Устройство для управления статичес-КиМ пРЕОбРАзОВАТЕлЕМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и может быть использовано для формирования опорного синусоидального напряжения в системах импульсно-фазового управления статическими преобразователями.

Известно уст|эойство, предназначенное для формирования опорного синусоидального напряжения в системах управления преобразователями, выполненное в виде полосового активного фильтра 1,

Однако в данном устройстве полосовой фильтр снижает величину выходного напряжения, имеет частотную зависимость фазы выходного напряжения,усугубляемую наличием частотно зависимых фазовращателей в цепях формирования опорного напряжения, а в переходных процессах образует паразитную обратную связь по току нагрузки преобразователя, способную привести к автоколебаниям.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, содержащее для каждой фазы питающего напряжения суммирующее устройство, трансформаторы тока и напряжения, первичные обмотки которых подключены к щине источника питания. Вторичное напряжение трансформатора напряжения поступает на первый вход суммирующего устройства, а ток вторичной обмотки трансформатора, тока поступает на второй вход суммирующего устройства 2.

Недостатками устройства является то, что эталонное активно-индуктивное сопротивление во вторичной цепи трансформатора тока является по существу дифференциатором тока, причем с уменьщением отнощения активной составляющей сопротивления к реактивной, что имеет место при увеличении мощности источника питания, расщиряется область, дифференцирования в сторону

высоких частот и снижается помехозащищенность устройства. Кроме того, это устройство не может быть использовано для статических преобразователей, питающихся от сетей с изменяющимся реактансом, например при питании от сетей, в которых производятся технологические или аварий-, ные включения и отключения синхронных генераторов, так как в этих случаях наруЩается пропорциональность эталонного сопротивления и внутреннего сопротивления сети как источника питания. Цель изобретения - расширение области применения, повышения помехоустойчивости и надёжности устройства для управления статическим преобразователем. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено логическим блоком и для каждой фазы питаюш,ей сети полосовым фильтром и переключателем, общий контакт которого подключен к входу суммируюш.его усилителя, а два других - соответственно к вторичной обмотке трансформатора напряжения и выходу полосового фильтра, который связан с входом узла управления, вход полосового фильтра подключен к выходу суммирующего усилителя, причем управляющий вход переключателя соединен с выходом логического блока, входы которого подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока коммутируемых фаз питающей сети. Кроме того для повышения надежности дополнительные нходы логического блока сое динены с выходами узла уиравлегыя преобразователем. На фи1. 1 показана функциональная схема устройства; ка фиг. 2 - пример воз-М.ожной реализации логического блока; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Фазные шины 1----3 питающего напряжения подключены к входу преобразователя 4, нагруженного на активно-индуктивную нагрузку. Управляющие импульсы для преобразователя 4 формируются блоком 5 управления входы которого подключенык выходам фор.мирователей 6-8 опорного синусоидального напряжения, каждый из которых содержит переключатель, общий контакт 9 которого подключен к входу суммирующего усилителя 10, полосовой фильтр И соединен с одним из контактов 12 переключателя, другой контакт 13 которого подключен к вторичной обмотке трансформатора 14 напряжения, а управляющий вход 15 переключателя соединен с выходом логического блока 16, остальные выходы которого соединены с формирователями 7 и 8, а входы с вторичными обмотками трансформаторов -19 тока первичные обмотки которых, а также первичная обмотка трансформатора 14 напряжения подключены к фазам 1-3 питающей сети. На фиг. 1 показаны также возможные связи логического устройства 16 с выходами блока управления 5 преобразователем. Логический блок 16 (фиг. 2) содержит две группы компараторов 20 и 21, причем выходы трансформаторов тока подключены к неинвертирующим входам компараторов 20 и к инвертирующим входам компараторов 21. Противоположные входы компараторов 20 и 21 подключены к нулевой шине источника питания логического устройства. Выходы компараторов каждой группь попарно подключены к входам элементов И 22-24 и 25-27, а вьгход каждого из элементов И подключен к одному из входов элементов ИЛИ 28-30. Выходы элементов ИЛИ соединены с управляющими входами переключателей. На схеме (фиг. 1 и 2) показан также вариант использования сигнала с выхода, блока 5 для повышения надежности работы предлагаемого устройства. Управляющие импульсы с выхода бло ка 5 управления поступают на единичный вход триггера 31, нулевой вход которого подключен к выходу одновибратора 32, вход которого соединен с выходом элемента 28. Одновибратор 32 формирует узкие импульсы от среза импульсов с выхода элемента 28. Сигнал с выхода триггера 31 (при данном варианте выполнения логического блока 16) подается на управляющий вход 15 переключателя формирователя 6. Для переключения других формирователей 7 и 8 логическое устройство снабжается аналогичными цепочнами (триггер 31, одновибратор 32), подключенными к соотвествующим выходам системы 5 управления и элементов 29 и 30. На временной диаграмме (фиг. 3) показано из.менение напряжения на выходе трансформатора 14 напряжения, соответствующее изм нению фазного напряжения питания преобразователя 4 (шина 1). Данное напряжение содержит коммутационные провалы(четыре за период в случае трехфазной мостовой схемы преобразователя), обусловленные падениями напряжения на внутреннем сопротивлении питающей сети во врема коммутации (параллельного включения реактансов щины 1 и щин 2 и 3 соответственно). Выходные сигналы трансформаторов 17-19 тока, действующие на входах логического устройства 16 также показанына временной диаграмме (фиг. 3). Интервалы проводимости тиристоров преобразователя в соответствии с диаграммой составляют примерно 120 эл. град. Во время коммутации тиристоров преобразователя 4 одновременно существуют сигналы положительной или отрицательной полярности на выходах трансформаторов 17 и 19, 17 и 18. Коммутация, соответствующая одновременному наличию сигналов на выходах трансформаторов 18 и 19 (коммутация шин 2 и 3), не вызывает искажения фазного напряжения шины 1 (напряжение на выходе трансформатора 14 напряжения). Таким образом, на выходе элемента 28 формируются импульсы, длительности которых соответствуют длительностям коммутаций, в которых участвуют шина 1 фазного напряжения сети. На выходе одновибратора 32 от срезов импульсов на выходе 28 формируются узкие импульсы, устанавливающие триггер 31 в нулевое состояние, в единичное состояЬие его устанавливают управляющие импульсы с выхода блок 5 управления, также показанные на диаграмме.

