Способ многоканального фазового управления @ -фазным вентильным преобразователем с искусственной коммутацией и устройство для его осуществления

 

1. Способ многоканального фаэо. вого управления m-фазным вентильным преобразователем с искусственной коммутацией, заключающийся в тем, что в каждом Кошале формируют опорнее напряжение, сравнивают его с , напряжением управления ив моменты равенства формируют две основные последовательности опережающих и отстгиощих относительно точки естест-.. венной к 4мутации импульсов, формируют импульсы управления вентилями преобразователя, отличающийся тем, что, U целью повышения точности управления и надежности, в каждсад канале формируют две дополнительные последовательности опережакщйх и отстгиоцих импульсов, длительность и фаза которых соответствует диапазону опережающих и отстающих углов управления, сравнивают две .указанные основные последоваггельноств с одноименными указанными доп олиитель ньали последов ат ель н ос т ями и в моменты совпгшения формируют импульсы управления вентилями преобразователя . .J 2. Устройство для многоканального (Л фазового управления m-фазным вентильным преобразователем с искусстс венной коммутацией, содержащее в (каждом Кс1нале источник опорного напряжения, ксмпаратор, цепи формирования опережакйцих и отстаижаих им пульсов, одна из которых содержит последовательно соединенные инверти|рукяци усилитель и.дифференцирующую ч1 цепь,другая - последовательно сое1C диненные неинвертирукнций усилитель и дифференциру эдую цепь, выходной to формирователь управляющих импульсов CAD о и источник напряжения управления, общий для всех каналов, причем один из входов компаратора соединен с выходом источника напряжения управления , другой вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения , входы указанных усилителей соединены с выходом компаратора, о т л и ч а к щ е е с я тем, что, с. целью повышения точности и надежности , оно снабжено формирователями опережакяцих и отстающих импульсов, зоны коммутации, каждая указанная цеПь формирования - элементом И-НЕ, первый вход которого соединён с выходом дифференцирующей цепи, второй

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО(.(ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПЯ5ЛИН

М9

Г )СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

re ЕЛА 4 ИЗОБРЕТЕНИЙ ut an@ re

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 3481023:/24-07 (22) 17.08.82 (46) 07 ° 02.84. Бюл. В 5 (72) В.Н. Мишин и В.А. Пчельников (7l) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматиэиро" ванных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 404171, кл. Н 02 Р 13/16, 1973 °

2. Дудченко И.В., Магаэинник Г.Г..„

Тихомиров В.A. Динамика тирнсторных преобразователей с комбинированной коммутацией. — Электротехническая. промышленность . Сер, Электропри» вод, 1972 вып. 2(11) °

3. Авторское свидетельство СССР

Р 692057, кл. Н 02 Р 13/16, 1978.4. Авторское свидетельство СССР

9 741409, кл. Н 02 Р 13/16, 1979 °

5, Леьедев A,М. Следящерегулирувмые тиристорные электроприводы серик

ЭТ6И для механизмов подач станков сЧПУ. - Электротехническая промышленность. Сер.Электропривод,1975, вып. 4 (39), с, 4 - б. б. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3345314/07, кл Н 02 Р 13/16„ 1981 (54) СПОСОБ МНОГОКАНАЛЬНОГО ФАЗОВОГО

УПРАВЛЕНИЯ п ФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЬМ ПРЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЕМ С ИСКУССТВЕННОЙ КОММУ

ТАЦИЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ-.

ЛЕНИЯ, (57) 1. Способ многоканального фазо-. вого управления т -фаэным веитильным преобразователем с искусственной коммутацией, заключающийся в том, что в каждом канале формируют опор ное напряжение, сравнивают его с напряжением управления и в моменты равенства формируют две основные . последовательности опережающих и отстающих относительно точки естест-, „.SU„„1072236 A венной коммутации импульсов, формируют импульсы управления вентилями преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности управления и надежности, в каждом канале формируют две дополнительные последовательности опережакщих и отстающих импульсов, длительность и фаза которых соответствует диапазону опережающих и отстающих углов управления, сравнивают две .указанные основные последовательности с одноименными указанными дополнительными последовательностями и в моменты совпадения формируют импульсы управления вентилями преобразователя. 3

