ВСЕСОЮЗНАЯ IБИБЛИОТ:;1КА I Советский патент 1971 года по МПК H02M7/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам для управления статическими преобразователями, вентили которых образуют по крайней мере две группы, содержащим формирователь напряжения сравнения и источник задающего напряжения.

Известные аналогичные устройства учитывают возмущающие воздействия, возникающие при коммутации вентилей преобразователя, в результате реакции специальной схемы на них. Это не исключает возмол ности аварийного режима преобразователя.

Целью изобретения является устранение влияния возмущающих воздействий при коммутации вентилей.

Для этого формирователь напряжения сравнения выполнен в виде делителя на пряжения с отводами, к которым подключены четыре источника переменного напряжения, причем два из указанных источников имеют одинаковую амплитуду и фазу, но различные постоянные составляющие, в то время как амплитуду, фазу и постоянную составляющую третьего переменного напряжения выбирают таким образом, чтобы Кривая этого напряжения образовывала участок перехода от одного из двух первых напряжений к другому, на том интервале времени, в течение которого возмущающее воздействие от одной из коммутирующих

групп .становится недо пустимым. Постоянную составляющую для различных переменных напряжений фиксируют на уровне с помощью делителя напряжения, питаемого выпрямленным напряжением, пропорциональным амплитуде коммутирующего напряжения.

На фиг. I показана схема трехфазного мостового преобразователя; на фиг. 2 - схема включения вентиля в таком преобразователе;

на фиг. 3 - график соотнощения коммутирующего напряжения и напряжения сравнения; на фиг. 4 - принципиальная схема формирователя напряжения сравнения; на фиг. 5 - график работы преобразователя; на фиг. 6 -

грас|)ик возмущений импульсов в кривой напряжения на вентиле, вызванных воздействием другой коммутирующей труппы; на фиг. 7 - модификация схемы формирователя напряжения сравнения.

ДвухполуПериодный трехфазный преобразователь состоит из вентилей /-6 и преобразовательного трансформатора со вторичными обмотками 7. Зажимы 8 и 9 находятся под выпрямленным напряжением. Индукционный

