Способ формирования опорных сигналов для многоканальной системы управления преобразователем частоты Советский патент 1990 года по МПК H02M1/08 

выходным клеммам 5 трансформатора 6 синхронизации, входные клеммы 7 которого предназначены для подключения к питающей сети. В ФСНУ 1 измерительные входы интеграторов 8-10 соединен с одной из выходных клемм 5 трансформатора 6 синхронизации, управляющий вход ключа сброса каждого интегратор 8-.10 подключен к выходу одного из компараторов 11-13, два входа кото- рых соединены с соответствующими вы- ходными клеммами 5 трансформатора 6. |Выходы интеграторов 8-10 через три входа сумматора 14 и фильтр 15 соединены с выходной клеммой 16 ФСНУ 1. В формирователях 2-4 опорного напряжения вход компаратора 17 соединен с соответствующей выходной клеммой трансформатора 6, а его выход через вентиль 18 и первый вход сумматора ;19 - с входом интегратора 20, вход «омпаратора 17 также соединен через вентиль 21 и второй вход сумматора :19 с входом интегратора 20. Выход ;интегратора 20 соединен с первым нет инвертирующим входом сумматора 22, |второй инвертирующий вход которого Подключен к выходной клемме 16 ФСНУ 1, а выход сумматора 22-через усилитель (УС) 23 и вентиль 24 под- Ключен к третьему входу.сумматора 19 Выход интегратора 20 в каждом ФОН 2соединен с соответствующей выходной клеммой устройства 25 (26, 27).

Способ осуществляется следую11;им образом.

На вход трансформатора 6 поступает напряжение питающей сети. Обмотки трансформаторов соединены так, что на его выходах формируются эталонные сигналы, моменты перехода через ноль которых совпадают с моментами естественного в ключения соответствующих вентилей тиристорного преобразователя (Лиг.2а,г). Эти эталонные сигналы поступают на входы ФСНУ I и на входы соответствующих ФОН 2-4. Из сформированных эталонных сигналов в ФСНУ I формируют общий для всех ФОН эталонный сигнал начального уровня (U , фи г.2в,ж). Осуществляется это следую- 1ЦИМ образом. В ФСНУ 1 для каждого эталонного сигнала U,,, , I (фиг.2г) формируют симметричное напряжение прямоугольной формы, сдви- Иутое на 90 эл.град. относительно Соответствующего эталонного сигнала. Напряжения прямоугольной формы формируются компараторами 11-13, сравнвающими два эталонных напряжения между собой и формирующими импульсы фронты которых совпадают с моментам равенства сравниваемых сигналов. На Фиг.2г, д показан пример формирован напряжения прямоугольной формы для эталонного сигнала Ug путем сравнения компаратором 11 эталонных сигналов U.,j , Ug. Аналогично формируются напряжения прямоугольной формы для эталонных сигналов U и С ЭС