2. Устройство для многоканального фазового управления m --фазным вентильным преобразователем с искусственной коммутацией, содержащее в

1каждом канале источник опорного напряжения, компаратор, цепи форми- Я роваяйя опережающих н отстакщнх им:пульсов, одна из которых содержит последовательно соединенные инверти рующий усилитель и дифференцирующую цепь, другая - последовательно соединейные неинвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выходной .формирователь управляющих импульсов и источник напряжения управления, общий для всех каналов, причем один .из входов компаратора соединен с выходом источника напряжения управления, другой вход компаратора соеди нен с выходом источника опорного напряжения, входы укаэанных усилителей соединены c выходом компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с. целью новьыения точности и надеж" ности, .оно снабжено формирователями оиережающих и отстающих импульсов зоны коммутации, каждая указанная цепь формирования — элементом И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепи, второй

1() 72236 вход соединен с выходом формирователя импульсов зоны коммутации, одноим жного с данной цепью, а выход элемента И-HE каждого канала соединены с выходным формирователем управляющих импульсов.

Изобретение относится к электро-. .сов,предназначенных для управления технике и может быть использовано . ;вентилями преобразователя, определяют .для управления преобразователями знак производной управляющего сигнацеременного и постоянного тока, пре- ла и блокируют опережающие или отдусматривающими воэможность включения 5 стающие импульсы при соответственно вентилей как в диапазоне отстающкхр положительном и отрицательном знатак и опережающих углов управления, чениях производной управляющего сигк которым относятся., например, ти- нала 33 3. оисторные выпрямители с искусствен- Недостатком известного способа ной коммутацией или преобразователи, 10 является необходимость определения выполненные на полностью управляе- знака производной управляющего сигнамых ключевых приборах. .ла, что ведет к понижению помехоус Иэвестен способ управления много- тойчивости и надежности систем упфазным вентильным преобразователем равления. Кроме того, для защиты с искусственной коммутацией, заклю- от переключения вида коммутации при чающийся в том, что включение каж- небольших изменениях управляющего дого вентиля в течение периода сети сигнала необходимы дополнительнЫе один раз производится при искусствен-, пороговые устройства, введение котоной коммутации, а второй раз при рых искажает формы выходной ЭДС преестественной коммутации Г1(. - образователя относительно формы упНедостаток данного способа заклю- 20 равляницего .сигнала. чается в несоответствии формы вы- Известно устройство фазового упходной ЭДС преобразователя форме .равления вентильными преобразоватеуправляющего воздействия в динамичес- ляыи, состоящее из фазосдвигающего ком режиме. устройства, подключенного к формироИзвестен также способ управления, 25 вателю импульсов в каждом канале, заключающийся в том, что включение принцип действия которых основан на вентилей одной группы осуществляется сравнении опорного и управляющего с естественной коммутацией в диапа- сигналов (4 ). зоне отстающих углов управления, а Недостатком устройства является включение вентилей другой группы 30 низкое быстродействие, ограниченное осуществляется с искусственной ком- частотой питающей сети, обусловленмутацией в диапазоне опережающих ное несимметричностью реакции выходуглов управления, причем значения ной ЭДС преобразователя на уменьшаюуглов управления вентилями обеих щееся и увеличивакицееся управляющие групп выдерживаются равными по моду- З воздействия.

mo (23. Известно также многоканальное

Недостатком указанного способа устройство управления, каждый канал является ограниченное быстродействие которого образован соединением компри отработке преобразователем уп- паратора, служащего для сравнения равляющих воздействий с частотой, „ управляющего сигнала с опорным сигнапревышающей часто у сети, что объяс- лом косинусоидальной или треугольняется несимметричностью реакции вы- ной формы, инвертирующего усилителя, ходной ЭДС каждой из вентильных групп дифференцирующей цепи и формироватена уменьшающееся или увеличивающееся :.ля управляющих импульсов 55). управляющие воздействия. Недостатком данного устройства

45 является низкое быстродействие, Наиболее близким к предлагаемомУ вызванное несимметричностью реакции по технической сущности и достигае" выходной ЭдС преобразователя на мому эффекту является способ, сос- быстрые изменения управляющего сигтоящий в том, что в каждом канале нала в сторону возрастания и убыформируют опорное напряжение, срав- 50 вания. нивают его с напряжением управления > наиболее близким к предлагаемому в моменты равенства формируют две по технической сущности является основные последовательности опере- устройство для фазового управления жающих и отстающих относительно точ- вентильным преобразователем с искуски естественной коммутации импуль- 5 ственной коммутацией,. содержащее в

1072236 каждом канале последовательно соединенные источник опорного напряжения компаратор, дифференцирующие цепи, формирователи управляющих им" пульсов и блок определения знака производной управляющего сигнала Гбз.

