t
(21)4239355/24-07
(22)04.05.87
(46) 30.08.89. Бюл. } 32
(71)Ульяновский политехнический институт
(72)С.Н. Сидоров
(53)621.316.727(088.8)
(56)Авторское свидетельство СССР :№ 420075, кл. Н 02 М 7/48, I97I.
Авторское свидетельство СССР № 1053257, кл. Н 02 М 7/48, 1980.
(54)СПОСОБ ОЛНОКАНАПЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
(57)Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике. Цель изобретения - расширение частотной полосы пропускания полностью управляемого .вентильного преобразователя. Определяют знак производной управляющего напряжения, формируют импульсы, соответствующие каждому очередному интервалу повторяемости между соседними точками естественной коммутации на периоде сети. При условии положительного знака производной производят пЬдачу импульсов на (J-3)-, (J-2 )-й-вентиль, а при условии отрицательного знака производной - на ()-, (J+2)-, (+3)-й вентиль.2 ил.
Изобретение относится к электротехнике , в частности, к преобразовательной технике. Цель изобретения - расширение частотной полосы пропускания полностью управляемого вентильного преобразователя. Определяют знак производной управляющего напряжения, формируют импульсы, соответствующие каждому очередному интервалу повторяемости между соседними точками естественной коммутации на периоде сети. При условии положительного знака производной производят подачу импульсов на (J-3)=, (J-2)=, J-й вентиль, а при условии отрицательного знака производной - на (J+1)=, (J+2)=, (J+3)-й вентиль. 2 ил.
Изобретенйе относится к электротехнике и может быть использовано при управлении многофазными сетевыми преобразователями, выполненными на полностью управляемых вентилях.
Цель изобретения - расширение частотной полосы пропускания полностью управляемого вентильного преобразователя при отработке возрастающего и убывающего напряжений управления.
На фиг, приведена схема устройства-, на фиг, 2 - временные диаграммы, поясня бщие его работу согласно предложенному способу, где U gj, - выходное напряжение полностью управляемого вентильного преобразователя} и упр управляющее напряжение, прикладываемое к входу фазосдвигаклцего устройства и Of, - опорный сигнал, фор- мируемый на выходе генератора U., сигнал на выходе К-го элемента схемы}
и ,j - управляющие импульсы, для j-ro силового вентиля.
Сущность предложенного способа управления направлена на устранение явления неполной управляемости вентильного преобразователя. Как известно, это явление выражается в несимметричной реакции выходного напряжения преобразователя на возрастания и убывания управляющего напряжения, происходя щие со скоростью, превышающей скорость изменения опорных сигналов. Устранить это явление можно при уело-, ВИИ, что силовые вентили преобразо- вателя полностью управляемые, Дпя этого предлагается выделять каждый интервал повторяемости процессов в установившемся режиме, равный интервалу времени между двумя соседними точками естественной коммутации (t-j2ff/mu))-(t-ij-H)2li /mu), где j
С/; с
tab
М
СП
4;аь Ч
а
ел
l,2,,,,m- порядковый номер точки естественной коммутации на периоде , принятый равным номеру сило- Ejoro вентиля, отсчет угла управле- Нин которого Ведется от j-й точки е|стественной коммутации, и при усло- ии возрастания управляющего напря- я1:ения, то есть при положительном зна ие его производной, управляющие им- т:ульсы формировать в моменты равенст иа этого сигнала убывающим напряжениям Uor,,,(l-t/Tp) , причем импульс, льщелившийся на указанном интервале иремени на выходе (п 1)-го элемен- та сравнения, подавать на ( j-2)-vi иентиль в диапазоне углов управления 21Т/3 d , импульс, выделившийся на указанном интервале на вы- чоде (п 2)-го элемента сравнения, лодавать на (-1)-й вентиль в диапазоне углов управления f/3&d -., ja импульс, выделившийся на указанном интервале на выходе ()-го злемен- .|та сравнения, подавать на вен- ;тиль в диапазоне углов управления 0 d. 17/3 при условии убывания уп- ;равляющего напряжения его производ- (ной каждый управляющий импульс, вы- (деливший.ся в момент равенства уп- |равляющего напряжения возрастающему |напряжению на указанном ин |тервале на выходе ()-го элемента I сравнения подавать на (з+3)-й вен- I тиль в диапазоне углов управления I - 1 о1 - -2 if/3, импульс, выделившийся I на указанном интервале на выходе I()-ro элемента сравнения, пода- i вать на (3+2)-й вентиль в диапазоне I углов управления -2 i /3 i о( - /3, а ;импульс, выделившийся на указанном интервале на выходе ()-го элемента сравнения, подавать на (+1)-й вентиль в диапазоне углов управления с 0.
