Устройство для фазового управления @ -фазным вентильным преобразователем Советский патент 1993 года по МПК H02M7/155 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления силовыми статическими вентильными преобразователями.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства при регулировании параметров, не связанных пропорциональной зависимостью с амплитудой сетевого напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве применено напряжение развертки, форма которой получена на основаним анализа устойчивости системы управления, приведенного ниже.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; фиг.2 поясняет некоторые математические обозначения; на фиг;3 представлена форма развертки; на фиг.4 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство состоит из суммирующего интегратора 1 с инверсным выходом, первый вход которого подключен к выходу источника управляющего напряжения, а второй - к выходу датчика регулируемого параметра 2 и идентичных каналов управления по числу вентилей преобразователя, содержащих генератор развертки 4, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам источника управляющего напряжения и формирователя импульсов 3 в момент перехода напряжения соответствующей фазы через нуль, компаратор 5, вход которого подключен к точке суммирования UK, соединенной резисторами R с выходами генератора развертки 4 и интегратора 1, и формирователь импульсов 6 запуска вентилей преобразователя, вход которого соединен с выходом компаратора 5,

Устройство работает следующим образом,

На первый вход суммирующего интегратора 1 подается управляющее напряжение Uy отрицательной полярности, на второй вход- напряжение Ud с выхода датчика регулируемого параметра положительной полярности. Выходное напряжение интегратора Уи в каждом канале управления суммируется с помощью резисторов R с выходным напряжением генератора развертки Up и подается на вход компаратора 5. В момент равенствэ суммы выходных напряжений интегратора UH и генератора развертки нулю происходит срабатывание компаратора 5 и по его сигналу формирователь импульсов 6 вырабатывает импульс запуска вентиля соответствующего канала. Работа генератора напряжения развертки 4 синхронизируется выходным сигналом формирователя импульсов 3 в момент перехода напряжения фазы соответствующего канала через нуль.

Выходное напряжение интегратора 1 описывается уравнением

1

(at

V

,ЯШР)де-1

(D

где ф - coti - электрический угол управления вентилем на -том шаге работы устройства;

р i-i - то же на шаге 1-1; со - угловая частота напряжения сети;

f - постоянная генератора;

UH(I-I) напряжение на выходе интегратора в момент времени ti-i;

Un(y i) - то же в момент времени ti;

Ud( напряжение на выходе датчика регулируемого параметра..

Если о результате воздействия каких- либо случайных факторов угол управления вентилем на шаге 1-1 изменится на А р м относительно угла р м в стационарном режиме, то на следующем шаге регулирования отклонение от стационарного режима будет Аде, которое связано с Д# м соотношением

- -Ы- + Л 1иу-иЙ11+а)г.1

,(2)

где Ud,M - Ud(y 1-1) - напряжение на выходе датчика регулируемого параметра в момент после включения вентиля на 1-1 шаге регулирования;

d d 0 то же в момент перед включением вентиля на I шаге;

Up-, 1-1; Up,i - напряжение развертки в моменты времени ti-t и ti;

ЗЦ,| - - 1 -частная производ- ная напряжения развертки по электрическому углу в момент времени ti-i;

Э Ц.|/й р( - то же в момент времени ti. Соотношение (2) является следствием (1) для малых отклонений от стационарного режима работы устройства.

Возмущение будет отрабатываться системой за один шаг регулирования, если

45

О,

(3)

что достигается при

50 Uy - Ud, i-l+ о. оидух - 1

(4)

Далее построение развертки производится на частном примере однофазной системы. Напряжение на выходе датчика регулируемого параметра для этого случая представляет собой участки синусоиды (см. фиг,2):

Ud{ у) - U2Sln (p,(5)

где m - число фаз схемы преобразователя.

518290976

где Ud - амплитуда напряжения.на выходережиме р ы ее значение f(f 1-1) совпадает

датчика регулируемого параметра.с величиной напряжения Ud.i-1 на выходе

Среднее за период регулирования зна-.датчика регулируемого параметра в момент

чение Ud( p) составитпосле включения вентиля.

