Способ управления трехфазным мостовым тиристорным преобразователем и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО

I

Изобретение относятся к области электротехники и может быть использовано для упраяпекия током нагрузки тиртсторного преобразователя системы автоматизированного электрощтвода.

Известен способ управления тиристорным преобразователем, работающим на активно-индуктивную нагрузку и противо-ЭДС tU, по которому задают значение тока нагрузки н формируют синхронизированный с напряжением сети сигнал развертки, измеряют мгновенное значение тока нагрузки и открывают очередной тиртстор преобразователя, когда сигнал развертки меньше или равен сигналу, сформированной му из разности двух сигналов - задания и мгновенного значения тока нагрузки, причем сигтп развертки формируют как периодическую функцию времени, форма которой на каждом периоде неизменна.

Одиако по зтому способу нельзя достичь предельно по динамической точности работы преобразователя при различных нзменениях задания, тока нагрузки и двнгателя. ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Наиболее близким к изобретению техническим решением является одноканальное устройство Для управления, преобразоватеяек 2, заключающееся в том, что в моменты естественной коммутации каждого i-ro тиристора формируют синхронизирующий- импульс, по нему задают исходное нулевое значение и в интервале между моментами естественной коммутации формируют линейно изменяющийся во времени сигнал, по зтому же синхронизирующему им10пульсу запоминают номер очередного i-ro тиристора и подготавливают к прстуску импульса включения канал управления этого тиристора, сравнивают линейно изменяющийся сигнал с заданием и при превь1шенин им задания вы«Sдают импульс включения -го тиристора и стирают запомненный номер, а если импульс включения в течение i-ro интервала не выдают, то по следующему синхронизирующему импульсу запоминают дополнительный номер (i -4- 1)-го

