Устройство для управления многофазным преобразователем Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ

1

Известные устройства для управления многофазным преобразователем, содержащие в -каждом канале управления синхронизатор импульсов, фазоимпульсный преобразователь, распределитель импульсов, блок автоматического симметрирования и распределитель импульсов, не исключают асимметрию импульсов управления.

Изобретение отличается т&л, что блок автрматического симметрирования импульсов снабжен форм1фователем сигналов рассогласования, подключенным входами к выходам измерителя рассогласования фазы, и формирователями сигналов коррекшш по числу фаз преобразования, включенных на выход указанного формирователя сигналов рассогласования и выполненных в виде двух ключей аналоговых сигналов, соединенных между. собой через преобразующий элемент, выход одного из ключей, являющийся выходом формирователя сигналов коррекции соединен с одним из входов суммйПРЕОБРАЗСЖЛТЕЛЕМ

рующего элетлента, подключенного к дополнительному входу преобразователя сигнала рассогласования и через второй суммирующий элемент, на второй вход которого подается управляющий сигнал ,к входам управления фазоимпульсных преобразователей, причем выходы всех фазоимпульсных преобразователей соединены с вторым взоодом указанного нэмерителя рассогласования фазы через

10 синхронизатор распределителя импульсов, входы управл ган которого подключевы к соответствующим выходам распределителя, импульсов, соединенным также с входами управления ключей анаtsлсмговых сигналов соответствующих формирователей сигналоб коррекции, а вход распределителя импульсов соединен с дополнительным выходом измерителя рассогласования фазы узла формирования

20 ЭКВИДИСТ6ШТНОЙ последовательности импульсов.

Это позволяет устранить асимметрию, импульсов управления, возникающую

teffrtiencTBiHe nonB.netntH регулярных пульсаций в управлягошем сиггиапе постоянного тока, а также возможной иеидентичности каналов фазоимпульснрго преобразования.J

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для управления многофазным преобразователем с общей системой коррекции межфазной и противофазной асимметрии (первый вариант); на фиг. 2 -ю то же, с раздельными системами коррекции межфазной и противофазной асимметрии (второй вариант),

Устройстве для управления многофазным преобразователем с общей системой j коррекшш межфазной и противофазной асимметрии (см. фиг. 1) состоит из трех об числу фаз - синхронизаторов 1, трех фазоимпульсных преобразователей 2, трех распределителей 3 выходных импуль- 20 сов, формирующих выходные импульсы и направляющих их к соответствующим вентилям, а также блока 4 автоматического ёйймётрирования импульсов управления. Блок 4 автоматического симметрирования 25 импульсов в качестве одного из основных узлов включает в себя узел 5 формирования эквидистантной последовательности импульсов. Этот узел состоит из управляемого генератора 6 импульсов, связанно- зо го через преобразователь 7 сигналов рассогласования гС выходами измерителя 8 рассогласования фазы, один из входов которого связан с выходом генератора импульсов, а второй через син- 35 хронизатор 9 распределителя импульсов с выходами всех фазоимпульсных преобразователей 2.

Синхронизатор 9 в момент ввода преобразователя в работу пропускает на 40 измеритель 8 выходной импульс того преобразователя 2, который соответствует состоянию распределителя 1О импульсов, занятому им при подаче питания на устройство, т.е. синхронизирует 45 работу распределителя Ю и, следова тельно, всего блока 4 в соответствии с работой фаэоимпульсных преобразователей.

Измеритель 8 имеет два выхода 11 50 и 12, йа которых выделяется рассогласование соответственно при опереженшО импульсами генератора импульсов фаэоимпульсных преобразователей 2 и при запаздывании относительно55

них. К этим выходам подключен формирователь 13 сип1алов рассогласования, выход кЬторого соединен со в.свми входамиформирователей 14 сигналов коррекгши, состоящих иа двух |пгалого1л.1х ключой 15 и 16 и преобразопателя 17 сигнала. Входом формирователя .14 Я1гляе1х;я вход ключа 15, а выходом - выход ключа 16 Преобразователь 17 сигнала включен между ключами 15 и 16.

