Способ управления @ -фазным преобразователем и устройство для его осуществления

 

1. Способ управления т-фазным преобразователем, заключающийся в том, что вьщеляют основную гармонику из одной фазы сетевого напряжения, формируют импульсы высокой частоты fo, формируют импульсы пониженной частоты fo/m, определяют число N -импульсов пониженной частоты за каждый период основной гармоники сетевого напряжения , запоминают число N на время.каждого последующего периода основной .гармоники сетевого напряжения, формируют в последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения первый управляющий импульс синхронно с основной гармоникой сетевого напряжения , формируют последующие га-1 управляющие импульсы путем деления импуль-, сов высокой частоты отличающийся тем, что, с це.лью повьппения симметрии управляющих импульсов, определяют число К импульсов высокой частоты после N-ro импульса пониженной частоты на каждом периоде основной гармоники сетевого напряжения, запомингиот число К на время каждого . последующего периода основной гармоники , формируют в каждом последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения К управляющих импульсов из т-1 управляющих импульсов путем деления импульсов высокой частоты на N+1, а остальные из т-1 управляющих импульсов.- путем деления импульсов высокой частоты на N. Q 9 2. Устройство для .управления т-фазным преобразователем, содержащее последовательно включенные источник однофазного сетевого напряжения, фильтр нижних частот и формирователь синхронизирукмцих импульсов; источник импульсов высокой частоты, счетчик-делитель на ш и счетчик импульсов пониженной частоты., снабженные входами установки, счетными входами и информационными.выходами, регистр памяти, распределитель импульсов на m каналов, снабженный счетным входом и входом установки, причем выход формирователя синхронизирующих импульсов соединен-с входами установки упомянутых счетчиков-, распределителя и входом управления регистра памяти, выход источника импульсов высокой частоты соединен со счетным входом счетчика-делителя на т, выход счетчика-делителя на m соединен со счетным входом счетчика импульсов пониженной частоты информационные выходы которого соединены с информационными

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК а9) (И) gyp Н 02 P 13/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3566335/24-07 .(22) 23.03.83 (46) 23.09.84. Бюл. - 35 . (72) В.10.Розов (7 1) Харьковское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (53) 621.316.727(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 630718, кл. Н 02 M 1/12, 1977.

2. Вчерашний В.П.. Повышение точности устройства импульсно-фазового управления вентилями.-Сб."Электротехническая промышленность", сер. "Преобразовательная техника", вып. 3 (98)

1978, с. 13-15. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ и-ФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ управления m-фазным преобразователем, заключающийся в том, что выделяют основную гармонику из одной фазы сетевого нанряжения, формируют импульсы высокой частоты „, формируют импульсы пониженной частоты fa/m, определяют число И .импульсов пониженной частоты за каждый период основной гармоники сетевого напряжения, запоминают число.м на время.каждого последующего периода основной гармоники сетевого. напряжения, формируют в последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения первый . управляющий импульс синхронно с основной гармоникой сетевого напряжения, формируют последующие m-1 управляющие импульсы путем деления импульсов высокой частоты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше-. ния симметрии управляющих импульсов, определяют число К импульсов высокой частоты после N-го импульса пониженной частоты на каждом периоде основной гармоники сетевого напряжения, запоминают число К на время каждого последующего периода основной гармо ники, формируют в кажпом последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения К управляющих импульсов из m-1 управляющих импульсов путем деления импульсов высокой частоты на И+1, а остальные из m-1 управляющих импульсов. — путем деления импульсов высокой частоты на N, O

2. Устройство для управления . 9

m-фазным преобразователем, содержащее ур последовательно включенные источник однофазного сетевого напряжения, фильтр нижних частот и формирователь синхронизирующих импульсов; источник Я импульсов высокой частоты, счетчик-делитель на m и счетчик импульсов пониженной частоты, снабженные вхо« дами установки, счетными входами и информационными. выходами, регистр памяти, распределитель импульсов на

m каналов, снабженный счетным входом и входом установки, причем выход формирователя синхронизирующих импульсов соединен.с входами установки упомянутых счетчиков; распределителя и входом управления регистра памяти, выход источника импульсов высокой частоты соединен со счетным входом счетчика-делителя на m, выход счетчика-делителя на m соединен со счетным входом счетчика импульсоэ пониженной частоты, информационные выходы которого соединены с информационными

1115200 входами регистра памяти, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения симметрии управляющих импульсов, оно имеет управляемый делитель частоты, снабженный входами управления, счетным входом и входом установки, двухвходовыми элементами И и ИЛИ, двухступенчатым В-триггером и вычитающим счетчиком импульсов, снабженным счетным входом, входом управления и информационными входами, причем счетный вход управляемого делителя частоты соединен с выходом двухвходового элемента И, его управляющие входы соединены с информационными выходами регистра памяти, а вход установки соединен с m-м выходом распределителя на m каналов, первые входы D-триггера и двухвходового элемента И соединены с выходом источИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления ведомых сетью многофазных тиристорных преобразователей и повышенными требованиями к

1 качеству их выходного напряжения и работающими от искаженной нестабильной питающей сети.