хода компараторов 11-13 сформированные напряжения прямоугольной формы поступают на соответствующие управляющие входы ключа сброса в интегра торах 8-10. На измерительные входы ключа сброса в интеграторах 8-10 поступают соответствующие эталонные сигналы (Ug, Ujt, Ujc на фиг. 2г). Например, на измерительный вход интегратора 8 поступает эталонный сиг- 3- эо 3 на управляющий вход- ключа сброса этого интегратора поступает напряжение прямоугольной нормы с выхода компаратора 11, сдвинутое на 90 эл.град. относительно U (фиг.3г,д). Во время действия положительного прямоугольного импульса ключ сброса интегратора замкнут и на выходе интегратора формируется нулевое напряжение Up (фиг,2е), а во время действия отрицательного импульса прямоу1:ольной формы - и (Фиг.2д), ключ в интеграторе ра1омк- нут и интегратор интегрирует участок эталонного сигнала U , поступающего на его измерительный вход (U Фиг.2г). За счет 90-градусного сдвига интегрируемого и управляющего сигналов на выходе интегратора 8 формируется регулирующий сигнал в виде однополярных (в данном конкретном случае отрицательных) полуволн напряжения синусоидальной формы (Upq, фиг.2е). На выходе интеграторов 9 и 10 формируются аналогичные регулирующие сигналы (Upt, Up) из двух дру1 гих эталонных сигналов Uj. и U которые сдвинуты во времени относительно друг друга и относительно U на 120 эл.град. Сформированные регулирующие сигналы Upa, Upi,, суммируются сумматором 14, а относительно небольшие пульсации выходного сигнала сумматора 14 фильтруются фильтром 15, в результате чего формируется эталонный сигнал начального уровня (Uj,, фиг.2ж), в данном случае положительной полярности, пропорциональный сумме всех регулирующих сигналов, который через клемму 16 поступает на входы всех ФОН 2-4. Каждый регулирующий сигнал формируе тся интегрированием участков эталонного сигнала длительностью 180 эл.град. с последующим сбросом интеграла на интервалах также 180 эл.град (фиг.2е) За счет этого амплитуда регулирующих сигналов пропорциональна амплитуде эталонных сигналов и регулируется с большим быстродействием (за счет интегрирования со сбросом) при изменениях амплитуды эталонных сигналов, вызванных изменениями амплитуды напряжений питающей сети. Эталонный сигнал начального уровня (U , фиг.Зж), получаемый суммированием

регулирующих сигналов, также регулируется с большим быстродействием при

изменении амплитуды напряжений питающей сети. Причем с увеличением амплитуды напряжений питающей сети, эталонный сигнал начального уровня увеличивается, а с уменьшением - уменьшается. При изменении частоты напряжения питающей сети также осуествляется быстродействующее регулиование амплитуды регулирующих сигналов, и соответственно, быстродействующее регулирование эталонного сигнла начального уровня

НУ

фиг.2ж),

му

причем с увеличением частоты U уменьшается, а с уменьшением частоты увеличивается пропорционально частоте. Таким образом осуществляется быстродействующее регулирование эталонного сигнала начального уровня при изменении амплитуды и частоты напряжения питающей сети.

Рассмотрим, как формируются собственно опорные сигналы для системы импульсно фазового управления преобрзователем частоты с помощью формирователей 2-4 на примере одного канала (ФОН 2 фиг.1).

На вход ФОН 2 поступает эталонный сигнал (, фиг.2а), сформированньй из напряжения питающей сети с клеммы 5. Это напряжение поступает на компаратор 17, формирующий двухполяр- ный. сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль эталонного напряжения (фиг.26). Отрицательные импульсы этого сигнала через вентиль 18

10

15

20

25

поступают на первый вход сумматора - 19. второй вход сумматора 19 поступают через вентиль 21 выделенные полуволны эталонного сигнала одинаковой полярности с сигналом начального уровня, сформированного на выходе ФСНУ 1. В данном случае с помощью вентиля 21 выделяются положительные полуволны эталонного напряжения, которые используются в качестве управляющего сигнала для формирования прямого хода опорного напряжения. На интервале действия отрицательной полуволны напряжения питающей сети вентиль 21 закрыт и не пропускает сигнал, а выходное напряжение компаратора 17 отрицательно. Отрицательный сигнал компаратора через вентиль 18 и первый вход сумматора 19 поступает на вход интегратора 20 и интегрируется, изменяя выходное напряжение интегратора от отрицательного до положительного на интервале формирования обратного хода опорного напряжения (. фиг.2в). На интервале формирования обратного хода входной сигнал интегратора меньше по модулю сигнала ФСНУ 1 и выходной сигнал сумматора 22 и усилителя 23 отрицательны. Вентиль 24 при этом закрыт и не пропускает сигнал на вход сумматора 19. При увеличении опорного напряжения на выходе интегратора 20 вьш1е сигнала начального 35 уровня (Ь ., фиг.2в), формируемого