преобразователь W соединен с регулятором тока известного типа, имеющим выходные зажимы //. Между сеткой 12 и катодом 13 вентиля находится управляющее устройство 14 обычного типа (см. фиг. 2), Кривая ЕК (см. напряжение вентиля 1, т. е. разность между фазными напряжениями R и Т. Эта разность образует коммутирующее напряжение для вентиля 1 и для вентиля 5, предшествующего ему по фазе коммутации (если предположить, что отдельные вентили .преобразователя зажигаются в той же последовательности, в какой они обозначены на фиг. 1). Управляющее устройство 14 питается частично через зажимы 15, на которые подается регулируемое выпрямленное напряжение, и частично от формирователя 16, вырабатывающего напряжение сравнения из подводимого к нему коммутирующего напряжения ЕК- Если коммутирующее напряжение ЕК имеет синусоидальную форму, можно получить из него напряжение сравнения « косинусоидальной формы. В управляющем устройстве 14 напряжение ES сравнивается с выпрямленным напряжением Uyap, причем точка пересечения линий, соответствующих этим напрял ениям, определяет момент зажигания вентиля 1. Изменяя напряжение f/ynp от величины - до величины + Е, можно изменять угол а зажигания вентиля от О до 180°. Для преобразователя это означает возможность обеспечения диапазона регулирования от максимальной нагрузки в выпрямительном режиме до максимальной нагрузки в инверторном режиме. Две группы вентилей 1, 3, 5 н 2, 4, 6 соответственно, образуют две отдельные коммутирующие группы и, как упоминалось ранее, коммутация в одной группе оказывает влияние на коммутирующие напряжения в другой группе, в результате чего форма их может изменяться в определенных пределах. Эти возмущения делают невозможным непрерывное управление моментом зажигания в соответствии с кривыми, показанными на фиг. 3. Формирователь 16 обеспечивает получение напряжения сравнения заданной формы. Выходное напряжение вентиля / пропорционально коммутирующему напряжению, которое подается на делитель напряжения. Каждый из источников 17-20 переменного напряжения вырабатывает из коммутирующего напряжения одно переменное напряжение. Каждый источник напряжения состоит из трансформатора, питаемого коммутирующим напряжением, и фазосдвигающего устройства (не показаны). Постоянная составляющая для каждого источника напряжения задается лутем .подключения этих источников к делителю 21 в точках 22, 23 и 24. Напряжения, вырабатываемые источниками 18 и 17, имеют конусоидальную форму с одинаковыми амплитудами и фазами. Необходимое в каждый момент времени напряжение выбирается с помощью диодов 25-28 и резисторов 29, 30. Это напряжение снимается с нагрузочного резистора 31, величина которого принимается по крайней мере на порядок больще величины резисторов 30 и 31. Напряжение сравнения заданной формы, снимаемое с выходных зажимов 32 и 33, сравнивают с управляющим напряжением преобразователя, представляющим Сббой регулируемое выпрямленное напряжение, величину которого можно изменять в .пределах от положительного до отрицательного амплитудного значения напряжения сравнения заданной формы. Формирователь 16 присоединен к управляющему устройству 14 через зажимы 32 и 33 (см. фиг. 2). Для обеспечения нормальной коммутации даже в тех случаях, когда регулируемое выпрямленное напряжение принимает значения, превосходящие амплитудное значение напряжения сравнения заданной формы, активные полупериоды напряжения сравнения заданной формы соответствующим образом лимитированы с помощью источника 20 напряжения ограничения, предназначенного для выработки такого напряжения. Напряжение, получаемое от формирователя 16, представляет собой переменные напряжения синусоидальной или косинусоидальной формы, наложенные на различные постоянные составляющие (см. фиг. 5). Постоянные составляющие показаны линиями К, L п М, причем линия /С соответствует постоянной составляющей для источника 20, линия L - постоянной составляющей для источников 18 и 20, а линия М - постоянной составляющей для источника 17. Рассматриваемый полупериод напряжения сравнения заданной формы соответствует показанному полулериоду коммутирующего напряжения Е. Потенциал в точке 32 равен потенциалу верхнего вывода делителя 21, к которому приложено выпрямленное напряжение. Потенциал точки 33 определяется потенциалом точки 34, который выбирается с помощью диодов 25, 26 и резистора 29. Потенциал точки 35 определяется наивысщим потенциалом от источников 18 и 20 напряжения. Для момента времени ti наинизщим из всех напряжений является напряжение источника 20. До этого момента выпрямители 25 и 26 заперты, а потенциалы в точках 33 и 34 определяются напряжением источника 20. Начиная с момента /i потенциал в точке 34 определяется потенциалом в точке 36. Потенциал в точке 35 в этот момент определяется напряжением источника 19, так как это напряжение выще напряжения источника 17. В результате, поскольку потенциал в точке 35 выше потенциала в точке 36, диод 26 будет заперт, тогда как диод 25 открыт. После Момента времени i потенциалы в точках 33 и 34 будут соответствовать напряжению, определяемому источником 18, который в это время вырабатывает напряжение, превосходящее напряжение источника 20, присоединенного к верхне.му выводу резистора 29, в момент t напряжение источника 18 превзойдет напряжение источника 19. Это означает, что потенциал точки 35 станет меньще потенциала точки 36. Диод 25 при этом заперт, а диод 26

ляется напряжением источника 19, который через резистор 30 соединен с нижним выводом делителя 21. В момент is напряжение источника 17 превысит напряжение источника 19, в результате чего диод 28 будет открыт, а диод 27 заперт. После этого потенциалы в точках 33 и 34 будут определяться напряжением источника 17 до тех пор, нока в момент времени 4 напряжение источника 19 вновь не превысит напряжение источника 17. После этого выходное напряжение будет определяться напряжением источника до момента it,, когда напряжение источника 20 станет меньше напряжения источника 19. Далее напряжение источника 20 будет преобладать в течение следующего полунериода, пока в момент времени t управление вновь не перейдет к источнику 18 напряжения. Результатирующая кривая напряжения показана На фиг. 5 сплошной линией.

