Устройство для вычисления параметров управления вентильным преобразователем Советский патент 1982 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике и может eiJTb использовано в системах автоматического регулирования с вентильными преобразователями, когда возникает необходимость в применении обратной связи по одному из параметров привода (току, моменту, напряжению и т.д.).

Известно устройство для вычисления параметров управления вентильным преобразователем, содержащее интегратор с ключом сброса, блок памяти, ключ передачи, блок задержки 1.

К недостаткам данного устройства следует отнести значительную погрешность, обусловленную изменением времени от начала интегрирования до момента использования сигнала в следующем такте в зависимости от угла управления, в пределах от до где m - пульсность преобразователя, fj. - частота сети. Датчик при передаче сигнала, кроме запаздывания, обусловле1|1ного. дискретностью вентильного преобразователя t ;, вносит дополнительное запаздывание О Т f.

Известно устройство для вычисления параметров управления вентильным преобразователем, в качестве которого ис;пользуегся датчик напряжения вентильного преобразователя, содержащий интегратор с ключом сброса, блок памяти, к входу которого подключен один коммутируемый вывод ключа передачи и блок задержки 2.

К недостаткам устройства Можно « отнести низкое быстродействие, так как от начала интегрирования сигнала до момента его использования прохо10дит время, равное Дополнитель-

мое запаздывание составит

mfc Кроме того, при изменении интёрвала вентильности Tj (между двумя ближайшими импульсс1ми управления преобразо15вателя) , датчик вносит динамическую ошибку при определении средних значений, обусловленную тем, что при резких изменениях управляющего сигнала (угла управления) значительно

20 меняется интервал интегрирования и, соответственно, точность измерения (появляется динамическая ошибка). Поэтому возникает проблема создания таких устройств, которые позволяли

25 бы получить предельное быстродействие при вычислении средних параметров привода с высокой точностью.

