Одноканальное устройство для управления @ -пульсным выпрямителем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 65299 А1 (5ц 4 Н 02 M 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4083275/24-07 (22) 02.07 ° 86 (46) 07.01.88. Бюл. У 1 (71) Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О. Макарова (72) В,М, Рябенький-и Б.Н, Пекер (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 696588, кл. Н 02 М 13/24, 1979.

Авторское свидетельство СССР

9 1164842, кл. Н 02 М 7/12, 1986. (54) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

УПРАВЛЕНИЯ ш-ПУЛЬСНЫМ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ (») Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразовательной технике для управления многофазными выпрямителями, к которым предъявляются высокие требования по качеству выпрямленного напряжения, Цель изобретения — подавление неканонической гармоники выпрямленного напряжения, обусловленной несимметрией напряжений питающей сети, Цель достигается за счет введения в одноканальное устройство для управления ш- пульсным выпрямителем трех управляемых элементов 7, 8, 9, трех RS-триггеров

11-13, распределителей импульсов 14, 15, датчика параметров несимметрии напряжений сети 17, детектора нуля

16 и вычислительного блока 10. Последний, получая информацию об установленном угле включения вентилей ю6, модуле Е и аргументе несимметрии напряжений питающей сети Ь g осуществляет параллельное вычисление корректирующих углов включения вентилей. Обеспечивается эффективная компенсация неканонической гармоники выпрямленного напряжения. 3 ил.

1365299

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике для управления многофазными выпрямителя5 ми, к которым предъявляются высокие требования по качеству выпрямленного напряжения °

Цель изобретения — повышение эффективности компенсации неканонической гармоники выпрямленного напряжения, обусловленной несимметрией напряжений питающей сети.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства на фиг. 2 — 1r блок-схема вычислительного блока устройства; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последовательно включенные синхронизированный с 20 однофазным напряжением сети генера-, тор 1 симметричной последовательности импульсов, регулируемый блок 2 задержки, первый распределитель 3 импульсов, второй вход которого соединен с входом генератора 1 через управляемый блок 4 синхронизации. Управляющие входы блоков 2 и 4 подсоединены к выходу сумматора 5 аналоговых сигналов, один вход которого подсоеди- 30 нен к выходу арккосинусного преобра зователя 6, а второй — к выходам трех управляемых ключевых элементов

7-9, входы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам вычислительного блока 10.

Управляющие входы ключевых элементов 7-9 соединены с прямыми выходами RS-триггеров 11-13, установоч- 40 ные входы которых подсоединены к выходам второго распределителя 14 импульсов, вход которого подключен к выходу генератора 1, а обнуляющие входы — к выходу третьего распредели- 45 теля 15 импульсов. Установочные входы распределителей 14 и 15. подключены к входу генератора 1 через детектор 16 нуля. Первый и второй входы. вычислительного блока 10 подключены к соответствующим выходам датчика

17 параметров несимметрии, входы которого подсоединены к напряжениям питающей сети, а третий вход вычислительного блока подключен к выходу 55 арккосинусного преобразователя 6, Вычислительный блок 10 содержит линии входов 18-20 для подключения сигналов, соответствующих модулю и фазе напряжения несимметрии сети и углу включения вентилей, и линии выходов 21-23, Входы 19 и 20 подсоединены к суммирующим входам первого сумматора 24 аналоговых сигналов, выход которого подключен к суммирующим входам сумматоров 25 и 26 аналоговых сигналов, к первому вычитающему входу первого из которых и второму суммирующему входу второго подключен сигнал, пропорциональный

Я /3. Выходы всех трек сумматоров соединены с выходами 21-23 вычислительного блока через последовательно включенные четырехквадрантные косинусные преобразователи 27-29 и блоки 30-32 перемножения аналоговых сигналов, вторые входы которых подключены к входу 20 вычислительного блока через последовательно соединенные одноквадрантный преобразователь 33 вида у = 1/sin х, блок 34 перемножения аналоговых сигналов и масштабный усилитель 35, причем второй вход блока 34 перемножения подключен к первому входу 18 вычислительного блока.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 симметричной последовательности импульсов, синхронизированный, например, с линейным напряжением UI,ö питающей сети (фиг. 1), формирует симметричную последовательность импульсов частоты Ы,(fc — частота напряжений питающей сети) вне зависимости от величин и характера несимметрии..сети (фиг. 3 à, б). Импульсы генератора 1 сдвигаются в регулируемом блоке 2 на требуемый угол са и поступают на распределитель