Промежуток времени от момента t до момента iz соответствует режиму выпрямления, причем напряжение сравнения заданной формы в течение этого промежутка имеет чисто косинусоидальную форму. Промежуток времени от момента tz до момента 4 соответствует инверторному режиму, а управляющее напряжение заданной формы в данном случае состоит из двух участков, косинусоидального напряжения источника 17 и косинусоидального напряжения источника 19. Регулируя выпрямленное управляющее напряжение от значения, соответствующего амплитуде напрялсения источника 19 в отрицательный полупериод, до амплитудного значения напряжения источника 17 в положительный полупериод, можно получить диапазон регулирования, равный приблизительно 180°. При этом верхний участок кривой напряжения источника 19 будет играть роль ограничительного напряжения для этой части периода коммутации, что позволит обеспечить коммутацию при самых высоких значениях выпрямленного управляющего напряжения.

Для лучщего понимания причин, по которым в напряжение сравнения заданной формы введен участок кривой напряжения источника 19, а именно, ее нижний участок, лежащий в промежутке времени от tz до з. На фиг. 6 показаны кривые напряжения на вентиле до коммутации, в процессе .коммутации и после нее. Начало процесса коммутации совпадает с моментом времени t, отмеченным стрелкой. Напряжение на вентиле можно считать равным нулю в течение всего интервала времени, соответствующего режиму выпрямления, а также в течение Всего интервала коммутации. Этот интервал обозначен индексами / - fz. По окончании коммутации напряжение на вентиле снижается до отрицательного значения. В течение времени tz - 4, так называемого предела коммутации, напряжение остается отрицательным, а в момент становится положительным (см. фиг. ба). В течение времени з - и на вентиль поступает возмущение в форме импульса напряжения, вызванное последующей коммутацией в другой коммутирующей группе того же преобразователя. При больщом токе и/или при низком напряжении устанавливается обычно более ранний момент начала коммутации (см. фиг. 66).

Однако при этом в соседней коммутирующей группе, от которой идут возмущения, коммутация также начинается раньще, и следовательно, предел коммутации уменьщается от величины -yi до величины YOЕще более раннее начало коммутации дает некоторое увеличение ее предела, однако до тех пор, пока момент зажигания не будет устаповлен с опережением (см. фиг. бе) и нельзя будет добиться желаемого предела коммутации Y2. Изменение угла зажигания, показанное на фиг. ов, значительно больще того изменения, которое соответствует изменению тока

и напряжения преобразователя.

Отсюда видно, что в течение того промежутка времени, когда возмущения, поступающие от другой коммутируюпхей группы того же преобразователя, оказывают активное воздействие на процесс коммутации в данной группе, желательно иметь более быстрое, по сравнению с нормальным, изменение угла зажигания. Более быстрое изменение процесса управления зажиганием (см. фиг. 5) молшо получить благодаря тому, что напряжение источника 19 в течение интервала времени fz - з имеет значительно меньший наклон, чем напряжения источников 18 и 17 за пределами этого

промежутка. Путем соответствующего подбора постоянной составляющей и фазового сдвига напрял ения источника 19 добиться того, что это напряжение будет определять моментзажигания в течение того промежутка времени, когда описанные возмущающие воздействия станут чрезмерно велики. Изменение выпрямленного управляющего напряжения на определенную величину дает значительно большее изменение угла зажигания

внутри этого промежутка, чем вне его.

Описанные процессы происходят при так называемом программном регулировании, при управлении преобразователем по определенной программе. Для инверторного режима

программу строят таким образом, чтобы регулирование преобразователя обеспечивало некоторый желаемый предел коммутации, например постоянный. При программном регулировании инверторной подстанции постоянный ток линии передачи определяется выпрямительной подстанцией, а регулятор тока, имеющийся на инверторной подстанции, не действует и его выходное напряжение равно нулю. Если отнощение напряжений на передающем и приемном конце линии передачи изменяется таким образом, что выпрямительная подстанция не отдавать ток нужной величины, вступает в действие регулятор тока инверторной подстанции, который снижаэтой подстанции лутем изменения угла зажигания вентилей в сторону установления более раннего момента зажигания. Речь идет о регуляторе, показанном на фиг. 1, который своими выходными зажимами 11 присоединен к управляющему устройству 14.

