Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении зависимыми сетевыми преобразователями, выполненными на полностью управляе1ллх вентилях (двухоперадионных и комбинированновыключаемых тиристорах или транзисторах) , а также аналогичными преобразователями на однооперационных тиристорах с искусственной коммутацией ...
Известен способ управления преобразователями указанного типа с многократным включением каждого вентиля на периоде сетевого напряжения, заключающегося в том, что половину всех включений вентиля на периоде производят в МОМЕНТЫ равенства управляющего и опорных напряжений в диапазоне отстающих относительно точек естественной коммутации углов управления, а другую половину включений - в диапазоне опережающих углов управленияt 3. В результате достигается улучшение энергетических показателей преобразователя t2 j.
Недостатком этого способа является недоиспользование динамических возможностей полностью управляемого вентильного преобразователя, в рвзультате чего частотная полоса пропускания данного устройства как и преобразователей с естественной ко мутацией ограничена частотой напряжения сети и скоростью изменения опорных напряжений. Расширение полосы пропускания в рамках данного способа удается достичь лишь при увеличении числа переключений вентиля
10 на-периоде, что ведет .к увеличейию коммутационных потерь и, соответст-, венно, к снижению КПД преобразователя.
Цель изобретения - расширение час15тотной полосы пропускания при сохранении высоких энергетических показателей преобразователя.
Указанная цель достигается тем,
20 что согласно способу в качестве опорных напряжений используют две последовательности противофазных опорных :напряжений, выделяют интервгиш возврастания и убывания управляю1аего на25пряжения, на интервалах возрастания управляющего напряжения первую половину общего числа включений каждого вентиля на периоде сетевого напряжения производят в моменты равенства
30 этого напряжения с последовательноетью убывающих опорных напряжений в диапазоне отстающих углов управлени -j;|(ic-i) fmT, где , . , . ,n при этом вторую полов ну включений вентиля производят в синхронизируемые напряжением сети тактовые моменты в диапазоне опереж ющих углов v. , . . . ,2п , а на интервалах уменьшения управляющего напряжения первую половину включений каждого вентиля производят в синхронизируемые напряжением сети тактовые моменты в диапазоне отстающих углов , , гГ , ; ,1;; ; -/; где ,...,п i при этом вторую половину включений вентиля производят в моменты равенства управляющего напря жения с последовательностью возраста ющих опорных напряжений в диапазоне опережающих углов управления (); где k ,,,.,2n. На фиг.1 приведены временные диаг раммы выходного напряжения (а), опорного и произвольно изменяющегося управляющего напряжений (б) , иллюстр рующие работу трехфазного преобразователя в соответствии с известным способом управления а также диаграммы аналогичных напряжений (в,.г), вместе с графиком функции знака первой производной управляющего напряже ния Slgfn с1иу/сИ:(д), поясняющие сущность изобретения. Реализация способа управления может быть осущесГвлена с помощью преобразователя и цепей управления, изображенных на фиг.2. На фиг.З представлены диаграммы вы-;ходного (а), управляющего и опорного (а,в) напряжений, а также управляющих импульсов (д, е, ж), пояснявощие работу устройства. Определение моментов включения (выключения) вентилей осуществляется на указанных графиках путем отыскани пересечений кривых управляющего U и опорных (Jon .напряжений. Из фиг.1 (.а,б следует,что при известном способе управления существует некоторая критическая скорость изменения управляющего сигнала,после превышения которой преобразователь теряет управляемость. Поэтому известный способ управления существенно недоиспользует динагМические возможности полностью управ ляемлх преобразователей. Пpeдлaгae tлй способ управления обеспечивает возможность формирования управляющих импульсов при любой скорости изменения управляющего сигнала. Для этого, как следует из диаграмм фиг.1 (в, г, д), используются две последовательности опорных напряжений , изменяющихся по отношению друг к другу в противофазе. При этом сравнение управляющего напряжения производят с последовательностью убывающих опорных напряжений, управляйщее напряжение возрастаетЫд )либo с последовательностью возрастающих опорных напряжений, если управляющее напряжение уменьшается (etgM(3Uy|d-t3...i),B случае, если912ги3Uv,, первую половину общего числа включений каждого вентиля на периоде сетевого напряжения осуществляют в моменты равенства управляющего и опорных напряжений. .