Недостатком известного устройства является сложность реализации диф.Ференцирующего блока для широкого диапазона частот и напряжений ynpas.ляющего сигнала, малая помехозащищенность и надежность.

Кроме того, при работе преобразователя в динамическом режиме на частотах управления выше частоты сети и различных напряжениях управления 15 последовательность формирования импульсов управления в соответствии с чередованием фаз нарушается, возни- . кают ложные импульсы управления и форма выходной ЭДС преобразователя 2О искажается.

Цель изобретения - повышение точности и надежности способа и устройства фазового упРавления ю -фазным 25 вентильным преобразователем с искусственной коммутацией.

Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу, заключающемуся в .том, что в каждом канале формируют опорное напряжение, сравнивают его с напряжением управления и в моменты равенства формируют две основные последовательности опережающих и отстающих относительно точки естественной .коммутации импульсов, формируют импульсы управления вентилями преобразователя, в каждом. канале формируют две дополнительные последовательности опережака их и отстающих импульсов, длительность и 40 .Фаза которых соответствует диапазону опережающих и отстающих углов управления, сравнивают две указанные основные последовательности с одноименными дополнительными последователь- 45 ностями и в моменты совпадения формируют импульсы управления вентилями преобразователя.

Устройство, содержащее в каждом канале источник опорного напряжения, компаратор, цепи формирования опережающих и отстающих импульсов, одна из которых содержит последовательно соединенные инвертирующий усилитель дифференцирующую цепьг другая последовательно соединенные неинвертирующий усилитель и дифференцирующую цепь, выходной формирователь управлякщих импульсов и источник напряжения управления,.общий для всех каналов, дополнительно снабжено формирователями опережающих и отстающих импульсов зоны коммутации, каждая иэ указанных цепей формирова ния онабжена элементом И вЂ” НЕ, причем один из входов компаратора соединен 65 с выходом источника напряжения управления, другой вход компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения., входы усилителей соединены с выходом компаратора, первый вход элемента И-НЕ каждого канала соединен с выходом дифференцирующей цепи, второй вход соединен с выходом

Формирователя импульсов зоны коммутации, одноименного с данной цепью, а выход элемента И-НЕ каждого канала соединены с выходным формирователем управляющих импульсов. на Фиг.l представлена функциональная схема предлагаемого устройства. для фазового управления трехфаэным мостовьв преобразователем на полностью- управляемых вентилях с двусторонней проводимостью; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу трехфазного мостового преобразователя в соответствии с предлагаемым способом управления.

Устройство содержит в каждом из шести каналов 1-6 компаратор 7, соединенный с входами инвертирующего 9 и неинвертирующего 8 усилителей, выходы которых, через дифференцирующие цепи 10 и 11 подключены к первым входам элементов И-НЕ 12 и 13, попарно объединенные выходы которых подключены к входам блока 14 формирователей управляющих импульсов, выходы которого предназначены для подключения к управляющим электродам вентилей преобразователя, формирователь 15 импульсов зоны коммутации, выполненный на трех компараторах

1б-18, первыми входами соединенных с зажимами питающей сети, а вторымис общей шиной управляющего устройства, трех инверторах 19 - 21 и шести логических узлах 22-27, соответствующие входы которых одни непосредственно, а другие через инверторы

19-21 подключены к выходам компараторов 16-18, а выходы соединены с вторыми входами элементов И-НЕ 12 и 13 в каждом канале. Каждый логический узел состоит из трех элементов

НЕ 28-30 и двухвходового элемента

И-НЕ 31, выход которого, объединенный с выходом элемента НЕ 28 через элемент НЕ 29 подключен к выходу логического узла, а второй вход соединен с выходом элемента НЕ 30, при этом первый вход логического узла подключен к входу элемента

НЕ 28, второй вход - к первому входу элемента И-НЕ 31, а третий вход — к входу элемента НЕ 30.