Устройство (например для фазы 1) работает следующим образом.

Если преобразователь 4 не работает, напряжение фазы 1, а значит и напряжение на выходе трансформатора 14, не содержит коммутационных искажений. На выходе элемента 28, а значит и на управляющем входе 15 переключателя, имеет место нулевой сигнал, в результате действия которого общий контакт 9 переключателя замкнут с контактом 13, т. е. на вход суммирующего усилителя 10 поступает неискаженное синусоидальное напряжение с выхода трансформатора 14 напряжения. На выходе полосового фильтра 11 действует такое же синусоидальное напряжение, как и на входе усилителя 10 (фазовый сдвиг равен нулю, амплитуды двух напряжений одинаковы).

При включении преобразователя 4 и сопутствующих его включению коммутациях тока в шинах 1-2 и 1-3, на выходе элемента 28 (логического устройства 16) появляются единичные импульсы, воздействующие на вход 15 управления переключателем и вь1зывающие такое его переключение, что замкнутыми оказываются контакты 9 12. В результате вход суммирующего усилителя 10 оказывается соединенным с выходом полосового фильтра 11, образуется замкнутая система из усилителя 10 и фильтра 11, отключенная от искаженной сети и продолжающая формировать опорную синусоиду в соответствии с теми начальными условиями, которые предшествовали коммутационному интервалу.

При завершении процесса коммутации контакт 9 переключателя замыкается с контактом 13 и усилитель 10 подключается к неискаженному напряжению с выхода трансформатора 14. Таким образом, на выходе фильтра 11 все время действует неискаженное синусоидальное напряжение, имеющее нулевой фазовый сдвиг относительно фазного (шины 1) напряжения и пропорциональную ему амплитуду. Для обеспечения устойчивости реального устройства, реализуемого по данному принципу, контурный коэффициент усиления разомкнутой системы из усилителя 10 и фильтра 11 должен быть близок к единице, а фазовый сдвиг в замкнутом контуре на частотах, близких к частоте его собственных колебаний, близок к нулю.

Логическое устройство 16, предназначенное для управления переключателем, подключено к трансформаторам тока 17-19 и работает в соответствии с уравнением к ar$t+a,Ci + a gji-f гдек - логический сигнал на выходе

элемента 28;

- логические сигналы, принимающие единичное значение при наличии положительных сигналов на выходах трансформаторов 17-19 тока.

atCzCt-логические сигналы, принимающие единичное значение при наличии отрицательных сигналов на выходах трансформаторов 17-19 тока: Функции определения наличия и полярности токов преобразователя 4 выполняют компараторы 20 и 21. Из-за запаздывания импульсов на выходе элемента 28, вызванного неидеальностью компараторов 20 и 21 и трансформаторов тока 17-19, в синусоидальном напряжении на выходе усилителя 10 могут иметь место коммутационные провалы незначительной щирины. Но ширина данных провалов не зависит от величины тока нагрузки преобразователя, а полосовой фильтр 11, ввиду незначительности ширины провалов, легко подавляет их, не внося фазовой и амплитудной погрешности в формирование опорного синусоидального напряжения на своем выходе. Кроме того, описанное явление может быть устранено связью дополнительных входов логического устройства 16 с выходами системы управления 5 (или систем) преобразователем 4 (преобразователями, подключенными к общему источнику питания - щины 1-3).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет сформировать опорное синусоидальное напряжение для управления (синхронизации) преобразователями, не внося фазовой и амплитудной погрешности при изменениях в щироких пределах величины тока нагрузки и выходного реактанса питающей сети. При этом формирование опорного синусоидального напряжения происходит без выполнения операции дифференцирования и не требует жесткой пропорциональной зависимости параметров своих компонентов и внутреннего сопротивления источника питания, которое может изменяться в широких пределах.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

jbixodf

Выход 7.

bModw

SxodS

31

2

sxoie

Вход

вход 8