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

Канал управления каждой фазой устройства состоит из однофазного выпрямителя 1, выход которого подключен к интегратору 2, выход которого подключен к нульоргану 3, а выход последнего подключен через блок 4 формирования импульса (блок 4 и последующие общие для всех фаз А, В и С вентильного преобразователя) к цепи управления ключа сброса интегратора 2 и к одному из входов распределителя 5 импульсов; распределитель импульсов, выходы которого подсоединены к силовой части вентильного преобразователя (ВП) 6; двигатель 7 постоянного тока, якорь которого подключен к силовой части вентильного преобразователя 6, датчик 8 напряжения и датчик 9 ЭДС двигателя, выходы которых подключены на вход второго интегратора 10 через компаратор 11 и однополярный масштабирующий усилитель 12. Управление ключом сброса интегратора 10 осуществляется от сборки укороченных управляющих импульсов преобразователя 13. Выход интегратора 10 подключен к сумматору 14, как и выход компаратора 15, причем к входам последнего подключены источник 16 базового напряжения и суммирующий задатчик 17 управляющего сигнала, на первый вход которого подается сигнал управления t/вх, а на второй вход подключен выход датчика ЭДС двигателя. Выходы задатчика 17 управляющего сигнала и датчика 9 ЭДС подключены также на вход датчика 18 зоны вынужденного непрерывного тока (пороговое устройство с опорным сигналом LIS), выход которого совместно с выходом сборки управляющих импульсов преобразователя 13 подключен на входы логической схемы И 19, а выход последней и выход сборки укороченных синхронизирующих импульсов (от всех фаз) 20 подключены на разные входы триггера 21. На вход третьего интегратора 22 поступает сигнал , его выход подключен к входу интегратора 10, а цепь управления ключа сброса интегратора 22 подключен к соответствующему выходу триггера 21. Рассмотрим работу схемы. Каждая полуволна выпрямленного линейного сетевого напряжения однофазного выпрямителя 1 поступает на вход интегратора 2. Сигнал ИЬАЪ интегрируют от начала каждого полупериода сетевого напряжения до угла включения а, соответствующего моменту равенства между напряжением с выхода интегратора UZA и результирующим опорным напряжением L/on (фиг. 2,а) в сумме с корректирующим сигналом UK (фиг. 2,д) + к. Аналогично для других фаз (П (1) i/2B: f/on + K, C/2C i/on + K. п Причем U2A (я) - sin xdx К,и,пА (1 - cos а),(2) где UmA - амплитуда напряжения канала А; к - текущее значение угла управления;а - угол включения. Когда угол управления попадает в зону L вынужденного непрерывного тока при активной нагрузке, на выходе нуль-органа 3 формируют управляющие импульсы (в частности, для канала А - фиг. 2,6; 1, 2, 3 ... без коррекции и 1, 2, 3... после коррекции). Эти импульсы поступают через блок 4 управления на цепь управления ключа сброса интегратора 2, через распределитель 5 на управление силовой части вентильного преобразователя 6 и на ключи сброса интеграторов 10 и 22 через сборку укороченных направляющих импульсов преобразователя 13. К выходу ВП подключена якорная цепь двигателя 7 и датчик 8 напряжения, а к двигателю - непосредственно датчик 9 ЭДС. Сигналы с выходов этих датчиков поступают на компаратор 11, а разность этих сигналов и,, (К,Е.-К,и) поступает на вход однополярного усилителя 12, причем выходное напряжение его /,, 0при К,,Еа и,, К,(К,,и) при К,и,К,Е, в соответствии с эпюрами напряжения (фиг. 2,6). Интеграл от сигнала за каждый интервал вентильности преобразователя определяет влияние индуктивности якорной цепи на выходное напряжение ВП по сравнению с чисто активной нагрузкой при наличии ЭДС, причем выходное напряжение интегратора 10 (фиг. 2,д) является корректирующим сигналом UK, соответствующим вольт-секундному интегралу ВП в той части интервала проводимости, когда происходит инвертирование энергии, запасенной в индуктивности якорной цепи, В пределах одного интервала вентильности этот сигнал компенсирует влияние индуктивности якорной цепи, так как он прибавляется в сумматоре 14 к результирующему опорному напряжению t/oiuB результате чего происходит уменьшение угла управления на необходимую