Известен способ управления преобразователями путем формирования управляющих импульсов m-фазного преобразователя из одной фазы сетевого напряжения, инвариантный к несимметрии и искажению питающей сети и позволяющий получить симметричную систему управляющих импульсов 713.

Однако использование данного способа для управления многофазными преобразователями (m=12; 24) приводит к значительному усложнению системы управления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ формирования управляющих импульсов m-фазного преобразователя, заключающийся в том, что выделяют основную гармонику из одной фазы сетевого напряжения, формируют импульсы высокой частоты Е, формируют импульсы пониженной частоты f /ш, ника импульсов высокой частоты, второй вход двухвходового элемента И соединен с выходом двухвходового элемента ИЛИ, первый вход двухвходового элемента ИЛИ соединен с инверсным выходом D-триггера, второй вход двухвходового элемента ИЛИ соединен с выходом вычитающего счетчика, входы управления вычитающего счетчика соединены с информационными выходами счетчика-делителя на m, вход установки вычитающего счетчика .соединен с выходом формирователя синхронизирующих импульсов, а счетный вход вычитающего счетчика,. счетный вход распределителя импульсов на щ каналов и второй вход Э -триггера соединены с выходом управляемого делителя частоты.

2 определяют число ы импульсов пониженной частоты за каждый период основной гармоники сетевого напряжения, запоминают число t4 на время каждого последующего периода основной гармоники сетевого напряжения, формируют в последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения первый управляющий импульс синхронно с основной гармоникой сетевого напряжения и формиру" ют последующие m-1 управляющие импульсы путем периодического деления импульсов высокой частоты на И Г23.

Недостаток известного способа— наличие несимметрии формируемых управляющих импульсов при некратных частотах fî и Ес > значение которой достигает величины .а = T (m-1) > где Тц — период частоты fo, m — фазность преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления m-фазным преобразователем, содержащее последовательно включенные источник однофазного сетевого напряжения, фильтр нижних частот и формирователь синхронизирующих импульсов., источник импульсов высокой частоты, счетчик-де00

- N+1, а остальные из m-1 управляющих импульсов — путем деления импульсов

3 11152 литель íà m и счетчик импульсов пониженной частоты, снабженные входамиустановки, счетными входами и информационными входами, регистр памяти, распределитель импульсов на m каналов, снабженный счетным входом и входом установки, причем выход формирователя синхронизирующих импульсов соединен с входами установки упомя нутых счетчиков, распределителя и 1О входом управления регистра памяти, выход источника импульсов высокой частоты соединен со счетным входом счетчика-делителя на ш, выход счетчика-делителя на ш соединен со счет- f5 ным вхоцом счетчика импульсов пониженной частоты, информационные выходы которого соединены с информационными входами регистра памяти С22. 20

Недостатком йзвестного устройства является недостаточная симметрия управляющих импульсов при некратных высокой частоте f и частоте питающей сети, 25

Цель изобретения — повышение симметрии управляющих импульсов m-фазного преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления m-фаз30 ным преобразователем, заключающемуся в том,что выделяют основную гармонику из одной фазы сетевого напряжения, формируют импульсы высокой частоты f формируют импульсы пониженной час- 35 тоты f jm, определяют число Й им*ульсов пониженной частоты за каждый период основной гармоники сетевого .напряжения, запоминают число N на время каждого последующего периода 40 основной гармоники сетевого напряжения, формируют в последующем периоде основной гармоники сетевого напряжения первый управляющий импульс синхронно с основной гармоникой сетевого45 напряжения, формируют последующие

m-1 управляющие импульсы путем деления импульсов высокой- частоты, определяют число К импульсов высокой частоты после N-го импульса пониженной частоты на каждом периоде основ- . ной гармоники сетевого напряжения, запоминают число К на время каждого последующего периода основной гармоники, формируют в каждом последующем 55 периоде основной гармоники сетевого напряжения К управляющих импульсов из m-1 управляющих импульсов путем

4 деления импульсов высокой частоты на высокой частоты на N.

