Способ одноканального фазового управления вентильным преобразователем Советский патент 1979 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано аля управления мостовыми преобразователями напряжения в системах автоматизированного электропривода переменного и постоянного тока. Известен способ фазового управления вентильным преобразователем, заключающийся в том, что из напряжения питающе сети формируют синхронизирующую после- довательность импульсов, относительно ко торых сдвигают управляющие импульсы на величину, зависящую от сигнала управления, и распределяют импульсы управления по вентилям преобразователя ij . Недостатками такого способа являются низкие точность и быстродействие. Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ одноканального фазового управления вентильным преобразователем, заключающийся в том, что формируют опорную послецоватйльность импульсов в моменты перехода через нуль фазных напряжений преобразователя, послецовательность импульсов управления формируют путем сдвига по фазе в общем канале савига, состоящем из нескольких последовательно соединенных блоков задержки, на величину, зависящую ог сигнала управления, и распределяют импульсы управления по управляющим входам вентилей преобразователя 2 . Недостатками этого способа являются существенная инерционность и ограниченная статическая и динамическая точность. Так как запуск очередного блока задержки осуществляется после окончания работы предыдущего, то происходит запаздывание управления, зависящее от числа последовательнр соединенных блоков задержки, что снижает быстродействие и увеличивает динамическую ошибку. Кроме того, формирование общего сдвига как суммы задержек в группе блоков задержки требует высокой стабилизации их параметров, так как разброс параметров приводит к большой статической ошибке в канале сдвига. Целью изобретения является повышение быстродействия и точности и уменьшение динамической ошибки. Это достигается тем, что по предлагаемому способу включение каждого очередного вентиля в выпрямительном и инверторном режимах рабо ты преобразователя производят через общий канал сдвига, имеющий четыре режима работы при этом в выпрямительном режиме в момент to естественного включения очередного вентиля запускают канал сдвига в первом режиме, если предыдущий вентиль к этому моменту уже включен, или в момент (.- Q запускают канал сдвига во втором режиме, если предыдущий вентиль был вкгаочен после момента -to соответственно в инверi - торном режиме в момент , t- - запус кают канал сдвига в третьем режиме, если предыдущий вентиль к этому моменту уже включен, или в момент Q - за пускают канал сдвига в четвертом режиме если предыдущий вентиль был включен пос ле момента t -f -g- , причем в первом режиме сдвиг по фазе производят на oL величину зависящую от сигнала управленияво втором режиме на величиоС - -7 ) в третьем режиме ина 7Г величину сХ- - - и в четвертом режи / 2П ме - на величину сД- - 5Кроме того, сигналы запуска канала сдвига формируют в соответствующие моменты перехода через нуль фазных и линейных напряжений питания преобразовате ля, синхронизированные признаками каналов управления вентилями и режимов рабо ты канала сдвига, причем каналы управле ния вентилями переключают одновременно с запуском канала сдвига. На фиг. 1 изображен график процесса управления по описываемому способу; на фиг. 2 - функциональная схема устройства реализующего способ. Сущность изобретения заключается в следующем. Угол сС управления может меняться в поддиапазонах О - - и - f соответственно в выпрямительном и инверторном режимах работы вентильного преобразователя. Так как период следования импульсов опорной последовательности, соответствую щих моментам естественного включе ия вентилей в трехфазном мостовом преобразователе, равен - г - ( Щг6 - число 5 ( . вентилей), то при о(,%- момент формирования управляющего импульса возникает после прихода очередного импульса иослеаовптальиостИ, соответствующего моменту естественного включения следующего вентиля. Для использования одного канала сдвига во всем диапазоне изменения угла oL- управления в 1 редлагаймом способе 1реаусматриваются режимы f)a6oты канала сдвига, запуск которого зидер .. гп живается по фазе на .