Устройство для управления тиристорным выпрямителем Советский патент 1984 года по МПК H02P13/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования с управляемыми тиристорными выпрямителями,

Известно устройство управления тиристорным выпрямителем, содержаще блок импульсно-фаэового управления, фа30сдвигающие элементы которого объединены по группам, дополнительч ные обмотки силового трансформатора элементы сравнения. Напряжения в фазах питающей сети сравнивают между собой и.в случае их неравенства .увеличивают угол включения тиристоров с повышенным напряжением независимо от основного канала управления tl3.

Однако нелинейная зависимость между амплитудой низкочастотной гармоники и углом управления приводит и неравномерности эффекта подавления при различных его значениях, Кроме того, устройство не подавляет неканонические гармоники, вызванные другими причинами, например несимметрией си.стемы .управления,

Наиболее близким к изобретению по технической сходности и достигаемому эффекту является устройство управления тиристорным выпрямителем при регулировании модности постоянного тока, содержа|цее блок импульснфазовогЬ управления, контур регулирования тока и контур подавления низкочастотной гармоники, содержавши частотную селективную цепь, вхо которой связан с датчиком выходного напр/1Жения вентильного преобразователя 121,

В устройстве амплитуда низкочастотной гармоники на выходе вентильного преобразователя зависит от ее исходной величины и коэффициента усиления контура подавления. Исходная величина гармоники, зависящая от несимметрии системы управления или питающей сети, может изменяться в широких пределах. Это приводит к тому, что при достаточно большой несимметрии амплитуда низкочастотной гармоники превышает допустимый для нее уровень, определяемый требованиями потребителя энергии постоянного тока.

Недостатком этого устройства является ззшисимость величины коэффициента усиления контура подавления от ряда факторов. Пульсация сигнала обратной связа регулятора тока, вызванные пульсациями тока нагрузки, снижгиот усиление тиристорного выпрямителя в зависимости от угла управления. Вторым источником пульсаций является сам контур подавления низкочастотных гармоник, в котором выходной сигнал селективной цепи наряду с низкочастотной.

содержит и основную гармонику преобразователя. Зависимость фактора пульсаций от угла управления вызывает неоднозначность коэффициента передачи преобразователя во всем диапазоне управления. Под действием изменения коэффициента передачи преобразователя уменьшается величина коэффициента усиления контура подавления.

Уменьшение коэффициента усиления контура подавления происходит и при изменении коэффициента передачи селективной цепи, имеющей резонансную характеристику. Это изменение мо. жет е5ыть вызвано изменением параметров сшементов от температуры, что ,приводит к нарушению равенства мeждJ частотой резонанса селективной цепи и частотой гармоники, или изменением частоты питающей сети. Изменение коэффициента усиления контура подавления приводит к увеличению амплитуды низкочастотной гармоники и снижению эффективности подавления.

Целью изобретения является повышение качества выходного напрйжеьГия путем подавления низкочастотных гармоник .

Поставленная цель достигается тем что уст ройство для управления тиристорным выпрямителем, содержащее последовательно включенные задатч.ик величины тока, регулятор тока и блок импульснр-фазового упра.вления, выход которого предназначен для поя ключения к входу тиристорного выпрямителя, датчик тока, выход которого подключен к входу регулятора тока, и датчик напряжения, входы обоих; датчиков подключены к выходу тиристорного выпрямителя, снабженй генератором ортогональных гармонических функций iSOiJt и , умножителями, элементами выборки-хранения с усреднением на интерваше выборки, формирователями импульсов и cyMiviaTopoM, причем одни из входов первьЕК двух умножителей подключены к выходу датчика напряжения, а выходы через элементы выборки-хранения к первым входам вторых двух умножителей, другие входы умножителей и входы формирователей шлпульсов объединены по группам и подключены к выходам генератора ортогональных функций, синхронизирукяций вход которого предназначен для подключения к питгиощей сети, выходы формирователей импульсов подключены к управляющим входам соответствующих элементов выборки-хранения, а выходы вторых двух умножителей через сум латор подключены к входу блока импульсно-фаэового управления.

Подавление низкочастотной гармоники выполняют, подавая компенсирующее воздействие IV на вход блока

импульсно-фазового управления. Компенсирующее воздействие получают суммированием ортогональных гармонических составляющих, амплитуды которых определяются величинами выходных сигналов генератора ортого нальных функций 0 , 0 и выходными сигналами элементов выборки-хранени , Ьу . Величины сигналов а и 6 пропорциональны коэффициентам ряда Фурь-е для -и подавляемой гармоники. Их получают умножением выходного напряжения тиристорного выпрямителя U(f на ортогональные функции с полредующим выделением среднего значения и его запоминанием на время, равное периоду ортогональной 4|ункции.

На фиг, 1 представлена блок-схем устройства; на фиг. 2 - век горная диаграмма, иллюстрирующая получение компенсирующего воздействия.

