Способ управления вентильным преобразователем с шунтирующим вентилем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дляуправления вентильными преобразователями постоянного тока, содержащимишунтирующий вентиль,Целью изобретения является повышение помехозащищенности и быстродействия,На фиг.1 и 2 представлены функциональные схемы устройства, реализующихспособ управления вентильным преобразователем с шунтирующим вентилем; нафиг,3 - временные диаграммы, поясняющие способ управления вентильным преобразователем сшунтирующим вентилеми работу реализующего его устройства.На фиг.1 показаны ключи 1-3 сбросов интеграторов, интеграторы 4-6,диоды 7-8, управляющие ключи 9-11, 20суммирующие устройства 12 и 13, компараторы 14 и 15, формирователи 16 и17 импульсов управления, блок 18 определения фазного выпрямленного напряжения за положительный полупериод,блок 19 синхронизирующих сигналов,формирователь 20 синхронизирующих импульсов, элементы ИЛИ 21 и 22, формирователь 23 импульсов, триггеры 24и 25, элементы И 26-28, релейный эле" 30мент, 29 и элементы ИЛИ 30 и 31.Ключи 1, 2 и 3 сброса интеграторов подключены на соответствующиеклеммы интеграторов 4, 5 и б, неинвертирующий вход интегратора 4 черездиод 7, включенный в прямом направлении, соединен с клеммой сетевого питающего напряжения, а инвертирующийвход через диод 8, включенный в обратном направлении, соединен с клем" 40мой сетевого питающего напряжения ичерез управляющий ключ 9 - с нулевойшиной, неинвертирующий вход интегра-.тора 5 соединен с датчиком противо"ЭДС нагрузки и через управляющий ключ 4510 - с нулевой шиной, с которой такжесоединен инвертирующий вход интегратора 5, вход управления управляющегоключа 10 соединен с датчиком нагрузки, неинвертирующий вход интегратора6 соединен с клеммой сетевого питающего напряжения и через управляющийключ 11 - с нулевой шиной с которойтакже соединен инвертирующий вход ин".тегратора 6, выходы интеграторов 4 и 556 соединены соответственно с первымивходами суммирующих устройств 12 и13, вторые входы которых соединены свыходом интегратора 5, а выходы сое. -динены соответственно с входами сравнения компараторов 14 и 15, опорныевходы которых соединены с источникомнапряжения управления, а выходы через формирователи 16 и 17 импульсов управления соединены соответственно с входами управления вентиля преобразователя и шунтирующего вентиля.Выход блока 18 определения фазного выпрямительного напряжения соединен с третьим входом суммирующего устройства 12; вход блока 19 синхронизирующих сигналов соединен с клеммой питающего напряжения, а выходчерез формирователь 20 синхронизирующих импульсов соединен с первым входом элемента ИЛИ 21, второй вход которого, как и второй вход элементаИЛИ 22, соединен через формирователь23 импульсов с выходом датчика тока, первый вход элемента ИЛИ 22 соединен с выходом формирователя 17 импульсов управления, выходы элементов ИЛИ 2 1 и 22 соединены соответственно с Б- входами триггеров 24 и 25, К-входы которых соединены с выходом формирователя 16 импульсов управления, инверсный выход триггера 24 соединен с входом управления ключа сброса интегратора 1, а прямой выход триггера 25 соединен с входами управления управляющих ключей 9 и 10, первые входы элементов И 26, 27 и 28 соединены соответственно с выходаМи элемента ИЛИ 22, формирователя 16 импульсов управления и формирователя17 импульсов управления, второй входэлемента И 26 и вторые входы элементов И 27 и 28 соединены соответственно с первым и вторым выходами релей" ного элемента 29, вход которого соединен с источником напряжения управления; выходы элементов И 26 и 27 соединены с первым и вторым входом элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с входом управления ключа 2 сброса интегратора, первый и второй входы элемента ИЛИ соединены с выходами элементов И 26 и 28, а выход соединен с входом упрацления ключа 3 сброса интегратора.