Указанная цель достигается также тем, что устройство для управления

m-фазным преобразователем, содержащее последовательно включенные источник однофазного сетевого напряжения, фильтр нижних частот и формирователь синхрониэирующих импульсов; источник импульсов высокой частоты, счетчикделитель на m и счетчик импульсов пониженной частоты, снабженные входа, ми установки, счетными входами и информационными выходами, регистр памяти, распределитель импульсов на m каналов, снабженный счетным входом и входом установки, причем выход формирователя синхронизирующих импульсов соединен-с входами установки упомянутых счетчиков, распределителя и входом управления регистра памяти, выход источника импульсов высокой частоты соединен со счетным входом счетчика делителя на ш, выход счетчика-делителя íà m соединен со счетным входом счетчика импульсов пониженной частоты, информационные выходы которого соеДинены с информационными входами регистра памяти, имеет управляемый делитель частоты, снабженный входами. управле-. ния, счетным входом и входом установки, двухвходовыми элементами И и ИЛИ, двухступенчатым Э-триггером и вычитающим счетчиком импульсов, снабженным счетным входом, входом управления и информационными входами, причем счетный вход управляемого делителя частоты соединен -с,выходом двухвходового элемента И, его управляющие входы соединены с информационными выходами регистра памяти, а вход установки соединен- с m-м выходом распределителем на ш каналов, первые выходы D-триггера и двухвходового элемента И соединены с выходом источника импульсов высокой частоты, второй вход. двухвходового элемента И соединен с выходом двухвходового элемента ИЛИ, первый вход двухвходового элемента ИЛИ соединен с инверсным выходом D-триггера, второй вход двухвходового элемента ИПИ соединен с выходом вычитающего счетчика, входы управления вычитающего счетчика соединены с информационныки выходами

1115200 счетчика-делителя на m вход установки вычитающего счетчика соединен с выходом формирователя синхронизирунлцих импульсов, а счетный вход вычитающего счетчика, счетный вход распреде- 5 лителя на ш каналов и второй вход

D-триггера соединены с выходом управляемого делителя частоты.

На чертеже представлена схема устройства, осуществляющего формирование 1О управляющих импульсов согласно предлагаемому способу.

Устройство формирования управляющих импульсов m-фазного преобразователя содержит источник однофазного сетевого напряжения 1, подключенный через фильтр 2 нижних частот к формирователю 3 синхронизирующих импульсов. Выход формирователя 3 подключен к входу установки в "0" счетчика-делителя 4 íà m счетный вход которого соединен с выходом генератора 5 высокочастотных импульсов частоты

f, а выход подключен к счетному

25 входу счетчика 6 пониженной частоты.

Информационные выходы счетчика 6 подключены.к информационным входам регистра 7 памяти, вход управления записью которого объединен с входом установки в "0" счетчика б.и подклю.чен к выходу формирователя 3. Информационные выходы регистра 7 подкпюче ны к входам управления управляемого цифровым кодом делителя 8 частоты, между основным входом которого и 35 выходом генератора 5 включен логический элемент И 9. Выход делителя 8 подключен к счетному входу счетчикараспределителя 10 на ш состояний, вход начальной установки которого соединен с выходом формирователя 3, а m выход подключен к входу начальной установки делителя 81 Выход генератора 5 подключен к входу синхронизации двухступенчатого Р-триггера 11, ин- 45 формационный вход которого соединен с выходом делителя 8 и счетным входом вычитающего счетчика 12 импульсов емкостью m. Вход управления записью счетчика 12 подключен к входу5О управления записью регистра 7. Информационные входы счетчика 12 подключены к информационным входам кольцевого счетчика 4. Выход счетчика 12 и инверсный Выход D-триггера 11 55 поключены к входам элемента- ИЛИ 13, выход которого подключен к другомувходу элемента И 9.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение фазы сети 1 и напряжение на выходе фильтра 2 не равны нулю .выходные импульсы формирователя 3 отсутствуют; на m выходе счетчика-распределителя

10 установлена логическая блокирующая работу управляемого делителя 8 частоты. Управляющие импульсы на выходах счетчика 10 не формируются, Генератор 5 постоянно формирует высокочастотные импульсы частоты f,, которые пересчитываются кольцевым счетчиком 4 по модулю m .и на его вь1ходе формируются импульсы частоты

Еa/m На информационных выходах счетчика 4 формируется текущее значение кода числа К, значение которого изменяется от 0 до m-1. Счетчик 6 подсчитывает число импульсов частоты

fо /ш за период сетевого напряжения, ограничиваемый выходными импульсами формирователя 3 °

При переходе через ноль в положительном направлении выходного напряже,ния фильтра 2 на выходе формирователя

3 формируется синхронизирующий импульс между импульсами частоты fo.

Зтот импульс устанавливает счетчикраспределитель 10 в начальное состояние, что вызывает формирование 1-го управляющего импульса на его выходе и снятие блокировки с управляемого делителя частоты 8; осуществляет запись выходного кода И счетчика 6 в регистр 7 памяти и подачу этого кода на вход управления делителя 8, начальную установку реверсивного счетчика 12 в соответствии с цифровым кодом К, снимаемым с информационных выходов кольцевого счетчика 4; осуществляет очистку счетчика 4 и счетчика 6 импульсов и подготовку их к записи новой информации. Далее начинается накопление кода в счетчике 6 под действием импульсов частоты frr/m, которое продолжается до прихода следующего синхронизирующего испульса с выхода формирователя 3.

