Способ управления @ -мостовым @ -фазным вентильным преобразователем

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ И ,-МОСТОВЫМ Ж -ФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ , заключающийся в том, что формируют П 2т-канальных последовательностей управляющих импульсов с относительным фазовым сдвигом, зависимым от опорного напряжения, количества фаз и числа мостов преобразователя , изменяют фазу указанных импульсов пропорционально управляющему напряжению, передуют подключение управляющих импульсов к вентилям одной фазы по циклу с частотой в И раз меньшей частоты питающей сети, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений тока, потребляемого преобразователем от сети переменного тока, измеряют выпрямленньй ток преобразователя , формируют Н -f дополнительных напряжений U U.i-Ui , где Uj aTCcoa a7sKitU(j4i-tlUo -K«Idb ,+( i 1-n; g V(j - опорное напряжение; U - управляющее напряжение; К, Kj - коэффициенты пропорциональное ти; - - выпрямленный ток преобразователя , и относительный фазовый сдвиг 2 п-канальных последовательностей формируют равным: , .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК пЩ (11) зЮ Н02Р1316

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ где К> Е

1 — коэффициенты пропорциональности;

- период напряжения питаю щей сети. (21) 3555081/24-07 (22) 17. 02.83 (46) 30.09.84. Бюл. В 36. (72) Н.С. Легостаев (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.316.727 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 775854,-кл. Н 02 P 13/16, 1980.

2. Патент США У 3769570, кл. Н 02 М 1/12, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

9 832695, кл. Н 02 13/16, 1981. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ tl .-МОСТОВЫМ N -ФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, заключающийся в том, что формируют л 2е-канальных последовательностей управляющих импульсов с относительным фазовым сдвигом, зависимым от опорного напряжения, количества фаз и числа мостов преобразователя,.изменяют фазу указанных импульсов пропорционально управляю" щему напряжению, чередуют подключение управляющих импульсов к вентилям одной фазы по циклу с частотой в. t1 раз меньшей частоты питающей сети, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений тока, потребляемого преобразователем от сети переменного тока, измеряют выпрямленный ток преобразователя, формируют 11 -1 дополнительных напряжений

U„=0< где 0„=аъссоь созК1Е0„ (- Мо1 KeJgf

-И„С0 +(i-O Uo2

= 1-п;

П вЂ” опорное напряжение;

U — управляющее напряжение, К„, К< — коэффициенты пропорцио- нальности, о -. выпрямленный ток преобразователя, и относительный фазовый сдвиг 2н1-канальных последовательностей формируют равным.„ Т !

Ь ак-(<- ) — ФКацк

mn I

1116517 2 тавляющих в кривой потребляемого из сети тока при регулировании преобразователя возрастает. При заданном уровне высших гармоник в питающей сети это ведет к ухудшению массо" ,габаритных показателей преобразователя за счет установки силовых резонансных фильтров для фильтрации высших гармоник.

10 Цель изобретения — уменьшение искажений тока, потребляемого преобразователем из сети.

Поставленная цель достигается тем, что формируют и 2m-канальных последовательностей управляющих импульсов с относительным фазовым сдвигом, зависимым от опорного напряжения, количества фаз и числа мостов преобразователя, изменяют

2О фазу указанных импульсов пропорционально управляющему напряжению, чередуют подключение управляющих импульсов к вентилям одной фазы по циклу с частотой в и раз меньшей частоты питающей сети, изменяют выпрямленный ток преобразователя, формируют и -1 дополнительных напряжений

u,==u„ „-u

fT

6 а =(» -»1 — «К5V g юи

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями переменного тока в постоянный, например, в электрохимическом производстве, а также в металлургической промьппленности.

Известен способ управления преобразователем, состоящим из двух параллельно включенных выпрямительных групп, тиристоры которых отпираются через период напряжения питающей сети попеременно управляющими импульсами с фазами регулирования с -„ и с f1l .

Недостатком известного способа управления является низкое качество переменного тока и выпрямленного напряжения .

