Способ управления вентильным преобразователем с шунтирующим вентилем Советский патент 1987 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вентильными преобразователями постоянного тока с шунтирующими вентилями.

Целью изобретения является получение среднего выпрямленного напряжения на нагрузке, независимого от формы напряжения питающей сети и режима работы нагрузки, уменьшение потерь в нагрузке, расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия работы преобразователя и упрощение технической реализации устройства, реализующего способ управления вентильным преобразователем с шунтирующим вентилем.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего спосрб управления однофазным вентильным преобразователем с шунтирующим вентилем; на ,фиг. 2 - блок выбора режимов устройства; на фиг. 3 - график,поясняющий работу блока задания напряжения управления вентилями преобразователя блока выбора режимов; на фиг. 4 - график, поясняющий работу блока задания напряжения управления шунтирующим вентилем; на фиг. 5 - линейные диаграммы, поясняющие способ и работу устройства, упреждающего управление вентильным преобразователем с шунтирующим вентилем.

Вход блока 1 синхронизируюш х сигналов соединен с клеммой сетевого питающего напряжения, а выход - с входом формирователя 2 синхронизирующих импульсов, неинвертирующие входы интеграторов 3 и 4 соединены с клеммой сетевого питающего напряжения, а неинвертирующий вход интегратора 5 - с датчиком противо-ЭДС нагрузки, ключи сброса интеграторов 6-8 подк-лючены на соответствующие входы интеграторов 3-5, а входы управления ключей сброса интеграторов 6-8 соответственно соединены с выходами блока 1 синхронизирующих сигналов , формирователя 2 синхронизирующих импульсов и датчика тока, одна клемма управляющего ключа 9 соединена с неинвертирующим входом интегратора 4, а вторая - с нулевой шиной, выходы интеграторов 3-5 соединены соответственно с первым и вторым входами суммирующего устройства 10, четвертый вход которог;о соединен с выходом блока 11 определения фаз

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кого выпрямленного напряжения за положительный полупериод, а выход - с входом сравнения компаратора 12, вход сравнения компаратора 13 соединен с выходом интегратора 4, а опорные входы компараторов 12 и 13 - соответственно с первым и вторым выходами блока 14 выбора режимов, вход которого соединен с источником напряжения управления, выход компаратора 12 через формирователь 15 импульсов управления соединен с управляющим входом вентиля преобразователя, а выход компаратора 13 - с входом управления управляющего ключа 9 и входом формирователя 16 импульсов управления, выход которого соединен с управляющим входом шунтирующего вентиля.

Источник задания напряжения ограничения максимального угла открывания вентиля преобразователя через диод

17,включенный в прямом направлении, соединен с первым входом сумматора

18,второй вход которого через диод

19,включенный в прямом направлении, и диод 20,. включенный в обратном направлении, соединен с источником напряжения управления и является входом блока 14 выбора режимов, а выход сумматора 18 является первым выходом блока 14 выбора режимов и через диод 2 1 , включенный в прямом направлении, и стабилитрон 22, включенный в обратном направлении, соединен с нулевой шиной. Катоды диодов 23 и 24 соединены соответственно с источником задания напряжения ограничения минимального шунтирующего вентиля и источником задания напряжения управления, а аноды объединены в общую точку и через резистор 25 соединены

с вторым выходом блока 14 выбора режимов и анодом стабилитрона 26, катод которого соединен с нулевой шиной.

На фиг. 3 и 4 Uy - напряжение управления; Uygn - напряжение управления вентилями преобразователя; - напряжение управления шунтирующим вентилем; U, д„и и„,,„ - напряжения ограничения максимального и минимального углов открывания вентилей преобразователя соответственно; U, u,g и . g - напряжения ограничения минимального и максимального углов открывания шунтирующего вентиля соответственно.

л-

3 13

На фиг. 5 и - сетевое питающее напряжение; U - выпрямленное напряжение; а - синхронизирующие сигналы; Ир - синхронизирующие импульсы; U(,n, - опорное напряжение; ,; - дополнительное опорное напряжение; Ug - напряжение на выходе дополнительного интегратора; U, напряжение управления; U,, - напряжение ограничения минимального угла откры вания шунтирующего вентиля; ., g - напряжение ограничения максимального угла открывания вентиля преобразователя; и, - фазное выпрямленное на„

пряжение за положительный период; Нцп и и - сигналы на выходах первого и второго интегратора соответственно; Hg и И - импульсы управления вентилем преобразователя и шунтирующим вентилем.