В результате (как следует из диаграмм на фиг. 2, которые иллюстрирую случай отработки устройством высокочастотного управляющего напряжения синусоидальной формы) достигаются симметричность и предельная скорость реакции вентильного преобразователя возрастания и убывания управляющего сигнала. При этом устройство приобретает возможность работать на частота управляющего сигнала, превьш1ающих частоту сетевого напряжения„
Предложенный способ одноканально- го управления может быть реализован
с помощью устройства, схема которого приведена на фиг. 1.
Устройство работает следующим образом.
При подаче напряжений сети на входы формирователя 1 на выходах 2-7 выделяются кратковременные синхроимпульсы, совпадающие по фазе с точками равенства фазных напряжений точкам естественной коммутации. Полагается , что импульсы на выходе 2 совпадают с точками естественной коммутации для (j I)-ro вентиля, импульсы на вьгходе 3-е точками естественной коммутации для ()-ro вентиля, а импульсы на выходе 7 - с точками естественной коммутации для ()-ro вентиля. В результате поступления синхроимпульсов на входы триггеров 8-13 на выходах последних формируются широкие импульсы длительностью 60 эл.град, положительной полярности. Следуя один за другим по повторяющемуся циклу, равному периоду сетевого напряжения, эти импульсы делят каждый период сети на щесть равных временных зон (фиг.2). Одновременно с этим синхроимпульсы, посугупая на вход блока 14, запускают генератор опорного напряжения, в результате чего на выходе последнего формируется пилообразный опорный сигнал шестикратной частоты. Полагается, что на каждом интервале повторяемости этот сигнал имеет форму линейно возрастающего напряжения, изменяющегося по закону U(|,,-t/T. Этот сигнал поступает на один из входов аналогового сумматора 15, на второй вход которого подается сигнал с выхода устройства 16 определения знака производной управляющего сигнала. Будем считать, что сигнал на выходе последнего может иметь два значения: высокое, равное амплитуде опорного сигнала случае возрастания управляющего напряжения, и низкое (нулевое) в случае уменьшения управляющего напряжения, т.е.
если dU упр /dt О V
Uu и Uu
спи
о , если dU.,np /dt 0 ,
Полагается также, что сигнал на выходе аналогового сумматора представляет собой разность между сигналами, поступающими с выходов блоков 16 и 14. Тогда, если управляющее напряжение на входе блока 16 возрастает, то напряжение на выходе аналогового сумматора будет изменяться по закону убывающей функции оп И C-t/Tf,), и, наоборот, если уп- равляющее напряжение будет уменьшаться, то напряжение на выходе сумматора начнет изменяться по закону возрастающей функции Uo,- t/T с начальным значением, зависящим от момента изменения знака производной управляющего напряжения на рассматриваемом интервале повторяемости. Совмещая начало отсчета времени t с т,п„к.
для силового вентиля j 4, рассмотри
работу устройства на интервале действия импульса на выходе триггера 11:
I (t-4 ))-1 (t-5 2f /rnw).
Если управляющее напряжение на выходе фазосдвигающего блока находится в пределах О U „р то. управляющие импульсы будут выделяться лишь на выходе элемента 17 сравнения, а работа элементов 18, 19 сравнения будет
ляющие импульсы начнут выделяться лишь на выходе элемента 18 сравнен Так же, как и ранее, будем считать что разрешающий импульс поступает 20 выхода триггера 11 посредством схе И 23 и расширителя по ИЛИ 26 на вторые входы элементов 27-29 совпа дения. Тогда выделившийся на выход элемента 11 сравнения управляющий
невозможной по причине отрицательного 25 поступит на общую входную знака результирующих управляющих сигналов, прикладываемых к их входам. Тогда, если управляющее напряжение возрастает, с выхода устройства 16 на першину элементов 28, 35-39 совпадени однако только элемент 28 будет име в это время разрешающий сигнал на другом входе, а остальные элементы совпадения будут блокированы. В ре зультате управляющий импульс, вьще лившийся на выходе элемента 11 сра нения, с помощью элемента 28 совпа жеНия будет подан на ()-й силовой вентиль, но теперь уже в диа зоне углов управления (2i
вые входы логических схем И 20-25 по- ступит сигнал высокого уровня. Однако только схема И 23 будет иметь на втором входе такой же сигнал высокого уровня, поступающий с выхода триггера 11, а остальные логические схемы И распределителя будут блокированы. В таком случае сигнал высокого уровня с выхода схемы И 23 с помощью расширителя по ИЛИ 26 поступит в качестве разрешающего сигнала на входы трех элементов 27-29 совпадения, которые вторыми входами соединены с выходами разных элементов сравнения. Вместе С тем, как отмечалось, управляющие импульсы будут вьщеляться лишь на выходе элемента 17 сравнения. Формирование управляющих импульсов будет происходить в данном элементе в моменты равенства управляющего напряжения напряжению и Q (1-t/T), поступающему с выхода сумматора Ib. По команде сучгнала, поступаняцего с выхода устройстаа 16 на третий вход элемента 17, на выходе последнего
будут выделяться лишь те импульсы, элемента 19 сравнения с помощью элеторые формируются в моменты равенс -ва управляющего сигнала и уменьшающегося опорного сигнала. Эти импульсы поступят на общую входную шину элементов .
