Способ регулирования тока нагрузки вентильного преобразователя

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при управлении силовыми статическими вентильньи преобразователями для повьшения точности регулирования непрерывного тока в нагрузке с любыми параметрами при вариациях напряжений питающей сети. Цель изобретения - повьппение точности регулирования непрерывного тока в нагрузке, с любыми параметрами при вариации питающей сети. Способ регулирования тока нагрузки вентильного преобразователя состоит в том, что управляюощй сигнал формируется в виде суммы составляющих , пропорциональньпс ЭДС нагрузки , заданному току и разности заданного тока и тока нагрузки. Импульсы управления вентилями формируются в момент равенства управляющего и опорного сигналов. Опорный сигнал очередного вентиля формируют как сумму трех составляющих. Первую составляющую опорного сигнала формируют пропорционально интегралу от разности напряжений фаз предыдущего и очередного вентилей, а результат интегрирования обнуляют один раз за период напряжения питающей сети в момент перехода через нуль первой гармоники суммы интегрируемых напряжений при углах управления вентиля больше 180 эл.град. Вторую составляющую опорного сигнала формируют пропорционально установившемуся току фазы нагрузки , протекающему под действием напряжения фазы сети коммут1фуемого очередным вентилем. Третью составляющую опорного сигнала формируют пропорционально взято му с обратным знаком установившемуся току фазы нагрузки , протекающему под действием напряжения сети, коммутируемого предыдущим вентилем, 2 ил. to tsO сл 01

(51) 4 Н 02 1. 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-.& +Ъ ф,:. "ф) ф CDIO3 СОВЕТСНИХ вЂ” СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ =-, Щ, -.=. - РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4218343/24-07 (22) 31.03.87 (46) 30.09.88. Бюл. В 36 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) А.Г. Грабовецкий (53) 621.316.727(088.8) (56) Управляемый выпрямитель в САУ/

Под ред А.Д. Поздеева, М.: Энергоатомиздат, 1984, с ° 70, рис. 2.16.

Абрамов А.Н. Программная коррекция в вентильных преобразователях с ОС по току.- Электротехническая промьппленность, сер. Электропривод, 1978, вып. 4, с. 14-17., (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА НА ГРУЗКИ ВЕНТИЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ . (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при управлении силовыми статическими вентильными преобразователями для повышения точности регулирования непрерывного тока в нагрузке с любыми параметрами при вариациях напряжений питающей сети. Цель изобретения — повышение точности регулирования непрерывного тока в нагрузке. с любыми параметрами при вариации питающей сети. Способ регулирования тока нагрузки вентильного преобразователя состоит в том, что управляющий сигнал формируется в виде суммы составляющих, пропорциональных ЭДС нагрузки, заданному току и разности заданного тока и тока нагрузки. Импульсы управления вентилями формируются в момент равенства управляющего и опорного сигналов. Опорный сигнал очередного вентиля формируют как сумму трех составляющих. Первую составляющую опорного сигнала формируют пропорционально интегралу от разности напряжений фаз предыдущего и очередного вентилей, а результат интегрирования обнуляют один раз за период напряжения питающей сети ь момент перехода через нуль первой гармоники суммы интегрируемых напряжений при углах управления вентиля больше

180 эл.град. Вторую составляющую опорного сигнала формируют пропорционально установившемуся току фазы нагрузки, протекающему под действием иий напряжения фазы сети, коммутируемого очередным вентилем. Третью составляю- щую опорного сигнала формируют пропорционально взятому с обратным знаком установившемуся току фазы нагрузки, протекающему под действием напряжения сети, коммутируемого предыдущим @ вентилем. 2.ил.

1427525

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления силовыми статическими вентильными преобраэова5 т,елями ..

Целью изобретения является повышение точности регулирования непрерывного тока в нагрузке с любыми параметрами при вариациях напряжений питающей сети.

На фиг. I изображена функциональная схема устройства, реализующего пРедлагаемый способ регулирования то" ка нагрузки ВП, выполненного, например, по трехфазной нулевой схеме; н Фиг. 2 — диаграммы, поясняюшие его работу.

Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг. !), содержит датчи- щ0 ки 1-3 напряжений питающей сети (ДН), сумматоры (С) 4-6, интеграторы 7-9 со сбросом, блок 10 управления сбросом интеграторов (БУС), первый ком.мутатор 11 аналоговых сигналов (КСI), Z5 фильтры 12-14 нижних частот (Ф), второй 15 и третий 16 коммутаторы аналоговых сигналов (КС2 и КСЗ), блок 17 ограничения углов управления (БОУ), датчики I 8 тока нагрузки (ДТ),,источ- 10 ник )9 задающего сигнала (ИЗС), датчик 20 ЭДС нагрузки (ДЭ), сумматоры (С4 и С5) 21 и 22, пропорциональный регулятор 23 тока (РТ), масштабирующие усилители 24 и 25 с коэффициентами передачи К„ и К„ !, сумматор

35 (С6) 26, масштабирующий усилитель 27 с коэффициентом передачи Кщ, компаратор 28 с суммирующими входами (К), распределитель 29 импульсов (РИ) .

Входы ДН 1-3 соединены с источниками сетевых напряжений, а их выходы подключены к входам сумматоров 4-6,,БУС 10, фильтров )2-14 и БОУ )7. Выходы сумматоров 4-6 подключены к вхо- .

45 дам интеграторов 7-9 со сбросом соответственно, входы сброса которых соединены с выходами БУС 10, а выходы подключены к входам коммутатора

KCI l1. БУС 10 в данном случае состоит иэ трех каналов, каждый из ко50 торых может включать в себя сумматор, фигытр первой гармоники напряжения питающей сети. Коммутатор KC) 11, а также коммутаторы КС2 15 и КСЗ 16

55 имеют число ключей, равное количеству вентилей ВП. Выходы фильтров

12-14, представляющих собой апериодические звенья первого порядка, соединены с соответствующими входами

КС2 15 и КСЗ 16, а входы управления ключами коммутаторов 11, 15 и 16 и соответствующие входы БОУ 17 подключены к вторым входам РИ 29,.первые выходы которого соединены с управляющими электродами вентилей ВП. При этом входы управления ключей коммутаторов КСI !1, КС2 15 и КСЗ 16, соответственно коммутирующих первую, вторую и третью составляющие опорного сигнала очередного вентиля, подключены к одному и тому же выходу

РИ 29. Выход КСI Il. соединен с вторым суммирующим входом компаратора

28 и одним иэ входов сумматора С6 26, другие входы которого через масштабйрующие усилители 24 и 25 соответственно соединены с выходами КС2 15 и КСЗ 16, а выход через масштабирующий усилитель 27 подключен к второму суммирующему входу К 28. Выход компаратора 28 соединен с одним из входов БОУ 17, а его первый суммирующий вход соединен с выходами сумматоров

С5 22 непосредственно и С4 21 через пропор,".;.ональный РТ 23. К одним из входов С4 21 и С5 22 подключен выход

ИЭС 19, а другие входы укаэанных сумматоров соединены с выходами ДТ 18 и

ДЭ 20 соответственно.

Способ регулирования тока нагрузки вентильного преобразователя можно уяснить, рассмотрев работу устройст" ва, функциональная схема которого приведена на фиг. 1. Временные диаграммы, поясняющие его работу, приведены на фиг. 2, где е„, е, е — напряжения фаз питающей сети; U «„ „

U „„, U „„ — первые составляющие

° o опорных сигналов вентилей; U»(„) первая составляющая опорного сигнала очередного и-го вентиля; 8 „, Ящ, Я„- импульсы сброса интеграторов на выходе БУС 10 (фиг; I ); U„,, U<,, U, — сигналы на выходах фильтров

12-14 (фиг. 1); U;g„) и Ug(„q) — соответственно вторая и третья составляющие опорного сигнала очередного вентиля; Е и U< — амплитуды напряжений питающей сети и сигналов на выходах фильтров 12-14 (фиг ° 1)1;

U„» (V) и е — напряжение на выходе преобразователя и противоЭДС нагрузки; U; и iq ö, <Ч) — сигнал задания тока нагрузки и ток нагрузки соответственно; I o и I — начальное значение тока нагрузки в момент включения оче1427525

30 редкого вентиля и среднее значение пульсаций тока нагрузки; U — сигнал на выходе РТ 23 (фиг. I) П,"„(„,1 корректирующий опорный сигнал очередного вентиля;. U y(„) — результирующий опорный сигнал очередного к-ro вентиля; U> и U> — сигнал задания . среднего выходного напряжения ВП и сигнал управления преобразователем соответственно; Sg u M — соответственно сигнал на выходе компаратора

28 . (фиг. 1) и импульсы управления вентилями; V -

Кн фазовый угол нагрузки ВП, содержащей индуктивность Ьц и активное сопротивление Кц.