Число формирователей 14 равно числу фаз преобразования. Выход каждого формирователя 14 соединен с соответствующим входом сумматора 18, а выход сумматора 18 - с дополнительным входом преобразователя 17 и одним из входов второго сумматора 19. На второй вход сумматора 19 поступает сигнал управления преобразователем. Выход сумматора 19 подключен к входа

управления всех преобразователей 2. Сумматор 19 не относится собственно к блоку 4. В том или инрм виде он содержится в любом устройстве управления преобразователем. Для подключения блока 4 требуется лишь обеспечение дополнительного входа с целью ввода корректирующего сигнала. Аналоговые ключи 15 и 16 управляются сигналами с соответствующих выходов распределителя 10. Вход распределителя 10 связан с допотшительным выходом измерителя 8

:на котором формируется импульс управления. Передний фронт этого импульса совпадает с задним фронтом импульса рассогласования.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Отсчет фазы импульсов управления производится от импульсов синхронизаторов 1, появляющихся в момент перехода коммутйрукэщего напряжения через нуль. Среднее значение фазы импульсов преобразователей 2 определяется сигналом управления. , На входы измерителя 8 поступают две последовательности импульсов - эквидистантная от управляемого генератора 6 и импульсы фаэоимпульсных преобразователей 2, которые проходят через синхронизатор 9 синхронизируя при пуске устройства работу распределителя 10 с работой фаэои путтьсных преобразователей 2. Синхронизатор 9 осуществляет также защиту блока 4 от возможных сбоев распределителя 10 импульсов. Измеритель 8 выделяет рассогласование по фазе между соответствующими импульсами этих последовательностей в виде длительности импульса. Причем при опережении импульсами генератора 6 импул.сов преобразователей 2 сигнал появляется на 57 выходе 11 опережения, а при запаздывании - на выходе 12 запаздывания. Преобразователь 7 сигналов рассогла сования вьфабатывает сигнал, пропорциональный среднему за период сети рассогласованию, и воздействует на генератор 6, изменяя фазу эквидистантной последовател1 ности импульсов в сторону уменьшения этого рассогласования. Таким образом, фаза эквидистантной после довательности импульсов в статическом режиме всегда совпадает со средним значением фазы импульсов преобразователя. Формирователь 13 форм1фует на сигналы рассогласования в виде импульсов в соответствии с принятым видом модуляции, например в простейшем случае, в зависимости от знака рассогласования, - разнополярные ямпуль см равной амплитуды с длительностью, равной длительности импульсов на Ьходе формирователи 13. Эти импульсы пос тупают на входы всех формирователе 1 Ключи 15, утгоавлягаиые распредепителетл 10, пропускают на вход своего преобра зователя 17 только сигнал рассогласова ния, соответствующий данному каналу преобразования. Преобразователь вырабатывает сигнал, пропорциональный либо рассогласованию, либо интегратору от рассогласования - в зависимости от iipH нятого закона коррекции. Этот сигаал в течение интервала времени, определяемого распределителем 10, воздействует на вход сумматора 18, и далее, складываясь с сигналом управления на сумматоре 19, - на входы/управления фазо- импульсных преобразователей, корректир Аазу соответствующего импульса в сторону уменьшения исходного рассо1гласовё ния. Так замьпсается контур отрицатете.ной обратной связи по рассогласованию. Если в качестве преобразователя 17 испрльзовать интегрирующее звено, то асимметрия, обусловленная статической ошибкой контура коррекции, может бьггь сведена к нулю. Таким образом, за счет автоматическотого синфазирования с импульсами эк дистантной последовательности на выходе описанного устройства образуется симметричная система импульсов управления. Сигнал с выхода сумматора 18 воздействует на дополнительный вход преобразователя 7. Этим исключается постоянная составляющая в суммарном 7 сигнале коррекции, вли$1юшая на среднее значетсие фазы импульсов управления. В преялага июм устройстве управления блок ав1х матического симметрирования импульсов, несмотря на его инерционность, не влияет на быстродействие управления -н вместе с тем комп«1сирует асимметрию, обусловленную регул$фными пульсациями в сигнале управления. Путем небольшого усложнения схедлы 1ожно ввести раздельную компенсашпо противофазной и межфазной асимметрии импульсов. Такой принцип симметрирова-i ния значительно расширяет возможности; системы управлетгия щюобразователетл. Наприм, при длительных несимметричНых режимах работы преобразователя (кс юткое однофазное или двухфазное замыкание), отключая ме)пфазное симметрирование, можно обеспечить более выгодный режим работы преобразователя. При этом сохраняется высокая симметрия противофазных импульсов. Кроме того