Способ многоканального фазового управления @ -фазным вентильным преобразователем с искусственной коммутацией и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

вход соединен с выходом формирователя импульсов зоны коммутации, одноименного с данной цепью, а выход элемента И-НЕ каждого канала соединены с выходным формирователем управляющих импульсов.

1. Способ многоканального фаэо. вого управления m-фазным вентильным преобразователем с искусственной коммутацией, заключающийся в тем, что в каждом Кошале формируют опор- нее напряжение, сравнивают его с , напряжением управления ив моменты равенства формируют две основные последовательности опережающих и отстгиощих относительно точки естест-.. венной к 4мутации импульсов, формируют импульсы управления вентилями преобразователя, отличающийся тем, что, U целью повышения точности управления и надежности, в каждсад канале формируют две дополнительные последовательности опережакщйх и отстгиоцих импульсов, длительность и фаза которых соответствует диапазону опережающих и отстающих углов управления, сравнивают две .указанные основные последоваггельноств с одноименными указанными доп олиитель ньали последов ат ель н ос т ями и в моменты совпгшения формируют импульсы управления вентилями преобразователя. .J 2. Устройство для многоканального (Л фазового управления m-фазным вентильным преобразователем с искусстс венной коммутацией, содержащее в (каждом Кс1нале источник опорного напряжения, ксмпаратор, цепи формирования опережакйцих и отстаижаих им пульсов, одна из которых содержит последовательно соединенные инверти|рукяци усилитель и.дифференцирующую ч1 цепь,другая - последовательно сое1C диненные неинвертирукнций усилитель и дифференциру эдую цепь, выходной to формирователь управляющих импульсов CAD о и источник напряжения управления, общий для всех каналов, причем один из входов компаратора соединен с выходом источника напряжения управления, другой вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, входы указанных усилителей соединены с выходом компаратора, о т л и ч а к щ е е с я тем, что, с. целью повышения точности и надежности, оно снабжено формирователями опережакяцих и отстающих импульсов, зоны коммутации, каждая указанная цеПь формирования - элементом И-НЕ, первый вход которого соединён с выходом дифференцирующей цепи, второй

Изобретение относится к злектрог-технике и может быть использовано для управления преобразователями переменного и постоянного тока, предусматривакнДими возможность включени вентилей как в диапазоне отстающад/ так и опережающих углов управлений, к которым относятся, например, тиоисторные выпрямители с искусственной коммутацией или преобразователи, выполненные на полностью управляемых ключевых приборах.

Известен способ управления многофазным вентильнЕЗМ преобразователем с искусственной коммутацией, заключающийся в том, что включение каждого вентиля в течение периода сети один раз производится при искусствен ной коммутации, а второй раз при естественной кс №1утации lU,

Недостаток данного способа заключается в несоответствии формы выходной ЭДС преобразователя форме управляющего воздействия в династическом режиме.

Известен также способ управления, заключающийся в тс, что включение вентилей одной группы осуществляется с естественной колвдутацией в диапазоне отстающих углой управления, а включение вентилей другой группы осуществляется с искусственной коммутацией в диапазоне опережающих углов управления, причем значения углов управления вентилями обеих групп выдерживаются равными по модуЛЮ t23.

Недостатком указанного способа является ограниченное быстродействие при отработке преобразователем управляющих воздействий с частотой, превышакяцей частоту сети, что объясняется несимметричностью реакции выходной ЭДС каждой из вентильных груп на уменьшающееся или увеличивающееся управляницие воздействия.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ,- состоящий в том, что в каждом канале формируют опорное напряжение, сравнивают его с напряжением управления в моменты равенства формируют две основные последовательности опережающих и отстакяцих относительно точки естественной коммутации импуль:сов,предназначенных для управления .вентилями преобразователя, определя г знак производной управляющего сигнала и блокируют опережающие или отстающие йЬ(Щульсы соответственно положительном и отрицательном значениях производной управляющего сигнала Гз J.

Недостатком известного способа является необходимо.сть определения знака производной управляющего сигнла, что ведет к понижению помехоустойчивости и надежности систем управления. Кроме того, для защиты от переключения вида коммутации при небольших изменениях управлякяцего сигнала необходилвл дополнительные пороговые устройства, введение которых искажает формы выходной ЭДС преобразрвателя относительно формы управляющего сигнала.

