Устройство для управления трехфазным преобразователем частоты с непосредственной связью Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 H02P13/30 

i Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении устройст для управления преобразователями час тоты с непосредственной связью с естественной коммутацией, применяемыми в централизованных системах электроснабжения подвижных объектов, где предъявляются повышенные требова ния к надежности и качеству выходното напряжения. Известно устройство.для управления трехфазным преобразователем чa :тоты с непосредственной связью, содержащее интегральное звено, суммиру юций элемент, пропорциональное звено и блок импульсно-фазового управления 1 J. Однако это устройство обладает неудовлетворительным качеством регулирования выходного напряжения преобразователя в статических и динамических режимах, так как отсутствуют обратные связи по токам нагрузки, а цепь обратной связи по напряжению преобразователя обладает узкой полосой пропускания. Наиболее близким к предлагаемому по техническому исполнению является устройство для управления трехфазным преобразователем частоты с непосредственной связью, содержащей в каждой фазе блок импульсно-фазового управления, первый вход которого предназначен для подключения к источнику напряжения, выход соединен с выводом для подключения к преобразователю, задащий элемент, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, датчик тока нагрузки, второй сумматор и фильтр С2. Однако известное устройство обладает узкой полосой пропускания цепей обратной связи, что снижает качество работы всего устройства, малый коэффициент усиления и незначительный диапазон регулирования отрицательной обратной связи по постоянным составляв щим токов в режиме короткого замыкания нагрузки, что снижает качество регулирования в динамических режимах Указанные недостатки и сложность уст ройства приводят к уменьшению надежности. Цель изобретения - повышение надежности путем улучшения качества процессов регулирования в -статических и динамических режимах. Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено общим для всех фаз источником постоянных напряжений и в фазе пропорциональным, пропорционально-интегральным и пропорционально-дифференциальным зве ньями, третьим и четвертым сумма,торами, двумя детекторами и усилитеiлем-ограничителем, причемвход пропо ционально-дифференциального звена предназначен для подключения к выход ному напряжению преобразователя, вы.ход через первый вход второго сумматора и пропорционально-интегральное звено соединен со вторым входом первого сумматора и входом фильтра, выход датчика тока нагрузки соединен со вторым входом второго сумматора и через пропорциональное звено - с тре тьим входом первого сумматора, выход фильтра через соответствующий детектор соединен с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, вторые входы которыхсоединены с соответствующими выходами источника по стоянных напряжении, а выходы первого, третьего м четвертого сумматоров через, усилитель-ограничитель соедине ны со вторым входом блока импульснофазового управления. На фиг. 1 дана функциональная схе ма устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы. Устройство содержит генератор 1 питающего напряжения, источник 2 постоянных напряжений, блоки 3 задания блоки 4-6 импульсно-фазового управле ния, преобразователи 7-9 частоты с непосредственной связью, силовые фильтры 10-12, датчики 13-15 тока на грузки, нагрузки 16-18 преобразователей, сумматоры 19-24, усилителиограничители 25-27, детекторы 28-33, фильтры 34-3б, сумматоры 37-39, пропорциональные звенья 40-42J пропорционально-интегральные звенья 43-45, сумматоры 46-48, пропорционально-диф ференциальные звенья 49-51. Фазные Преобразователи подключены к генератору 1 и через силовые фильт- . ры 10-12 питают нагрузки 16-18. Преобразователи 7-9 управляются устройством, которое работает следующим образом. , . Синусоидальные напряжения блоков 3 задания, поступающие на входы сумматоров 37-39, Являются основными сигналами задающими выходные напряжения преобразователя. На входах сумматоров 37-39 .синусоидальные напряжения складываются с выходными сигналами пропорциональных звеньев И пропорционально-интегральных звеitbeB . Выходные напряжения пропорционально-интегральных звеньев 1345 представляют собой сумму сигналов отрицательных обратных связей по напряжению преобразователя, поступающему на нагрузки 16-18, и току нагрузки, который фиксируется датчиками . Эти напряжения содержат в своем частотном спектре .высокочастотные и низкочастотные составляющие напряжений Г1реобразователя и низкочастотные составляющие токов нагрузки о Выходные сигналы звеньев 345 являются корректирующими, устраняют постоянные составляющие в напряжениях преобразователя и токах нагрузки и улучшают форму напряжений преобразователяПрименение в цепях отрицательной обратной связи по напряжениям последовательно соединенных пропорционально-интегральных звеньев 43-45 и пропорционально-дифференциальных звеньев 49-51 позволяет получить астатическую систему первого порядка и существенно .