Способ управления тиристорным преобразователем Советский патент 1980 года по МПК H02P13/16 

1

Изобретение относится к электротехнике, а име«но к способам управления силовыми тиристорными преобразователями и может быть использовано для уп- 5 равления тиристорньм возбуждением синхронных машин.

Известен способ управления тиристорньм преобразователем (ТП), состоящий в том, что формируют опорное о напряжение пююобразной формы, синхронизированное с напряжением сети,. сравнивают с изменяемым по величине постоянным управляющим напряжением и в момент их равенства формируют |j импульс управления l.

Недостатком данного способа является ограниченные функциональные возможности при использовании преобразователя в системе возбуждения 20 электрических машин переменного тока, где в качестве напряжения управления, используют напряжение или ток статора машины.

Наиболее близким к предлагаемому 25 является способ управления тиристорным преобразователем, состоящий в том, что формируют опорное напряжение пилообразной формы, синхронизированное с напряжением сети, сравниг Q

вают опорное напряжение с напряжением управления и в момент их равенства формируют импульс управления 2 J,

Недостатком данного способа управления тиристорным преобразователем являются ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе формируют напряжение управления пилообразной формы, синхронизированное с напряжением синусоидальной формы той же частоты, что и напряжение сети, фаза которого меняется относительно напряжения сети, причем, если угол наклона опорного напряжения больше угла наклона управляющего напряжения формируют управляющее пилообразное напряжение от минимального значения, равного мгновенному значению опорного напряжения при минимальном угле управления, до максимального значения, равного мгновенному значению опорного напряжения при максималг.ном угле управления, а в случае, если угол наклона опорного напряжения меньше наклона управляющего напряжения, ограничивают максимальное значение управляющего напряжения промежуточным значением относительно источника питания и мгновенн ного значения опорного пилообразного напряжения при максимальном угле управления и формируют вертикальные фронты ограничений опорного напряжения, как перепады напряжений; от максимального значения напряжения источника питания до значения опорного напряжения при минимальном угле управления и от значения опорного напряжения при максимальном угле управления до нуля питания. На фиг. 1 представлена временная диаграмма, характеризующая мо мент генерации управляющего импульса; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы ограничений по углу зажигания тиристоров; на фиг. 4 блок-схема управления тиристорным возбуждением бесщеточной синхронной машины по предложенному способу управления ТП. Кривой 1 на диаграммах обозначе опорное пилообразное напряжение, кривой 2 - управляющее пилообразное напряжение, кривой 3- напряжение сети, кривой 4- напряжение входного сигнала, начало опорного напряжения, 6 - мо мент генерации управляющего импуль са, 7 - угол включения тиристоров, 8 - угол между опорным 1 и управля щим 2 напряжениями, 9 - максимальный угол включения тиристоров; 10 минимальный угол включения тиристо ров; 10 - минимальный угол включения тиристоров . Блок-схема содержит тиристорный . возбудитель 11 бесщеточной синхронной машины 12, трансформатор 13 тока и трансформатор 14 напряже ния, сумматор 15, синхронизатор 16 генератор 17 управляющего пилообразного напряжения, формирователь 18 пилообразного напряжения, компаратор 19, умножитель 20 частоты и усилитель 21 мощности, выход которого является выходом устройства управления. Как показано на диаграмме (фиг точка пересечения опорного 1 и упр ляющего 2 пилообразных напряжений определяет момент б генерации управляющего импульса. Опорное напря жение 1 синхронизировано с напряже нием 3 сети, причем начало и конец формирования развертывающего фронт совпадают с переходом синусоиды сетевого напряжения 3 через нуль. Начало развертывагацего напряжения синхронизировано с напряжением 4 входного сигнала. Этим сигналом может быть, например, ток статсгра синхронной машины (СМ), фаза кото изменяется относительно напряжени в различных режимах работы СМ, либо фаза сигнала, полученного в результате суммирования тока и напряжения статора одной или различных фаз СМ в пропорциональности, соответствующей заданному закону регулирования. Фазовый сдвиг управляющего 2 пилообразного напряжения приводит к изменению угла 7 включения тиристороя. Угол 7 включения отсчитывается от начала 5 формирования опорного напряжения 1 до момента 6 генерации управляющего импульса. В случае фазавого сдвига управляющего напряжения 2 под влиянием фазы напряжение 4 входного сигнала до совмещения начал опорного 1 и управляющего 2 пилообразных напряжений (управляющее 1апряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала в этом случае показаны пунктиром), момент 6 генерации управляющего импульса определяется углом 7 включения, равным нулю. Это показывает, что фазовый сдвиг управляющего импульса связан коэффициентом усиления с вызвавшим его фазовым сдвигом управляющего напряжения 2. Величина коэффициента зависит от угла 8 между развертывающими фронтами опорного 1 и управляющего 2 пилообразных напряжений, так как при неограниченном изменении этого угла коэффициент усиления изменяется в широких пределах и имеет период повторяемости, равный Г . Диаграмма, представленная на фиг. 2, соответствует случаю, когда угол наклона ofiopHoro напряжения больше угола наклона управляющего напряжения. При фазовом сдвиге управляющего напряжения 2 за разрешенный диапазон управления, определяемый длительностью развертывающего фронта управляющего напряжения 2, развертывающие фронты опорного 1 и управляющего 2 напряжений не имеют точки пересечения, и ограничения по углу