|ответственно для случаев .fHf.cl. Моменты запуска канала сдвяга в разных режимах формируют из соответствующих импульсов опорных последовательностей, полученных в моменты перехода через нуль фазных (Ueb О) и линейнык () напряжений питания преобразователя. Выбором соответствующих импульсов первой опорной последовательности (иф 0) осуществляют запуск канала сдвига во втором и третьем режимах., а выбором соответствующих импульсов второй опорной последовательности (Уд О) осуществляют запуск канала сдвига в первом и четвертом режимах. Выбор же соответствующих импульсов осуществляют при помощи признаков каналов управления вентипями и режимов работы канала сдвига. На фиг. 1 показан вариант формирования импульсов управления для вертикального принципа управлершя, при котором формирование импульса управления происходит в момент равенства сигнала управления- и опорного сигнала. Опорный сигнал изменяется в выпрямительном режиме по косинусоидальной, а в инвертном по синусоидальной зависимости от угла управления. При этом выходное напряжение преобразователя изменяется линейно в зависимости от сигнала управления. Если импульс ynpaenefiHfl дпя i-ro вентипя сформировался в точке N. , что соответствует оС - , то для 1 +1-го вентиля производят запуск канала сдвига в первом режиме в момент Е естественного зажигания 1 + 1-го вентиля. При этом в канал сдвига вводят сигнал (EF) и начинают изменять его по косинусоидальнэй зависимости во времени. Если импульс управления 1 -го вентиля сформировался в момент |-.4 соответствует , то для -f--lго вентиля производят запуск канала сдвига во втором ягжиме в момент 5 со сдвигом на - относительно момента Е естественного зажигания i + 1-го вентиля no импулг.су 11О|)1.с)й опорной последоватол иости ( Uc - О), IlfjH этом в канал сдвиг Езпогдят о1К)И1ый сшиал NvcT.2 0,87 ( SQ ) ч продолжают изменять ег по косииу(.:с)наальмому закону. Если импул управления для i -го вентиля сформироNg , что соответствует вался в мэмэнг It .Sir то для 1 + 1-го ir 3 - б вентиля производят запуск канал } сдвига в т)ет1,ем режимо в момент 3 но импульсу первой опорной носдецовательност (С1ф О) со сдвигом на -g- относительно момента Е. При этом опорный сигнал начинают изменять О п синусоидальной зависимости. Если же импульс управления для i -го вентиля сформировался в момент N , что соответствует .tr, то для 1+ вентиля нроизвоцят запуск канала сцвига в четвертом режиме в момент N по импульсу второй опорной последовательности () со сдвигом на - относительно момента Е. При этом в Канал сцвига вводят начальный опорный сигнал N . - О,)и продолжают изменять его по синусоидальному закону. Благодаря этим операциям в канале сдвига исш льзуется только один блок сдвига, работающий по вертикальному принципу, что позволяет повысить быстродействие и точность работы системы. Устройство (см. фиг. 2) содержит блок 1 формирования импульсов сие)хронизэции, блок 2 выбора режима запуска, фазосдвигающий блок 3, блок 4 распределения импульсов и выходные клапаны 5. Входом 6 блок 1 подключается в трехфазной сети переменного тока. Выход 7 блока 1, на котором формируется последо ватепьность импульсов синхронизации, подключен, к входу блока 2. Выход 8 бло ка 2, на котором формируются сигналы запуска, подключен к входам блоков 3 и 4, а выход 9, на котором формируется признак режима запуска, - к входам блоков 1 и 3. На вход 1О блоков 1 и 3 поступает признак режима работы преобразователя, а вход 11 - сигнал управления. Выход 12 блока 3, на котором формируются имнульсы управления вентилями подключен к входам блока 2 и выходных клапанов 5. Выход 13 блока 4, па котором формируется признак работы соответ ствующего вентиля, подключен к управляющему входу группы клапанов 5, выходы 14 которых через блоки-формиров 1тели (на схеме не показаны) подключ мпл к ун ()4б равляюшим входам вентилей преоб)азователя. Устройство работает следующим образом, В блоке 1 из трехфазного переменного напряжения преобразователя формируются две опорные последовательности импульсов, образованные в моменты перехода линейного и фазного напряжений преобразователя через нуль. Из этих последовательностей в зависимости от признака режима работы преобразователя (выпрямительный или инверторный) на входе 1О, от признакарежима запуска на входе 9 и признака работы соответствующего вентиля на входе 13 на выходе 7 блока 1 формируется последовательность импульсов синхронизации. На основе логического анализа последовательности поступления импульсов синхронизации на входе 7 и импульсов управления вентилями на входе 12 в блоке 2 формируются сигналы запуска и признаки режима запуска, управляющие работой блоков 1, 3 