На фиг,2 показаны элемент ИЛИ 32, элементы И 33 и 34 и элемент НЕ 35,Первый, второй и третий входы эле"мента ИЛИ 32 соединены соответственнос выходамн элементов И 28 33 и 34,а выход соединен с входом управленияшунтирующего вентиля и с первымвхо 1398052дом элемента ИЛИ 22, первый вход элемента И 33 соединен с выходом формирователя 20 синхронизирующих импульсов, а второй вход через элемент НЕ5 35 соединен с выходом компаратора 15, первый вход элемента И 34 соединен с выходом формирователя 17 импульсов управления, второй вход - с первым выходом релейного элемента 29, а тре".10 тий вход соединен с выходом .датчика тока.На фиг.3 обозначено; П - фазное напряжение питающей сети; Ь 1 - выпрямленное напряжение; прикладываемое 15 к нагрузке; 0 , П, - опорные нап-ряжения для вентиля преобразователяи шунтирующего вентиля; П - фазное выпрямленное напряжение за положительный полупериод; Б - напряжение 20 управления; П Б - импульсы управления вентилем преобразователя и шунтирующим вентилем; Н - сигнал на выходе компаратора 15.Устройство управления по Фиг. 1 25 работает следующим образом.При появлении импульса управления вентилем преобразователя на выходе формирователя 16 импульсов управления переключается триггер 24, замыкая 30 ключ сброса интегратора 1, обнуляя интегратор 4, и переключается триггер 25, размыкая управляющие ключи 9 и 11, на интеграторе 6 начинается интегрирование прикладываемого к двигателю напряжения, и результат интегрирования поступает на первый вход суммирующего устройства 13 и с выхода последнего в , на опорный вход компаратора 15, где сравнивается с напряжением управления, поступающим на вход сравнения компаратора 15. При переходе синусоиды напряжения через ноль в отрицательную область на выходе формирователя синхронизирующих импульсов появляется синхронизирующий импульс, который переключает триггер 24, размыкая ключ 1 сброса интегратора 4, Интегратор 4 начинает интегрирование питающего напряжения, поступающего 50 через диод 8 на инвертирующий вход интегратора 4, напряжение с выхода которого поступает на первый вход: суммирующего устройства 12, где вычитается из фазного выпрямленного напряжения за положительный полупериод, поступающего с выхода блока 18 определения фазного выпрямленного напряжения ыа третий вход суммирующего устройства 12, с выхода которого опорное напряжение поступает на опорный вход компаратора 14, где сравнивается с напряжением управления Б, поступающий на вход сравнения компаратора 14.Прн превышении напряжением управления, поступающего на вход сравнения компаратора 15, опорного напряжения, поступающего на опорный вход компаратора 15, формируется импульс управления шунтирующим вентилем на выходе формирователя 11 импульсов управле" ния, который через элемент ИЛИ 22 поступает на первый вход первого элемента И и на Б-вход триггера 25, переключая,его и замыкая управляющие ключи 9 и 11. В двигательном режиме ( ри положительном Б) с первого выхода релейного элемейта 29 на второй вход элемента И 26 .поступает сигнал логической " 1", разрешая прохождения импульса с выхода элемента ИЛИ 22 через элемент И 26 на ключи 2 и 3 сбросаинтеграторов 5 и 6, обнуляя их. При погасании тока нагрузки в двигательном режиме после открывания шунтирующего вентиля размыкается управ; ляющий ключ 10 и интегратор 5 начинает интегрировать противоЭДС нагрузки поступающую с выхода датчика противо- ЭДС нагрузки на инвертирующий вход интегратора 5, результат интегрирования с выхода интегратора поступает на вторые входы суммирующих устройств12 и 13, В момент равенства опорного напряжения, поступающего с выхода суммирующего устройства 12 на опорный вход компаратора 14, с напряжением управления, поступающим на вход сравнения компаратора 14, на выходе формирователя 16 импульсов формируется импульс управления вентилем преобразователя, и работа устройства повторяется.