Способ формирования опорного напряжения для управления тиристорным преобразователем, ведомым сетью Советский патент 1990 года по МПК H02M7/12 

1

(21)4314486/24-07

(22)08.10„87

(46) 30.06„90. Бкхп. № 24

(71)Новосибирский электротехнический институт

(72)ВоВоИванцов, А0Б„Канатьев и АоЛ0Родченков

(53)62К314о27(088о8)

(56)Семенов Ю.Е, Харитонов С0А,, Подъяков ЕоА., Скурихин Л.Ио Анализ параметров стабилизированного генератора пилообразного напряжения„ - Преобразовательная техника, Новосибирск, НЭТИ, 1977, с„58-600

(54)СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, ВЕДОМЫМ СЕТЬЮ

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для формирования опорных напряжений

в многоканальных устройствах0 Целью изобретения является повышение качества управления0 С помощью компаратора формируют сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с

моментами перехода через ноль напряжения питающей сети, с помощью интегратора формируют опорный сигнал с участками прямого хода длительностью 180 эл град„, совпадающими по фазе с сигналом прямоугольной формы, участками обратного хода и участками неизменного напряжения Для повышения качества управления тиристорным преобразователем измеряют напряжение питающей сети, с которым синхронизировано напряжение прямоугольной формы, сдвигают его по фазе на 60 элоград0 в сторону опережения и в сторону отставания с помощью вентилей и сумматоров, формируют сигнал, пропорциональный сумме модулей трех сигналов синусоидальной формы, за счет сумматора, усилителя, вентиля и интегратора, поддерживают опорное напряжение на интервале его неизменности, равным сформированному сигналу, и формируют опорный сигнал на интервале прямого хода интегрированием полу- Волны напряжения питающей сети 2 ил

О

SS

сл

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для формирования опорных напряжений в многоканальных устройствах. Целью изобретения является повышение качества управления. С помощью компаратора формируют сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль напряжения питающей сети, с помощью интегратора формируют опорный сигнал с участками прямого хода длительностью 180 эл.град., совпадающими по фазе с сигналом прямоугольной формы, участками обратного хода и участками неизменного напряжения. Для повышения качества управления тиристорным преобразователем измеряют напряжение питающей сети, с которым синхронизировано напряжение прямоугольной формы, сдвигают его по фазе на 60 эл.град. в сторону опережения и в сторону отставания с помощью вентилей и сумматоров, формируют сигнал, про порциональный сумме модулей трех сигналов синусоидальной формы, за счет сумматора, усилителя, вентиля и интегратора, поддерживают опорное напряжение на интервале его неизменности равным сформированному сигналу и формируют опорный сигнал на интервале прямого хода интегрированием полуволны напряжения питающей сети. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении вентильными преобра- зователями для формирования опорных напряжений многоканальных устройств импульсно-фазового управления.

Цель изобретения - повышение качества управления тиристорным преобразователем,,

На фиг.1 приведена одна из возможных функциональных схем устройства,

ю 1

оо

реализующего предлагаемый способ5 на фиго2 - диаграммы, поясняющие способ формирования опорного напряжения,,

Устройство (фиг о 1/ содержит формирователь 1 эталонного сигнала начального уровня, формирователь 2 опорного напряжения, входы которых соединены с клеммой 3 для подключения к питающей сети, выход формирователя соединен с вторым входом формирователя 2, выход которого подключен к выходной клемме 4 устройства„ Формирователь 1 содержит пропорциональное звено 5, пропорционально-интегрирующее звено 6, пропорционально- дифференцирующее звено 7, входы которых соединены с входной клеммой 3, а выходы через вентили 8-13, соединены с соответствующими входами сумматоров 14 и 15 Выход сумматора 14 соединен непосредственно с первым входом сумматора 16 выход сумматора 15 соединен с его вторым входом через инвертор 17, а выход сумматора 16 соединен с входом фильтра 180

В формирователе 2 вход компаратора 19 соединен с входной клеммой 3, а его выход через вентиль 20 и. первый вход сумматора 21 - с входом интегратора 22, входная клемма 3 также соеди нена через вентиль 23 с вторым входом сумматора 21 „ Выход интегратора соединен с выходной клеммой 4 устройства и с первым неинвертирующим входом сумматора 24, второй инвертирующий вход которого подключен к выходу фильтра 18 в формирователе, а выход сумматора 24 через усилитель 25 и вентиль 26 подключен к третьему входу сумматора 21 о

Способ осуществляется следующим образоМо

На вход формирователя 1 поступает напряжение питающей сети (фиг02а)0 Пропорциональное звено 5 пропускает этот сигнал без сдвига по фазе, а с помощью пропорционально-дифференцирующего звена 7, пропорционально-интегрирующего звена 6 сдвигают измеренное напряжение по фазе на 60 эл.град. в сторону опережения и в сторону отставания соответственно. На выходе звеньев 5-7 формируют три сигнала синусоидальной формы с одинаковой амплитудой и взаимным сдвигом 60 элоградо, (фиго2б)0 Вентили 8-13 формируют сигналы, пропорциональные i модулю сигналов синусоидальной формы, а сумматоры 14 и 15 формируют сигналы разной полярности, пропорциональные сумме сигналов синусоидальной формы, имеющих взаимный сдвиг 60 эл„ град. Эпюры, поясняющие формирование этих сигналов, приведены на фиг.2в,г, Инвертор 17 и сумматор 16 формируют сигнал, пропорциональный сумме модулей трех выходных сигналов звеньев 5-7. Выходной сигнал сумматора 16 сглаживается фильтром 18,