Известен также способ управления вентильными преобразователями, содержащими выпрямительные мосты, заключающийся в подаче управляющих импульсов на мосты с временным сдвигом (.2 ).

Это позволяет улучшить гармонический состав тока, потребляемого преобразователем, но ведет к увеличению установленной мощности силового трансформатора преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ управления и -мостовым вентильным преобразователем, заключающийся в поочередном включении вен35 тилей преобразователя с помощью и-шестифазных последовательностей управляющих напряжений, сдвинутых друг относительно друга на долю периода напряжения питающей сети, об- 4О ратно пропорциональную количеству фаз и числу мостов преобразователя, и в чередовании моментов включения вентилей, подключенных к одной фазе, по замкнутому повторяющемуся циклу с частотой в и раз меньшей частоты напряжения питающей сети f31 .

Основной недостаток способа— ухудшение гармонического состава потребляемого из сети тока при регулировании преобразователя ввиду ухудшения условий компенсации гармоник потребляемого из сети тока, вызванного изменением в процессе регулирования соотношений меяду угла-55 ми коммутации токов вентилей, подключенных к одной фазе. Поэтому величина отдельных гармонических сосгде 1-n, U» -- агссоь(соь К»ГО !+(» - »10ol К Id)

- к»t U»1«(» — »)Оо);

Цо — опорное напряжение, U — управляющее напряжение, К», К вЂ” коэффициенты пропорциональности; — выпрямленный ток пре.образователя, и относительный фазовый сдвиг 2»п-канальных последовательностей формируют равным где f, K5 — коэффициенты пропорциональности, Т вЂ” период напряжения питающей сети.

На фиг. 1 представлен преобразователь, реализующий данный способ для и=2; на фиг.2 - пример выполнения функционального преобразователя.

Преобразователь (фиг.1) содержит трехфазные выпрямительные мосты 1, 2, включенные на стороне постоянного тока параллельно через уравнительные реакторы 3,4, блок управления

1116517

5 с фазосдвигающими узлами 6 и 7, распределитель 8 управляющих импульсов, включенный между блоком управления 5 и управляющими входами вентилей мостов 1,2, а также 5 сумматоры напряжений 9-11 и функциональные преобразователи 12, 13,первые входы которых объединены и подключены к датчику тока 14, включенному последовательно с нагрузкой 15 10 преобразователя, второй вход функционального преобразователя 13 подключен к выходу сумматора напряжений 9, первый и второй входы которого предназначены для подключе- 15 ния к источнику управляющего напряжения и источнику опорного напряжения соответственно, выходы функциональных преобразователей 12, 13 подключены к входам сумматора напряжений 10, который выходом подключен к первому входу сумматора напряжений

11, выход которого подключен к входу фазосдвигающего узла 6 блока управления 5, при этом второй вход 25 сумматора напряжений 11.подключен к выходу сумматора напряжений 9, а второй вход функционального преобразователя 12 и вход фазосдвигающего узла 7 объединены и предназначены для подключения к источнику управляющего напряжения.

Преобразователь 12 (фиг.2) содержит последовательно соединенные сумматор напряжений 16, двухквад35 рантный синусный функциональный преобразователь 17, сумматоры напряжений 18 и 19, инвертирующий усилитель 20 с большим коэффициентом усиления и сумматор напряжений 21, при этом средняя точка между выходом инвертирующего усилителя 20 и первым входом сумматора напряжений 21 подключена к второму -входу сумматора напряжений 19 через последователь-45 но включенные сумматор напряжений 22 и одноквадрантный синусный функциоЪ нальный преобразователь 23, причем первые входы сумматоров напряжений

16, 21 и вторые входы сумматоров на50 пряжений 16, 22 объединены и предназначены для подключения к блоку управляющего напряжения и сдвигающего напряжения соответственно, а второй вход сумматора напряжений