для компенсации на величину Да (фиг. 2,6), так как напряжение на выходе сумматора 14 + f/«. При этом за счет уменьшения угла управления на Да увеличивается сумматорный интервал проводимости ВП вольт-секундный интеграл выходного напряжения ВП на величину А5 (заштрихованная площадка, фиг. 2,г). Сушественно более медленное изменение площадок f/i2 и сигнала коррекции UK при изменении угла управления, добавлении AS обеспечивает устойчивость этого процесса линеаризации (процесс компенсации влияния индуктивности носит затухающий апериодический характер). В зоне вынужденного непрерывного тока уровень ЭДС двигателя не влияет на величину площадки S при работе на чисто активную нагрузку. Учет же влияния индуктивности для описан выше и пояснен на фиг. 2. В связи с этим на фиг. 3 и ниже в описании линеаризация поясняется для случая Ed 0. Для определения зоны вынужденного непрерывного тока предусмотрен датчик 18, представляющий собой пороговое устройство (нуль - орган) с опорным сигналом , равным управляющему сигналу Un, соответствующему углу управления а - ( (2) при любых колебаниях седатевого напряжения, причем сигналы LIB, /-22, как и базовое напряжение UQ, пропорциональны среднему значению сетевого напряжения ВП. При на выходе датчика 18 появляется сигнал логической «1, который поступает совместно с укороченными сигналами «1 из сборки управляющих импульсов преобразователя 13 на вход логического элемента И 19. В момент совпадения «1 команд из блоков 18, 13 на выходе логического элемента 19 формируется команда «1, переключающая триггер 21 в рабочее положение, при котором ключ сброса интегратора 22 размыкается и происходит интегрирование сигнала L22 (фиг. 3,ж). Сигнал с выхода интегратора 22 имеет пилообразный характер и иммитирует треугольную площадку S (фиг. 3,г), на которую по (1, 1) уменьшается выходное напряжение вентильного преобразователя в зоне вынужденного непрерывного тока L. В момент перехода текущей полуволны сетевого напряжения оканчивается площадка S и для ее точной иммитации необходимо в этот момент обнулять интегратор 22 за счет замыкания ключа сброса. Момент перехода всех синусоидальных напряжений через нуль фиксируется в сборке укороченных синхронизирующих импульсов 20 (фиг. З.е), поэтому в момент прихода очередного «1 импульса синхронизации триггер 21 переключается во внерабочее положение и сигнал соответствующего его выхода закорачивает ключ интегратора 22. Пока сигнал t/22 0 происходило его интегрирование в интеграторе 10, в результате чего на его выходе формируется корректирующий сигнал UK (фиг. З.а). С помощью выбора постоянной интегрирования интегратора 22 или величины сигнала LIZ масщтабпруют сигнал таким образом, чтобы получаемый сигнал коррекциикомпенсировалпотерю вольт-секундного интеграла S в выходном напряжении ВП за счет увеличения угла управления на Ла (фиг. 3,д, где показаны импульсы управления 1, 2, 3 ... без коррекции и Г, 2, 3 ... при наличии коррекции) и приращения эффективного вольт-секундного интеграла А5 в выходном напряжении ВП. Па фиг. 3,а показаны моменты формирования управляющих импульсов при наличии только управляющего сигнала Un и при введении коррекции UK. Таким образом, известный способ управления обеспечивает однозначную линейную зависимость «вход - выход для вентильного преобразователя независимо от характера нагрузки, токового режима и фазности. Формула изобретения Способ импульсно-фазового управления вентильным преобразователем по авт. свид. № 525224, отличающийся тем, что, с целью получения линейной зависимости между входным и выходным сигналами вентильного преобразователя независимо от характера нагрузки и токового режима, интегрируют разность сигналов пропорциональных ЭДС двигателя и выходного напряжения вентильного преобразователя на интервале инвертирования энергии, запасенной в индуктивности нагрузки, и полученный от интегрирования корректирующий сигнал суммируют с результирующим опорным напряжением, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 525224, кл. Н 02 Р 13/16, 1974 (прототип).

22

Us и,

,,, п

гас

2 Jl|3 |U S 5 6 |5 7| |7

УН

IJИиUиLJи

гсг, гдв i.

} я л } л л j

. 2

Uj

гм