Асинхронное устройство для управления вентильным преобразователем Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления вентильными преобразователями с естественной коммутацией вентилей: выпрямителями, зависимыми инверторами, реверсивными преобразователями и преобразователями частот с непосредственно связью. Известно устройство для управления вентил ными преобразователями, содержащее контур обратной связи по току 1. Однако часто необходимо введение обратной связи по напряжению. Это устройство сложно в аппаратурной реализации, так как в них требуется принудительно изменять напряжение на интеграторе на заданную величину, что может быть реализовано с достаточной точностью лишь при больших аппаратурных затратах. Наиболее близким по технической сушносг ти к изобретению является асинхронное устройство со слежением за напряжением, которое является астатическим .устройством, обладает повышенной устойчивостью за счет внутренней обратной связи по длительности межкоммутационного интервала, легко реализуется средствами микроэлектроники. Устройство содержит генератор управляющего напряжения, датчик выходного напряжения, подключенные через первый сумматор и интегратор к первому входу. второго сумматора, выход которого связан через нуль-орган с управляющей цепью ключа, источник постоянного напряжения, подключенный к второму входу второго сумматора. Ключ шунтирует накопительный элемент интегратора 2. Недостатком известного устройства является его низкое быстродействие, связанное с тем, что внутренняя обратная цепь стабилизирует межкоммутационный интервал, в то время как приращения управляющего сигнала вызывают приращения межкдммутационного интервала. В результате при высокой динамике изменения управляющего напряжения работа схемы осуществляется с большими искажениями выходного напряжения, скорость переходных процессов в общем случае невелика. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности в динамических режимах. 39 Поставленная цель достигается тем, что ус ройство для }шравления- вентильным преобразователем, содержащее генератор управляющего напряжения н датчик выходного напр жения, подключенные через первый сумматор и интегратор к первому входу второго сум матора, выход которого связан через нульорган с управляющей цепью ключа, и источник постоянного напряжения, подключенный к второму входу второго сумматора, снабжено блоком нелинейности, дополнительным ключом, накопительным элементом памяти и дополнительным (штегратором с накопител ным элементом, прнчем генератор управляющего напряжения через блок нелнне«а1ости и дополнительный ключ присоединен к треть му входу второго сумматора, к которому подключен также накопительный элемент памяти, выход блока нелинейности связан с четвертым входом второго сумматора, ключ подключен параллельно накопительному элементу дополнительного интегратора, управляю щая цепь дополнительного ключа связана с выходом нуль-органа, а блок нелинейности имее коэффициент передачи (J. .у-) где Uy и Uf,j.y, - текущее и максимальное значения напряжения генератора управляющего напряжения, источник постоянного напряжения связан через дополнительный интегра. тор с пятым входом второго сумматора. На чертеже приведена структурная схема устройства. Генератор управляющего напряжения 1 и датчик выходного напряжения 2 через первый сумматор 3, интегратор 4, второй сумматор 5 и нуль- орган 6 подключены к управляющим цепям основного 7 и дополнительного 8 ключей. Выход генератора управляющего напряження 1 через блок нелинейности 9 н дополнительный ключ 8 свя зан со входом второго сумматора 5, зашунтированным накопительным элементом памяти 10. Выход блока нелинеююсти 9 связан со вторым сумматором 5 также непосредственно. Источник постоянного напряжения связан со вторым сумматором непосредственно и через дополнительный интегратор 12, накопительный элемент которого защунти рован ключом 7. Устройство работает следующим образом. Предположим, что управляющий сигнал Uy постоянен. В момент времени tj срабатывает нуль-орган 6 и выдает импульс управ ления на управляющнй электрод силового тиристора. При этом замыкаются ключи 7 и 8. При замыкании ключа 7 обнуляется дополнительный интегратор 12, а, при замыkaнии ключа 8 напряжение на выходе блока нелинебиости 9 переписывается на накопительный элемент памяти 10. После небольщого интервала времени ключи 7 и 8 размыкаются. Так как Uy const, то напряжения на накопительном элементе памяти 10 и на выходе блока нелинейности равны, разность этих сигналов, подаваемая на второй сумматор (входы три и четыре) равна нулю. В то же время на второй сумматор подаются напряжение Ui с источника постоянного напряжения 11 и напряжение Uj с выхода дополнительного интегратора 12. Постоянная интегрирования С , интегратора 12, подбнрается так, что Г- М где tK - средний межкоммутационный интервал. Таким образом, при U const на нуль-орган подаются напряжения - Ч ..