Способ управления циклоконвертором и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК H02M5/22 

частоты, распределитель импульсов по фазам, распределитель импульсов по вентильным тройкам, причем каждый канал упомянутого распределитепя анодной (катодной) группы фазы О содержит первый элемент И, первым входом соединенный с выходом датчика состояния катодной (анодной) группы фазы а через элемент НЕ, вторым входом связанный с выходом реверсивного счетчика вьтрямительных углов открытия анодных групп вентилей, третьим входом подключенный к первому выходу распределителя импульсов по фазам, второй элемент И, перв.ым входом соединенный с выходомдатчика состояния анодной группы фазы С1 непосредственно , вторым входом связанный с выходом реверсивного счетчика инверторных углов открытия анодных групп вентилей, а третьим входом подключенный к второму входу распределителя, отличающееся тем, что, с целью улучшения гармонического соетава выходного напряжения циклоконвертора, введены блок измерения интервалов дискретности, содержащий первый и второй элементы И и R5-триггер, и распределитель импульсов по вентилям, содержащий в каждом из шести каналов три элемента И и три элемента

ИЛИ, причем один вход первого элемента И блока измерения интервалов дискретности соединен с выходом генератора тактовых импульсов, другой вход связан с первым выходом R5-триггера, выход соединен со счетным входом управляемого «делителя частоты, выход

делителя частоты связан с 6-входом Р5-триггера, второй выход которого соединен с одним из входов второго элемента И, другой вход которого связан с выходом импульсов прямой последовательности блока синхронизации, выход соединен с входом синхронизации управляемого делителя частоты, с R-входом Я5 -триггера и с входом распределителя импульсов по фазам, в каждом канале распределителя импульсов по вентилям первые входы элементов И соединены с в гходом второго элемента И соответствующего канала распределителя импульсов по вентильным группам, вторые входы соединены с одним из фазных выходов блока синхронизации, выход каждого элемента И распределителя импульс.ов по вентилям соединен с одним входом элемента ИЛИ соответствующего канала, другой вход которого связан с выходом первого элемента И распределителя импульсов по вентильным группам .

1. Способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, что I формируют импульсную последователь- j ность для управления частотой циклоконвертора, формируют сигналы раздельного управления длительностью 180 эл.град., измеряют токи анодных и катодных групп вентильных мостов, формируют сигналы об отсутствии и .наличии токов этих групп, формируют сигнал включения соответствующей группы в выпрямительном режиме при совпадении сигнала раздельного управления включаемой группы вентилей с сигналом об отсутствии тока во встречно-параллельной группе, формируют сигнал Перевода работающей группы вентилей из выпрямительного в инвер- торный режим при совпадении сигнала о наличии токаработающей группы с сигналом раздельного управления встречно-параллельной группы, о тличающийся тем, что, с целью улучшения гармонического состава выходного напряжения циклоконвертора, определяют интервал дискретности переключения вентилей циклоконвертора, а интервал дискретности сигналов раздельного управления определяют равным сумме указанных интервалов дискретности в интервале дискретности импульсной последовательности для управления частотой циклоконвертора. 2. Устройство для управления циклоконвертором, содержащее блок синхронизации с фазными выходами и выходами прямой и обратной последовательностей,соединенный через узел автоподстройки тактовой частоты с входом .генератора тактовых импульсов, четыре реверсивных: счетчика, параллельные входы которых присоединены к выходу блока задания кодов углов, входы синхронизации реверсивного счетчика выпрямительных углов открытия анодных троек вентилей и ревер&9 сивного счетчика инверторных углов открытия катодных троек вентилей соединены с выходом импульсов прямой сд последовательности блока синхронизаод ции, входы синхронизации реверсивных счетчиков вьшрямительных углов открытия катодных троек вентилей и инверторных углов анодных троек вентилей связаны с выходом импульсов обратной последовательности блока синхронизации, выход генератора тактовых импульсов соединен с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков выпрямительных углов и с суммирующими счетньми входами реверсивных счетчиков инверторных. углов открытия троек вентилей, управляемый делитель ИЗОБРЕТЕНИЯ ЖЕСитмяп . ExiTEMTKS- jif f

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам .управления циклоконверторами с.естественной коммутацией, и может быть наиболее эффективно использовано в электроприводах, где необходимо точное поддержание заданной скорости.