мента 29 совпадения будет подан на зшравляющий вход ()-ro силового вентиля в диапазоне углов управления О ef tr/3.
делите U
27,30-34 совпадения,однако только элемент 27 будет иметь в это время разрешающий сигнал на другом входе, а остальные элементы совпадения будут блокированы. В результате управляющий импульс, выделившийся на выходе элемента 17 сравнения, с помощью элемента 27 совпадения будет подан на управляющий вход ()-го силового вентиля в диапазоне углов управления d ( У.
Если управляющее напряжение, возрастая, окажется по величине в преeriM
и,пр
2U
оп« то .управляющие импульсы начнут выделяться лишь на выходе элемента 18 сравнения. Так же, как и ранее, будем считать, что разрешающий импульс поступает с выхода триггера 11 посредством схемы И 23 и расширителя по ИЛИ 26 на вторые входы элементов 27-29 совпадения. Тогда выделившийся на выходе элемента 11 сравнения управляющий
поступит на общую входную
поступит на общую входную
шину элементов 28, 35-39 совпадения, однако только элемент 28 будет иметь в это время разрешающий сигнал на другом входе, а остальные элементы совпадения будут блокированы. В результате управляющий импульс, вьще- лившийся на выходе элемента 11 сравнения, с помощью элемента 28 совпа- жеНия будет подан на ()-й силовой вентиль, но теперь уже в диапа-. зоне углов управления (2it /3,
I
Если управляющее напряжение на входе фазосдвигающего блока, также возрастая, окажется по величине в пределах 2U, . и „р
зи
опм
то уп
равляющие импульсы начнут выделяться на выходе элемента 19 сравнения. По- прежнему будем считать, что разрешающий импульс поступает с выхода триггера 11 посредством схемы И 23 и расширителя по ИЛИ 26 на вторые входы элементов 27-29 совпадения. Управляющие импульсы поступят на общую входную шину элементов 29, 40-44 совпадения, однако только элемент 29 будет иметь в это время разрешаюий сигнал на втором входе. В результате управляющий импульс с выхода
мента 29 совпадения будет подан на зшравляющий вход ()-ro силового вентиля в диапазоне углов управления О ef tr/3.