Так как при этом используется последовательность убывающих опорных напряжений, включение вентиля происхо- дит в диапазоне отстающих относительно точек естественной коммутации углвв управления S-t-.. где ,т - число фаз преобразователя со стороны питающей сети 2V1 - общее число включений вентиля на периоде сетевого напряжения в сдучае И31 енения управляющего сигнала в одну сторону, , . . . , h - порядковый HONEP включения вентиля на периоде напряжения сети. В этом случае выключения венСиля производят в тактовые моменты, синхронизированные с напряжением сети. Эти выключения совпадают во времени с включениями вентиля в другой фазе . преобразователя в области опережающих углов . . ак( где К +1, ..., 2У1. Таким образом, если первая половина общего числа включения каждого вентиля на периоде сети производится с отстающими углами управления, зависящими от управляющего сигнала, то вторая половина включений производится в тактовые моменты в области опережающих углов of.. В противоположном случае при eig ndlKjIdt-l первую половину общего числа включений на, периоде сетевого напряжения осуществляют в тактовые моменты времени в области отстающих углов -п (- де k 1,.. f И. Q этом случае выключения вентиля роизводят в моменты равенства управяющего и опорных напряжений. Эти ыключения также совпадают во времени с включениями вентиля в другой фазе преобразователя. Так как теперь для сравнения с управляющим напряжением используется последовательность возрастающих опорных напряжений, включения последнего происходят в диагпазоне опережающих углов управления .(т-А где К. И+1,. .. ,2И-, Таким образом, теперь первая ПОЛО вина общего числа вклкзчений каждого вентиля на периоде сети производится в тактовые моменты в области отстающих углов o(i, 7/ о , а вторая половина включений - в диапазоне опережающих углов управления зависящих о управляющего сигнгала. В результате, как это видно из диаграмм фиг.1 в, г) управление пр образователем становится возможным на частотах, превынающих частоту сетевого напряжения. В отличие от известного способа -управления фиг.1 а, б предлагаемый способ обеспечивает возможность отработки преобразователем управляющих сигналов, изменяющихся со скоростью, :превышающей скорость изменения во времени опорных напряжений. i -Реализация данного способа управления может быть осуществлена, напри мер, с помощью преобразователя, восполненного по трехфазной() нереверсивной схеме выпрямления с нулевым выводом на базе двухоперационных тиристоров и устройства управления фиг.2. Число переключений тиристоров на полупериоде сетевого напряжения принимается Я 2. Устройство управления тиристорами содержит задатчик 1 управляющего напряжения, выход которого связан со входами фазосдвигающих блоков 2 и 3. Второй вход фазосдвигающего блока 2 связан с выходом генератора 4 опорного напряжения, а второй вход фазосдвигающего блока 3 связан с выходом генератора 5 опорного напряжения. Своими синхронизирующими входами генераторы 4 и 5 подключены к питающей сети. Вы ходы б, 7 и 8 фазосдвигакмцего блока 2 и выходы 9, 10 и 11 фазосдвигающег устройства 3 связаны со входами импульсного селектора 12. Вход 13 селектора связан с выходом формировате ля 14 тактовых импульсов. Своим синх ронизирующим входом формирователь 14 также связан спитающей сетью. Вход 15 селектора связанс выходом дифференциатора 16, вход которого связан с выходом задатчика, управляющего напряжения. Выходы 17, 18 и 19 селек лора связаны с управляющими в содами силовых тиристоров преобразователя. Управление преобразователем произ водится следующим образом. Подаваемое на вход фаэосдвигающего блока 2 напряжение управления - . сравнивается с последовательностью убывающих опорных напряжений фиг.З (б). В моменты равенства указанных напряжений на выходах 6, 7 и 8 формируются кратковременные управляющие импульсы (фиг.З ж). В фазосдвигаю1цем блоке 3 управляющее напряжение сравнивается с последовательностью возрастающих опорных напряжений (фиг. За/. В.моменты равенства этих напряжений управляющие импульсы формируются на выходах 9, 10 и 11 (фиг.3з). Перед тем, как попасть на управляющие электроды, указанные импульсы поступают на входы импульсного селектора 12. Кроме импульсов,, фазовое положение которых зависит от управляющего напряжения, на вход 13 селектора с выхода формирователя 14 поступают тактовые импульсы, фаза которых синхронизирована сетью (фиг.3 д). На управляквдий вход 15 селектора поступает сигнал функции знака производной управляющего. напряженияВ4§) Я (фиг.