ФСНУ 1, выходной сигнал сумматора 1 22 и усилителя 23 становятся положительными, вентиль 24 открывается и на третий вход сумматора поступает положительный сигнал, которьй компенсирует отрицательный сигнал, поступающий через вентиль. 18. При этом замыкается цепь отрицательной обратной связи, включающая интегратор 20, сумматор 22, усилитель 23, вентиль 24, сумматор 19, которая обеспечивает формирование участка неизменного опорного напряжения ( фиг.2в), следующего за участком обратного хода. На интервале неизменности опорного напряжения его величина поддерживается равной эталонному сигналу начального уровня за счет действия указанной цепи отрицательной обрат- 5 ной связи, компенсирующей действие отрицательного сигнала компаратора 17. Интервал неизменного напряжения заканчивается в момент изменения поЗС

0

5

0

лярности эталонного сигнала -U „ с отрицательной на положительную (фиг.2а).

В момент перехода через ноль эталонного напряжения (фиг,2а) и изменения его знака с отрицательного на положительное компаратор 17 переключается и формирует на выходе импульс положительной полярности, который закрывает вентиль 18. Вентиль 21 от- крьшается положительным напряжением :и на вход интегратора поступает по- ;ложительная полуволна напряжения пи- тающей сети. Интегратор 20 интегрирует положительную полуволну напряжения сети и его напряжение изменяется ;от положительного уровня, равного I сигналу начального уровня, до отрица- ; тельного напряжения. При этом форми- ;руется прямой ход опорного напряже- (и фиг.2в) длительностью : 180 эл.град. На этом интервале вен- .тиль 24 закрыт отрицательным напряже- ;нием сумматора 22 и усилителя 23 и схема стабилизации неизменного напря- :жения, равного сигналу начального уровня, не действует, а опорное на- :пряжение формируется как интеграл от полуволны эталонного напряжения и имеет форму косинусоиды. Для этого постоянная интегрирования выбирается ;такой, чтобы амплитуда опорного напряжения в момент окончания прямого хода (и фиг.2в) была равна по модулю сигналу начального уровня, что позволяет,сформировать симметричное косинусоидальное напряжение на интервале прямого хода. Меньшая, чем 180 эл.град. длительность обратного хода, обеспечивается большим уровнем отрицательного напряжения компарато- ра 17, чем управляющий сигнал, формирующий прямой ход. Косинусоидальная форма опорного напряжения на интервале прямого хода позволяет обеспечить арккосинусоидальную характеристику управления преобразователя частоты, улучшив качество его выходного на- пряжения и качество управления.

Быстродействие регулирования постоянного уровня на выходе ФСНУ 1 обеспечивается за счет формирования сигналов с помощью интеграторов 8-10 и фильтрации с малой постоянной времени.55

Опорное напряжение в момент начала формирования прямого хода всегда равно сигналу начального уровня и

35

40

45

50

15

20

25

5

10

30

5

0

5

0

отслеживает изменение напряжения питающей сети. Если изменяется напряжение в сети, например увеличивается, то одновременно увеличивается сигнал начального уровня и увеличивается опорное напряжение в момент начала формирования прямого хода. Интегрирование большей по амплитуде полуволны напряжения питающей сети на интервале прямого хода, увеличивает скорость изменения напряжения от положительного до отрицательного на интервале прямого хода. Поскольку начало интегрирования полуволны сети начинается с больщого напряжения, то амплитуда опорного напряжения в момент окончания прямого хода оказывается равной сигналу начального уровня независимо от напряжения питающей сети. Это обеспечивает высокое качество управления преобразователем частоты и формы его выходного напряжения. Быстродействующее регулирование амплитуды и начального уровня опорного сигнала при изменении напряжения сети обеспечивает малую зависимость выходного напряжения преобразователя частоты от напряжения питающей сети, что повышает качество управления.