выбрав более высокие п едаточные коэффициенты по каналам противофазной коррекции, можно поддерживать противофазкую симметрию с большей точностыо, ч&л межфазную, так как требования к подде1)){(ашоо противофазной симметрии обычно более высоки по сравнению с межфазной. Для коррекции межфазной асимметрии выбираются каналы угфавления либо четными, либо нечетными вентилями преобразователя. Тогда дополняющие каналы. будут обеспечивать противофазное симметрирование. На тфеобразователк кор-ректоров межфааной асимметрии при этом подается сумма сигналов рассснгласования, соответствующих данной фазе сети, при выходной сигнал преобразователя воздействует на фазу обоих импульсов управления данной фазы. На преобразователи корректоров противофазной ас.имметрии подается разность сигналов рассогласования, соотв.етсТвующих данной фазе, а сигнал преобразователя воздействует только на фазу импульса канала противофазного симметрирования. Это достигается путем введения в блок 4 дополнительного несложного узла формирования сигналов противофазного рассогласования и простой логической схемы, обеспечивающей требуемую последовательность работы аналоговых ключей. Функциональная схема такого устройства представлена на фиг. 2. В блок 4 введен формирователь 2О сигналов противофазного рассогласования, входы которого соединены с выходами 1 и 12 измерителя 8, а входы управления с соответствующимн выходами распредел теля, 10 импульсов. Выход формировател 2О связан со входами формирователей, обеспечивающих противофазное симметрирование, В данном случае для противофаз ного симметрирования выбраны форм1фователЕ воздействующие на импульсы управления четйЫх вентилей 21, 22, 23 Входы остальных формирователей подклю чены к формирователю 13 сигналов рассогласования. Эти формирователи обеспечивают межфазную симметрию. Д}Ш :у1фавлёнйя шальгбвмш кйюч1амй в фо)мир6вателях сигналов коррекций введеты допога1ительные элементы ИЛИ Число их равно т/2 . В рассматриваемом примере их три, и каждый элемент ИЛИ 24 вьфабатьтает сигналы управления фо рмирователем 14, соответствующим данной фазе сети. Входы управления ключа 16 формирователя, обеспечивающего ме)5 ааное симметрирование, и ключа 15 рмщюватепя, обеспе41гоающего противофазное симметрирование, 6o(§;feHeHbf с вь1ходом соотвё Ётвуйшег элемента ИЛИ 24, входы которого подключены к выходам распределителя 1О, соответствующим данной фазе сети. Вхо- ды управления ключей 16 формирователе обеспечивающих противофазную симметри соеданены с выходами распредейггеля 1О Sfёе§ствующимй данным каавлем ггоеобразования. В рассматриваемом приме ре это йаналы чётных вЪнтилей 21,22,2 В остальном схема устройства не отличается от описанной, изображенной на фиг. 1. Необходимо отметить, что в устройстве по фиг. 1 сумматор 18 и аналоговые ключи 16 выполняют функгши переключения сигналов и могут быть зам«1ены многоканальным коммутатором. Сумматор 18 может выполнять и свои прямые функции - сложение сигйалов, :.. : Возможен вариант устройства, отличающегося тем, что на формирователи 14, влияющие на межфазную симметрию, от формирователя 13 проходят сигналы рассогласования от обоих каналов, соответствующих данной фазе сети. Преобразователь вырабатывает сигнал коррекции, пропорциональный сумме (интегралу от суммы) этих сигналов рассогласования. Это очень легко реализуется, если в качестве преобразователя ,используется интегратор. Сигнал коррекции межфазной асимметрии воздействует на фазу обоих кмпупъсов, вырабатываемых соответствующим преобразователем 2. Это обеспечивается ключами 16, которые открыв,аются два раза в период.. Преобразователь 17 в формирователях 14, корректирующих противофазную асимметрию, вырабатывдет сигнал, пропорциональный разности (интегралу от разности) сигналов рассогласования данной фазы С1ети. Это легко реализует;ся, если преобразователем является интегратор. В этом случае необходимо, чтобы сигналы рассогласования с формирователя 20, соответствующие, например нечетным вентилям, имели пблярносгь, противоположную этим же сигналам, формируемым формирователями 13. Формирователь 20, выполняющий это условие , имеет весьма Несложную схему. Сигнал коррекции противофазной асимметрии, суммируярь с сигналом Коррекции межфазной асимметрии, воздействует лишь на фазу JDinyrtbcoB управления четными вентилями. Это осуще::твляется ключом 16, противофазным фдрмщЬователю,-который открывается лишь раз в период. Исходная асимметрия, связанная с нейд нтйчнрстью каналов управления и несимметрией коммутирующих найряпкений, может быть скрмпшсирована в устанрв ивш&лся режяме практически при лю.