3 импульсов, в котором распределяются по т каналам для усиления и подачи на тиристоры. Для обеспечения однозначности в распределении импульсов распределитель 3 импульсов синхронизируется с напряжением сети через блок 4. Величина фазового сдвига управляющих импульсов са, проходящих через блок 2, и синхронизирующих, проходящих через блок 4, при вертикальном принципе управления и возрастающем пилообразном опорном напряжении пропорциональна величине напряжения U, поступающего с арккосинусного преобразователя 6 на управляющие входы блоков 2 и 4 через сумматор 5. Для компенсации неканоз 13652 нической гармоники выпрямленного напряжения, обусловленной несимметрией питающей сети, служат элементы и блоки 7-17 (фиг. 1), работа которых состоит в следующем.

Путем математического моделирования работы преобразователя при несимметрии напряжений питающей сети и тщательных экспериментальных исследо- 1 ваний установлено, что наибольший эффект подавления неканонических гармоник достигается в том случае, когда корректирующие углы ЬМ; (фиг. З,а) при изменении угла о включения вентилей, подсоединенных к фазе А, коэффициенте обратной последовательности E и фазе напряжения составляющей обратной последовательности бар изменяются по .зависимостям.

20

Е

cos (с +Ag), sin î

При вертикальном принципе управления величина корректирующих углов

ЬЫ; является пропорциональной вели чине корректирующих напряжений, подаваемых на второй вход сумматора 5 (фиг. 1 ). Формирование корректирующих напряжений осуществляется в вы- 36 числительном блоке 10, на вход которого подается необходимая информация о несимметрии сети с датчика 17 параметров несимметрии и о величине установочного угла к от источника управ- 40 ляющего напряжения U .

Вычислительный блок работает в непрерывном режиме и практически мгновенно осуществляет преобразование входных параметров в аналоговые 45 сигналы, соответствующие величинам корректирующих углов 6oL<6, аМ, 58 А (фиг. 3, а) . Функциональные преобразователи 27-29 и 34 могут . быть выполнены как в аналоговом ва- gp рианте, так и в цифровом, однако большая точность может быть достигнута, когда функциональное преобразование входных сигналов осуществляется путем записи нелинейной функции в постоянное запоминающее устройство, а согласование с входными и выходными айалоговыми сигналами осуществляется с помощью аналого-цифровых и

Е

Ь + д = —,— — сов (к+ 4 - II/3) р

sin к, << ьс = —.— — соз(о +Ц+й/3) >

Е

sin ca цифроаналоговых преобразователей. Такие функциональные преобразователи в настоящее время изготавливаются серийно. Для согласования уровней выходных сигналов вычислительного блока с уровнем управляющего напряжения используется масштабный усилитель 35 (фиг. 2) . р Коммутация выходов 21-23 вычислительного блока 10 на второй вход сумматора 5 осуществляется следующим образом.

При переходе синхронизирующего напряжения (в рассматриваемом случае напряжения U< ) через нуль детектор

16 нуля, формирует импульс, который устанавливает распределители 14 и 15 в исходное состояние ° Импульсы, по ступающие с выхода генератора 1 (фиг. 3 б), распределяются в коммутаторе 14 на выходы а, в и с (фиг. 3, в) и каждый из них устанавливает соответствующий триггер 1113 в исходное единичное состояние.

Сбои в формировании первого импуль са по выходу а в коммутаторе 14 устраняются обычно тем, что длительность импульса, поступающего с детектора 16 нуля выбирается меньшей, чем длительность задержки синхроимпульса в генераторе 1 ° Современные цифровые принципы построения генераторов.равноинтервальной последовательности импульсов, синхронизированной с напряжением сети, позволяют объединять в себе и функции детектора 16 нуля и распределителя 14.

При срабатывании триггеров 11-13 замыкаются управляемые ими ключи

7-9, подключая на определенное время соответствующий выход вычислительно- го блока 10 к второму входу сумматора 5. Напряжение на выходе последнего определяется алгебраической суммой управляющего и корректирующего напряжений (фиг. 3, е), в результате чего реальный угол включения вентилей, формируемый в блоке 2, определяется алгебраической суммой установочного угла oL и соответствующего корректирующего ко ; (фиг. 3 а, r). Импульсы, сформированные в блоке 2, распределяются в блоке 15 по каналам а, в и с (фиг. 3, д) и перебрасывают триггеры 11-13 в исходное состояние, отключая этим соответствующие входы вычислительного блока 10 от второго входа сумматора 5, Ввиду того, что

1365299 импульс с выхода блока 2 проходит длительный путь через коммутатор 15, триггеры 11-13 и ключи 7-9, сбои в работе блока 2 из-за скачкообраэно5 го изменения входного управляющего напряжения появиться не могут, так как время задержки импульса этими блоками (фиг. 3, д) превышает время срабатывания блока 2.