З гЛ. С помощью этого сигнала осуществляется запрет или разрешение на прохождение импульсов через селектор. При положительном знаке производной управляющего напряжения Sigv .на выходы 17, 18 и 19 селектора поступают импульсы с выходов Б, 7 и 8 фазосдвигающего блока 2. Эти импульсы используются для за-, пирания работавшего до этого момен|Та тиристора и одновременно для отТ1ирания тиристора в другой фазе преобразователя в диапазоне отстающих углов, -(.-1),, где К. 1, 2. KpONK указанных импульсов на ВЫХОДЫ селектора поступают тактовые импульсзл, которые также кроме запирания работавшего .Тиристора используются для. отпирания тиристора в другой фазе в моменты времени при --1С|(6-К) , где К 3, 4 фиг.З е). При отрицательном знаке производной управляющего напряжения sign н.а выходах 17, 18 и 19 селектора начинают выделяться управляющие импульсы, поступающие с выходов 9, 10 и 11 фазосдвигающего блока 3. Теперь эти импульсы кроме запирания работавших тиристоров используются для отпирания других тиристоров в диапазоне опережающих углов (%- ;где R 3, .4. ; Поступавшие на выходы селектора тактовые импульсы также кроме запирания используются теперь для отпирания других тиристоров в тактовые момент в области углов где р( 1, 2 (;см.фиг.З е), В результате форма выходното напряжения преобразователя имеет вид фиг.З а. Из указанной диаграммы вых ного напряжения видно, что работа п образователя происходит при чередов нии выпрямительного и инверторного режимов, при этом среднее выходное напряжение (гладкая составляющая) изменяется по закону управляющего воздействия.. Таким образом, в отличие от .из- . вестного данный способ управления обеспечивает более полное использование динамических свойств полностью управляемых вентилей, не требуя, для этого специального увеличения частоты коммутаций. Достоинством этого способа являются предельное быстродействие и симметричность реакции преобразователя на возрастание и убы вание управляющего воздействия. Данный способ управления может обеспечить значительное расширение частотной полосы, пропускания зависимых сетевых вентильных преобразователей и тем самым приблизить их динамические свойства к свойствам широтно-импульсных преобразователей со звеном постоянного тока. Применение данного способа наиболее целесообразно в областях, где к преобразователям наряду с требованием двустороннего обмена энергией .сети и нагрузки предъявляются высокие требования в части динамических и энергетических показателей. Формула изобретения Способ управления tn -фазным преоб разователем на полностью управляемых вентилях, заключающийся в том, что сравнивают управляющее и опорные напряжения и в момент их равенства включают вентили в течение периода напряжения питающей сети, о т л и чающийся тем, что, с целью расширения частотной полосы пропускания упра вляющего воздействия при сохранении высоких энергетических показателей преобразователя, в качестве опорных напряжений используют две последовательности противофазных опорных напряжений, выделяют интерва лы возрастания и убывания управляющего напряжения, на интервалах возрастания управляющего напряжения первую половину общего числа включений каждого вентиля на периоде сетевого напряжения производят в моменты равенства этого напряжения с последова тельностью убывающих опорных напряжений в диапазоне отстающих углов управленияi r2Яь };jvf (к.-1)-°Цк 1 Г где К.1,... .и, при этом вторую половину включений вентиля производят в синхронизируемые напряжением сети тактовые моменты в диапазоне опережающих углов . lit , 1 «L,K Tw ), где К. И+1, ..., 2и, а на интервалах, уменьшения управляющего напряжения первую половину включений каждого вентиля производят в синхронизирует мне Нсшряжением сети тактовые моменты В диапазоне отстающих углов °-ък-; { с- |), при К 1, ...,11, при этом вторую половину включений вентиля производят в моменты равенства управляющего напряжения с последовательностью возрастающих опорных напряжений в диапа|3оне опережающих углов управления (.): При к - И+1, ..., 2п, где jn - число фаз преобразователя со стороны питающей сети} 21 - общее число включений вентиля на периоде ретевого напряжения в случае изменения управляющего сигнала в одну сторону, ,. .. , VI - порядковый номер включения вентиля на периоде напряжения сети. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рутманис Л.А., Д4)ейманис я.Л. , Аржанйн О.И. Способы управления преобразователями частоты, с непосредственной связью и искусственной коммутацией, Рига, Зинатие, 1976,с.105, 142. 2.Авторское свидетельство СССР 404171, кл. Н 02 Р 13/16, 1971.
1
6)
аС. f
.f
.J
