Устройство для регулирования выходного напряжения тиристорного преобразователя частоты Советский патент 1991 года по МПК H02M7/00 

1

(21)4448179/07

(22)28.06.88 (46)23.10.91. Бюл. №39

(75) В. Ф. Шумилов и Н. И. Шумилова (53)621.316.727(088.8)

(56)Сандлер А. С. и др. Преобразователи частоты на тиристорах для управления высокоскоростными двигателями. - М.: Энергия, 1970, с. 6.

Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И. М. Чиженко. - Киев: Техника, 1978, с. 388.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ТИРИСТОР- НОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования частоты питающей сети. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем снижения дисперсии выходного напряжения преобразователя. Ти- ристорный преобразователь состоит из последовательно включенных управляемого выпрямителя 1 с блоком 2 управления и инвертора 3 тока. Введение между блоком 6 задания напряжения и входом задания напряжения блока 2 управления корректирующих звеньев с соответствующими передаточными характеристиками позволяет уменьшить среднестатические отклонения выходного напряжения преобразователя, что ведет к улучшению качества выходного напряжения. 1 ил.

сл С

о

00

о о ся о

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для стабилизации напряжения преобразователя переменного тока промышленной частоты в переменный ток другой частоты.

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения тиристорного преобразователя частоты путем снижения дисперсии выходного напряжения преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, блок 2 управления, инвертор 3 тока, измерительный выпрямитель 4, первый сумматор 5, блок 6 задания напряжения, первое апериодическое звено 7, второе апериодическое звено 8, колебательное звено 9, дифференцирующее звено 10, второй сумматор 11.

Устройство работает следующим образом.

Входное переменное напряжение подводится к управляемому выпрямителю 1. Выпрямленное напряжение поступает на вход инвертора 3 тока, на выходе которого создается переменное напряжение. Переменное напряжение подается.на измерительный выпрямитель 4, выходной сигнал которого поступает на второй вход первого сумматора 5. На первый вход первого сумматора подается напряжение от блока 6 задания напряжения. Полученный на выходе первого сумматора сигнал рассогласования воздействует через корректирующие звенья 7-10 и второй сумматор 11 на блок 2 управления, который осуществляет сдвиг управляющих импульсов, подаваемых на тиристоры управляемого выпрямителя таким образом, чтобы устранить отклонение значений напряжения.

Параметры первого апериодического эвена с передаточной функцией Ki/(TiS+1) второго апериодического звена с передаточной функцией ), колебательного звена с передаточной функцией Кз/(Тз2 S -+2 ЈТзЗ+1), дифференцирующего звена- первого порядка с передаточной функцией (г S+1) определяется соотношениями:

т + Т2 /( 2 V 4

(A-CTg)T,Tg

т2-т,

Т3/23 4 ГР,

К

((

ь

5

0

5

где введены обозначения:

оц - положительный корень уравнения

- -,,. k.

г г I 2(а4-й|J °

а, (Т5 7Г

.-Ут/41- У.%;

.а- ГаТ57 а,

Y- .s-ji

(«i.«.-« ««)-p-j« |z j

c rNp«f -p ) 5(cfi lllJ

|u-K4-ci2 , f «j-u:

.);

a, (b2L,tbsP0 2t,,c(.o):

Ьз,,Ч, ;

(bjPo + L..if,} j

..-i.

аь-(,,ич,с .,Ь

HV/.h р .1(1 т Р . Р ej-bj

v Ib. TjP.), R,--jTb7i

I af-t-e2й

L STb a M.-u- 3 :

0

0

5

n

(2йКЗ,}г);г-е4,

J.%gJ-51-2ot{2(i9,«92) -fe.tf .p 2«

e-y.-%r.-«r i2iitieif 5

) .(Doit &(M; Cf,-- |D 6 B/i j fo Vk i f г(Ч, - С/, Ь0}; (lr.b,-4.b,)jjfi- t(4 ol,-)j J4-m ZCf,bj-) Jj-mlbjl, 90.,2Ьа0 j

Q2 - положительный корень уравнения

g rJ +T fb bcbiV

(«btbs-b Oj ,. A(

Rjsin «„ j

. fkBuuKn

Ь„

Ь. Ь, ч

L.J Sj

Л2 |

У /

л . i i | z. га л i. ),ьг-ь0| 2 - RIL,J,

k I, bi Ј1.

b, Ь„ „ 2 ,

KB - коэффициент выпрямления;

KTp - коэффициент трансформации трансформатора;

Uifl - линейное напряжение первичной обмотки трансформатора;

Rd активное сопротивление сглаживающего дросселя;

Кп - коэффициент усиления выпрямителя;

Ld - индуктивность сглаживающего дросселя;I

Ц - эквивалентная индуктивность выпрямителя;

Ra - эквивалентное активное сопротивление выпрямителя;

а А - угол управления тиристорами вы прямителя в номинальном режиме;

гз - запаздывание системы регулирования; 2

m - параметр связи между дисперси- ями отклонения выходного напряжения и угла регулирования тиристорами выпрямителя

a,ft,а,{3 - параметры спектральной плотности

1 - li35 i611 c-i

отклонения выходного напряжения в разомкнутой системе регулирования тиристорами преобразователя частоты.