При погасании тока нагрузки до момента открывания шунтирующего вентиля в двигательном, режиме, но после перехода синусоиды питающего напряжения через йоль, сброс ичтеграторов 5 и 6 осуществляется импульсом, сформиро-, ванным в момент погасания ток 4 нагрузки формирователем 23, поступающим через элементы ИЛИ 22, И 26 и ИЛИ 30на вход управления ключа 2 сброса интегратора 5 и через элементы ИЛИ 22И 26 и ИЛИ 31 навход управления ключа 3 сброса интегратора 6; одновре1398052 50.1 с менно с этим укаэанный импульс переключает триггер 25, замыкая управляющие ключи 9 и 11, и далее устройствоработает аналогично описанному.При погасании тока нагрузки до момента перехода синусоиды питающегонапряжения через нольимпульсом,сформированным по заднему фронту сигналатока, переключается триггер 24, размыкая ключ 1 сброса интегратора 4 домомента появления синхронизирующегоимпульса с выхода формирователя 20синхронизирующих импульсов, интегратор 4 начинает интегрировать положительную полуволну напряжения, поступающую на неинвертирующий вход интегратора через диод 7 Указанный им-,пульс переключает триггер 25, замыкаяуправляющие ключи 9 и 11 и замыкаетключи 2 и 3 сброса интеграторов 5и,б, обнуляя напряжение на их выходах. Далее устройство работает аналогично описанному.При погасании тока нагрузки в ин-.верторном режиме (П,О) переключаютсятриггеры 24 и 25, размыкая ключ 1сброса интегратора 4 и замыкаются управляющие ключи 9 и 10. При появлении импульса управления шунтирующим вентилем на выходе Формирователя 17 импульсов управления в момент превышения напряжением управления опорного,напряжения на входах компаратора 15, происходит замыкание ключа 3 сброса интегратора 6 указанным импульсом, поступающим через элементы ИЛИ 22, И 28 и ИЛИ 31 на вход управления ключа 3 сброса интегратора б, сбрасывая имеющийся результат. Сброс интегратоРа 5, осуществляющего интегрирование противоЭДС нагрузки, происходит импульсом управления, поступающим с выхода формирователя 16 импульсов через элементы И 27 и ИЛИ 30 на вход управления ключа 2 сброса интегратора 5. В интеграторном режиме на втором выходе релейного элемента 29 и, следовательно, на вторых элементах И 27 и 28 имеется сигнал логической "1". В остальном работа устройства аналогич" на описанному.Отличие работы устройства по фиг.2 по сравнению с работой устройства по фиг.1 заключается в том, что в двигательном режиме импульс управления с выхода формирователя 17 импульсов поступает на управляющий вход шунтирующего вентиля через элементы И 34 и ИЛИ 32 только при наличии тока нагрузки, в противном случае этотимпульс блокируется логическим "О"на третьем входе элемента И, в инверторном режиме подобные ограниченияне накладываются и импульс управленияс выхода элемента И 28 всегда поступает на управляющий вход шунтирующего 10 вентиля, вызывая его отпирание, Приотсутствии сигнала с выхода компаратора 15 в момент появления синхронизирующего импульса на выходе формирователя синхрониэирующих импульсов 20, 15 на втором входе элемента И 33 имеетсясигнал логической "1" и синхронизирующий импульс через элементы И 33 иИЛИ 32 поступает на управляющий входшунтирующего импульса, вызывая его 20 открывание.В оСнове предлагаемого способауправления вентильным преобразователем с шунтирующим вентилем лежат следующие закономерности, характеризую щие различные режимы работы нагрузки.Если принять за начало отсчета,момент перехода синусоиды питающегонапряжения через ноль, то среднеевыпрямленное напряжение, прикладывае мое к нагрузке в режиме непрерывноготока за один период, определяетсяследующим образом:Чцв- в0 =01 + -П з 1.