18 — для подключения к датчику то55 ка 14.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное выпрямленному току преобразователя, с датчика тока 14 поступает на соответствующие входы функциональных преобразователей 12, 13. На другой . вход функционального преобразователя 12 подается напряжение U а на вход функционального преобразователя 13 — сумма напряжений управления Uq и опорного U с сумматора напряжений 9. Функциональные преобразователи 12 и 13 вырабатывают напряжения U< и U пропорциональные углам коммутации вентилей, включаемых с углами управления с „и

= с „ Ьо о, что достигается формированием напряжений U< и U функциональными преобразователями 12 и 13 по законам

О,-(au.ñîüÑÑîüÊ,U -Kq l o)-K „" pl И

О = шссОь(мьК (0 0о) Kq<д) "л оi1 Uo)j. соответственно (К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый наклоном "пилы" генератора пилообразного напряжения фазосдвигающих узлов 6,7 блока управления 5, К < = х /2E где х — суммарное индуктйвное сопротивление контура коммутации, Е„- амплитудное значение линейного напряжения на входе мостов преобразователя, I d — выпрямленный ток преобразователя) .

Работа функциональных преобразователей, например функционального преобразователя !2, осуществляется следующим образом. На соответствующие -входы сумматора напряжений 16 подается напряжение управления U< и г У напряжение U соответствующее — ра2 диан периода напряжения питающей сети. Напряжение U необходимо для реализации функций косинуса при помощи функционального преобразователя, реализующего функцию синуса, так как cos 8 = sin { — -" 8 )

Х .

В сумматоре напряжений 16 осуществляется выполнение логической операции вычитания, что приводит

\ к появлению на его выходе напряжения

U = (U — K„U j, которое поступает на вход двухквадрантного синусиого функционального преобразователя 17.

Двухквадрантный синусный функциональный преобразователь 17 обеспе1116517 чивает аналоговую аппроксимацию функции Ы n(U -К»Ug) - cos К i Ug — ».05 M с погрешностью аппроксимации до

0,017.Напряжение cos K»U с выхода двухквадрантного синусного функцио- 5 нального преобразователя 17 поступает на вход сумматора напряжений

18, на другой вход которого подается напряжение, пропорциональное выпрямленному току преобразователя, с датчика тока 14. Сумматор напряжений

18 выдает напряжение, равное (cos K»U<-К 1д). Функция

arccos eosj K»U -К» 1 Д j реализуется в функциональном преобразователе 12 на следующих элементах: сумматоре напряжений f9, одноквадрантном синусном функциональном преобразователе

23, сумматоре напряжений 22 и инЬертирующем усилителе 20 с большим 20 коэффициентом усиления. Напряжение агссоз (соз К» У„-K z l d ), сформированное таким образом, поступает на сумматор напряжений 21, где происходит логическая операция вычитан1»я напряжения управления U из напряжения ог

arccos (соз К» Uy-К 1 ), т. е.

f arccos(cos K»U>-Кд1д)-К„ U 1 Таким образОм, с выхода функционального преобразователя 12 снимается напряжение О» = 1 аmcosfcos « " — К

-5 поступают на распределитель управляющих напряжений 8, через который осуществляется распределение напряжений управления между-тиристорами преобразователя таким образом, чтобы управляющие электроды тиристоров, подключенных к одной фазе, в любой момент времени быпи соединены с разными выходами блока управления 5.

Кроме того, распределитель 8 периодически (цри п = 2 через период колебаний напряжения сети) подключает управляющий электрод каждого тиристора с одного выхода блока управления

5 на другой, обеспечивая тем самым чередование углов отпирания каждого тиристора с частотой в tl раз меньшей частоты напряжения сети, .питающей преобразователь.

Использование способа позволяет улучшить форму кривой переменного тока, уменьшить величину высших гармоник, генерируемых преобразователем в питающую сеть, и тем самым способствует уменьшению ущерба, наносимого высокочастотными составляющими. Способ способствует также снижению установленной мощности преобразователя за счет уменьшения потерь мощности в обмотках трансформатора.! 116517

- фиг.1

1116517

Фие. t

Составитель А. Придатков

Техред А.Бабинец Корректор О. Луговая

Редактор О. Колесникова

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6943/43 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4