Известен способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, что формируют сигналы для раздельного управления вентильными группами включают каждую последующую тройку вентилей в вьтрямительный режим при совпадении во времени управляющего импульса включаемой тройки и сигнала с датчика состояния выходящей из работы встречно-параллельной тройки вентилей, переводят вентили работающей тройки из выпрямительного в инверторный режим в моменты подачи управляющего импульса на встречно-параллельную тройку i1 .

Недостатками известного способа являются зависимость формы выходного от нагрузки и от величины сигналов управления.

Устройство, осуществляющее указанный способ, содержит блок синхронизации, задающий генератор с распределителем, а в канале управления каждой фазы - два блока управления углами открытия вентилей каждой группы, две логические ячейки, датчики состояния групп вентилей и логическую ячейку ИЛИ, причем входы логической ячейки И канала управления каждой, например, анодной тройки вентилей соединены с выходом распределителя катодной группы и с выходом датчика состояния вентилей анодной группы ij Недостатки известного устройства - ограниченные функциональные возможности и зависимость формы выходного напряжения циклоконвертора от величины сигнала управления и нагрузки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления циклоконвертором, заключающийся в том, что формируют импульсную последовательность для управления частотой напряжения циклоконвертора, из этой последовательности формируют сигналы раздельного управления с дли тельностью 180 эл.град, по выходной частоте, формируют сигналы об отсутствии и наличии тока в вентильных тройках анодных и катодных групп, включают каждую тройку вентилей в выпрямительньй режим при совпадении во времени сигнала об отсутствии тока во встречно-параллельной (по отношению к включаемой) тройке вентилей с сигналом раздельного управления включаемой тройки вентилей: переводят каждую работающую тройку вентилей из выпрямительного в инверторный режим при совпадении во времени сигнала раздельного управления встречно-параллельной тройкой вентилей и сигнала о наличии тока в работающей тройке вентилей, причем углы открытия вентилей регулируют с .линейным согласованием 2 . Устройство, осзпдествляющее данный способ, содержит блок синхронизации, выходами соединений через узел автоподстройки тактовой частоты с входом генератора тактовых импульсов, четыре реверсивных счетчика, параллельные входы которых присоединены к выходу блока задания кодов углов открытия вентилей, входы синхронизации реверсивного счетчика вьшрямительных углов открытия анодных троек вентилей и реверсивного счетчика инверТорных углов открытия катодных троек вентилей соединены с выходом импульсов прямой последовательности блока синхронизации, а входы синхронизации реверсивных счетчиков выпрямительных углов катодных троек вентилей и инверторных . углов анодных троек вентилей связаны с выходом импульсов обратной последовательности блока синхронизации. 1 574 выход генератора тактовых импульсов соединен с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков выпрямительных углов и с суммирующими счетными входами реверсивных счетчикор инверторных углов открытия вентилей, а через делитель частоты, управляемый кодом, связан с входом распределителя импульсов по фазам, шесть выходов которого соединены с входами распределителя импульсов по вентильным тройкам, на другие входы которого подключены выходы реверсивных счетчиков и выходы датчиков состояния вентильных троек непосредственно и через логические ячейки НЕ, причем каяодый канал распределителя .импульсов по вентильным тройкам (например, анодной тройки фазы а по выходной частоте) содержит первую логическую ячейку И, первым входом соединенную с выходом датчика состояния катодной тройки фазы а через элемент НЕ, вторым входом связанную с выходом реверсивного счетчика выпрямительных углов анодных троек, а третьим входом подключенную к первому выходу распределителя импульсов по фазам, вторую логическую ячейку И, первым входом соединеннзпо с выходом датчика состояния анодной тройки фазы а непосредственно, вторым входом связанную с выходом реверсивного счетчика инверторных углов анодных троек вентилей, третьим входом подключенную . к второму выходу распределителя импульсов по фазам, а выходы обоих элементов И соединены с входами элемента ИЛИ 2 , Недостатки способа - зависимость формы напряжения и тока на выходе циклоконвертора от