5Вид функции F( f) представлен на

Ud д UD(1 + cos p 1-1).(6)фиг Из (д) и (10) получается форма напряжения развертки для однофазной системы Поскольку, согласно конструкции систе

Устройство для фазового управления т- Фазным вентильным преобразователем, где m 1; 3, состоит из двухвходового Суммирующего интегратора, первый вход которого подключен к источнику управляющего напряжения, а второй вход - к выходу датчика регулируемого параметра и идентичных каналов управления по числу вентилей преобразователя, содержащих формирователь импульсов в момент перехода напряжения соответствующей фазы через нуль, выход которого подключен к входу генератора развертки, компаратор, вход которого соединен с выходом сумматора, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам генератора развертки и интегратора, и формирователь импульсов запуска вентилей преобразователя, вход которого соединен с выходом компаратора причем генератор развертки снабжен управляющим входом, соединенным с выводом для подключения источника управляющего,напряжения, и выполнен в соответствии с зависимостью . № шг 2т cosfa-jr --) УР rV л trt я. TmclgTm 1 Uz. WT Ј-ln р.приО «Р яг-jjp- 1+COS7T-m 1 т т + + л2 л 1 4- COS# т - 1л .-„..- П - ciy 2т2 т-1 при т сл С где Up - напряжение развертки; Uy - управляющее напряжение; а - угловая частота сетевого напряжения; г- постоянная интегратора; m - количество фаз схемы преобразователя; р - электрический угол, отсчитываемый от момента перехода соответствующей фазы сетевого напряжения через нуль. 4 ил. 00 S ю XI

мы,

Ud Uy,

из (5), (6) и {7} имеем

. . sin ад -1

Ud,M яЦу----

у 1 + cos pi - 1

Обозначив F(y).

VY

из (4) получаем

..(id) 25 „m-1

для m ф больши

cos р - 1

Пm

Смысл функции Ffo) состоит в том, что но ЭТОМУ Расчетная форма напряжения раэ- для любогоуглауправлеиия встационарном вертки состоит ш двух Участков:

-InCOS Я

m-1

Н-соз -я)

II Г-тг Г (

I Uz n ,

Т

1 4- COS П

m - 1 m

4-COS J

Поскольку диапазон электрических углов управления 0 н8 используется при регулировании, зона больших напряжений может быть расширена: 0

«p Jt--- . Вид развертки (13) для m 3

приведен на фиг.З. На фиг.4 показаны временные диаграммы работы различных.блоков устройства при внезапном двукратном увеличении амплитуды регулируемого параметра,

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить устойчивость преобразователя, сделать ее равномерной во есем диапазона углов управления вентилями и независимой от амплитуды напряжения на выходе датчика регулируемого параметра. Последнее обстоятельство позволяет применять предлагаемое изобрете10

ир.М/я|Пт

М О) Т 14- COS р

),. (11)

„m-1

где Uyl - модуль управляющего напряжения.

Поскольку в рассматриваемой конструкции Uy имеет отрицательную полярность, (11) можно записать иначе

р-Й-(|пТт1 -«)- (12)

для m фазной системы различаются зоны больших л о и малых

Пm

m m напряжений. Соответственп m

agTn1 1)У

m-1

m

(13)

5

0

5

ние а стабилизаторах тока активной нагрузки, например в источниках тока сварки, гальванотехнике, электролизе, зарядных устройствах и т.п.

Формулаизобретения

Устройство для фазового управления т- фазным вентильным преобразователем, где гг. - 1; 3, состоящее из двухвходового суммирующего интегратора, первый вход которого подключен к источнику управляющего напряжения, а второй вход - к выходу датчика регулируемого параметра и идентичных каналов управления по числу вентилей .преобразователя, содержащих формирователь импульсов в момент перехода напряжения соответствующей фазы через нуль, выход которого подключен к входу генератора развертки, компаратор, вход которого

соединен с выходом сумматора, первый и второй входы которого подключены соот- ветственно к выходам генератора развертки и интегратора, и формирователь импульсов запуска вентилей преобразователя, вход которого соединен с выходом компаратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возт 1

можностей устройства при регулир параметров, не связанных пропорц ной зависимостью с амплитудой с напряжения, генератор развертк g жен управляющим входом, соедине выводом для подключения источник ляющего напряжения, и выполнен ветствии с зависимостью

UD

-и 3 fa«™ -1) - - v

1+-0few

u Г In

n

.m-1

V.cor m1 +cosy

m ,

где Up - напряжение развертки;

Uy-управляющее напряжение;

со- угловая частота сетевого напряжения;

т-постоянная интегратора;

«

Uy tonsi, m-1 pw 7 ,Щ:

Фм.2.

можностей устройства при регулировании параметров, не связанных пропорциональной зависимостью с амплитудой сетевого напряжения, генератор развертки снаб- жен управляющим входом, соединенным с выводом для подключения источника управляющего напряжения, и выполнен в соответствии с зависимостью

n

.m-1

JnPH

m - количество фаз схемы преобразова- 20 -теля;

р - электрический угол, отсчитываемый от момента перехода соответствующей фазы сетевого напряжения через нуль.

Сеть

u

/w-з

Фиг.З

U.

U.

Tue.J