20 тиристора, затем аналогично (i + 2)-го, по числу запомненных номеров тиртсторов и номеру подготовленного к пропуску импульса канала управления формируют соответствующий дрбавожый , который суммируют с линейно иэменяюпшмся сигналом и результат суммярования сравнивают с заданием аналогично предыдущему. Недостатком этого способа является то, что он не позволяет peiUHTb задачу постижения предельной динамической точности регулирования тока iiaipyjKH тиристорного преобразователя, работающего на активно-ивдуктивную нагрузку и прогиво-ЭДС. Целью изобретения является достижение предельной динамической точности управления током тиристорного преобразователя, работающего на активио-индуктнвную нагрузку и противо-ЭЛС. Цель достигается тем, что согласно известному способу дополнительно контролируют наличие непроводящего состояния и величину противо-ЭДС, выделяют шесть интервалов между моментами естественной коммутации, измеряют превьпиение величины линейного напряжения над противо-ЭДС и с учетом состояния вентиле В1.бирают линейные напряжения, для которых выполняются заданные условия подключения к нагрузке, а из выбранных - наиболее опережающие другие по фазе, причем в зависимости от величины опережения увеличивают отсчитываемы в данном интервале угол на величину, кратную ПJecтoй исти периода, по получаемой величине угла определяют значение тока на интервале проводимости, которое сравнивают с заданным. Устройство лля осуществления предложенного способа снабжено компаратором линейных напряжений и противо-ЭДС, датчиком непроводящего состояния вепгилей, задатшком начального значения внутри интервального угла, генератором TeKyiiicro угла, счетчиком внутркинтервального угла, тремя избирателями лине.«Ш1Х напряжений, де11п-1фратором, сумматором, формирователем момента подключения напряжения задатчиком тока, коммутатором, селектором ве тилей, распределителем импульсов включения вент1.1лей, причем входы указанных формирователя, коммутатора, синхронизатора, компаратор датчика состояния и задатчика угла служат для подключения к преобразователю, второй вход задатчика угла и входы трех избирателей связа ны с потер)ииальным выходом синхронизатора, выход задатчика угла соединен с входом парал лельной записи счетчика, управляющий вход ко торого соединен с импульсным выходом синхр низатора , вторые входы первых двух избирателей связа1гы с выходом компаратора, а их третьи входы - с выходом датчика состояния вентилей, выход первого избирателя соединен с четвертым входом второго, вторым входом третьего избирателя и первыми входами дешиф ратора и селектора, вторые эходы которых свя заны с В1,1ходом третьего избирателя, а третьи входы - с выходом второго и 1рсгьим входом третьего избирателей, выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого связан с выходом деил1фра1ора, а выход - с вторым входом формирователя, третий вход которого и выхол задатчика тока сседкнены с вторым вхочом коммутатора., а выход - с входом распределителя, второй к третий входы которого с ,г5-1И селектора и коммутатора, а Bbixon служит агм подключения к прробразоватглю. На фиг. I приведена структурная схема устройсгаа для реализации данного способа (один из вариантов); на фиг. 2 - распределение фазных напряжений Л, В и С по вентилям преобразователя. Устрюйство содери ит компаратор 1 линейных напряжений и противо-ЭДС, датчик 2 непроводящего состояния вентилей, задатчик 3 начального значения внутриинтервального угла, генератор 4 текущего угла, счетчик 5 вкутриинтервального угла, синхронизатор 6 с сетью, избиратели 7, 8, 9 опережающих линейных Р)апряжеНИИ, дешифратор 10, сумматор 11, формирователь 12 момента подключения, задатчик тока 13, коммутатор 14 групп, селектор 15, распределитель 6 импульсов включения вентилей, объект ттравления - тиристорный преобразователь 17, {иботаюший на акгивно-икдукгивную нагрузку и противо-ЭДС. В устройстве (фкг. 1) компаратор 1 и датчик 2 предназначены для проверки условий физической возможности подключения к нагрузке каждого из шести линейнмх напряжений. Задатчкк 3 началпного угла и генератор 4 текущего угла связаны вьгходами с входами соотвгтственно параллельной залдсм и счетнь м счетчика 5, управляющий вход которого соединен с импульсным выходом синхронизатора 6, я потенциальный выход последнего - с входами запатчика 3 и входами логических избирателей 7, 8 и 9, состоящих из шест элементов И, каждый по три, четыре и три входа соогветстаенно. Вторые входь.; избирателей 7 к 8 связаны с выходом компаратора , а их третьи в5соды - с выходом датчика 2. Выход избирателя 7 соединен с четвертым входом избирателя 8, вторым входом избирателя 9 и с входом деишфратора 10, второй вход которого связан с выходом избирателя 9. Выходы деишфратора Ю к счетчика 5 сое;шнемы с соответствующими входами сумматора , связанного выходом с входом формиров: теля 12, второй вход которого связан с выходом заяагшка тока 3 и входом коммутатора 14. Выходы ко.