Устройство для импульсно-фазового управления преобразователем Советский патент 1984 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может использоваться при автоматизации технологических процессов.

Известно устройство для импульснофазового управления (СИФУ) тиристорным преобразователем, содержащее в каждом канале последовательно включенные сумматор, интегратор, усилитель и формирователь импульсов, причем, выход усилителя подключен к первому входу сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно с источнике управляющего сигнала и соответствующей фазой напряжения питания 11.

Недостатком устройства для импульсно-фазового управления преобразователем является ограниченные дина мические возможности при работе в системах управления с источниками питания ограниченной мощности, где существенное влияние на работу преобразователя оказывают коммутационные провалы напряжения, возникающие при коммутации тиристоров. В этом случае hpиxoдитcя увеличивать А, . что влечет за собой рост Т и ограничивает полосу пропускания СИФУ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности явяется устройство для импульсно-фазового управления преобразователем,соержащее в каждой фазе последовательно соединенные трехвходовой сумматор,интегратор, усилитель постоянного тока и ормирователь управляющих импульсов, ополнительный сумматор, амплитудный одулятор и релейный элемент, преобазователь частота-аналог 2.

Недостатком устройства является низкая динамическая возможность при аботе с источником питания ограниенной мощности. В этом случае глубину синхронизации СИФУ напряжением соответствующей фазы источника питания преобразователя приходится выбирать из условия максимального искаения фазного напряжения коммутаци0/1НЫМИ провалами. В то же время известно, что степень искажения сетевого напряжения непостоянно во времени и во многом зависит от режима работы силовой части оборудования системъ управления. Поэтому для оптимизации динамических характеристик преобразователя целесообразно осуществлять коррекцию его частотных

параметров в функции уровня искажения напряжения сети.

Кроме того, устройство имеет сравнительно низкую точность работы, так как ее характеристики зависят от дрейфа нуля выходных сигналов амплитудных модуляторов.

Целью изобретения является повышение точности выходного сигнала и помехоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается

,тем, что устройство для импульснофазового управления преобразователем, содержащее в каждой фазе после5 довательно соединенные первый сумматор, первый и второй входы которого соединены с источниками эталонного и управляющего сигналов, интегратор, усилитель постоянного тока, амплитуд0 ный модулятор, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора, формирователь управляющих импульсов, выход которого служит для подключения к преобразователю, причем

5 первый вход второго сумматора подключен к второму источнику эталонного сигнала, снабжено в каждой фазе питающего напряжения последовательно соединенными пропорционально-дифферен0 цирующим регулятором и демодулятором, третьим сумматором и фильтром, причем входы этого сумматора соединены с выходами соответствующих демодуляторов, а выход - через фильтр соединен

с вторым входом второго сумматора каждой фазы, выход усилителя соединен с вторым входом амплитудного мо-, дулятора, выход которого соединен с третьим входом первого сумматора и с

Q входом формирователя управляющих импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 временные диаграммы.

Устройство содержит первые сумматоры 1-3, вторые сумматоры 4-6, третий сумматор 7, интеграторы 8 10, усилители 11 - 13, амплитудные модуляторы 14 - 16, формирователи 17 - 19 импульсов управления пропорционально-дифференцирующие регуляторы 20-22, демодуляторы 23-25, фильтр. 26, клеммы 27 и 28 для подключения первого и второго источников эталонного сигнала, клемму 29 для подключения управляющего сигнала и выходные клеммы 30 - 32.

На фиг. 2 напряжение сети Ucemu (2а), сигнал на выходе интегратора 8Yg(t) (2S), системы первого и второго источника эталонного напряжения

Xj,2 (2b), сигнал на выходе

01

усилителя и -УцС2Ь), импульсы

на выходе модулятора 14- .ц (2 6),

управляющий-CHr-i.n Хупр сигналы

на выходе формирователя импульсов

управления 17 -Y, (t) (2е,«).

На фиг. дЗ напряжение сети фаз А, В, С ,cлm( cemu (За, f,&), сигнал на выходе сумматора 7 Jj(t) (3j), сигналы на выходе протюрционально-дифференцирующих регуляторов 20 - 22 (t) J (t),J52(t) (3z,e,u), сигналы на выходе демодуляторов 23 и 24 - J«3 (t), J,j4 (t) .

Устройство работает следующим образом.

СИФУ содержит три идентичных канала преобразования сигнала управления, реализованных на основе звеньев 1, 8, 11, 14, 17 (первый канал), 2, 9, 12, 15, 18 (второй канал) и 3,

10,13, 16, 19 (третий канал).

Канал состоящий из звеньев 1,8,

11,14, 17 работает следующим образом.

Сигнал X 02 определяет начальное значение амплитуды импульсов на выходе модулятора 14, выходной сигнал которого повторяет форму сигнала на выходе усилителя 11.

На один из входов сумматора 1 подается напряжение сети- Uсети (Фиг. амплитуда А которого превьшает уро вень допустимого входного сигнала U тракта, включающего звенья 8, 11 и 14.