{2) . где Ugbix - выходаое напряжение преобразователя. В установивщемся режиме углы управления о1т const, межкоммутациониый интервал 4 «. 21/т, тогда уравнение (2) преобразуется к виду: t. i ( -U)cli--0 (М В момент t2 вырабатывается управляющий импульс на тиристор, т.е. среДнеинтервальное значение выходного напряжения равно управляющему напряжению, система работает как астатический регулятор. В динамическом режиме Uy :f const. Пусть в момент t вырабатывается управляющий импульс. При замыкании ключа 8 на накопительный элемент памяти записано значение напряжения на выходе блока нелинейности, зависящее от Uy в момент tj. Раз|{ость напряжений на третьем и четвертом входах второго сумматора зависит от теку щего значения управляющего сигнала. Эта разность (4Uy} поступает на вход нуль-органа 6. Разность напряжений на втором и пятом входах сумматора равна: «(-)w При наличии приращений управляющего СИ1 нала длительность межкоммутационного интервала в вентильном преобразователе может быть оценена иТ . doi iji f°:(VM.yj ли,, (5) -пГ - При выработке управляющего импульса в момент t2, когда длительность межкоммута ционного интервала определяется (5), сумм сигналов на втором, .третьем, четвертом и пятом входах второго сумматора равна нулю, и работа устройства управления описывается уравнением (3), т.е. имеет место астатическое регулирование. Если длительность межкоммутационного, интервала отлич ется от названного значения, приращения н пряжения на выходе дополнительного инте. гратора 12 воздействуют на вход нуль-органа и стремятся стабилизировать межкоммутащюнный интервал на значении, определяемом ( За счет стабилизации межкоммутационного интервала асинхронное устройство управлени может функционировать устойчиво во всем диапазоне изменения углов управления. Таким образом, данное устройство является астатическим не только при постоянном управляющем напряжении, но и при его изменении, при этом оно устойчиво функционирует при любых значениях углов управления и имеет динамику, которая не уступает динамике синхронным системам управления с астатическими регуляторами. Схемная реализация устройства весьма компактна, блок нелинейности может быть выполнен при линейной аппроксимации зависимости. Благодаря указанным преимуществам указанное устройство может найти применение в различных вентильных преобразователях, охваченных обратной связью по напряж нию, при высокой динамике изменения углов управления. Формула изобретения Асинхронное устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее генератор управляющего напряжения и датчик выходного напряжения, подключенные через первый сумматор и интегратор к первому входу второго сумматора, выход которого связан через нуль-орган с управляющей цепью ключа, и источник постоянного напряжения, подключенный к второму. входу второго сумматора, отлнчающеес я тем, что, с целью повышения бь стродействия и точности в динамических режимах, оно снабжено блоком нелинейности, дополнительным ключом, накопительным элементом памяти и дополнительным инт.егратором с накопительным элементом, причем генератор управляющего напряжения через блок нелинейности и дополнительный ключ присоединен к третьему входу второго сумматора, к которому подключен также накопительный элемент памяти, выход блока нелинейности связан с четвертым входом второго сумматора, ключ подключен параллельно накопительному элементу дополнительного интегратора , включенного между источником постоянного напряжения и пятым входом второго сумматора, управляющая цепь дополнительного ключа связана с выходом нуль-органа, а. блок нелннейн(эсти имеет коэффициент передачи 1 П ((J у / - У- ) и максигде и у и и гл.у.- текущее управляющего напрямапьное значения жения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Поздеев А. Д. О динамических свойствах асинхронных систем импульсно-фазового управления вентильными преобразователями.- Электричество, 1979, № 8, с. 37, рис. 3. 2. Писарев А. Л., Деткин Л. П. Управление иристориыми преобразователями. М., Энергия, 1975, с. 96-97, 253.