ммутатора 14 и селектора 15. связанного по грем вхо-дам с гремя выходами и)би;) 7, 8 и . а также выход )о агсля 12 сос.тигниы С тремя от11ельны ж вхил.ами распределителя 1 Bi.ixoa которого связан с вхопом объект управления 17. Объект управления 17 по выходу подсоединен к третьему входу формирователя 12, второму входу коммутатора 14 и к входа синхронизатора 6, компаратора 1, датчика 2 к задатчика 3. Сущность способа заключается в следующем В каждом выделенном текущем интервале дискретности, например интервале АВ (фиг. 2) равном интервалу между моментами е тествен ной коммутации Т, в общем случае в произвольный момент времени могут быть подключены к нагрузке любые из шести линейных на пряжении АВ, АС, ВС, ВА, СА и СВ. Однако практически при выборе рабочего линейного напряжения исключают из рассмотрения те напряжения, подключение которых к нагрузке заведомо нецелесообразно, т.е. напряжения с отсчитываемым от начала соответствующей синусоиды внутриинтервальным углом 0. v я /3 и 4 я/3 /V Zff или в рассматриваемом интервале - АС , ВС и ВА. Лля выбора одного из остав1Ш1хся трех линейных иа11ряже шй (на фиг. 2 они выделены жирными пи(шями) проверяют два условия физической возможности подключения каждого из напряжений: а)наличие негфоводящего состояния соответствующих ему вентилей; б)положительность напряжегшй ка этих вен тилях в соответствии с неравенством sin (cxjt vo) - е О, (П где.е считают положительной, если заданный ток i J О (работает первая группа леитилей), и е берут с противоположным знаком, когда ij О (работает зторг.ч группа). Из трех или 1№ух лчнейпых напряжений, удовлетворяющих условиям а а б, в качестве рабочего выбирают то, у которого внутриинтер вальный угол болы.ме, так как при этом дости гаемый ток будет .меньше, а в случае необходимости от этою тока можно перейти к большему при подключени , следующего по уменьшению внутриинтервального угла лкиейного напряжения, практически без потери быстролействия, обратный же переход физически невозмо жен. Внутриинтервальный угол того из трех рассматриваемых линейных напряжений, индекс которого соответствует индексу текущего инте вала, образуют суммировкнием значения этого угла в момент начала интервала, например тг/З, с текущим углом, отсчитываемым от начала данного интервала. Внутриинтервальиые углы двух других линей ных напряжений с HHneKcaNOi, определяющими н один и на два кнгервала индекс текущего интервала, образуют увеличе шем полученного пер воначально, как указано, внутрииктервального угла на величины гЗ или 2я/3 соответственно. В случае необходимости, например при асимметрии фаз, зги величины, так же как и значе1те ;тла в момент начала интервала, могут корректироваться в ту или иную сторону. После того, как выбрано очередное линейное напряжение, которое может быть подключено к нагрузке, его внутриинтервальный угол используют в качестве начального условия для решения дифференциального уравнения, определяющего поведе1ше тока в нагрузке на интерь вале проводимости выбранного линейного напряжения. Результаты решения сравнивают с заданием тока нагрузки и по достиже1ши равенства этих величин подключают к нагрузке соответствующее линейное напряжение. При этом для данного напряжения нарушается условие а физической возможности подключения. Поэтому следующие расчеты момента пошслючения делают аналогично для очередлого линейного напряжения, даже если данный интервал даскретности еще не закончился. Устройство, реализующее данный способ, работает следующим образом. В компараторе 1 проверяется выполие ше неравенства (1), т.е. одного из условий фиэи еской возможности подключения для всех ик;.ти линейных напряжений. Выполнение другого условия проверяется с помощью датчика 2. Сигналы с выходов обоих устройств поступают на входы избирателей 7 и 8, в которых они сопоставляются с признаком, идентифппирующи.м текущий интервал дкскретности и поступающим с потен1щальиого выхода синхронизатора 6 с сетью. В резу.1ьтате сопоставления указанных сигналов при выполнении условий физической возможности подключения отстающего на два интервала линейного напряжения на выходе избирателя 7 появляется- сигнал, запрещающий работу избирателей 8 и 9 и разрешающий с помощью селектора открывание каналов управления венткпями преобразователя, соотвегствующих выбранному линейному напряжению. Кро.ме того, по этому же сигналу через депшфратор 10 на вход сумматора 11 подается ч}.