Нсшболее близким к предлагаемому по технической сущности и решаемой

30 задаче является устройство для вычисления параметров управления вентильным преобразователем, содержаще блок памяти, к выходу которого подключен один коммутируемый вывод клю ча передачи, блок задержки, частотно-импульсный модулятор, три йнтегратора с ключом сброса каждый, причем выход первого интегратора подкл чен к входу второго интегратора, вы ход которого подключен к второму ко мутируемому выводу ключа передачи, управляющий вход ключа сброса второ го интегратора подклк-чен к выходу устройства задержки, а вход блока з держки и управляющий вход ключа пер дачи объединены и подключены к выхо ду частотно-импульсного модулятора, вход которого подключен к выходу третьего интегратора, а управлягацие входы ключей сброса первого и треть его интеграторов объединены для подачи импульсов управления преобразо вателя f3 J. К недостаткам данного устройства следует отнести неточность вычисления, обусловленную допущением, что за период следования коммутирукяцих импульсов входной сигнал устройства не изменяется. Если период вычисления достаточно мал, что может быть, например, в многофазных вентильных преобразователях при соответствующем требовании точности вычисления, то также начинает сказываться время , необходимое для разряда конденсаторов интеграторов. Цель изобретения - повышение точности вычисления. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее три интегратора с ключом сброса каждый, узел задержки, выход которого подключен к управляющему входу ключа сброса первого интегра1ора, блок памяти, ключ передачи информации, включенный между выходом первого интегратора и входом блока памяти, а управляющие входы ключей сброса второго и третьего интеграторов объединены для подачи импульсов управления преобразователем, введены четвертый интегратор с ключом сброса, второй и третий ключи передачи информации, второй и третий блоки памяти, нульорган, триггер с раздельным управлением, формирователь коммутирующих импульсов, причем выход второго интегратора через второй ключ передачи информации и второй блок памяти последовательно подсоединен к входу пер вого интегратора, выход третьего интегратора через третий ключ передачи информации и третий блок памяти последовательно подсоединен к входу чет вертого интегратора с ключом сброса управляющий вход которого подсоединен к выходу узла задержки, выход четвертого интегратора подсоединен к одному из входов нуль-органа, чей выход соединен с первым входом триггера, а второй вход триггера объединен с управляющими входами второго и третьего ключей передачи информации и подсоединен к выходу формирователя коммутирующих импульсов, выход триггера соединен с входом узла задержки. На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу. Устройство содержит четыре интегратора 1-4 с ключами 5-8 сброса соответственно, три ключа 9-11, три блока 12-14 памяти, нуль-орган 15,триггер -16 с раздельным управлением,узел 17задержки, формирователь 18 коммутирукщих импульсов, причем выход интегратора 1 через ключ 9 и блок 12 памяти последовательно подсоединен к входу интегратора 2, чей выход через ключ 10 подсоединен к входу блока 13 памяти, выход интегратора 3 через ключ 11 и блок 14 памяти последовательно подключен к входу интегратора 4, выход которого подсоединен к входу нуль-органа 15, который подсоединен к,первому входу триггера 16, а второй вход триггера объединен с управляющими входами ключей 9 и 11, и подсоединен к входу формирователя 18коммутирующих импульсов, выход триггера подсоединен к входу узла 17 задержки, чей выход соединен с управляющими входами ключей 8 и б сброса, интеграторов 4 и 2 соответственно, управлякяцие входы ключей 7 и 5 сброса и интеграторов 3 и 1 объединены для подачи импульсов управления преобразователем. На вход интегратора 3 подается постоянное напряжение, на второй вход нуль-органа 15 также подается постоянное напряжение. Входом устройства является вход интегратора 1, а выходом - выход блока 13 памяти. Рассмотрим работу устройства по фиг.1, на примере вычисления среднего значения тока нагрузки преобразования. На фиг.2 показано напряжение и, ропорциональное току нагрузки, которое поступает на интегратор 1, выход интегратора 1, следовательно,опеделяется выражением U(t)jU(t)dt (1) (фиг.2б), интегратор 3 формирует илообразное напряжение {фигл2в), наклон которого зависит от Uj, инеграторы 3 и 1 приводятся в нулевое состояние с приходом импульсов правления преобразователя (ИУ) оменты времени t .ti+i т.д. (фиг.2а-в), выход интегратора 3 на нтервале вентильности определяетя выражением .t (2) Выражения (1) и (2) справедливы для начала отсчета времени, определяемого моментом прихода импульсов управления. Выберем некоторый момент времени t на интервале вентйльности и, начиная с не го, рассмотрим работу ус ройства. Эпюры напряжений на фиг,2г изображены в увеличенном масштаб времени по сравнению с эпюрами фиг.2а-в. Пусть в момент времени tj приходит коммутирующий импульс йш) (фиг.2д управляющий ключами 9 и 11, которые передают соответственно, на блок Г4 памяти выход интегратора 3, т.е. U (tj) или, с учетом (2) U7 fc(V ) а на блок 12 памяти выходной сигнал интегратора 1, т.