Предлагаемый способ формирования опорных сигналов позволяет осуществить быстродействующее регулирование начального уровня и амплитуды опорных сигналов для многоканальной СИФУ при изменении частоты напряжения питающей сети с сохранением симметрии . опорных сигналов отрицательно нулевого уровня. Так, при изменении частоты напряжения сети изменяется частота эталонных сигналов, что приводит к быстродействующему регулированию эталонного сигнала начального уровня.. Поскольку одновременно и обратно- пропорционально изменяется эталонный сигнал начального уровня и частота управляющих сигналов (в виде полуволн эталонных сигналов одинаковой полярности с эталонным сигналом начального уровня), то одновременно и прямо- пропорционально изменяются начальньй уровень () и амплитуда (U., фиг.2в) опорных сигналов. При этом сохраняется симметрия эталонных сигналов относительно нулевого уровня на интервалах прямого хода. При этом также сохраняется Косинусоидальная форма опорных сигналов на интервалах прямого хода. Обеспечение симметрии

и косинусоидальной формы опорных синалов при изменении частоты напряжения питающей сети обеспечивает повышение качества управления преобразователем частоты.

Таким образом, предложенный способ позволяет осуществить быстродействующее регулирование каждого опорного напряжения при изменении амплитуды и частоты напряжения питающей сети, позволяет обеспечить линейную регулировочную характеристику преобразователя частоты и повысить за счет этого качество управления ти- ристорным преобразователем.

Формула изоб

Р е т е н и я

Способ формирования опорных сигналов для многоканальной системы управления преобразователем частоты, заключающийся в том, что формируют эталонные сигналы по числу каналов управления (где число каналов управления равно числу фаз сети) пропорционально фазовым напряжениям сети, формируют сигнал начального уровня в виде постоянного напряжения, формируют управляющие сигналы по числу каналов управления, частота которых

10

t5

0

5

0

пропорциональна частоте напряжения питающей сети, формируют опорные сигналы по числу каналов управления интегрируя управляющий сигнал на интервале прямого хода, соответствующего интервалу от О + 2пГГ до JT +

+ 2п7Г эл. град, соответствующего эталонного сигнала (где п - натуральный ряд чисел), а на интервале обратного хода, соответствующего интервалу от )Г+ (1 + 2п) эталонного сигнала, сбрасывают проинтегрированный сигнал до напряжения начального уровня и далее до конца интервала поддерживают его на этом уровне, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления преобразователем частоты, сигнал начального уровня формируют в виде постоянного напряжения, величина которого пропорциональна среднему значению амплитуд всех эталонньк сигналов, а управляющие сигналы формируют на интервале прямого хода в виде положительной полуволны напряжения соответствующего эталонного сигнала, а на интервале обратного хода - в виде прямоугольного импульса отрицательной полярности длительностью, равной интервалу обратного хода.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления преобразователями частоты с непосредственной связью. Цель изобретения - повышение качества управления преобразователем. По данному способу формируют эталонные сигналы по числу каналов управления пропорционально фазным напряжениям питающей сети. Формируют сигнал начального уровня в виде постоянного напряжения, величина которого пропорциональна среднему значению амплитуд всех эталонных сигналов, для каждого канала управления формируют управляющий сигнал на интервале прямого хода, имеющий форму положительной полуволны напряжения соответствующего эталонного сигнала, а на интервале обратного хода-форму прямоугольного импульса отрицательной полярности с длительностью, равной длительности интервала обратного хода, а опорные сигналы формируют, интегрируя управляющий сигнал на интервале прямого хода, соответствующего интервалу от 0 + W2φ до φ + W2φ электрических градусов соответствующего эталонного сигнала (где N - натуральный ряд чисел), а на интервале обратного хода, соответствующего интервалу от φ+N2φ до 2φ(1+2N) эталонного сигнала, сбрасывают проинтегрированный сигнал до напряжения начального уровня и далее до конца интервала поддерживают его на этом уровне. 2 ил.

№

4X0.1

Фаг. 2