Устройство работает следуюш;им образом.

Сетевое питающее напряжение поступает на неинвертирующие входы интеграторов 3 и 4. Синхронизирующий импульс И, с выхода формирователя 2 синхронизирующих импульсов поступает на вход управления ключа сброса интегратора 7, сбрасывая интегратор и подготавливая его к работе. После исчезновения синхронизирующего импульса Hj. ключ сброса интегратора 7 размыкается и начинается интегрирование на этом интеграторе сетевого пи- ,тающего напряжения. Полученное в ре- зультате интегрирования напряжение сравнивается на компараторе 13 с напряжением управления шунтирующим вентилем U.,, и в момент равенства

ЭТИХ напряжений формируется управляю щий сигнал Ищ, который вызывает замыкание управляющего ключа интегратора 7, по переднему фронту этого сигнала формируется с помощью формирователя 16 импульсов импульс управления шунтирующим вентилем Ищб. Напряжение с выхода интегратора 4 поступает одновременно и на третий вход суммирующего устройства 10, где суммируется с фазным вьтрямленным напряжением за положительный полупериод U , которо поступает на четвертый вход суммирующего устройства 10. До этого момента ключ сброса интегратора 6 замкнут синхронизирующим сигналом а, посту- дающим с выхода блока 1 синхронизи- рзпоощх сигналов, и интегрирования сетевого питающего напряжения U не про

fO

191

5 1 ;

20

35

АП

-5- .

30

99 4

исходит, напряжение на выходе интегратора 3 - ноль. При исчезновении синхронизирующего сигнала ключ сброса интегратора 6 замыкается, и на выходе интегратора появляется напряжение, которое поступает на первьй отридательный вход суммирующего устройства 10, где вычитается из уже имеющегося напряжения. При погасании тока нагрузки ключ сброса интегратора 8 размыкается, происходит интегрирование противо-ЭДС нагрузки на интеграторе 5, напряжение с выхода интегратора 5 Ug поступает на второй вход суммирующего устройства 10, напряжение с выхода которого сравнивается на компараторе 12 с напряжением управления вентилем преобразователя ) и в момент равенства этих напряжений с помощью формирователя 15 импульсов управления формируется импульс управления вентилем преобразователя Ugn .

Блок 4 выбора режимов (фиг. 3 и . 4) работает следующим образом,

При и,, 7 О напряжение на первом выходе блока 14 выбора режимов -Uv, если и„аксм и,, бп , если то и, en ч и.,и„к„бп, если и,,у„ gp последнее равенство выпол- .няется с помощью стабилитрона 22; напряжение на втором выходе блока 14 выбора режимов U,,,,, g при , напряжение на первом выходе блока выбора режимов и определяется как сумма напряжения управления U и напряжения ограничения максимального угла открывания вентиля преобразователя вп таком задании напряжения управления вентилем преобразователя обеспечивается открьшание вентиля преобразователя с максимальньм постоянным углом открывания; напряжение на втором выходе блока 14 выбора

рел-симов и

шб

, если и ) и.

миншв

чшВ U V если UvidKC шв -UV- UMHH UJ8

UVUB и„аксше если .j, последнее равенство обеспечивается с помощью стабилитрона 26.

Опорное напряжение (фиг.5) в режиме прерьшистых токов Uppj формируют как сумму фазного выпрямленного напряжения за положительный полупериод и(, , сигнала, пропорционального разности напряжений, прикладьшаемых к нагрузке в режимах прерьюистого и не- прерьшного токов U, получаемого интегрированием на интервале бестоко51

вой паузы противо-ЭДС нагрузки, и сигнала, пропорционального разности интегралов фазного напряжения в отрицательной области на интервале с момента прохождения этого напряжения через ноль и до момента открывания шунтирующего вентиля и фазного на- пряжения в положительной области с момента прохождения этого напряжения через ноль и до момента открывания вентиля преобразователя; сравнивают опорное напряжение с напряжением управления вентилем преобразователя и.,.,п и в момент равенства этих

напряжений формируют импульс управле кия Вентилем преобразователя U. .