е. D(t:) или с уч том (1).. U,(t.,-) J Uj(t)dt, (4) которые показаны на фиг.2д и 2г. Од новременно коммутирующий импульс пр ходит на второй вход триггера 16 и переводит его в другое состояние.Пр этом формируется сигнал U (фиг.2к) и подается на узел 17 задержки. Узел 17 задержки формирует выходной сигнал (фиг.2,л), задержанный отно сительно переднего фронта U на ве личину ,, равную длительности коммути рующего импульса, который размыкает ключи б и 8 в цепях обратных связей интеграторов 2 и 4. Ключи, таким об разом, 6 и 8 размыкаются в момент окончания коммутирующего импульса, т.е. в момент окончания записи сигналов и и Ujj -на блоки 12 и 14 памяти, соответственно. Время записи (фиг.2) не учитывает ся. Интегратор 2 начинает интегрировать постоянный сигнал И,, определяемый выражением (4), а интегратор 4 - сигнал U-f, определяемый выражением (3). На выходе интеграторов 2 и 4 появляются линейные напряжения t из U,L(t)dt; . (5) f.-i или с y4eToiJi (4) и (3) j Ud(t)dt-(t-tj ) ; (t-tj). которые показаны на фиг.2,е и ж. Как только выходной сигнал Ug интегратора UB станет равным U (момент времени t, фиг.2е-к), выходной сигнал Ug нуль-органа 15 замыкает ключ 5. и выходной сигнал интегратора Uj (tjf ) передается на блок пгиляти, одновременно сигнал Ug изменяет состояние триггера 16, выходной сигнсШ которого поступает ,на вход узла 17 задержки, подключенного к цепям управления ключами 4 и 2 сброса. Узел 17 управления формирует на выходе сигнал (фиг.2,л), задержанный на величину длительности коммутирующего импульса, это время необходимо для запоминания блоком 13 памяти выходного сигнала U интегратора 2. Сигнал и, замыкает ключи 8 и 6 и держит их в замкнутом состоянии, нуль-орган 15 перебрасывается и размыкает ключ 10, но состояние триггера не изменяется. Таким образом, приравнивая значение выражения (8) к значению О , определим t, которое равно t , и представляя его в (7) вместо t, получим сигнал 114, зафиксированный блоком памяти 1)4 . Итак .. Jhs.+ ,. u.uзЬ.)Н .Uj(t)dt Как следует из выражения (10) вы- . ходной сигнал и устройства пропорционален среднему значению сигнала U, т.е. среднему значению тока якоря двигателя на интервсше вентйльности (t - tj ), причем коэффициент пропорциональности равен и Q (-Iff) В момент времени t ключи 8 и 6, замыкаясь, создают цепи разряда конденсаторов, которые имеют некоторое время Т-, для разряда, а именно к, как показано на фиг.2и-ж, в момент tj приходит следующий коммутирующий импульс и устройство продолжает работу аналогично описанному выше. Время интегрирования интеграторов 2 и 4, отсчитываемое от момента прихода очередного коммутирующего импульса до момента снятия информации, должно быть меньше периода следования коммутирующих импульсов. Это обеспечивается соответствующим выбором сигналов Uj и . Период следования коммутирующих импульсов выбирается примерно на два порядка меньше вентйльности прес5бразователя. Таким образом, в результате работы устройства формируется сигнал, пропорциональный среднему значению тока на каждом интервале вентйльности. Устройство обладает предельным быстродействием, так как информация о среднем значении на i-ом интервале вентйльности, зависящая от i-ro импульса управления, присутствует на выходе вычислителя и используется при формировании следующего (H-l)-ro импульса управления преобразователя. Предлагаемое устройство для вычис лоиия парамотров вентильного электро привода южет найти применение в ста ночном электроприводе, помогает решить злдачу по идентичности динамических свойств совместно работающих электро приводов в системе уп)равления станкагли . Формула изобретения Устройство для вы и:сления парамет ров управления вентильным преобразователем, содержащее три интегратора с КЛК1ЧОМ сброса каждый, узел задержки, выход которого подключен к управ ляющему входу ключа сброса первого интегратора, блок памяти, ключ передачи информации, включенный между выхо дом первого интегратора и входом блока са второго и третьего интеграторов объединены для подачи импульсов управления преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вычисления, дополнительно введены четвертый интегратор с ключом сброса, второй и третий ключи передачи информации, второй и третий блоки паь1яти, нуль-ор-ган, триггер с раздельным управланием, фор1иирователь коммутирующих импульсов, причем выход второго интегратора через второй ключ передачи информации и второй блок памяти последовательно подсоединен к входу пбрвого интегратора, выход третьего интегратора через третий ключ передачи .информации и третий блок памяти последовательно . подсоединен к ВХОДУ четвертого интегратора с ключом сброса, управляющий вход которого подсоединен к выходу узла задержки, выход четвертого интегратора подсоединен к одному из входов нуль-органа, чей выход соединен с первым входом триЬгера, а второй вход триггера объединен с управляющими входами второго и третьего ключей, передачи информации и подсоединен к выходу формирователя коммутирующих импульсов, выход триггера соединен с входом узла задержки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 619998, кл. Н 02 М 1/08, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 490235, кл. Н 02 М 1/08, 1976. 3.АвторЪкое свидетельство СССР по заявке № 2771394/24-07, кл. Н 02 М 1/08, 1979.

3- 7

.f

Фиг. 2