Способ управления -фазным вентильным преобразователем Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к преобразовав тельной технике и может быть исттользовано в системах управления вентильными преобразователями, ведомыми сетью или нагрузкой. Известны способы импульсно-фазового управления вентильными преобразователями, основанные на сравнении напряжения синхронизации (опорного напряжения) с. постоянным напряжением 1 и 2J . Изме нение момента включения вентилей преобразователя обеспечивается изменением величины постоянного напряжения, являющегося в таких случаях напряжением управления, В качестве опорного напряжения используется напряжение, пропорциональное в каждый момент времени вопьтсекундному интегралу напряжения питающей сети. Указанные способы не обеспечивают инвариантности выходного напряжения при изменении величины и формы питающей сети, что является их недостатком. Наиболее близким техническим решением к изобретенюо является способ утьравления m -фазным вентильным преобрйзователем, состоящий в том, что в каждом из m -каналов интегрируют напряжение сети для получения опорного напряжения, интегрируют напряжение управления и сравнивают с опорным напряжением, формируют управл5яощий импульс в момент сравнения 3 . Недостатком такого способа является отсутствие инвариантности относительно измене НИИ, шпйющего напряжения, при использовании полностью управляемой мостовой схемы и в случае коммутационщдх и других ис кажений питающей сети. Целью изобретения является получеие инвариантности выходного напряжеия преобразователя от изменения сетеого напряжения по величине, форме и астоте, а также от величины нагрузки режиме преобразователя, ведомого сеью, и от изменения частоты и нагрузки . в автономного инвертора при линейной регулировочной характеристике, Поставленная цель достигается тем, что интегрируют в каждом из fn каналов соответствукацее анодное напряжение между соседними точками естественной коммутации на первом шаге интегрирования . с коэффициентом интегрирования К, интегрируют разность фазных напряжений, проходяших через последующую из указанных точек естественной коммутации на втором шаг© интегрирования с коэффициентом интегрирования К для схе с нулевыми вентилями, интегрируют фазное напряжение подле чего прохождения -через нуль на втором шаге интегрирования с коэффициентом интегрирования 5К для схем без нулевого вентиля, сравнивают полученное опорное напряжение с напряжением управления и формируют управляющий импульс в момент равенства этих напрягкений. Кроме того, интегрируют напряжение управления на первом шаге интегрирова,яия, фиксируют максимальное значение полученного напряжения управления в ко ц первого шага интегрирования. С Гжелью компенсации изменений дейст йуюшего значения линейного напряжения автономного инвертора под воздействием нагрузки напряжение управления формируют Хак часть действующего значения указанного напряжения. На фиг. 1 показаны диаграммы сетевого напряжения и вольтсекундных интегралов на первом и втором участках интрёгрирования и напряжение управления для однофазного преобразователя (т 2):, на фиг. 2 представлена блоксхема устройства для управления однофаз ным преобразователем, с помощью которого может быть реализован данный спо соб; на фиг. 3 блок-схема для управления ведомого нагрузкой автономного и вертора с обеспечением независимости выходного напряжения при изменении наг рузки. Согласно данному способу опорное на пряжение для управления в каждом канале m -фазного вентильногр преобразователя образуют следующим путем. Между двумя соседними точками естественной йоммутации, соответствующими данному каналу, на вход интеграторач подаетсяразность первой полуволны напряжения преобразователя со стороны переменного |тока и напряжения управления. Выходное |напр51Жение интегратора образует таким