и 4. По сигналу запуска на выходе 8 блока 2 производится переключение блока 4 распределения импульсов, один из потенциальных выходов которого подготавливает для срабатывания один из клапанов 5, соответствующих работе очередного вентиля. Одновременно сигнал с выхода 8 запускает блок 3 сдвига. Блок сдвига обычно содержит формирователь управляющего сигнала, преобразующий аходной сигнал на входе 11 в удобную для сравнения форму, формирователь опорного сигнала, включающий в себя также блок установки начального опорного сигнала, и блок сравнения опорного и управляющего сигналов. Кроме того, блок 3 может включать в себя также блок линеаризации для линеаризации вл ходной характеристики преобразователя и блок ограничения для ограничения углов управления по максимуму и минимуму. Опорный сигнал в блоке 3 начинает формироваться с момеЕ1та запуска канала сдвига сигнала на выходе 8 в зависимости от признака режима работы преобразователя на входе 1О и признака режима запуска на выходе 9. В первом режиме запуска в выпрямительном режиме работы преобразователя в момент запуска из блока установки в формирователь опорного сигнала вводится начальное значение опорного сигнала максимальной величины и затем опорный сигнал начинает изменяться (линейно умень- шаясь или по косинусоидальному закону в случае линеаризации). Во втором режиме запуска в выпрямительном режиме вводит ся начальный опорный сигнал, соотватствующий предварительному сдвигу на - , и затем опорный сигнал продолжает умень шаться по выбранному закону. В третьем режиме запуска в инверторном режиме опорный сигнал изменяется от нуля в сто рону увеличения (линейно или по синусоидальному закону). В четвертом режиме запуска в инверторном режиме вводится начальный опорный сигнал, соответствующий предварительному сдвигу на - относительно нормального запуска, и затем опорный сигнал увеличивается по выбранному закону. Переменный опорный сигнал непрерывно сравнивается с управляющим сигналом в блоке сравнения, В момент совпадения сравниваемых сигналов на выходе блока 3 формируется импульс управления, который проходит через открытый соответствующим выходом 13 блока 4 распределения импульсов клапан на управляющий вход соответствующего вентиля преобразователя, включая его. Формула изобретения 1. Способ одноканального фазового уп равления вентильным преобразователем, состоящий в том, что формируют опорную последовательность импульсов,, сиахронизированную напряжением питания преобразователя, последовательность импульсов управления формируют путем сдвига по фазе относительно импульсов опорной последовательности на величину, зависящую от сигнала управления, и распределяют импульсы управления по управляющим входам вентилей преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности и уменьшения динамической ошибки, включе ние каждого очередного вентиля в выпрямителцном и инвергорном режимах работы преобразователя производят через общий канал сдвига, имеющий четыре режима работы, при этом в выпрямительном режиме в момент tp естественного включения очередного вентиля запускают канал сдвига в первом режиме, если предыдущий венгипь к,этому моменту уже включен, или в момент tj-i 4 - запускают канал сдвига во втором режиме, если предыдущий вентиль был включен после момента t., , соответственно в инверторном режиме в момент to запускают канал сдвига в третьем .име, если предьщущий вентиль к этому моменту уже включен, или 21г- В момент fe,, запускают канал сдвига в четвертом режиме, если предыдущий вентиль был включен после моментапричем в первом режиме сдвиг по фазе производят на величину оС, зависящую от сигнала управления, во втором режиме - на величину - , в третьем ре- с - -fT жиме - на величину о( ив четвертом clr режиме - на величину cL . 2. Способ по п. 1, отличающий с я тем, что сигналы запуска канала сдвига формируют в соответствующие моменты перехода через нуль фазных и линейньк напряжений питания преобразователя, синхронизированные признаками каналов управления вентилями (выпрямительный или инверторньгй режим) и режимов работы канала сдвига, причем каналы управления вентилями переключают одновременно с запуском канала сдвига. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ситник Н. X., Шурупов Г. П. Силовые кремниевые вентильные блоки. Энергия, 1972, с. 29-33. 2.АН.ХИМЮК В. Л. Одноканальная система управления с широким диапазоном угла зажигания. - Журнал Электротехника, № Ц, 1970, с. 8-1О.