям не меняет условия открытия вентилей в выпрямительном режиме, но изменяет его для инверторного режима. Для выпрямитель- ного режима, например, группы д это условие определяется следующим логическим уравнениемОа Цац л Рл ф ба для инверторного режима МСа -Оар Р 2 "аО сдЫСор" Цар Р 2" алЦсС "ср Р 2 а "сс ),С - условие подачи управляющих импульсов навентили тройки а в выпрямительном и инверторном режимах соответственно;"а Ц- наличие импульсов навыходе реверсивныхсчетчиков анодных троексоответствующего режима;- наличие импульсов насоответствующих выходахраспределителя импульсов по фазам;1,1 - наличие или отсутствиетока через вентильныетройки, соответствующиеиндексу;",0 б,0 ес - наличие импульсов синхронизации на соответствующих промежуточныхвыходах блока синхронизации.Таким образом, введение в алгоритм известного способа измерения интервалов дискретности импульсной последовательности управления частотой в интервалах дискретности выпрямленного напряжения, округление результатов измерения до ближайшего целогочисла и формирование сигналов раздельного управления по скорректированной импульсной последовательностиприводит к тому, что независимо отизменения кода задания частоты в полупериодах выпрямленного напряжениявсегда будет укладываться целое число интервалов выпрямленного напряжения сети. В результате искажения 0формы выходного напряжения с изменением сигнала управления полностьюустраняются. Появляющаяся дискретность изменения частоты на малыхуровнях частоты не существенны, Так, 15в диапазоне частоты 0,2-3 Гц обеспечивается более ста фиксированных частот. Введение в устройство блока измерения интервалов дискретности обеспечивает управление частотой, зависимое от частоты сети и схемы силовойчасти преобразователя, и исключаетпоявление субгармоник и дополнительных искажений. Введение распределителя импульсов по вентилям расширяетдиапазон регулирования инверторныхуглов, что обеспечивает неизменностьформы напряжения с изменением нагрузки практически во всем диапазоне регулирования углов открытия вентилей,В результате устройство управления циклоконвертором, работающее по известному способу, автоматически адаптируется к изменению сигналов управления и нагрузки, обеспечивая инвариантность формы выходного на-. пряжения и тока.1137557 ставитель О. ПарФенохред Т.Иаточка,Пнлипенк ре Заказ 10538/41 Тираж 646 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретений 113035, Москва, Ж, кое 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,роектцзл,Редактор И, Келем Под комитета ССС открытий ушская наб.,