сло 2;г/3, корректирующее внутриинтервальный угол текущего интервала дискрютносги, подаваемый на второй вход сумматора с выхода счетчика 5. Образуется этот внутриинтервальный угол тем, что по сигналам с потенциального выхода синхронизатора 6 и. от объекта ут7равле1шя 17 в задатчике 3 фиксируется значение угла линейного напряжения с индексом, соответствующим индексу текущего интервала в момент начала интервала, которое затем по мпульсному сигналу синхронизатора 6 записывается в качестве исходного состояния в счет«мк 5, после чего к нему начитает прибавляться по счетному входу счетчика текущий утол в виде серии импульсов высокочастотного эталонного генератора 4. Полученный на выходе сумматора i вн т:риинтервальный угол выбранного линейного напряжения подается на вход формирователя 12 в качестве начального условия для вычисления, как }тсазывалось, момента подключения к нагрузке данного напряжения. Сформированный импульс включения с выхода формирователя 12 подается на вход распределителя 16 импульсов включения вентилей, управляемого выходными сигналами селектора 15 номеров рабочих вентилей и логического коммутатора 14 групп. С выхода распределителя 16, импульсы включения подаются на соответствующие вентили преобразователя 17. При невыполне1ши условий подключения в данном интервале отстающего на два интервала линейного напряжения сигналом с выхода избирателя 7 разрешается работа избирателя 8. В случае вьшолнения условий подключения отстающего на одян интервал линейного напряжения на йыходе избирателя 8 пояйляется сигнал, запрещающий работу избирателя 9 и разрешающий с помощью дешифратора 10 на вход сумматора 11 корректирующее внутриинтервальный угол число, гг/З. Далее система работает аналогично предыдущему. В случае невьшолнения условий подключения отстающих на один и на даа интервала линейны напряжений на соответствующих выходах ком: параторов 1 или датчика 2 образуются нулевые сигналы, на выходах избирателей 7 и 8 одновременно появляются сигналы, разрещающие с помощью селектора 15 открьгаание вентилей ли нейного напряжения с индексом данного интервала дискретности и вводящие с помощью депюфратора 10 на вход сумматора 11 корректирующсе внутриинтервальный угол число, равное нулю дйли близкое к нему. Далее система работает аналогично. Формула изобретения. 1. Способ управления трехфазным мостовым тиристорным преобразователем, работающим на активно-индукционную нагрузку с противоЭДС, заключающийся в том, что контролируют линейные напряжения сети, фиксируют моменты естественной коммутации и вырабатывают синх ронизируюоше сигналы, формируют сигнал управления, который подают на вентили преобраз ватели и подключают к нагрузке соответствующее линейное напряжение, отличающи йся тем, 4TOj с целью повышения динамической точности, дополнительно контролируют наличие непроводящего состояния вентилей и величину протаво-ЭДС, по синхронизирующим сигналам выделяют щесть интервалов между м ментами естественной коммутации, измеряют } евышение величины линейного напряжения над противо-ЭДС и с учетом состояния вентилей выбирают линейные напряжения, для которых вьшолняются заданные условия подключения к нагрузке, а из выбранных - опережающие другие по фазе, в зависимости от величины опережения увеличивают угол, отсчитьшаемый от начала синусоиды напряжения, соответствующего данному интервалу, на величину, кратную шестой части периода напряжения сети, по полученной величине угла определяют значение тока на интервале проводимости, которое сравнивают с заданным, и при равенстве этих величин формируют указанный сигиал управления. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее синхронизатор, отличающееся тем, что оно снабжено компаратором линейных напряжений и противо-ЭДС, датчиком непроводящего состояния вентилей, задатчиком начального значения, счетчиком угла, генератором текущего угла, тремя избирателями опережающих линейных напряжений, дешифратором, сумматором, формирователем момента подключения напряжения, задатчиком тока, коммутатором, селектором, распределителем, причем входы формирователя момента подключения напряжения, коммутатора, синхронизатора, компаратора и задатчика угла служат для подключения к преобразователю, второй вход задатчика угла и входы трех избирателей связаны с потенциальным выходом синхронизатора, выход задатчика угла соединен с входом параллельной записи счетчика, управляющий вход которого соединен с импульсным выходом синхронизатора, вторые входы первых двух избирателей связаны с выходом компаратора, а их третьи входы - с выходом датчика состояний вентилей, выход первого избирателя соединен с четвертым входом второго, йторым входом третьего избирателя и первыми входами дешифратора и селектора, вторые входы которых связаны с выходом третьего избирателя, а третьи - с выходом второго и третьим входом третьего избирателя, выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого связан с выходом дешифратора, а выход - с вторым входом формирователя, третий вход которого и выход задатчика тока соединены с вторым входом коммутатора, а выход - с входом распределителя, второй и третий входы которого соединены с выходами селектора и коммутатора, а выход служит для подключения к преобразователю. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР № 540338, кл. Н 02 Р 13/16, 1976. 2, Авторское свидетельство СССР № 655062, кл. Н 02 Р 13/16,1979.

879731

It

IV

Фиг. 2