величины сигнала управления. Поскольку тиристоры циклоконвертора с естественной коммутацией нельзя закрыть по сигналу управления, то форма выходного напряжения не имеет искажений лишь при частотах выходного напряжения, кратных частоте сети. При промежуточных частотах появяется ассиметрия выходного напряжения, приводящая к появлению субгармоник инфранизкой частоты, а также к увеличению высших гармоник. Все это риводит к качанию мгновенной скороси двигателя, управляемого от циклоонвертора, возникновению дополниельных тормозных н знакопеременных моментов И дополнительных потерь. Кроме того, в известном устройстве диапазон регулирования инверторных углов ограничен, т.е. управляющие импульсы формируются одновременно для всей вентильной тройки. Цель изобретения - улучшение гармонического состава выходного напряжения циклоконвертора. I Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления циклоконвертором формируют импульсную последовательность для управления частотой циклоконвертора, формируют сигналы раздельного управления длительностью 180 эл.град,, измеряют токи анодных и катодных групп вентильных мостов, формируют сигналы об отсутствии и наличии токов этих групп, формируют сигнал включения соответствующей группы в выпрямитель ном режиме при совпадении сигнала раздельного управления включаемой группы вентилей с сигналом об отсутствии тока во встречно-параллельной группе, формируют сигнал перевода работающей группы вентилей из выпрямительного в инверторный режим при совпадении сигнала о наличии тока работаннцей группы с сигналом раздель ного управления встречно-параллельно группы, определяют интервал дис;кретнрсти переключения вентилей циклс5(Конвертора, а интервал дискретности сигналов раздельного управления опре делают равным сумме указанных интервалов дискретности в интервале дискретности импульсной последовательное ти для управления частотой цнклоконвертора. Согласно изобретению устройство для управления циклоконвертором снабжено блоком измерения интервалов дискретности, содержащим первый и второй элементы И и Я5 триггер, и распределителем импульсов по вентилям, содержащим в каждом из шести каналов три элемента И и три элемента ИЛИ, причем один вход первого элемента И блока измерения интервалов дискретности соединен с выходом генератора тактовых импульсов другой ее вход связан с первым выходом R5 -триггера, выход соединен со счетньм входом управляемого кодом делителя частоты, выход делителя час тоты связан с 5-входом R5-триггера, второй выход которого соединен с одним из входов второго элемента И, другой вход которого связан с выходой импульсов прямой последователе ности блока синхронизации, а ее выход соединен с входом синхронизации управляемого кодом делителя частоты, с R входом R,5 -триггера и с входом распределителя импульсов по фазам, в каждом канале распределителя импульсов по вентилям первые входы элементов И соединены с- выходом второго элемента И соответствующего канала распределителя импульсов по вентильным группам, вторые входы соединены с одним из фазных выходов блока синхронизации, выход каждого элемента И распределителя импульсов по вентилям соединен с одним входом элемента ИЛИ соответствующего канала, другой вход которого связан с выходом первого элемента И распределителя импульсов по вентильным группам. I J. . . - . На фиг.1 приведена схема управления циклоконвертором; на фиг.-2 схема силовой части циклоконвертора. Блок синхронизации 1 (фиг.1) основными выx©дa ш импульсов прямой U(j и обратной DC последовательностей через узел автоподстройки 2 тактовой частоты соединен с входом генератора 3 тактовых импульсов. Четыре реверсивных счетчика (4-7) параллельными входами(о,о,,... ,oi| связаны с выходом блока задания кодов углов открытия вентилей. Входы синхронизации реверсивного счетчика 4 вьшрямительнык углов открытия вентилей и реверсивного счетчика 6 инверторных углов открытия катодных троек вентилей соединены с выходом UQ блока синхронизации 1 импульсов прямой последовательности, а соответствующие входы реверсивного счетчика 5 инверторных углов открытия ,анодных троек вентилей и рев.