При коэффициенте передачи тракта 1, 8, 11, 14 равные единице /Ug/ /Хо2/- В случае /Ug/ каскад, образованный звеньями 1, 8, 11, 14, переходит в режим вынужденной синхронизации с частотой напряжения сети (фаза А). Сигнал 36(t) на выходе интегратора 8 (фиг. 2Б) сдвинут по фазе относительно синхронизирующего воздействия на угол 90 гр.эл. Усилитель 11 имеет большой коэффициент усиления, что позволяет считать его практически безгистерезисным релейным элементом. С помощью усилителя 1 1 выходной сигнал интегратора 8 преобразуется в прямоугольные им-пульсы (фиг. 2Ь) с фиксированной амплитудой. В блоке 14 амплитуда выходного сигнала звена 11 ограничивается по амплитуде на уровне эталонного напряжения (фиг. 26). Блок 1 синхронно с моментом времени формирования переднего фронта импульса на выходе модулятора 14 формирует импульс управления тиристорами силовог блока (фиг. 2Ь,е, на фиг. 1 силовой блок не показан).

С помощью сигнала X (j устанавливается начальное значение угла управления тиристорами силового блока.

При воздействии на вход СИФУ сигнала управления напряжение на выходе интегратора 8 смещается вертикально (относительно нуля устройства(фиг.2) Соответственно изменяется скважность импульса на выходе усилителя 11 и амплитудного модулятора 14. Импульс управления (фиг. 2ж) меняет свое положение во времени относительно напряжения сети (фиг. 2о) что влечет за собой изменение длительности открытого состояния соответствующего тиристора силового блока..

Второй и третий каналы преобразования СИФУ работают aHajiorH4HbiM образом.

Как отмечалось ранее, известные СИФУ, в случае их работы с искаженной сетью (фиг. За,&,Ь), имеют ограниченные динамические показатели.. Это объясняется тем, что уровень синхронизации каналов СИФУ должен быть максимальным и определяется наибольшими искажениями напряжения сети, т.е. постоянная времени Тд долж,на удовлетворять условию подавления помех со стороны питающего напряжения. Однако степень искажения напряжения питания тиристорного преобразователя варьируется во времени, и как показывает практика, максимальна в пуско-тормозных режимах работы исполнительного механизма системы управления. В связи с этим, целесообразно изменять степень синхронизации каналов преобразования СИФУ в функции уровня помех со стороны напряжения сети. В этом случае динамические показатели СИФУ и системы управления в целом близкие к оптимальным.

Для реализации указанного алгоритма управления динамическими показателями устройства в него введены звенья 20 - 25,7 и 26.

Пропорционально-дифференцирующие регуляторы 20-22 имеют бесконечно малые значения коэффициента усиления в низкочастотной области входных воз действий и усиливают сигналы, спектр которых соответствует частотному диапазону помех со стороны, напряжения питания тиристорного преобразователя (фиг. Зг.в). При этом на выходе пропорционально-дифференцирующих регуля торов формируются сигналы со средним нулевым значением. С помощью демодуляторов 23 - 25 происходит вьщеление модуля выходных сигналов пропорционально-дифференцирующих регуляторов 20 - 22 (фиг.Зд,Х) Звено 7 осуществляет суммирование выходных сигналов демодуляторов 23 25 (фиг. За). Фильтр 32 предназначен для подавления высокочастотных пульсаций напряжения на выходе сумматора 7 (фиг. Зи). Начальное значение амплитуды сйнхронизирукяцего воздействия в предлагаемом устройстве определяется уровнем зталонного сигнала, подключенного к клемме 28 СИФУ (фиг. 1). При нулевом уровне сигнала на выходе фильтра 26, что имеет место при отсутствии высокочастотных помех со стороны питающего напряжения-U сети , полоса равномерного пропускания частот СИФУ максимальна. С ростом уровня коммутационных помех сигнал 0(1) (фиг. 1 и фиг.Зн) увеличивается, что приводит к уменьшению амплитуды импульсов на выходе модуляторов 14-16 (фиг, 2ft). Уменьшение амплитуды сигнала J44 ) вызывает рост А, что влечет за собой уТбеличение Т и уменьшение полосы равномерного пропускания частот СИФУ. Таким образом, введение 31зеньев 20 - 25,7 и 26 позволяет изменять динамические показатели СИФУ в функии помех со стороны напряжения пиания преобразователя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, содержащее в каждой фазе последовательно соединенные первый сумматор, первый и второй входы которого соединены с- источниками эталонного и управляющего сигналов, интегратор, усилитель, амплитудный модулятор, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора, формирователь управляющих импульсов, выход которого служит для подключения к преобразователю, причем первый вход второго сумматора подключен к вто- . рому источнику эталонного сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности выходного сигнала и помехоустойчивости устройства, оно снабжено в каждой фазе питающего напряжения последовательно соединенными пропорционально-дифференцир5пощим регулятором и демодулятором, третьим сумматором и фильтром, причем входы этого сумматора соединены с выходами соответствующих демодуляторов, а выход - через фильтр . г соединен с вторым входом второго сумматора каждой фазы, выход усили(Л теля соединен с вторым входом амплис тудного модулятора, выход которого соединен с третьим входом первого § сумматора и с входом формирователя управляющих импульсов.

Uaimt

л

31 0

Фиг.1

UnW//;W

TXflz

lSl

tf/w + 01

I

X

.

«(f/

Jl7{tl

II

Ж

ЕД

/

X

.Уя/#/

,

fpue.2 cemiiVasaAJ

Фиг.5