с д $

5

а выходной сигнал фильтра используют в качестве эталонного сигнала начального уровня (фиг.2ц)о

На вход формирователя 2 поступает напряжение питающей сети с клеммы 3„ Это напряжение поступает на компаратор 19, формирующий двухполярный сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль напряжения питающей сети (фиг.2е)о Отрицательные импульсы этого сигнала через вентиль 20 поступают на первый вход сумматора 21 На второй вход сумматора 21 поступают через вентиль 23 выделенные полуволны напряжения питающей сети одинаковой полярности с эталонным сигналом начального уровня, сформированного на выходе формирователя 10 В данном случае с помощью вентиля 23 выделяются положительные полуволны напряжения питающей сети, которые используются в качестве управляющего сигнала для формирования прямого хода опорного напряжения. На интервале действия отрицательной полуволны напряжения питающей сети вентиль 23 закрыт и не пропускает сигнал, а выходное напряжение компаратора 19 отрицательное Отрицательный сигнал компаратора через вентиль 20 и первый вход сумма- тора 21 поступает на вход интегратора 22 и интегрируется, изменяя выходное напряжение интегратора от отрицательного до положительного на интервале формирования обратного хода опорного напряжения (tox фиг.2ж)„ На интервле формирования обратного хода опорного напряжения выходной сигнал интегратора меньше по модулю эталонного сигнала формирователя 1 и выходные сигналы сумматора 24 и усилителя 25 отрицательны,, Вентил-ь 26 при этом закрыт и не пропускает сигнал на вход сумматора 210 При увеличении опорного напряжения на выходе интегратора 22 выше эталонного сигнала начального уровня (Цэ.т ФиГс2д), формируемого формирователем 1 , выходные сигналы сумматора 24 и усилителя 25 становятся положительными, вентиль 26 открывается и на третий вход сумматора поступает положительный сигнал, компенсирующий отрицательный сигнал, поступающий через вентиль 2.0„ При этом замыкается цепь отрицательной обратной связи, включающая интегратор 22, сумматор 24, усилитель 25, вентиль

26, сумматор 21, которая обеспечива- ет формирование участка неизменного опорного напряжения (tHK фиг.2ж), следующего за участком обратного ход На интервале неизменности опорного напряжения его величина поддерживается равной эталонному сигналу начального уровня за счет действия указанной цепи отрицательной обратной связи, компенсирующей действие отрицательного выходного сигнала компаратора 19. Интервал неизменного напряжения заканчивается в момент изменения полярности напряжения питающей сети с отрицательной на положительную (фиго2ж)„

В момент перехода через ноль напряжения сети (фиг„2а) и изменения его знака с отрицательного на положительное компаратор I9 переключается и формирует на выходе импульс положительной полярности, который закрывает вентиль 20. Вентиль 23 открывается положительным напряжением и на вход интегратора поступает положительная полуволна напряжения сети Интегратор 22 интегрирует положительную полуволну напряжения сети и его напряжение изменяется от положительного уровня, равного эталонному сигналу начального уровня, до отрицательного напряжения. При этом формируется прямой ход опорного напряжения (tnx фиг.2ж) длительностью 180 элоград„ На этом интервале вентиль 26 закрыт отрицательным напряжением сумматора 24 и усилителя 25, а схема стабилизации неизменного напряжения, равного эталонному сигналу начального уровня, не действует, а опорное напряжение формируется как интеграл от полуволны напряжения питающей сети и имеет форму косинусоиды. Для этого постоянная интегрирования выбирается такой, чтобы амплитуда опорного напряжения в момент окончания прямого хода 1Гд () была равна по модулю эталонному сигналу начального уровня, что позволяет сформировать симметричное косинусои- дальное напряжение на интервале прямого хода Меньшая, чем 180 эл0град длительность обратного хода обеспечивается большим уровнем отрицательного напряжения компаратора 19, чем управляющий сигнал, формирующий прямой ход. Косинусоидальная форма опорного напряжения на интервале прямого

0

5

5

хода позволяет обеспечить арккосину- соидальную характеристику управления преобразователя частоты, улучшить тем самым качество его выходного напряжения, и качество управления.