Известно устройство фазового управления вентильными преобразователяуи, состоящее из фазосдвигающёго устройства, подключенного к формирователю импульсов в каждом канале, принцип действия которых основан на сравнении опорного и управляющего сигналов 4.

Недостатком устройства является низкое быстродействие, ограниченное частотой питающей сети, обусловленное несимметричностью реакции выходной ЭДС преобразователя на уменьшающееся и увеличивающееся управляющие воздействия.

Изв естно также многоканальное устройство управления, каждый канал которого образован соединением компаратора, служащего для сравнения управлянядего сигнала с опорным сигнлом косинусоидальной или треугольной формы, инвертируккдего усилителя дифференцирующей цепи и формирователя управляющих импульсов Г5.

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, вызванное нееиддаетричностью реакции выходной ЭДС преобразователя на быстрые изменения управляющего сигнала в сторону возрастания и убывания.

t Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для фазового управления вентильным преобразователем с искусственной коммутацией, содержащее в каждом канале последовательно соединенные источник опорного напряжения ко№:аратор, диффёренцирукицие цепи, формирователи управлякхцих импульсов и блок определения знака производной управляющего сигнала fe НедостаткЪм известного устройства является сложность реализации диф.ференцирунхцего блока для широкого диапазона частот и напряжений управ ляющего сигнала, малая помехозащиаденность и надежность. Кроме того, при работе преобразователя в динамическом режиме на частотах управления вьвяе частоты сети и различных напряжениях управления последовательность формирования импульсов управления в соответствии с чередованием фаз нарушается, возникают ложные импульсы управления и форма выходной ЭДС преобразователя искажается. Цель изобретения - повышение точности и надежности способа и устройства фазового управления т-фазным вентильньм преобразователе с искусственной коммутацией. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в том, что в каждом канале формируют опорное напряжение, сравнивают его с напряжением управления и в моменты равенства формируют две основные последовательности опережаю щих и отстающих относительно точки естественной коммутации импульсов, формируют импульсы управления вентилями преобразователя, в каждсм канале формируют две дополнительные последовательности опережающих и отстакяцих импульсов, длительность и .фаза которых соответствует диапазону опережаквдих и отстающих углов управления, сравнивают две указанные основные последовательности с одноимен ными дополнительными Последовательиостями и в моменты совпадения форми руют шмпульсы управления вентилями преобразователя. Устройство, содержащее в каждом канале источник опорного напряжения кс 4паратор, цепи формирования опережающих и отстающих импульсов, одна из которых содержит последовательно соединенные инвертирующий усилитель и дифференцир1тощую цепь, другая последовательно соединенные неинвертируквдий усилитель и дифференцирующую цепь, выходной формирователь управляющих импульсов и источник напряжения управления, общий для всех каналов, дополнительно снабжено формирователями опережаквдих и отстающих юлпульсов зоны кс 5мутации, каждая из указанных целей формйрова иия снабжена элементе И-НЕ, причем один из входов компаратора соединен с выходом источника напряжения управления, другой вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, входы усилителей соединены с вькодом кс 1паратора, первый вход элемента И-НЕ каждого канала соединен с выходом дифференцирующей цепи,второй вход соединен с выходом формирователя импульсов зоны коммутации, одноименного с данной цепью, а выход элемента И-НЕ каждого канала соединены с выходнь формирователем управляющих импульсов. . на фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройствадля фазового управления трехфазным MOCTOBtavi преобразователем на полностью управляемых вентилях с двусторонней проводимостью; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу трехфазного мостового преобразователя в соответствии с предлагаемьял способом управления. Устройство содержит в каждом из шести каналов 1-6 компаратор 7, соединенный с входами инверткрувяцего 9 и неинвертирующего 8 усилителей, выходы которых, через дифференцирующие цепи 10 и 11 подключены к первым элементов И-НЕ 12 и 13, попарно объединенные выходы которых подключены к входам блока 14 формирователей управлякяцих импульсов, выходы которого предназначены для подключения к управлякадим электродам вентилей преобразователя, формирователь 15 импульсов зоны коммутации, выполненный