п ЧЙЧ - )13 з 1 п ЧпЧ=1353 о 2 в г )"вгде Г,1 - фазное выпрямленное напряожение за положительный полупериод;45 Ч в - угол открывания вентиляпреобразователя, отсчитывается от точки О;Ч - угол открывания шунтирующего вентиля, отсчитываетсяот точки +;- напряжение управления;- коэффициент усиления преобразователя.Из выражений (1) и (2) видно, что 55 Формируя в режиме непрерывного токаопорное напряжение для вентиля преобразователя в соответствии с выражением (1)а опорное напряжение дляшунтирующего вентиля в соответствиивырабатывая импульс управления шунтирующим вентилем в момент превышения этого опорного напряжения напряжением управления, можно обеспечить поддержание среднего выпрямленного напряжеция на нагрузке независимо от формы И искажений напряжения питающей сети за весь период выпрямленного напряжения, параметров (момента погасания тока) и режима работы нагрузки. Управление вентильным преобразователем Оо двум каналам - каналу вентиля преобразователя и каналу шунтирующего вентиля - в соответствии с текущим значением напряжения управления,т.е. управление по переднему и заднему Фронту прикладываемого к нагрузке за один период напряжения, позволяет по- Ьсить быстродействие работы преобраователя и его надежность.формула из о бре тения1 Способ управления вентильным Преобразователем с шунтирующнм вентилем, при котором в режиме прерывистых токов опорное напряжение для Фазного Вентиля формируют как сумму Фазного Выпрямленного напряжения за положительный полупериод питающей сети, сигнала, пропорционального интегралу противоЭДС нагрузки на интервале бес Токовой паузы и развертывающего сигнала, сравнивают его напряжение с напряжением управления и в момент равенства этих напряжений формируют ,импульс управления Фазным вентилем, Формируют опорное напряжение для шунтирующего вентиля и сравнивают его с напряжением управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью повышения помехозащищенности и быстродействия работы преобразователя, развертывающий сигнал Формируют в виде разности сигнала, пропорционального интегралу напряжения на нагрузке на интервале с момента перехода этого напряжения через ноль в отрицательную 5область и до момента открывания шунтирующего вентиля, либо до момента погасания тока в двигательном режиме, если погасание тока произойдет до момента открывания шунтирующего вентиЛя 1 О в двигательном режиме, и сигнала,пропорционального интегралу фаэного напряжения на интервале с момента перехода этого напряжения через ноль в положительную область и до момента 15 открывания фазного вентиля, а опорноенапряжение для шунтирующего вентиля Формируют как сумму сигнала, пропорционального интегралу противоЭДС нагрузки на интервале бестоковой паузы 2 б и сигнала, пропорционального интегралу напряжения на нагрузке на интервале с момента открывапия фазного вентиля и до момента открывания шунтиру" ющего вентиля, либо до момента пога сания тока нагрузки в двигательномрежиме, если погасание тока произой.дет до момента открывания шунтирующего вентиля в двигательном режиме и Формируют импульс управления шунтиру О ющим вентилем в момент превышенияопорного напряжения для шунтирующего вентиля напряжением управления,2. Способ по п,1, о т л и ч а ю- щ и й с я тем, что, с целью повыше"ния надежности работы преобразователя, блокируют в двигательном режимеимпульс управления шунтирующим вентилем, сформированный на интервале бес 4 а токовой паузы, и Формируют импульсуправления шунтирующим вентилем вмоменты перехода фазного напряжениячерез ноль в отрицательную область,если в этот момент времени напряжение5 управления превышает опорное напряжение для пгунтирующего вентиля,1398052 оставитель А.П ехред М.Дидык ков Шароши оррект едактор А.Вор но аказ 2275/ Тираз 665 ВНИИПИ Государствейного по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, РаущсПоомитета СССРоткрытийая наб д,изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород Проектная,