Способ управления трехфазным преобразователем с широтно кодовым регулированием

16460 указанный способ, и диаграммы, поясняющие алгоритм ее работы.Временные диаграммы, представленные на фиг. 2, соответствуют варианту связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения преобразователя в пятикратном диапазоне (И5). На Фиг. 2, а изображены циклограмма управляющих сигналов Уц, вентиля +А преобразователя на начальной выходной частоте Р на интервале 60-120 эл.град. и соответствующая этому кривая линейного выходного напряжения преобразователя 1)й . Весь тактовый интервал 60-градусной продолжительности разбит при этом на, пять подинтервалов длительностью304 ричного управления осуществляется засчет постоянной плавной вариации длительностей пауз между сигналами управления и самих управляювщх сигналовна близлежащих к центрам тактовыхинтервалов участках. Частотный диапазон работы преобразователя от частоГ разбивается при этом о на поддиапаэоны, количество которыхравно И. Границами указанных поддиапаэонов являются значения выходных частот, определяемые как Р2(д - 1)ИР02(х - 1)(21 - 3) + 1и9,6 эл,град, Г 1 оментам формирования запирающих вентили импульсов на Фиг.2 и 3 соответствует нулевой уровень сигналов Б, а проводящему состоянию вентилей - положительное значение сигналов Б Количество импульсов в полуволне кривой линейного выходно го напряжения преобразователя при этом в два раза превышает число сигналов управления внутри тактовых интервалов, так при варианте И = 5 на начальной частоте Р полуволна лиОнейного выходного напряжения состоит из десяти импульсов,Аналогично формированию запирающих сигналов на интервале 60- 120 эл.град. на тактовом интервале 240-300 эл,град, осуществляется синтезирование включающих вентили сигналов управления.Регулирование частоты и величины выходного напряжения преобразователя при рассматриваемом способе асиммет-. 55 112 эл.град. каждый, покаозанных на Фиг, 2 дугами (абсолютная протяженность сигналов, Формируемых внутри подинтервалов, показанных верхними дугами, постоянна, а длитель ность сигналов, синтезируемых внутри подинтервалов, обозначенных нижними дугами, изменяется в процессе регулирования частоты). В правой крайней части каждого подинтервала на указанном тактовом интервале зоны проводимости вентиля + А Формируются за- . пирающие вентили сигналы управленияИ - 1С ДЛИТИЛЬНОСТЬЮ НО35+ 1для нечетных и2 ИРтР11 1ии =т +12 где ит изменение частоты (длительности тактового интервала) производится при этом за счет изменения продолжительности ближайшего с левой стороны к центру тактового интервала импульса кривой линейного выходного напряжения преобразователя, соответствующей на интервале 60-120 ф центральной паузе между сигналами управления, которая в момент достижения выходнойЦчастотой значения Р, уменьшаетсядо нуля.В диапазонах частот Р -. Р Р внутри (д)-х правых и ( - 2)-х левых от середины полупериода тактовых подинтервалов Формируются сигналы управления с постоянной продолжительностью, определяемой как Я количество Формируемых сигналов управления внутри тактовых интервалов, Внутри отмеченных поддиапазонов регулирование преобразователя осуществляется по двум опорным алгоритмам. На подциапазонах регулирования, при которых Г ф; Р . Г внутри1 1+(в крайней правой части) всех тактовых подинтервалов, начало первого и конец последнего из которых синхронизируются соответственно с началом и концом тактового интервала, Формируются сигналы управления с продол(1 1 )67 НЬ - 1)ТР Р Л4(т. - 1) - 112 Г И(1 - 1) (21 - 1) оправой части интервала, расположенного между указанными подинтервалами, Формируется сигнал управления регулируемой длительности ф" =н6 Г2(т) (21 - 3) + 112 Р И(3. - 1)путем изменеоиия которой регулируется выходная частота преобразователя. Уменьшениевеличины ф до нуля наблюдается на граничных частотах Р В диапазоне1повышенных выходных частот преобразователя, при ИР 1 Р) - Р на213 оф 6460306центрального на тактовом интервале включающего импульса. Продолжительность ф запирающих вентили сигналов5управления при этом изменяется в соответствии с функциональной зависи 1 /1 1мостью ф = 6 21-1)1,Г Р ИО1-- Отмеченный процесс30 Рпродолжается до момента достижения выходнои частотой преобразователяю М 2( -1)значения Р = Р 15о 25 ф 2(3 - 1) 20 Р = - Г , при которомо 22 5 - 1 19 О2 фг) 13 оочереазова ие работы ом в диап ном п рео люда 20- - Г13 т Р асто 5 2- г =1 г3 -1 о и характе ющемся каждом тактовом интервале, в ее крайней правой части, Формируется по од ному сигналу управления с длитель 1 1ностью ф = -- , . На всем рабоЬР ЬГ Ко чем диапазоне преобразователя переход 25от одного поддиапазона регулированияк другому производится безударнымметодом, при помощи плавного изменения продолжительностей соответствующих сигналов управления и пауз между 30ними, Описанный режим управления обеспечивает при этом практическое постоянство отношения величины первой гармоники выходного