ерсивн ого счетчика 7 выпрямительных углов открытия катодных l-poeK вентилей связаны с выходом tig импульсов обратной последовательности блока синхронизации 1. Делитель частоты 8, управляемый кодом, связан с распределителем 9импульсов по фазам, а выходы реверсивных счетчиков и распределителя 9 подключены к входам распределителя 10импульсов по вентильным группам, другие входы которого связаны с выходами датчиков состояния 11-16 вентильных троек ,с,иа,Ь,с (фиг.2) циклоконвертора непосредственно и через элементы НЕ 17 (фиг.1). Выход генератора тактовых импульсов связан с вычитающими счетными входами реверсивных счетчиков 4 и 7 выпрямительных углов и суммирующими счетными входами реверсивных счетчиков 5 и 6 инверторных углов открытия вентилей. Каждый иэ шести каналов распределителя to импульсов по вентильньм тройкам выполнен на двух элементах И. На фиг.1 для формирования импульсов вентильной группы фазы а (фиг.2) первый вход первого элемента И 18 соединен с выходом датчика состояния 12 катодной группы этой фазы через элемент НЕ 17, второй вход этого элемента связан с выходом реверсивного счетчика 4, третий его вход присоединен к первому выходу распределителя 9 импульсов по фазам. Второй элемент И 19 входами, соединен с выходом датчика состояния вентилей 11, вторым выходом распределителя 9 и с выходом реверсивного счетчика инверторных углов 5. Блок измерения инвер торов дискретности 20 содержит первый элемент И 21, одним из входов связанный с генератором тактовых импульсов 3, а выходом подключенный к счетному входу делителя частоты 8, в торой элемент И 22, вькодом связанный с входом распределителя 9 импульсов по фазам, с входом синхронизации делителя 8 и cR -входом RS-триггера 23, вькод делителя частоты 8 соединен с 5-вхо ом RS-триггера. Первый выход R5-триггера соединен с одним из входов первого элемента И 21, второй выход связан с одним из входов второго элемента И 22, другой вход которого подключен к выходу ис импульсов прямой последовательности блока синхронизации 1. Распределитель 24 импульсов- вентилям содержит в каждом из шести. каналов три элемента И 25-27 и три элемента ИЛИ 28-30. Для канала а первые входы элементов И 25-27 соединены с выходом элемента И 19 распределителя 10. На второй вход первого эле- мента И 25 распределителя 24 подключен промежуточный выход ( блока синхронизации 1, на второй вход элемента И 26 - выход Uj.g , а н второй вход элемента И 27 - выход 1 . Выходы элементов И 25-27 соединены с одним из входов соответствующих элементов ИЛИ 28-30, на другие входы которых подключен выход элемента И 18 распределителя 10. Устройство работает следующим образом. Блок синхронизации 1 (фиг.1) .из напряжений фаз сети на своих вспомогательных выходах формирует три прямоугольных импульсных последовательности U(, jUfg , Uj-c сфазированных с положительными полуволнами фазных напряжений, и гри импульсных последовательности Ijj; ,Ufg,(J.j., сфазированных с отрицательными полуволнами фазных напряжений, а на основных выходах вырабатывает две последовательности коротких импульсов: U сфазирсжанная с точками .естественного открытия вентилей анодной группы; Uc - сфазированная с точками, естественного открытия вентилей катодной группы. Импульсные последовательности Uj. ,Пл через узел 2 автоподстройки осуществляют автоподстройку тактовой частоты генератора 3, а также определяют моменты переписи кодов реверсивных счетчиков 4-7. Делитель 8, управляемый кодом, осуществляет деление тактовой частоты и управляет переключением распределитш я Гимпульсов по .р версив„ счетчики 4 и 7 в зависимости от записанного кода числа формируют им ульсы открытия вентилей циклокон ертора с выпрямительными углами сдвига, причем счетчик 4 управляет вентилями троек а , t , С , а счетчик 7 вентилями троек а ,1,с Сфиг.2). Реверсивные счетчики 5 и 6 управляют инверторными углами сдвига управляю импульсов, причем выпрямительные и инверторные уГлы регулируются при линейном согласовании, а коды задаются только для выпрямительных углов. Это достигается за счет того, что тактовые импульсы с генератора 3 hoдаются на вычитающие (-) счетные входы реверсивных счетчиков вьтрямительных углов 4, 7 и на суммирукнцие входы (+) реверсивных счетчиков инверторных углов. В результате реверсивные счетчики 4, 7 считают от записанного числа до обнуления, а реверсивные счетчики 5, 6 инверторных углов - до переполнения. Распределение импульсов управления по вентильным тройкам осуществляется в блоке 10 по командам распределителя 9 импульсов по фазам и датчиков состояния вентильных групп 9 11-16. Так, элемент И 18 пропускает импульсы управления с выпрямительным (Углами к вентильной группе а (фиг.2) если на ее входы поступит импульс с 1-го выхода распределителя 9, предписывающий включение этой группы, и с датчика 12 состояния вентильной группы а через элемент НЕ 17 подается сигнал об отсутствии тока во