бой ее Величине. Допустимая же велич1ша пульсаций ВХОДНОГО) сигнала, с которой еще может сгфавитьса симметрирующее устройство, зависят от 1астоты пульсаций. При этом максимальная крутизна напряжения пульбавдш не должна превьщтать крутизны опорного йапряжения фазосдвигающего устройств, иначе симметрирующее устройство не сможет работать, из-за врзникнрвения вибрационной неустойчивости. Для линейного опорного напряжения двойная амплитуда пульсаций частоты 5 О Гц может достигать 1ОО . ( . 60% от полного диапазона изменения входного сигнала, что соответствует максимальной асимметрии дoi6O град), С ростом частоты допустимая амплитуда пульсаций пропорционально уменьшается. Описанное устройство содержит блок автоматического симметрирования импульсов, универсальный в том смысле, что рн являе:Тся внещним по отношению к ястеме фазового управления и может быть применен с системой любого типа. При этом нужно согласовать только ypoBiffl входных и выходных сигналов. Так как симметрирующее устройство легко может быть заблокировано запиранирм всех ключей выходного коммутатора, в случае отказа любого из других его элет ентов надежность системы управления в целом практически не сни кается, несмотря на относительную сложность схемы снмметрирбванда. Кроме того, при раздельной компенсации межфазной и противофазной асимметрий отключаться может только часть симметрирующего устройства, содержащая отказавший элемент. Обнаружить отказ достаточно легко по наличию асимме1фн импульсов в течение интервала; превышающего время отработки возмущений симметрирующим устройством. Формула изобретения 1. Устройство для управления мйогофазнь1м преобразователем, содержащее в каждом канале синхронизатор импульсов, фазоимпульсный преобразователь ти распределитель управляющих импута.сов, а также б.лок автоматического симметрирований, включакшшй в себя узел формирования эквидистантной после довательности импульсов, состоящий-из управляемого генератора импульсов, под ключенного к входу измерителя рассогласования фазы, выходы которого чбрё& преобразователь сигналов рассогласован /соединены со входом управляемого гене .ратора импульсов, и распределитель ИМпульсов, о т л и чаю щ е е с я тем, :-что, с целью устранения асимметрий импуль.сов управления, возниканзшей всл ствие появления регулярных пульсйтЩй в управляющем сигнале постойнйого тЬк а также возможной неидентичности каналов фазоимпульсного преобразования, блок автоматического симметрирования импульсов снабжен формирователем сигналов рассогласования, подключенным входами к выходам измерителя: рассогласования фазы, и формирователями сигналов коррекций по числу фаз преобразования, включенных на выход указанного формирователя сигналов рассогласования и выполненных в виде двух ключей аналоговых сигналов, соединенных между собой через преобразующий элемент, причем выход одного из ключей, являющийся выходом формирователя сигналов коррекция, со динея с одним из входов суммируюшетчэ элемента, подключенного к дополнятеяьшзму вх1рду преобразователя сигнала расссмгласювания, и второй суммярукипяв ,%а атхфоЙ вход которого подается управляющий сигнал, - к входам управления фазоимпульсных преобразователей, а выходы всех фазоимпульсных преофазователей соединены со вчхфым входом указанного и лерителя расоогласовайия фазы через синхронизатор распределителя импульсов, входы управления которого | подключены к соответствующим выходам распредвлиг1вЛя ймйульоов, соединшным также со входами упрайЛ Сия ключей аналоговых сигналов соответствующих формирователей сягнапов кор/рекшя, а вхдд распределителя импульсов .соединен с дополнительаым ; . выходом измерителя 1рассс гласования фазы узлаформщх вания эквидистантной последовательности тлпульсов, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью Осуществления раздельной коррекции противофазной и межфазной асвммеарий, блок автоматического симметрирования снабжен формярователе г сигналов прЬтйЪфазного рассогласования, подключенньгм к выходам измерителя рассогласования фазы, входами управления связанного с выходами распределителя ймяульсов, а выходом t входами формирователей сигналов , СоОтветствук)1цйх четным (нечетньил) вентилям Преобразователя, прнч&л выход формирователя сигналов рассогласования подключен к входам формирователей сигналов коррекции, соответствующих нечетным (четным) вентилям преобразователя, а входы управлений обоих ключей аналоговых сигналов каждого формирователя сигналов коррекция, соответствующего нечетному (четному) вентилю, и вход управления входного ключа аналоговых сигналов формирователя сйигналов коррекции, соответствующего четному (нечетному) вентилю той же фазы, подключен на выход логического элемента ИЛИ, связанного входами с выходами распределителя импульсов, соответствующими данной фазе сети, а входы вторых ключей формирователей сигналов коррекции, соответствующих четным (нечетным) вентилям, связаны непосредственно с соответствующим выходом распределителя импульсов.

f/

22

23