7282O9 образом первый участок опорного 1ипряжения. Второй участок опорного напряжения непосредственно примыкает к первому и формируется между последующей точкой естественной коммутации и . ментом равенства опорного напряжения нулю, т.е. моментом формирования импульса управления. На втором участке На вход интегратора подается вторая полуволна напряжения преобразователя со стороны переменного тока. При этом на первом участке переменное напр51Женве берется с одним коэффициентом трансфо|гации, а на вто)эом - в обцем случае с друПОА коэффициентом. -йа основании изложенного для двух участков опорного напряжения можно записывать . J(K,U-U), (1) оо где со - круговая частота; постоянная времени ин-тегратора;- коэффициенты масштабирования для первой и второй полуволн напряжения напряжение преобразсжателя на стороне переменного тока; Uy- напряжение управления. Поскольку напряженке на стороне постоянного тока преобразователя при авлкчий нулевого вентиля Ja (2) а при езго отсутствий. к«. ) то, приняв К К , с учетом уравнеТ1Ия (2) получают 3-K:;u° v (4) а при Кл 2К. с учетом уравнения (3) ,, Uv ,(5) Таким образом, при заданной величине К напряжение оянозначно- определяется только напряжением управления и У , не будучи зависимым от переменного напряжения U преобразователя: его формы, величины, частоты и в общем случае сгалметрии. Эта инвариантность действительна для различных схем преобразов ия, в том числе для m -фазных. 57 В автономном инверторе величины нап ряжения со стороны постоянного и переменного тока связаны соотношением (а где и - действующее значение выходно го напряжения автономного и вертора; d - переменный коэффициент, зависящий от нагрузки инвертора. Если при использовании данного способа управления напряжение управления UY формировать как часть действующего значения выходного напряжения U инвертора, т.е. обеспечить (7) гце К,, - постоянный коэффициент, то с учетом выражений (7) и (4) -, откуда ввдно, что в этом случае обеспечивается независимость вьисодного напряжения инвертора от изменений нагрузки. Способ может быть реализован с по мощью устройства для управления однофазным преобразователем (фиг. 2) содержащего источник 1 синхронизирующего напряжения, двухполупериодные выпрямители 2 и 3, синхронизатор 4 масштабирующие усилители 5 и 6, cyммиpyюiщий усилитель 7, импульсные модуляторы 8 и 9.В установившемся состоянии на выходе усилителя 7 имеется сигнал К /U(t)-Uy , а на выходе усилителя (t Допустим, что моменту О на фиг. 1 а соответствует положение ключей 10 и 11 импульсных модуляторов, показанное на фиг. 2, что достигается с помощью синхронизатора 4. Импульсный модулятор состоит из ключей интегратора на усилителе 12с ограничением одной из полярностей его выходного сигнала в ком паратора на усилителе 13, С указанного момента до момента напряжение на выходе интегратора модулятора 9 изменяется как показано на фиг. 1 {резулы:№рукяцее напряжение). В момент - синхронизатор переключает ключи и напряжение интегратора Модулятора 9 начинает убывать. По достижении нуля компаратор переключается и выдает импульсы с выхода П. Для этого момента записано уравнение (1). Moayasftop, 8 работает аналогично со сдвигом на 180 эл.град. На фиг. 3 принятад следующие обозначения: 14 - инвертор, 15 - устройство. 096 выполненное в соответствии с фиг. 2, 16 нагрузка, 17 - устройство преобразования выходного напряжения в пропорциго- напьное напряжение управления. Использование предлагаемого способа управления позволяет для широкого круга преобразователей реализовать на однотипных устройствах структуры управления, обеспечивающие инвариантность выходного напряжения преобразователя относительно изменений его формы, частоты и величины. Формуланзобретения 1. Способ управления m-фазным вентильным прёобраэ ателем, состоящий в том, что в каждом из m каналов интегрируют напряжение сети для получения опорного напряжения, интегрируют напряжение управления и сравнивают с опорным напряжением, формируют управляющий импульс в момент сравнения, отличающийся тем, что, с целью получения инвариантности выходного напряже;ния преобразсеатёля от изменения сетевого напряжения по величине, форме и частоте, а также от величины нагрузки в режиме преобразователя, ведомого сетью, н от изменения частоты и нагрузки в режиме автономного инвертора при линейной регулирсжочной характеристике, интегрируют в кажд(л из rrr-каналов соответствующее, анодное напряжение между соседними точками естественной коммутации на первом шаге интегрирования с коэффициентом ингегрирования К, интегрируют разность фазных напряжений, проходящих через последукщую из указанных точек естественной коммутации на втором щаге интегрирования с коэффициентом интегрирования К для схем с нулевыми вентилями, интегрируют фазное напряж&ние после его прохождения через нуль на втором щаге интезгрирования с коэффициентом интегрирования 2 К для схем без нулевого вентиля, сравнивают полученное опорное напряжение с напряжением управления и формируют управляющий .импульс в момент равенства этих напряжений. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что интегрируют напряжение управления на первом шаге интегрирования, фиксируют максимальное значение полученного напряжения управления в конце первого шага интегрирования.

3. Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что, с целью компенсации измешния действующего значения ЛЕКебного напряжения автономного инвертора под воздействием нагрузки, напряжение управления формируют как часть действугщего значения указанного напряжения.

Источники информации, во внимание при экспертизе

1.Патент Франции К1- 2194072, кл. Н О2 Р 13/16, 197 3„

2,Авторское свидетельство СССР

N9 446939, кп. Н 02 Р 13/16, 197О.

Авт чэское свидетельство СССР №438087, кл. Н 02 Р 13/16, 1972,

г./

и.

d

Ш

и

16