Для обеспечения при этих условиях устойчивой работы преобразователя в течение интервала времени /2 - з (см. фиг. 5) производная от напряжения источника 19 в этом интервале не доллсна быть Слишком малой. Это до некоторой степени ограничивает возможность выбора напряжения источника 19. Если одновременно принять во внимание, что при работе регулятора тока регулирование предела коммутации не осуществляется, то желательно в этом случае вообще избежать влияния источника 19,

Этого можно достичь посредством видоизменения схемы формирователя напряжения сравнения (см. фиг. 7). Выходные зажимы в этой схеме также обозначены цифрами 32 и 33, причем зажим 32 присоединен к верхнему выводу делителя напряжения 21. Однако постоянную составляющую для источника напряжения 18 в этом случае устанавливают с помощью делителя 37, присоединенного параллельно части делителя 21. Точки 24, 38 присоединения выбирают таким образом, чтобы они имели одинаковый потенциал, определяемый в статическом режиме только делителями напряжения 21 и 37. Как показано на фигуре, крайняя верхняя точка 40 делителя 37 через диод 41 соединена с точкой 39 делителя напряжения 21, а через диод 42 и резистор 43 с крайней верхней точкой делителя 21. Анод электронной лампы 44 присоединен к точке 45. Цепь смещения этой лампы через 11 присоединена к регулятору тока преобразователя (см. фиг. 1 и 2). Точка 40 имеет потенциал, равный потенциалу той из точек 39 и 45, потенциал которой выше. Пока электронная лампа 44 заперта, точка 45 будет иметь -потенциал, равный потенциалу верхнего вывода делителя 21, а постоянная составляющая источника J8 будет больше постоянной составляющей источника 17 точно по той же причине, что и в схемах, показанных на фиг. 4 и 5. При подаче на -сетку лампы 44 положительного потенциала, потенциал точки 45 станет ниже потенциала точки 39. В результате этого диод 42 будет заперт, а точки 24 и 38 приобретут одинаковые потен-циалы, и постоянные составляющие напряжений источников 17 и 18 станут равными. Кривая напряжения источника 19 сливается с кривой напряжения источника 17, а интервал /2 - 4 становится равным нулю (см. фиг. 5).

Следовательно, если напряжение смещения, подводимое к выводам 11 лампы 44 имеет положительную величину (при регулировании преобразователя посредством регулятора тока, действие которого направлено на предупреждение опережающей коммутации), то зоздейстЕИС рс-улятора полностью устраняет

влияние источника 20 напряжения в течение промежутка времени tz - 4. Напряжение сравнения заданной формы становится чисто косинусоидальным во всем диапазоне регулирования, что дает большие преимущества с ТОЧ1КИ зрения устойчивости. Возмущения от других коммутирующих групп одного и того же трехфазного мостового преобразователя появляются, главным образом, при работе

преобразователя в инверторном режиме с заданным пределом коммутации. В этом случае необходимо напряжение сравнения заданной формы (см. фиг. 5). Если же преобразователь переходит в режим, при котором, например,

управление осуществляется посредством регулятора тока, коммутационный интервал будет настолько удален от критической области, что возмущения не будут оказывать воздействия и, следовательно, предпочтительным будет

напряжение сравнения заданной формы, получаемое от устройства, показанного на фиг. 7.

Электронная лампа 44 может быть заменена реле.

Можно также поместить контакт реле между точками 23 и 24 и, таким образом, замкнуть накоротко некоторую часть делителя 21 напряжения. Это можно сделать при условии, когда изменения распределения потенциалов

по делителю 21 будут находиться в допустимых пределах.

Предмет изобретения

1.Устройство для управления статическими преобразователями, содержащее формирователь напряжения сравнения и источник задающего напряжения, отличающееся тем, что, с целью устранения влияния возмущающих воздействий при коммутации вентилей, формирователь напряжения сравнения выполнен в виде подключенного :к преобразователю делителя напряжения, к двум отводам которого подключены два источника (переменного напряжения, соединенные между собой через

встречно-последовательно включенные диоды, общая точка которых через вторую пару встречно-последовательно включенных диодов соединена с третьим источником переменного напряжения, а к третьему отводу делителя

подсоединен четвертый источник переменного напряжения, соединенный через резистор с одним из крайних отводов делителя, второй крайний отвод которого соединен через второй резистор с общей точкой первой пары

диодов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что третий источник переменного напряжения соединен с третьим отводом указанного делителя напряжения.

3. Устройство 1ПО п. 1, отличающееся тем, что параллельно части указанного делителя напряжения подключен через диод вспомогательный делитель напряжения, отвод которого соединен с третьим источником переменно-08

N -off

ff

иг f

.2

f

J

Uynp

fs

f, гШ кj I

uLl

S, ,

f-rr

t, t,