напряжения преобразователя к частоте при изменении послед 35неи в широких пределах,Длительность и временное положение опорных левых ближайших к центрутактовых интервалов сигналов управления в процессе регулирования по описанному алгоритму непрерывно отождествляется (кодируется) с продолжительностью основных сигналов управления,регулируемой широтным методом, всвязи с чем рассматриваемый принципуправления трехАазными преобразователями может быть определен как широтно-кодовый,При анализируемом варианте связанного широтно-кодового регулирования 50частоты и величины выходного напряжения преобразователя в диапазоненечетного копичества раэ (И = 5) напервом поддиапазоне регулированияизменение (увеличение) частоты(уменьшение длительности периода)выходного сигнала производят за счетуменьшения продолжительности показанного на фиг, 2, а стрелкой левого длительность указанного вкпючающего импульса уменьшается до нуля(Аиг. 2,б),На следующем подинтервале регулирования (Фиг. 2,б,в) длительность ф всех сигналов управления, за исключением центрального, остается неизменной и равной1)гф 12 Р И(1 - 1) (21 - 1)О тельность центрального сигнала управления определяется из Аункциональной ю 1 2 (1-1) (21-3)+1зависимости% -- (, )о1 223+1 1 136 Г 12 Р 5 2 6 Г 1 ЮРОО уменьшается с ростом частоты, достигая нулевого значения на частоте уменьшенным на единицу значением индекса 1 ( = 2), регулирование частоты осуществляется, как и на первомподдиапазоне, за счет уменьшенияпродолжительности показанного нафиг. 2,г.д стрелкой левого центрального включающего вентили импульса присинхронном изменении (уменьшении)продолжи тельнос ти включающих сигна- лов управления. Граница этого режима отображена на фиг. 2,е,Дальнейшее изменение левого от центра тактового интервала сигнала управления производится в соответствии с зависимостьюр 1 2+16 Р 12 5 Р1 1опри неизменной длитель 6 Р 20 Рцности второго сигнала, равной ф4-1 . 13 512 Р 45 Рпродолжается до момента достижениячастотой значения Р = Р -2 5г о 2+110- 3 Р, при которой величина умень 15 20 шается до нуля (фиг, 2,и).ЮНачиная с частоты Р = - Р и дой 3 ф номинальной выходной частоты преобразователя ИР , на тактовом интервале,25 в его крайнеи правой части, генериру" ется один управляющий сигнал, продолжительностью которого уменьшается при увеличении частоты в соответствий 1 130 с зависимостью= --- и до 6 Р 6 Р 1стигает нуля на номинальной выходной частоте преобразователя (фиг. 2,к).Величина выходного напряжения инвертора достигает при этом своего .максимального значения.Гармонический состав кривой выходного напряжения преобразователя в диапазоне средних и повышенных выход ных частот может быть улучшен за счет плавного перехода от несимметричного режима управления к симметричному. Этот процесс иллюстрируется временными диаграммами, построенными на фиг. 3. Начиная с частоты Р, = 2 М= - Р при которой внутри такто- оф 5 2 Р 55= -- (1 - - ), а длительность 1 2 Ро 11 11 Ро левого на тактовом интервале сигнала управления, центр которого синхронивого интервала формируется два нерав-,50нопротяженнык сигнала управления(фиг, З,а), продолжительность правого из указанных сигналов видоизменяютв соответствии с зависимостью яш= зируется с границей левого тактового подинтервала, сохраняют постоянной1и равной ф = 6 . указанный прооцесс продолжается до частоты, равнойИзначению - Р на которой продопжиотельность правого сигнала управления уменьшается до нуля (фиг. З,в), что соответствует моменту перехода от несимметричного режима к симметричному, в полуволне выходного напряжения преобразователя начинает формироваться по три выходных импульса вместо четырех, причем продолжительность центрального на полупроводе импульса в два раза превышает длительность крайних.Дальнейшее увеличение выходной частоты преобразователя сопровождается последовательным уменьшением единственного на тактовом интервале сиГнала управления по зависимостиф: --- (фиг. З,г) вплоть до1 16 Р 6 Р 1нулевого значения Я, наблюдаемого на номинальной выходной частоте преобразователя ИР, (фиг.З,д).Принцип построения систем управления вертикального типа, реализующих описанный способ управления, рассмотрим на примере устройства, функциональная схема которого приведена на фиг. 4. Генератор тактовых импульсов 1, на вход которого поступает аналоговый сигнал задания частоты Б, формирует последоватепьность коротких импульсов, частота следования которых на всем диапазоне регулирования в 12 раз превышает выходную частоту инвертора, и которые, поступая на вход генератора линейно- изменяющегося напряжения 2, синхронизируют его работу, благодаря чему на выходе генератора 2 формируется симметричное пилообразное напряжение развертки шестикратной по сравнению с выходным сигналом инвертора частоты. Источник опорного нацряжения 3 связан с плюсовым входом суммирующего усилителя 4 с коэффициентом передачи, равным 0,5, на минусовой вход которого приходит сигнал с выхода интегратора 5. Выход усилителя 4 присоединен ко входам сумматоров 6, 7 и 8, кроме того, связаны между собой соответственно выходы сумматоров 6, 1646030 1 Н7 и 9 и входы сумматоров 7, 9 и 8, а на входы сумматоров 6 и 9 поступает выходной сигнал интегратора 5.