Минимизация дисперсии отклонения выходного напряжения по среднеквадратичному критерию качества выполнялась при следующих значениях параметров ти- ристорного преобразователя частоты, воз- мущающего воздействия и коэффициента связи между дисперсиями выходного напряжения и угла регулирования тиристорами преобразователя; ,5 Ом; ,01 Гн; Гн; ,001 Ом; рад; ,01 с; Ьо 2550; 0 14515; В-1395; .7 с ; . Исследования показали, что управляющее воздействие с параметрами апериодических, колебательного и дифференцирующего звеньев: ,4; ,001 с; ,9; .6. с; .7. ,47 с; ,9; т 0,8 с уменьшает дисперсию отклонения выходного напряжения в 10 раз по отношению к разомкнутой по регулированию системе при среднеквадратичном значении отклонения угла регулиро- вания тиристорами 0,08 рад.

Использование в предлагаемом тири- сторном преобразователе частоты корректирующих звеньев, и в частности двух апериодических, дифференцирующего и колебательного звеньев в сочетании с измерительным выпрямителем и двумя сумматорами, позволяет существенно уменьшить дисперсию выходного напряжения при случайных возмущающих воздейст- виях.

Формула изоСретения

Устройство для регулирования выходного напряжения тиристорного преобразователя частоты, состоящего из последовательно включенных управляемо- го выпрямителя с блоком управлении и инвертора тока, содер:. щее блок задания напряжения, связоннь.. с вхо, ом задания

напряжения блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения путем снижения дисперсии выходного напряжения преобразователя, оно снабжено измерительным выпрямителем, двумя сумматорами, первым и вторым апериодическими звеньями, колебательным звеном и дифференцирующим звеном с передаточными функциями Ki/(TiS+1), K2/(T2S+1), S +2ЈТз5+1) и (г S+1) соответственно, причем выход блока задания напряжения связан с входом задания блока управления через последовательно включенные первый вход первого сумматора, первое апериодическое звено, первый вход второго сумматора, к второму и третьему входам которого подключены выходы второго апериодического звена и колебательного звена, выход первого сумматора соединен с входом второго апериодического звена и через дифференцирующее звено с входом колебательного звена, параметры передаточных (функций определены из соотношений

) F 5V2j

Ј(|u-,7W4(P,-P(i)h

Jo,,,,).,,- ;.

где 2 положительный корень уравнения

а rt L г2&га5-а((а но4п2 (а- Г Г°

|,(,)-Р,(и,| с ргп-р,гЬ%(к.гКЬ

1Л &4-& ,

У (Х

|;

и fu

об -оЛои1

я, -(,),

Y

- ь.

зЧ1, ,

b,L«

Т.Ч.) )

16866598

7

Y k U К аь--(ЬЛ Ь„114ч.л, .;

«,(1.Р.Ч.Ч.)| P, .

Р,,т.Р.ЬР..ЈЈ,b,ai - t e2oi10

L( ----- } 0 96,3-, - Jo )KB - коэффициент выпрямления выпряad brgмителя;

b %-%( + 9)2o6q5 + b- hUi-входное напряжение выпрямителя;

u j° v 15-3-1/; s i Rd - активное сопротивление выходной

j q.-Q,- 2o6(2fcQa + q2U tt P2J 15 ИНДУКТИВНОСТИ выпрямителя;

« «d в /кп- коэффициент усиления выпрямитее 6 & d ° С J + 6j4 jLd - выходная индуктивность выпрямиv.теля;

Ј -12-ХЬ-)Гл4-4о62)Г4 5U - эквивалентная внутренняя индуки & тивность выпрямителя;

Ц J-36(Doi.+ , СР, ;Яэ эквивалентное внутреннее актив0 ; ное сопротивление выпрямителя;

v -таср0Ъ0 j X1, ( Ь0) j«и УГОЛ управления тиристорами выq г/ L j прямителя в номинальном режиме;

$г (Ч Ч оЬа) (Ч о э-Ч Лг))Гз-запаздывание блока управления;

V4 rnVk- Q ynibah Q0 2bVjm2 - параметр связи между дисперсияи т э/( мо/1 ми отклонения выходного напряжения и угла управления тиристорами выпрямителя, D, В, а,В параметры спектральной плотно- д2 - положительный корень уравнения 30 сти s отклонения ВЫХОДного напряжения

преобразователя в разомкнутой системе ре2 it, 1 т i Т1 гулирования тиристорами выпрямителя при

Ib,)i- описании ее в виде

+ й(2Ь,)0535-

V.VTj + «W-ab0ba7i +2(- м%ы4о ч d d ;ы - угловая частота сигнала.