На фиг.2 изображены кривая 32 линейных напряжений, кривая 33 выходной ЭДС преобразователя, кривая

34 выходной ЭДС преобразователя, управляемого по способу, описанному в прототипе, кривые 35 опорных напряжений, кривая Зб управляющего на-;

1072236 пряжения, ложные точки 37 управления, отстающие импульсы 38 управления, широкие импульсы 39, соответст-. вующие диапазону отстающйх углов управления, опережающие импульсы 40 управлення, широкие импульсы 41, соответствующие диапазону опережающих углов управления, импульсы 42 управления вентилями преобразователя.

Сущность способа заключается в следующем.- 10

В моменты равенства нарастающих и спадающих участков опорных напряжений 35 с управляющим напряжением

Зб формируют соответственно управляющие импульсы 40 в диапазоне опе- 5 режающих углов управления-Ла а(.„40 и управляющие импульсы 38 в диапазоне отстающих углов управления 04Ы сл.

Одновременно из каждого опорного напряжения Формируют две последовательности широких импульсов, длительность которых соответствует диапазону опережающих углов управления

41(от-7/6ß до л/%) и отстающих угЛов управления .39 (от - - до л ). Срав-2> нивают опережающие у равляющие импульсы 40 с одноименными широкими импульсами 4l соответствующими диапазону опережающих углов управления, и импульсами 42, сформированны.ми в результате сравнения, включают вентили преобразователя. Сравнивают отстающие управляющие импульсы 38 с одноименными широкими импульсами

39, соответствующими диапазону.отстающих углов управления, и импульсами

42, сформированными в результате сравнения, включают вентили преобразователя.

Устройство работает следующим образом. 40

В каждом .из шести каналов 1-6 компаратор 7 путем сравнения опорного

35 и управляющего Зб напряжений

Формируют модулируемое по ширине прямоугольное напряжение, которое 45 инвертируется усилителем 8, повторяется усилителем 9 и после дифференцирования цепями 10 и ll в виде коротких импульсов 38 и 40 поступает на первые входы соответствующих элементов И-НЕ 12 и 13 ° Одновременно формирователь импульсов зоны коммутации 15 из опорных напряжений 35, с помощью компараторов 16-18 Формирует прямоугольные импульсы. Из набора этих импульсов логические узлы

22-27 формируют широкие импульсы, соответствующие диапазонам опере» жающих 41 и отстающих 39 углов управления. Поступив на вторые входы соответствующих элементов И-НЕ 12 и

13 они разрешают или запрещают прохождение управляющих импульсов 40 и

38 на блок формирователей 14 импульсов управления, который Формирует импульсы управления вентилями преобразователя. Элементы И-НЕ 12 и 13 производят запрет ложных импульсов управления 37, Формирование которых определяется спецификой работы компаратора 7, поэтому выходная ЭДС преобразователя 33 не искажается в.динамическом режиме работы преобразователя, как в прототипе. Регулировочная характеристика преобраэователя остается линейной во всем диапазоне изменения углов управления.

Предлагаемый способ фазового управления m-фазным вентильным преобразователем и устройство для его реализации позволяют повысить точность и надежность систем фазового управления быстродействующими преобразователями путем исключения аналоговой операции дифференцирования управляющего напряжения, реализация которой представляет сложность в большом диапазоне изменения частоты и амплитуды управляющего сигнала, а устройства, реализующие дифференцирование, обладают малым уровнем порога помехоустойчивости, повышение которого связано с задержкой в отработке преобразователем управляющего воздействия и.ведет к искажению выходной ЭДС преобразователя. Кроме того, Предлагаемый способ и устройство исключают коммутационные искажения в динамическом режиме работы,. вызванные спецификой работы системы фаэосмещения, что позволяет улучшить форму выходной ЭДС преобразователя и повысить максимальную частоту преобразования.

107223б

107223б

Составитель A. Придатков

Редактор Н. Стащишина Техред Л.Мартяшова Корректор О. Билак

Заказ 14 /50

Тираж бб7 Подписное

BHHHTIH Государственного комитета СССР по делал изобретений и открытий

113Г35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4