включения тиристоров достигаются следующим образом. При фазовом сдвиге управляющего напряжения 2 за разрешенный диапазон управления влево (управляющее напряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала на фиг. 2 показаны пунктиром) фазовое положение управляющего импульса однозначно определяется максимальным углом 9 включения тиристоров за счет равенства уровня напряжения, ограничивающего управляющее напряжение 2, мгновенному значению опорн-ого напряжения 1 при максимальном угле управления. , При фазовом сдвиге управляющего напряжения 2 за разрешенный диайазон управления вправо (в этом случае управляющее напряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала показаны штрих-пунктиром) фазовое положение управляющего импульса однозначно определяется минимальным углом 10 зажигания тиристоров за счет равенства уровня напряжения, соответствующего .началу форми рования развертывающего фронта упр ляющего напряжения 2, мгновенному значению опорного напряжения 1 пр.и минимальном угле управления. Диаграмма, представленная на фиг. 3, соответствует случгио, когд угрл наклона развертывающего фронт опорного напряжения меньше угла наклона развертывающего фронта управляющего напряжения. Опорное напряжение 1 имеет верт кальные фронты ограничений, сформированные как перепады напряжений от максимального значения напряжен источника питания до значения опор .ного напряжения 1 при минимальном угле управления и от значения опор ного напряжения 1 при максимальном угле управления до нуля питания. Максимальное значение управляющего напряжения 2 ограничено промежуточ ным значением относительно источни ка питания и мгновенного значения опорного напряжения 1 при максимальном угле управления. При фазовом сдвиге управляющего напряжения 2 за разрешенный диапазо управления влево (управляющее напряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала на фиг. 3 показаны пунктиром) фазовое положение управляющего импульса однозначно зафиксировано о носич ельно ограничивающего вертикал ного фронта опорного напряжения 1 при минимальном угле 10. При фазовом сдвиге управляклцего напряжения 2 за разрешенный диапазо управления вправо (в этом случае управляющее напряжение 2 и напряжение 4 входного сигнала показаны штрих-пунктиром) фазовое положение управляющего импульса однозначно зафиксировано относительно ограничиваннцего вертикального фронта опор ного напряжения 1 при максимальном угле 9. Устройство управления работает следующим образом. Сигналы с трансформатора 13 тока и трансформатора 14 напряжения п ступают на сумматор 15, где происхо дит их суммирование в фазовой после довательности и амплитудой пропорци ональности, определяемой заданным законом регулирования. С выхода сум матора 15 сигнал поступает на синхронизатор 16, представляющий фазо-. сдвигающий блок. Выходной сигнал синхронизатора 1 запускает генератор 17 пилообразног напряжения, с выхода которого управ ляющее пилообразное напряжение подается на один из входов компаратора 19. Синхронизирующее напряжение с тран сформатора 14 напряжения поступает на вход формирователя 18 пилообразного напряжения и с его выхода сформированное опорное пилообразное напряжение поступает на второй вход компаратора 19. В момент времени, когда разность мгновенных значений опорного и управляющего пилообразных напряжений изменяет свой знак, компаратор срабатывает и дифференцированный сигнал с выхода компаратора 19 подается на вход умножителя 20 частоты, с, выхода которого импульсы, расстояние между которыми 180 эл.град поступают на вход усилителя 21 мсяцности, выход которого соединен с управляющим входом тиристорного возбудителя 11. Использование в качестве сигнала управления второго развертывающего напряжения расширяет функциональные возможности и позволяет получить (без применения дополнительных устройств) коэффициент усиления, изменяемый в широких пределах, либо коэффициент усиления, изменяемый в процессе управления, а также ограничения по углу управления тиристоров, что значительно упроцрет систему управления ТП, снижает ее стоимость и повышает надежность. Формула изобретения Способ управления тиристорным преобразователем, состоящий в том, что формируют опорное напряжение пилообразной формы, синхронизированное с напряжением сети, сравнивают опорное напряжение с напряжением управления и в момент их равенства формируют импульс управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, формируют напряжение управления пилообразной формы, синхронизированное с напряжением синусоидальной формы той же частоты, что и напряжение сети, фаза которого меняется относительно напряжения сети, причем, если угол наклона опорного напряжения больше угла наклона управляющего напряжения, формируют управляющее пилообразное напряжение от минимального значения, равного гновенному значению опорного напряения при минимальном угле управлеия до максимального значения, равого мгновенному значению опорного апряжения при максимальном угле правления, а в случае, если угол аклона опорного напряжения меньше аклона управляющего напряжения, гра11ичивают максимальное значение правляющего напряжения промежуточным начением относительно напряжения

источника питания и мгновенного значения опорного пилообразного напряжения при максимальном угле управления и формируют вертик-альные фронты ограничений опорного напряжения как перепады напряжений; от максимального значения напрялсения источника питания до значения опорного напряжения при минимальном угле управления и от значения опорного напряжения при максимальном угле управ-i ления до нуля питания.

Источники информации, принятые эо внимание при экспертизе

1.Данюшевская Б.Б. Тиристорные реверсивные электроприводы постоянного тока, М., Энергия, 1970, с. 86.

2. Писарев А.Л., Деткин Л.П., Управление тиристорными преобразователями. М., Энергия, 1975, с. 23.

Фиг.2