Устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью Советский патент 1978 года по МПК H02P13/30 

Устройство относится к силовой пре:образовательной технике и может быть применено для управления преобразователями частоты с непосредственной связью с естественной коммутацией вентилей. Известны устройства для управления преобразователями частоты с непосредственной связью с замкнутым контуром управления, в которых для формирования закона переключения вентилей используется информация о гармоническом составе выходного напряжения (тока) преобразователя, благодаря чему сохраняется гармоническая частота низкочастотной части спектра при воздействии таких факторой,. как искаикения питакядей сети, коммутационные процессы, работа при пониженной кратности частот на входе и выходе и т.п. Асинхронная (сле дящая)система управления поддерживает равенство усредненных за межкоммутационный интервал выходного напряжения (тока) и ведущего сигнала flj. Однако работа этой cxe(J неустойчива. Повышение устойчивости достигается в двухканальных устройствах, где первый канал строится по вертикальному принципу, а второй осуществляет слеже ние, либо в устройствах, где система управления строится по вертикальномр принципу ,и вводится обратная связь по гладкой составляющей выходного напряжения t23. Недостатком этих устройств является сложность, обусловленная наличием вертикального принципа управления при котором применимы в основном многоканальные системы управления и трудно получить-хорошую синхронизацию опорных напряжений с питающей сетью. Указанных недостатков не имеет устройство Э7 основанное на двухканальном принципе и являющееся прототипом данного. В этом устройстве управляющие импульсы формируются при равенстве разности мгновенных значений выходного и ведущего сигналов разности/., усредненных за межкоммутационный интервал выходного и Ведущего сигналов. Каждый из каналов схемы (канал слежения по мгновенным значениям и кана слежения по среднеинтервальным значениям) может работать независимо. При совместной работе канал слежения по мгновенным значениям обеспечивает грубое определение углов управления и устойчивость функционирования системы. Слежение за среднеинтерБальными значениями обеспечивает коррекцию углов управления в соответствии с формой гладкой составляющей выходного напряжения. Однако наличие двух параллельно ра ботающих каналов приводит к колебания углов управления около значений, опре деляемых первым каналом, что может приводить к неустойчивой работе систе мы и неравномерной загрузке силовых вентилей по току. Для исключения этих явлений приходится снижать коэффициен передачи канала слежения по среднеинтервальным значениям, в связи с чем гармонический состав выходного тока определяется главным образом первым каналом грубых отсчетов. Целью предлагаемого устройства является улучшение гармонического соста ва выходного тока нагрузки, повышение устойчивости и обеспечение равномерной загрузки силовых вентилей. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления преоб разователем частотыс непосредственно связью, содержащее датчик тока нагруз ки и генератор ведущего сигнала, связанные с сумматором, к выходу которого подключены компаратор и интегратор присоединенный ко второму входу компаратора, распределитель управляющих игу-тульсов и устройство раздельного управления введены ключ, шунтирующий накопительный элемент указанного интегратора, югический инвертор, два элемента И и элемент ИЛИ, причем выход компаратора связан с первым элементом И непосредственно, а со вторым череа логический инвертотэ, вторые вхо ды элементов И связаны с прямьом и инверсным выходами устройства раздельного управления соответственно, а выходы элементов И связаны с управляющей цепью ключа через элемент ИЛИ. На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - поясняющие принцип действия временные диаграммы . Устройство состоит из датчика 1 то ка нагрузки, генератора 2 ведущего сигнала, сумматора 3, интегратора 4, компаратора 5, распределителя 6 управ ляющих импульсов, устройства радельного управления 7, ключа 8, логического инвертора 9, элементов И 10-11 и элемента ИЛИ 12. На фиг. 2 а приведены временные ди аграммы сигналов -на входе .сумматора 3 Компаратор 5 не переключается при равенстве этих сигналов, так как на выходе интегратора 4 напряжение в этот момент не равно нулю (см.временную ди аграмму фиг.2 б). Это напряжение равн oc(bJJ{U -Ujc}i, где t). и Uj сигналы генератора 2 и датчика 1 нагрузочного тока ; t, - момент предшествующей коммутации вентилей. Таким образом, напряжение 11д, корректирует закон управления преобразователя с целью получения гладкой составляющей тока нагрузки, наиболее близкой к синусоидальной форме. Компаратор переключается в момент равенства напряжения Ug напряжению на выходе сумматора 3. В этот момент формируется управляющий импульс на силовой тиристор соответствующей фазы и через логическую цепь 9-12 поступает команда на опорожнение интегратора,так что коррекция закона управления на следующем межкоммутационном интервале не зависит от величины fj в момент срабатывания компаратора 5.Указанное опорожнение интегратора обеспечивает устойчивость работы устройства,так как не происходит накопления на интеграторе сигналов рассогласования,которое в схеме-прототипе вызывает колебания угла управления.Кроме того,обеспечивается максимальное быстродействие схемы и устойчивость в переходных режимах. На временных диаграммах фиг. 2 в и фиг. 2 г приведены напряжения на выходе комп ЭРатора 5 и элемента ИЛИ 12. Применение устройства для управления преобразователями частоты, работающими на двигательную или Т L - нагрузку позволяет упростить схему по сравнению с двухканальными схемами-аналогами и достичь лучщего гармонического состава выходного тока по сравнению с устройством-прототипом, повысить устойчивость , в том числе к быстрым переходным процессам, повысить равномерность токовой загрузки вентилей, что позволяет получить экономию за счет снижения аппаратурных затрат и улучшения режимов работы нагрузки. Применение устройства позволяет увеличить верхний диапазон выходной частоты преобразователей с непосредственной связью . Формула изобретения Устройство для управления преобразователем частоты с непосредственной связью, содержащее датчик тока нагрузки и генератор .задающего сигнала, связанные с сумматором, к выходу которого подключены компаратор и интегратор, имеющий накопительный элемент, подсоединенный ко второму входу компаратора, распределитель управляющих импуль СОВ и блок раздельного управления, отличаю щ ее с я тем, что, с целью улучшения гармонического состава тока нагрузки, повышения устойчивости и обеспечения равномерной загрузки силовых вентилей, оно снабжено управляемым ключом, шунтирующим накопительный элемент указанного интегра-тора, логическим инвертором, двумя элементами И и элементом ИЛИ, причем

выход компаратора связан с первым элементом И непосредственно, а со вторымчерез лог ческий инвертор, вторые входы элементов И связаны с прямым и инверсным выходами блока раздельного управления соответственно, а выходы элементов И подключены к управляющей цепи ключа через элемент ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент Великобритании 984567, кл. Н 02 Г ,1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 243046, Н 02Р 13/16,1966.

3.Сборник Преобразовательная техника ,НЭТИ, Новосибирск, 1975,с.20-24.

/

.J

Ч

t II If 11 ir,

О fl L.