10
При уменьшении управляющего напря- жения на выходе устройства 16 по- явится нулевой сигнал, В результате опорный сигнал на выходе аналогового сумматора мгновенно изменит закон изменения на закон возрастающей функции , 1/Т„. Нулевой сигнал с выхода блока 17 поступит также на третьи входы элементов 17-19 сравнения, разрешая подавать на выход лишь те управляющие импульсы, которые формируются в моменты равенства управляющего сигнала возрастающим опорным сигналам. Одновременна с этим на выходе логической схемы 45 инверсии появится сигнал высокого уровня, который поступит далее на первые входы логических схем И 46-51 . Рассмотрим л процессы, как и в рассмотренном ра- 20 нее случае, на интервале действия широкого импульса на выходе триггера 11,
Тогда, если управляющее напряжение на входе фазосдвигающего блока, уменьшаясь, будет по величине в пре25
делах 2ТТ,
опм
Uynp 3U(,fiM
то управляющие импульсы будут выделяться лишь на выходе элемента 19 сравнения Работа остальных элементов сравнения I будет невозможной, так как результи- : рующие сигналы на их входах будут I превьш1ать амплитуду опорного сигна- I ла. Управляющие импульсы с выхода ; элемента 19 сравнения будут посту- i пать на общую входную шину элементов I 29, 40-44 совпадй ия, В свою очередь разрешающий импульс поступит с вы- 1 хода триггера 11 посредством схемы ; И 49 и расширителя по ИЛИ 52 на вхо- : ды элементов 30, 43, 39 совпадения В результате управляющий импульс с выхода элемента 19 сравнения с помощью одного из названных элементов совпадения с номером 43 будет подан на управляющий вход ()-ro вентиля в диапазоне углов управления -1Г с( -2/Г/З,
Если управляющее напряжение, уменьшаясь, окажется, в пределах опм- vap ,то управляющие импульсы начнут выделяться на выходе элемента 18 сравнения. Будем считать, что разрешающий импульс поступает с выхода триггера 11 посредством схемы И 49 и расширителя по ИЛИ 52 на вторые входы элементов 30, 43, 39 совпадения. Выделившийся на выходе элемента 18 сравнения импульс поступит на общую входную шину
0
л 0
5
0
5
0
элементов 28, 35-39 совпадения, однако только элемент 39 будет иметь в это время разрешающий сигнал на другом входе, В итоге управляющий импульс с выхода элемента 18 с помощью элемента 38 совпадения будет подан на управляющий вход вентиля (), но уже в диапазоне углов управления -2ff/3 о -r-fF/S,
И, наконе, если .управляющее напряжение, уменьшаясь, будет в пределах О -Uynp Vun/л ) то управляющие импульсы начнут вьщеляться на выходе элемента 17 сравнения. Эти импульсы поступят на общую входную шину элементов 27, 30-34 совпадения, однако разрешающий импульс будет присутствовать на другом входе только элемента 30, а. остальные названные элементы совпадения будут блокированы, В результате управляющий импульс с выхода элемента 17 сравнения с помощью . элемента 30 будет подан на управляющий вход (j+3-l)-ro вентиля в диапазоне углов управления - // /2 (/
0,. Расширители 53-62 импульсор осутцествляют формирование импульсов определенной длительности.
Работа устройства будет происходить аналогично и на других интервалах повторяемости процессов с той лишь разницей, что разрешающие импульсы будут поступать в распределитель с выходов других триггеров.
Формула изобретения
Способ одноканального управления
вентильным преобразователем, зак:лю чающийся в том, что определяют знак
производной управляющего напряжения
/dt О . и
аи
dU
упр пр
оп
/dt О, О
45
с уммирзтот напряжение, пропорциональное производной управляющего напряжения, с опорным напряжением вида
опм т
, результат суммирования срав
нивают с напряжениями вида U ,U - -UonM.Uvnp-2U, где Т„ , m - число пульсаций на периоде сети, 00 - круговая частота, и формируют управляющие импульсы в моменты равенства с каким-либо из них, отличающийся тем, что, с целью расширения частотной полосы пропускания полностью управляемого вентильного преобразователя при отработке
91
возрастающего и убывающего управляющего напряжения, формируют импульсы, соответствующие каждому очередному ийтервалу повторяемости между сосед- ними точками ecтec вeннoй коммутации ()-(t-(j + l)), где j 1,2,...,6 - порядковый номер точек естественной коммутации на периоде сети, равный номеру соответствующего вентиля, и при условии положительного знака производной управляющего напряжения осуществляют подачу .указанных управляющих импульсов, сформированных в моменты равенства напряже
НИИ и
пр
и оплл т 0-2)-й вентиль в диапазоне углов управления
2i
г- о( 1f, напряжений опм и
3
и
апазоне
- - на (j-l)-й вентиль в диуглов управления
1Г . 21Г
( г;
и у пр.
10
напряжений и.,пр-2и и на
t
Тп
j-й вентиль в диапазоне углов управления я 3 при условии отрицат.ельного знака производной управляющего напряжения осуществляют подачу управляющих импульсов, сформированных в моменты равенства напряжений
и и..„.. (1-;;г ) на (j43)-й вени
VdP
осм
тиль в диапазоне углов управления
2f Kid -- , напряжений U ,,„р - Up
. 15
и и,
м (1 ;jr ) на (j+2)-й вентиль в
-
20 напряжений и,„р -2UonM на (j+l)-й вентиль в диапазоне уг
. лов управления -- /, 0.
Jt/mi.-lfonfi О
awx..
Редактор А, Маковская
Фиг.2
Составитель И, Амельченко Техред М.Ходанич
Заказ 5263/54
Тираж 647
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5
Qnti
Корректор И. Борисова
Подписное