Предположим, что импульсы с выхода генератора 5 во всех режимах работы устройства беспрепятственно проходят через элемент И 9; На выходе управляемого делителя 8 частоты под действием, управляющего кода М с регистра 7 и частоты f формируются импульсы, 1115200 частота следования которых определя. ется соотношением о 0

f »

8 (1)

N тс 5 т = — = т,и.

Тс (3) 30

Несимметрия управляющих импульсов отсутствует.

При некратных частотах f и f при формировании импульсов в соответствии с соотношением (1) возникает несимметрия, так как соотношение (2). не выполняется.

Для исключения несимметрии при некратных частотах выходная частота делителя 8 должна составлять

f f m

Ф

f (с,)

К Nm+K

N+m

40

45 где N — целое число;

К вЂ” — дробное число;

К вЂ” код счетчика 4 (m-1>КэО) .

При этом временные ин тервалы между, смежными управляющими импульсами бу дут одинаковы и равны:

КТО т„= т.я + —— ш (5) .

Формирование импульсов в соответ- 55 ствии с соотношением (5) трудно выполнимо практически. Поэтому целесообразно рассмотреть другой способ форГоm где Т вЂ” период частоты питающей сети.

Под действием этих импульсов счет- 10 чик-распрвделитель 10 переключается и формируется 2, ..., m-1 управляющие импульсы на его выходах. При формировании делителем 8 m-ro импульса блокируется работа делителя 8 до прихода следующего синхронизирующего импульса формирователя 3, что обеспечивает формирование каждого 1-го управляющего импульса из напряжения ,питающей сети. Далее процессы в устройстве повторяются.

При кратных частотах fo H fc выполняется соотношение

6 с (2) и временные интервалы между любыми смежными импульсами одинаковы и равны мирования частоты, заключающийся в том, что период следования управляющих импульсов за интервал Тс изменяется на небольшую величину, равную целому числу, и выполняется полученное из соотношение (5) уравнение

Т =mTN+KT (6) исключающее накопление ошибки.

Преобразуя формулу (6)., получим закон изменения частоты следования управляющих импульсов, позволяющий уменьшить их несимметрию при некратных частотах Й и Е (N 1)К N(m-К)

Т + с о (7) Из соотношения (7) следует, что для уменьшения несимметрии необходимо формировать К импульсов.. с частоfo

N+1 той — — и (m-К) импульсов с частотой следования,каждый период сетевого напряжейия. При этом максимальная несимметрия импульсов составит Т,, что в (m-1) раз меньше, чем при формировании-импульсов в соответствии с соотношением (1).

Рассмотрим работу устройства (фиг. 1) при некратных частотах f и

f без учета ранее принятого предположения о беспрепятственном прохождении выходных импульсов генератора 5 через элемент И 9.

По импульсу с формирователя 3 вычитающий счетчик 12 устанавливается в отличное от "О" состояние К, что вызывает появление íà его выходе переноса логического "О", поступающего на вход элемента ИЛИ 13.. Двухступен- .чатый Э-триггер 11 под действием выходных импульсов.с генератора 5 и делителя 8 формирует логический

".О" на другом входе элемента 13 на время прохождения йервого (после каждого выходного. импульса с делителя 8) импульса частоты f с выхода генератора 5-,:что приводит к блокировке одного из импульсов частоты

fo, поступающих на вход делителя .8 и эквивалентно- увеличению кода управления им на единицу.. При этом выходные импульсы делителя 8 следуют

fa с частотой ††. Блокировка импульсов

N+1 (и формирование частоты f ) продол-

N+i жается до тех пор, пока под действием

К-го выходного импульса с делит ".ля 8

1115200

Составитель А. Придатков

Редактор А. Козориэ Техред МЛузьма КорректоР В. Синицкая

Заказ 6789/43

Тираж 666

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, Проектная, 4 счетчик 12 не установится в "0".

В этом состоянии счетчик 12 блокируется до следующей его установки по выходному импульсу формирователя 3 и последующие m-1-К управляющих им- 5 пульсов формируются. с частотой fo

Таким образом, предлагаемое устройство функционирует в соответствии с соотношением (7), что позволяет умень 1б шить несимметрию его импульсов управления по сравнению с изв естным.

Для управления m-фаэным преобразователем выходные импульсы распределителя 10 поступают на его тиристоры через многоканальное фазосмещающее устройство. При использовании последнего оно синхронизируется суммой выходных импульсов делителя 8 и формирователя 3.

Осуществление предлагаемого способа управления m-фазным преобразователем позволяет снизить несимметрию управляющих импульсов в m-1 раз по сравнению с известным способом.