расширить полосу пропускания обратных связей в области высоких частот, что делает возможным повышение эффективности коррекции формы, качества регулирования в переходных процессах и практически полное подавление постоянных составляющих напряжений преобразователя, так как при таком включении постоянные составляющиев напряжениях преобразователя подавляются полностью независимо, от их величин в сигналах задания. Введение отрицательной обратной связи по токам нагрузки через пропорционально-интегральные звенья 4345 позволяет подавлять постоянные и субгармонические составляющие в токах в режимах короткого замыкания нагрузки, когда цепи отрицательной.обратной бвязи по напряжению преобра зователя не работают, так как напряжения на нагрузках в этом случае равны нулю., На входы сумматоров 37-39-через пропорциональные звеньяitO-42 поступают также сигналы положительной обратной связи по токам н&грузки. Введе |ние положительной обратной связи необходимо для улучшения качества регулирования напряжения преобразователя /в переходных режимах. Эффект возбужде ния за счет положительной обратной связи устраняется Путем введения отрицательной обратной связи по токам нагрузки с пропорционально-интегральными звеньями . Выходные сигналы сумматоров 37-39 поступают через управляемые усилители-ограничители 25-27 на входы бло- ков импульсно-фазового управления. В статическом 0ежиме уснлители-ограничители 25-27 выполняют функцию про.порциональных регуляторов и не искажают форму выходьмх сигналов сумматоров 37-39. В режимах коротйоро за мыкания нагрузки выходные сигналы усилителей-ограничителей .25-27 увеличиваются, тик как сигналы отрицатель|ной обратной связи по напряжениям пре образователя уменьшаются и ограничи{ваются на уровнях, соответствующих минимальным углам управления выпрямительных и инверторных вентильных комплектов преобразователей 7-9. В этом режиме резко уменьшается коэффициент, усиления и диапазон работы цепей отрицательной обратной связи по постоянным составляющим токов нагрузки. Этот недостаток устраняется с помощью фильтров , детекторов 28-33 и сумматоров 19-2%. С помощью фильтров ( выделяются постоянные составляющие выхрдных сигналов пропор7 ционально-интегральных звеньев , которые подаются на выходы суммато- ров 19-2 через детекторы 28, 30, 32 (в случае положительного значения ) или через детекторы 29, 31 33 в случае, отрицательного значения постоянных составляющих сигналов. В результате суммирования постоянных составляющих с выходными сигналами источника 2 происходит уменьшение одного из уровней ограничения усилителей-ограничителей 25-27,,при этом появляются постояннее составлякицие в напряжениях , Uyg, tKfp, поступающих на входы блоков , что,приво1ДИТ к генерации дополнительных со ставляющих в напряжениях преобразова(телей 7-9, ликвидирующих постоянные, составляющие в токах нагрузки. На фиг. 2 графически иллюстрируется работа усилителей-ограничителей 25-27, фильтров и детектоэов 28-33 в статическом режиме 11.фиг. 2 а,б и в режиме короткого за« 1кания (фиг. 2 а,в). Диаграм1ш показывают, что в нормальном режиМе работы цепи, содержащие фильтры , детекторы 28-33 и сумматоры 1924, не влияют на выходные усилителей-ограничителей, а в режимах короткого замыкания нагрузки они автоматически вступают в работу, т.е происходит изменение структур цепей отрицательной обратной связи по сумме сигна.пов напряжений преобразователя и токов нагрузки. Таким образом, устройство улучшает качество выходных напряжений преобразователя частоты в статических режимах, что обеспечивается широкой полосой пропускания цепей отрицательной обратной связи по напряжениям преобразователя, улучшает качество регулирования выходны сигналов преобразователя частоты в динамических режимах за счет введения цепей положительной и отрицательной обратных , связей по токам нагрузки, что поз во--ляет повысить надежность работы преобразователя, Формула изобретения Устройство для управления трехфазным преобразователем частоты с непосредственной связью, содержащее .в каждой фазе блок импульсно-фазового управления, первый вход которого предназначен для подключения к источнику питающего напряжения, выход соединен с выводом для подключения к преобразователю, блок задания , выход которого соединен с первым входом первого сумматора, второй сумматор, фильтр и датчик тока нагрузки, о т л и ч а - ю щ е е с IR тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения ка-чёства регулирования в статических и динамических режимах, оно снабженообщим для всех фаз источником постоянных напряжений и в каждой фазе пропорциональным, пропорционально-йнтегральным и пропорционально-дифференциальным звеньями, третьим и четвертым сумматорами, двумя детекторами и усилителем-ограничителем, причем вход пропорционально-дифференциального звена предназначен для подключения к выходному напряжению преобразователя, выход через первый вход второго сумматора и пропорционально-интегральное звено соединен с вторым входом первого сумматора и входом фильтра, выход датчика тока.нагрузки соединен с вторым, входом второго сумматора и через пропорциональное звено - с третьим входом первого сумматора, выход фильтра через соответствующий детектор соединен с первыми входами.третьего и четвертого сумматоров, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами источника пострянных напряжений, а выходы первого, третьего и четвертого сумматоров через усилитель-ограничитель соединены с вторым входом блока импульсно-фазового управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетел1 ство СССР № 615590, кл. Н 02 Р 13/16, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР № 663063, кл, Н 02 Р 13/16, 1979.