Устройство содержит задатчик 1 величины тока, регулятор 2 тока, блок 3 импульсно-фазового управления, тиристорный выпрякттель 4, датчик 5 тока, нагрузку 6, датчик 7 напряжения, генератор 8 ортогональных функций, умножители 9 и 10, элементы 11 и 12 выборки-хранения, которые могут быть выполнены на базе коммутационных фильтров, формирователи 13 и 14 импульсов, умножители 15 и 16, сумматор 17. . Выход задатчика 1 величины тока подключен к входу регулятора 2 ток-а, второй вход которого подключен к выходу датчика 5 тока. Выход регулятора 2 тока подключен к входу блсж-.. ка 3 импульсно-фазового управления, второй вход которого подключен к выходу сумматора 17, а выход к входу Тиристорного выпрямителя 4, к выходу которого подключены входы нагрузки 6, датчиков тока 5 и напряжения 7.

Первые входы умножителей 9 и 10 пЪдключены к выходу датчика 7 напряжен1 я, а выходы - к информационным входам элементов 11 и 12 выборки-хранения , выходы которых подключены к первым входам умножителей 15 и 16 . Вторые входы умножителей 9, 10, 15 и 16 и формирователей 13 и 14 импульсов, выходы которых подключены к управляющим входам элементов 11 и 12 выборкихранения, подключены к выходам генератора 8 ортогональных функций, синхронизирующий вход которого подключен к сети, питающей тиристорныЯ выпрямитель 4, Выходы умножителей 1 и 16 подключены к входам суюлатора 17.

Устройство работает следующим образом.

На вйод регулятора 2 тока подается сигнал задатчика 1 величины тока и сигнал обратной связи, посту пающий с- датчика 5 тока. Выходной сигнал регулятора 2 тока через блок импульсно-фазового управления воздействует на тиристорный выпрямитель 4. Выходной сигнал датчика 7 напряжения, несущий информацию о низкочастотной гармонике Ц , перемножается умножителями 9 и 10 с ортогональными функциями U aln )(a)t и 1сй1 . Элементы 11 и 12 выборки-хранения, управляемые формирователями 13 и 14 импульсов, ВЫЧИС- ляют средние хначения выходных сиг налов умножителей 9 и 10 за период .ортогональных функций в соответстви с выражениями

арт

a«-jjY-jUrf(at)cosO&jtchtj)t ,

)sin iBtd«)t

о

и запоминают их значения на время, равное периоду ортогональной функции. Величины выходных сигналов СХч и 6 элементов 11 и 12 выборки-хранения зависят от амплитуды к фазы .низкочастотной гармоники Us) (фиг, 2 Умножение выходных сигналов Учи Uj. генератора 8 ортогональных функций на сигналы Л и Ьц элементов 11 и 1 выборки-.хранения умножителями 15 и .и 16 дает ортогональные составляющие компенсирующего сигнала Uxf просуммировав которые при помощи сумматора 17, и с учетом знака отрицательной обратной связи подают на вход блока 3 импульсно-фазового управления ,

Таким образом амплитуда и фаза компенсирующего сигнала Uu. автоматически изменяются под действием низкочастотной гармоники Ик в клходном напряжении тиристорного выпрямителя 4. Для исключения влияния изменения частоты питающей сети на фект подавления низкочастотной гармоники осуществляют синхронизацию генератора 8 ортогональных функций питающей тиристорный выпрямитель сетью. В этом случае колебания частты питающей сети вызывают пропорциональные им изменения частоты генератора ортогональных функций.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в снижении устанавливаемой мощности пассивного и активного фильтров, входящих в состав стабилизированного источника тока. Применение предлагаемого устройства также снижает требования к несимметрии сети, что особенно важно при питании тиристорного выпрямителя от С1ети соизмеримой мощности.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИ РИС ТОРНЫМ ВЫПРЯШТЕЛЕН содержащее последовательно включенные задатчик величины тока, регулятор тока и блок импульснб-фаэового управления, выход которого подключен к входу тиристорного выпрямителя, датчик тока, выход которого подключен к входу регулятора тока, и датчик напряжения, входы обоих датчиков подключены к выходу тиристорного выпрямителя, отличающееся тем. , что, с целью повышения качества выходного напряжения путем подавления низкочастотных гармоник, оно снабжено генератором ортогональных гармонических функций U,)3in ) ц Octft , умножителями, элементами выборки-хранения с усреднением на интервгше выборки, формирователями, импульсов и сумматором, причем одни из вхоцов первых двух умножителей подключены к выходу датчика напряжения, а выходы через элемент выборки-хранения - к первым входам вторых двух умножителей, другие входы умножителей и входы формирователей импульсов объединены по группам и подключены к выходам генерато- Э ра ортогональных функций, синхрони(Л зирующей вход которого предназначен для подключения к питающей сети, выходы формирователей импульсов подключешз к управляющим входам соот- ветствующих элементов выборки-хранения, а выходы вторых двух умножителей через суМматор подключены к входу блока импульсно-фазового управления.