Таким образом, изменения режима работы нагрузки и изменения в напряжении питающей сети учитываются при формировании опорного напряжения и, следовательно, при определении угла открывания вентиля преобразователя, а среднее выпрямленное напряжение нагрузки поддерживается постоянным при неизменном напряжении управления. Дополнительное опорное напряжение оп1 получают интегрированием фазного напряжения в отрицательной области на интервале с момента прохождения этого напряжения через ноль и до момента открьшания шунтирующего вентиля, сравнивают это напряжение с напряжением управления шунтирующим вентилем и в момент равенства этих напряжений формируют импульс управления шунтирующим вентилем . Таким образом, использование второго канала управления - канала шунтирующего вентиля позволяет расширить функциональные возможности преобразо вателя, а управление вентилем преобразователя и шунтирующим вентилем в соответствии, с алг.оритмом управления , реализуемым блоком 14 выбора режимов, позволяет уменьшить потери в нагрузке и повысить быстродействие

преобразователя.

Г

Формула изобретения

1. Способ управления вентильным преобразователем с шунтируюпщм вентилем, заключающийся в том, что в режиме прерывистых токов формируют сигнал, пропорциональный разности напряжений, прикладьшаемых к нагрузке в режимах прерьшистого и непрерьшно- го токов, формируют опорное напряжение, сравнивают его с напряжением уп

5 0

C

J

0 35 40 5

5

0

50

55

996

равления вентилем преобразователя и в момент равенства этих напряжений вырабатывают импульс управления вентилем преобразователя, отличающийся тем, что, с целью получения среднего выпрямленного напряжения на нагрузке, независимого от формы напряжения питающей сети и режима работы нагрузки, опорное напряжение формируют как сумму фазного вьтрям- ленного напряжения за положительный полупериод, сигнала, пропорционального разности напряжений, прикладьшаемых к нагрузке в режимах прерьшистого и непрерывного токов и сигнала, пропорционального разности интегралов фазного напряжения в отрицательной области на интервале с момента прохождения напряжения через ноль и до момента открывания шунтирующего вентиля и фазного напряжения в положительной области с момента прохождения этого напряжения через ноль и до момента открьшания вентиля преобразователя, причем сигнал, пропорциональ- HbUi разности напряжений, прикладываемых к нагрузке в режимах прерьшистого и непрерьшного токов, формируют интегрированием на интервале бестоковой паузы противо-ЭДС нагрузки.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь в нагрузке и повьш1ения быстродействия преобразователя, формируют дополнительное опорное напряжение интегрированием фазного напряжения в отрицательной области на интервале с момента прохождения этого напряжения через ноль и до момента открывания шунтирующего вентиля, сравнивают это напряжение с напряжением управления шунтирующим вентилем и в момент равенства этих напряжений формируют импульс управления шунтирующим вентилем, причем напряжение згаравления вентилем преобразователя определяется как 11, U,j , если Щ UMHH бп f V jBn en . если Uy7 Ч,„„ en UM«KC , если ,, , Чиаксв +U, , ,если U.O, a напряжение управления шунтирующим вентилем как Ujjjjg шь если ,

Tl

МЦИ

где UVIUH in ,

Uwj4 ш . UMc«cett/ ша напряжения ограничения минимальных и максимальных углов открывания вентилей преобразователя и шунтирующего вентиля.

UV.B

у, если и,

мякcwБ v /им«

Члйксшв если Uj U|ya(. mj.

Z

Jgjje

1B

Ш8

Фиг

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями постоянного тока. Целью изобретения является получение среднего выпрямленного напряжения на нагрузке, независимого от формы напряжения питающей сети. В данном способе изменения режима работы нагрузки и изменения в напряжении питающей сети учитываются при формировании опорного напряжения и, следовательно, при определении угла открывания вентиля преобразователя. Формирование дополнительного опорного напряжения получают интегрированием фазного напряжения в отрицательной области на интервале с момента прохождения этого напряжения через ноль и до момента открьшания шунтирующего вентиля, сравнивают это напряжение с напряжением управления шунтирующим вентилем и формируют импульсы управления шунтирующим вентилем, что позволяет расширить функциональные возможности преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. $ (Л со со со со

Uy j

,УВП

Фиг. 3

О

UJ9

и г аксшз

(jyi

(Ригб