встречВ инверторный но-параллельной группе режим вентильная группа а переводитс импульсами с реверсивного счетчика 5 если на входы элемента И 19 подан импульс с второго выхода распределителя 9, предписывающий включение группы а, а с датчика 11 состояния переключаемой группы придет импульс о наличии в ней тока, « Измерение и округление интервалов дискретности выходной частоты в блоке 20 осуществляется следующим образом. В исходном состоянии на один из входов элемента И 21 подается сигнал логической 1, а на вход элемента И 22 - сигнал логического О, форми руемые на выходе RS-триггера 23. В результате на счетный вход делителя 8 через элемент И 21 поступают такто вые импульсы, и через интервал, onpe деляемый записанным кодом частоты рд|р,...р„, на выходе делителя 8 сфор мируется импульс, который переключае Ч9-триггер в состояние логического О на входе элемента И 21 и логичес кой 1 на входе элемента И 22. В результате элемент И 21 блокирует по дачу тактовых импульсов.на делитель В, а при подаче на второй вход -элемента И 22 первого же импульса UQ с блока синхронизации он проходит на вход распределителя 9, переключив его в следующее положение, сформируе команду переписи кода на входе делителя 8. и переводит RS-триггер 23 в исходное состояние, разрешив подач тактовых импульсов на делитель 8 и заблокировав вход распределителя 9. 1... Распределитель 24 импульсов по вентилям работает следующим образом. С элемента И 19 импульсы с инверторными углами сдвига подаются на первые входы элемента И 25-27, однако они проходят только через тот элемент, на второй вход которого на данном интервале поступает импульс с соответствующего промежуточного выхода блока синхронизации, сфазированный 57 с одной из полуволн фазного напряжения . Тогда с выхода открьюшегося элемента через элемент ИЛИ 28, 29 или 30 импульс управления подается к соответствующему вентилю данной группы (Ад, Вд или С(3|) . Поскольку в выпрямительном режиме нет необходимости распределять импульсы по вентилям, (ТО с выхода элемента И 18 импульсы с выпрямительными углами сдвига поступают непосредственно на входы всех трех элементов ИЛИ 28-30. Таким образом, распределитель импульсов по вентилям не меняет условия открьггия вентилей в выпрямительном режиме, но изменяет его для инверторного режима. Для выпрямительного режима, например, группы а это условие определяется следующим логическим уравнением аыи кр,л1д . а для инверторного режима Uap Pa Ia Ucft-, ,,-, Ca((4 P2«Ia«Ucc, г г условие подачи управI де U-./ , п С ляющих импульсов на вентили тройки а в выпрямительном и инверторном режимах соответственно;Qot ап п- наличие импульсов на выходе реверсивных счетчиков анодных троек соответствующего режима;наличие импульсов на соответствующих выходах распределителя импульсов по фазам; наличие или отсутствие тока через вентильные тройки, соответствующие индексу; eft наличие импульсов синхронизации на соответствующих промежуточных выходах блока синхронизации. Таким образом, введение в алгоритм известного способа измерения интервалов дискретности импульсной послеовательности управления частотой в интервалах дискретности выпрямленного напряжения, округление резуль11. татов измерения до ближайшего целого числа и формирование сигналов раздельного управления по скорректированной импульсной последовательности приводит к тому, что независимо от изменения кода задания частоты в полупериодах выпрямленного напряжения всегда будет укладываться целое число интервалов выпрямл енного напряжения сети, В результате искажения формы выходного напряжения с изменением сигнала управления полностью устраняются. Появляющаяся дискретность изменения частоты на малых уровнях частоты не существенны. Так, в диапазоне частоты 0,2-3 Гц обеспечивается более ста фиксированных час тот. Введение в устройство блока измерения интервалов дискретности обес 57 печивает управление частотой, зависимое от частоты сети и схемы силовой части преобразователя, и исключает появление субгармоник и дополнительных искажений. Введение распределителя импульсов по вентилям расширяет диапазон регулирования инверторных углов, что обеспечивает неизменность формы напряжения с изменением нагрузки практически во всем диапазоне регулирования углов открытия вентилей, В результате устройство управления циклоконвертором, работающее по известному способу, автоматически адаптируется к изменению сигналов управления и нагрузки, обеспечивая инвариантность формы выходного напряжения и тока.

а У 8 и с (pus, 2