Выход генератора развертки 2 свлзан 5 с первыми входами компараторов 10-14, на вторые входы которых приходят сигналы соответственно с усилителя 4 и сумматоров 6-9. На выходах всех компараторов включены формирующие 1 О цепи, состоящие, как показано применительно к компаратору 10, из логического инвертора 15 и дифференциаторов (дифференцирующих цепей) 16 и 17, формирующих короткие однополярные им, пульсы в моменты равенства сигналов на входах компараторов 10-14, которые через дизъюнктор 18 последовательно поступают на вход счетного триггера 19 и вызывают его периодическое 20 срабатывание. Выход триггера 19 связан со входами логического распределителя управляющих импульсов 20 и блока определения суммарной длительности выходных импульсов 21. На25 входе блока 21 включен конденсатор 22, выделяющий постоянную составляющую последовательности импульсов с выхода триггера 19, Напряжение конденсатора 22 поступает далее 30 на делитепь 23, в котором осущест" вляется его деление на аналоговый сигнал задания выходной частоты Ц, в результате чего на выходе блока 21 в соответствующем масштабе Формируется напряжение, пропорциональное суммарной наполупериоде длительности выходных импульсов. Этот сигнал поступает на минусовой вход интегратора 5, плюсовой вход которого 40 связан с источником постоянного опорного напряжения 3. Выход узла 17 подключен ко входу трехраэрядного регистра 24, выходы которого присоединены к тактовым входам распРедели теля 20.На Фиг. 5 представлены временные диаграммы, поясняющие принцип действия системы управления. Индексы сигналов на фиг, 5 при этом соответствуют нумерации узлов и блоковсистемы, приведенной на фиг. 4. Амплитуда развертывающего сигнала Ц генератора 2 уменьшается пропорционально росту выходной частоты преобразователя. Выбор напряжения источника 3 производится в соответствиицг макесу"овием ЦЗ= Ия = Цгмакегде ЦС мокс- максимальная амплитуда сигнала Ц, наблюдаемая на начальной выходной частоге преобразователя,Величина сигнала Ц определяется при этом .продолжительность тактовых подинтервалов. Амплитуда сигнала на выходе интегратора 5 пропорциональна длительности основных выходных импульсов кривой выходного напряжения, а разностный сигнал на выходе усилителя 4 пропорционален половинной продолжительности основных сигналов управления. При этом в моменты равенства сигналов Ц и Ц в системевырабатываются команды на формирование ближних к краям и к центру полу-периода фронтов выходных импульсов.На выходах сумматора 6-9 в соответствии с приведенной схемой их соединения синтезируются сигналы, определяющие моменты Формирования остальных Фронтов импульсов кривой выходного напряжения преобразователя. Контур внутренней обратной связи системы, включающий узлы н блоки 19, 21-23 и 5, обеспечивает на всемдиапазоне регулирования непрерывное,осуществляемое по астатическому принципу, Формирование корректирующегосигнала, поступающего на входы сумматоров 6-9 и автоматически поддерзивающего постоянство суммарной вольтсекундной площади выходных импульсовна полупериоде в процессе изменения выходной частоты. В этом случае производится автоматическая реализация представленных в первой части описания Функциональных зависимостей меаду продолаительностями сигналов управления, их временным полоаением и значениями выходной частоты преобразователя, а также автоматический переход от одного поддиапазона регулирования к другому, наблюдаемый на граничных частотах.Благодаря приведенному включению трехразрядного регистра 24, вход которого связан с выходок компаратора 10 через дифференциатор 17, обеспечивается требуемая асимметрия закона Формирования управляющих сигналов. Выразеиные в цифровой Формесостояния выходных разрядов Чф 0 регистра 24 на периоде выходной частоты записываются соответственно как 100, 001, 000, 101 110, 111, Логические Функции, реализуемые распре 1646030 142. Способ по п. 1, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что в диапазоне выходных частот преобразователя2 И- Р -- Р середину левого на так о 2 о товом интервале сигнала управления синхронизируют с границей левого тактового подинтервала, продолжительность его принимают равной ф(ф длительнос ть пра Вого сиг нала управления определяют в соответствии с функциональной зависимостьюи 5 2 Е5(1 -- ), а в диапазоне2 Ро"оНвыходных частот - Р - ЮР в серединео фкаждого тактового интервала формируют по одному сигналу управления с1продолзительностью ф6 Р 6 Рр Ю1646030 Составитель О. ПариноваРедактор Е. Зубиетова Техред Л,Олийнык орректор Н. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул рин каз 1554 Тираж 392 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5