При изменении амплитуды напряжения питающей сети осуществляется быстродействующее регулирование эталонного сигнала начального уровня, пропорционального напряжению питающей сети. Быстродействие регулирования постоянного уровня на выходе формирователя I обеспечивается за счет формирования трех сигналов с помощью пропорционального звена 5,пропорционально-дифференцирующего звена 7 и пропорционально-интегрирующего звена 6, их последующего детекти- 0 рования и фильтрации с малой постоянной времени. При этом звенья 6 и 7 безынерционно пропускают изменение амплитуды напряжения питающей сети, а звено b имеет малую постоянную времени и достаточно быстро реагирует на изменения напряжения питающей сети о Фильтр 18 сглаживает шестикратные пульсации напряжения сети, имеющие малую амплитуду, поэтому его постоянная времени мапа и не ухудшает быстродействие регулирования эталонного сигнала начального уровня„ При этом обеспечивается прямая пропорциональная зависимость между амплитудой напряжения питающей сети и эталонным сигналом начального уровня на выходе формирователя 1 о

В свою очередь, опорное напряжение в момент начала формирования прямого хода всегда равно эталонному . сигналу начального уровня и отслеживает изменение напряжения питающей сетио Если изменяется напряжение в сети, например увеличивается, то од- д повременно увеличивается эталонный сигнал начального уровня и увеличивается опорное напряжение в момент начала формирования прямого хода,, Интегрирование большей по амплитуде полуволны напряжения сети на интервале прямого хода, в свою очередь, увеличивает скорость изменения напряжения от положительного до отрицательного на интервале прямого хода0 Поскольку начало интегрирования полуволны сети начинается с большего напряжения, то амплитуда опорного напряжения в момент окончания прямого хода оказывается равной эталонному сигналу началь0

5

0

0

ного уровня независимо от изменения напряжения питающей сети, т„е формируется опорное напряжение косинусоид ал ьной формы, симметричное относительно нулевого уровня, независимо от напряжения питающей сети,, Это обеспечивает высокое качество управления преобразователем частоты и формы его выходного напряжения. Быстродействующее же регулирование амплитуды и начального уровня опорного напряжения при изменении напряжения сети обеспечивает малую зависимость выходного напряжения преобразователя частоты от напряжения питающей сети, что повышает качество управления.

Предлагаемый способ обеспечивает формирование начального уровня и амплитуды опорного напряжения, зависящими только от напряжения данной фазы (либо линии) питающей сети0 Поэтому каждое опорное напряжение отслеживает изменение напряжения своей фазы сети и.влияет на изменение закона управления каждым вентилем в отдельности в сторону, уменьшающую влияние несимметрии питающей сети на качество выходного напряжения.

Таким образом, способ позволяет осуществить быстродействующее индивидуальное регулирование каждого опорного напряжения при изменении амплитуды напряжения питающей сети, позволяет обеспечить линейную регулировочную характеристику преобразователя частоты и повысить за счет этого качество управления тиристорным преобразователем о Формула изобретения

Способ формирования опорного напряжения для управления тиристорным пре1575278 )8.

образователем, ведомым сетью, заключающийся в том, что формирует сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль напряжения питающей сети, формируют опорное напряжение путем интегрирования на участке прямого хода, равном 180 эл.град0, управляющего сигнала с постоянной интегрирования, обеспечивающей симметричность опорного напряжения относительно нулевого уров10

20

25

30

35

40

ня, сброса на участке обратного хода длительностью менее 180 эл.град0, и поддержания неизменного уровня между участками обратного и прямого ходов, начало участка прямого хода опорного напряжения совпадает по фазе с сигналом прямоугольной формы, формируют эталонный сигнал одинаковой полярности с управляющим сигналом и поддерживают опорное напряжение на участках его неизменности, равным эталонному сигналу, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления тиристорным. преобразователем, измеряют синусоидальное напряжение питающей сети, сдвигают измеренное напряжение по фазе на 60 эл.град,, в сторону опережения и в сторону отставания и получают три сигнала синусоидальной формы с одинаковой амплитудой и взаимным сдвигом 60 элоградо, формируют сигнал, пропорциональный .сумме модулей сигналов синусоидальной формы, который используют в качестве указанного эталонного сигнала, а в качестве управляющего сигнала используют полуволны измеренного напряжения питающей с е ти.

0

5

0

5

0

ня, сброса на участке обратного хода длительностью менее 180 эл.град0, и поддержания неизменного уровня между участками обратного и прямого ходов, начало участка прямого хода опорного напряжения совпадает по фазе с сигналом прямоугольной формы, формируют эталонный сигнал одинаковой полярности с управляющим сигналом и поддерживают опорное напряжение на участках его неизменности, равным эталонному сигналу, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления тиристорным. преобразователем, измеряют синусоидальное напряжение питающей сети, сдвигают измеренное напряжение по фазе на 60 эл.град,, в сторону опережения и в сторону отставания и получают три сигнала синусоидальной формы с одинаковой амплитудой и взаимным сдвигом 60 элоградо, формируют сигнал, пропорциональный .сумме модулей сигналов синусоидальной формы, который используют в качестве указанного эталонного сигнала, а в качестве управляющего сигнала используют полуволны измеренного напряжения питающей с е ти.

s

TKZ

НИ

гъ

21 Ptf2.7

,/

/

ft

па я

.

Р 75 /У f У V W

/v -JU J

x N N

t Л ХЖ Л .

«

о

z

ш/

ft