Сформированные с учетом коррекции углы включения вентилей позволяют осуществлять эффективную компенсацию неканонической гармоники выпрямленного напряжения частоты 100 Гц, обус- 15 ловленной несимметрией сети. Коэффициент подавления гармоники при изменении угла включения вентилей в интервале 20-90 изменяется 20-50 раз. .При этом точность выполнения вычис20 лительных операций в пределах 2Х мало сказывается на эффекте подавления гармоники. Получаемый с помощью пред" лагаемого устройства эффект компенсации близок к тому необходимому, 25 при котором гармоника, обусловленная несимметрией сети, становится близкой по величине с гармоникой той же частоты, обусловленной внутренней несимметрией преобразователя.

Формула изобретения

Одноканальное устройство для управления m-пульсным выпрямителем, со- З держащее последовательно включенные синхронизированный с однофазным напряжением сети генератор симметричной последовательности импульсов, регулируемый блок задержки, первый 4р распределитель импульсов, второй вход которого подсоединен к входу генератора симметричной последовательности импульсов через управляемый блок синхронизации, причем уп- 45 равляющие входы блока задержки и блока синхронизации соединены между собой, а также арккосинусный преобразователь, к входу которого подключен источник управляющего напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности подавления неканонической гармоники выпрямленного напряжения, обусловленной несимметрией напряжений питающей сети, устройство дополнительно снабжено двумя источниками сигналов, пропорциональных сигналам — ii/3 и

+ /3, сумматором аналоговых сигналов, тремя управляемыми ключевыми элементами, тремя RS-триггерами, вторым и третьим распределителями импульсов, датчиком параметров несимметрии напряжений сети с первым и вторым выходами сигналов модуля и фазы напряжения несимметрии соответственно, детектором нуля и вычислительным блоком, причем входы датчика параметров несимметрии напряжения сети предназначены для подсоединения к шинам трехфазной несимметричной системы питающих .напряжений, а выходы — к первому и второму входам вычислительного блока, третий вход вычислительного блока подключен к выходу арккосинусного преобразователя, выводы ключевых элементов соединены с первым входом сумматора аналоговых сигналов, второй вход которого подсоединен к выходу арккосинусного преобразователя, а выход — к управляющему входу блока задержки, управляющие входы ключевых элементов подключены к прямым выходам RS-триггеров, установочные входы которых подсоединены к соответствующим выходам второго распределителя импульсов, вход которого подключен к выходу генератора симметричной последовательности импульсов, а обнуляющие входы

RS-триггеров подключены к соответствующим выходам третьего распределителя импульсов, вход которого подсоединен к выходу блока задержки,. при этом установочные входы второго и третьего распределителей импульсов подключены к входу. генератора симметричной последовательности импульсов через детектор нуля, вычислительный блок содержит первый, второй и третий сумматоры аналоговых сигналов, три четырехквадрантных косинусных преобразователя, четыре блока перемножения аналоговых сигналов, масштабный усилитель и один одноквадрантный преобразователь вида у = 1/sinx, причем первый и второй выходы датчика параметров несимметрии сети соединены с первым входом первого блока перемножения и первым входом первого сумматора аналоговых сигналов, выход которого подключен одновременно к первым входам второго и третьего сумматоров, к вторым входам которых подключены источники сигналов, пропорциональных соответственно сигналам -ii/3 и +Т/3, выходы сумматоров подсоединены к ин1365299 формационным входам соответствующих ключевых элементов через последовательно соединенные косинусные преобразователи и первые входы блоков пе5 ремножения аналоговых сигналов, причем вторые входы указанных трех блоков перемножения подсоединены к .выходу арккосинусного преобразователя через последовательно включенные одноквадрантный преобразователь вида

y=l /5 п х,второй входпервого блокаперемножения и масштабный ус или тель .

1365299

Составитель С.Лузанов

Техред Л.Сердюкова

Редактор И.Горная

КорректоР С,Шекмар

Заказ 6653/53

Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4