на трех компараторах 16-18, первыми входами соединенных с зажимами питающей сети, а вторыми с общей шиной управляющего устройства, трех инверторах 19 - 21 и шести логических узлах 22-27, соответствующие входы которых одни непосредственно, а другие через инверторы 19-21 подключены к выходам компараторов 16-18, а выходы соединены с вторыми входами элементов И-НЕ 12 и 13 в каждом канале. Каждый логический узел состоит из трех элементов НЕ 28-30 и двухвходового. элемента И-НЕ 31, выход которого, объединенный с выходом элемента НЕ 28 через элемент НЕ 29 подключен к выходу логического узла, а второй вход соединен с выходом элемента НЕ 30, при этом первый вход логического узла подключен к входу элемента НЕ 28, второй вход - к первому входу элемента И-НЕ 31, а третий вход - к входу элемента НЕ 30. На фиг.2 изображены кривая 32 линейных напряжений, кривая 33 выходной ЭДС преобразователя, кривая 34 выходной ЭДС преобразователя, управляемого по способу, описанному в прототипе, кривые 35 опорных напряжений, кривая 36 управляющего на-i пряжения, ложные точки 37 управлевиЯ| отстающие импульсы 38 управления, широкие импульсы 39, соответст вушцие диапазону отстающих углов управления, опережающие импульсы 40 управления, широкие импульсы 41, соответствующие диапазону опережающих углов управления, импульсы 42 управления вейтилями преобразовател Сущность способа заключается в следующем. В моменты равенства н,арастающ Х и спадающих участков опорных напряжений 35 с управлякздим напряжением 36 формируют соответственно управляющие импульсы 40 в диапазоне oneрешающих углов управления-J и управляющие импульсы 38 в диапазо не отстающих углов управления Одновременно из каждого опорного на пряжения формируют две последовательности широких импульсов, длительность которых соответствует диапазону опережакяцих углов управлени 41(от-7/6 до 7i/5) и отстающих угло управления 39 (от - |- ДОрЛ ). Срав нивают опережающие управляющие импульсы 40 с одноименными широкими импульсами 41, соответствуклцими диапазону опережающих углов управления, и импульсами 42, сформированныМи в результате сравнения, включают вентили преобразователя. Сравнивают отстающие управляющие импульсы 38 с одноименными широкими импульсами 39, соответствукяцими диапазону-отста кздих углов управления, и импульсс1ми 42, сформированными в результате сравнения, включают вентили преобразователя . Устройство работает следующим образсм. В каждом.из шести каналов 1-6 ком паратор 7 путем сравнения опорного 35 и управляющего 36 напряжений формируют модулируемое по ширине прямоугольное напряжение, которое инвертируется усилителем 8, повторяется усилителем 9 и после дифферен ц{фования цепями 10 и 11 в виде коротких импульсов 38 и 40 поступает на первые входы соответствующих элементов И-НЕ 12 и 13. Одновременно формирователь импульсов зоны коммутации 15 из опорных напряжений 35 . с помсяцью компараторов 16-18 формирует прямоугольные импульсы. Из набора этих импульсов логические узлы 22-27 формируют широкие импульсы, соответствующие диапазонам опережающих 41 и отстающих 39 углов управления. Поступив на вторые входы соответствующих элементов И-НЕ 12 и 13 они разрешают или запрещают прохождение управляющих импульсов 40 и 38 на блок формирователей 14 импульсов управления, который формирует импульсы управления вентилями преобразователя. Элементы И-НЕ 12 и 13 Производят запрет ложных импульсов управления 37, формирование которых определяемся спецификой работы компаратора 7, поэтому выходная ЭДС преобразователя 33 не искажается в.динамическом режиме работы преобразователя, как в прототипе. Регулировочная характеристика преобразователя остается лин-ейной во всем диапазоне изменения углов управления. Предлагаемый способ фазового управления т-фазным вентильным преобразователем и устройство для его реализации позволяют повысить точность и надежность систем фазового управления быстродействукяцими преобразователями путем исключения аналоговой операции дифференцирования управляющего напряжения, реализация которой представляет сложность в большом диапазоне изменения частоты и амплитуды управляющего сигнала, а устройства, реализующие дифференцирование, обладают малым уровнем порога помехоустойчивости, повышение которого связано с задержкой в отработке преобразователем управляющего воздействия и ведет к искажению выходной ЭДС преобразователя. Кроме того, предлагаемый способ и устройство исключают коммутационные искажения в динамическом режиме рае5оты, вызванные спецификой работы системы фазосмещения, что позволяет улучшить форму выходной ЭДС преобразователя и повысить максимальную частоту преобраз ования.

Y%

/4

I

rfl