Приведенными диаграммами иллюстрируется работа ВП в стационарном режиме непрерывного тока (БА const) при синусоидальных напряжениях питающей сети и пренебрежении углами коммутации вентилей.

Сигналы, пропорциональные напряжениям фаз питающей сети, с выходов

ДН 1, 2 .и 3 через сумматоры 4, 5 и б поступают на входы интеграторов

7, 8 и 9 (фиг. I). На выходе интеграторов формируются первые составляющие опорных сигналов вентилей (фиг. 2а,б)

Моменты установки нулевых начальных условий интеграторов определяются временным положением импульсов $м, $, Sù, формируемых БУС (фиг. 2б) в моменты перехода через ноль первой гармоники суммы напряжений сети, поступающих на вход соответствующего интегратора, при углах управления данного вентиля „ > . Выходные сигналы интеграторов поступают на ключи первого коммутатора КСI 11, которые управляются стробами РИ 29 $, Бq и

$с (фиг. 1).. Укаэанные сугробы выбира ются в соответствии с порядком работы вентилей ВП так, что на интервале формирования опорного сигнала очередного вентиля вплоть до момента генерации его импульса управления соответствующий строб равен логической единице. При этом замыкается ключ

КСI, управляюшнйся этим стробом. Например, при формировании опорного сигнала вентиля, включенного на се-. тевое напряжение еа, $ = 1, à $1, о

$ = О. Очевидно, тогда, что 11,,,(„) =

= U1,, т.е. на выходе KCI сигнал о

Б,„(„) в каждый момент времени равен первой составляющей опорного сигнала очередного вентиля (фиг. 2б).

Аналогично коммутаторами КС2 15 и

КС3 16 из Bblxopíûõ сигналов фильтров

12-14 (фиг. 1) формируются вторая и третья составляющие опорного сигнала очередного вентиля U, („) и Б.1(,) (фиг. 2в) . Укаэанные фильтры представляют собой апериодические звенья первого порядка и являются моделями RLнагрузки ВП. Для этого статический коэффициент передачи и постоянная времени фильтра выбираются такими, чтобы выходной сигнал фильтра был пропорционален току, который протекал бы в цепи, содержащей активное сопротивление и индуктивность, равные со" ответствующим параметрам нагрузки, под действием соответствующего сетевого напряжения. Сигнал, пропорциональный напряжению фазы сети, поступает на вход фильтра с выхода соответствующего ДН (фиг. 1).

Сигналы второй и третьей составляющей опорного сигнала очередного вентиля с выходов КС2 15 н КСЗ 16 через масштабирующие усилители 24 и

25 с коэффициентами передачи К и

К соответственно поступают на входы сумматора 26, на третий вход которого поступает первая составляющая

-о опорного сигнала U,„(„) с выхода первого коммутатора i l (фиг. 1) . Выход ной сигнал указанного сумматора через масштабирующ и усилитель 27 поступает на второй суммирующий вход К 28, об40 разуя сигнал Uo>(<) который в дальнейшем будем называть корректирующим опорным сигналом очередного вентиля (фиг. 2е) . На этот же вход компаратора поступает первая составляющая

45 опорного сигнала U,„(), образующая в сумме с корректирующим опорным сигналом очередного вентиля результирующии опорный сигнал Б;у,у(„,) (фиг» 2ж)»

На первом суммирующем входе компа,ратора 28 образуется сигнал управле50 ния ВП Uq, представляюшии собой сумму выходного сигнала PT 23 Брт и сигнала задания среднего выходного напряжения преобразователя U (фиг. 1).

В свою очередь, сигнал Ц представляет собой сумму выходных сигналов ИЗС

19 Ug и ДЭ 20 U, вычисляемую сумматором 22 (фиг. I). Укаэанные сигналы пропорциональны соответственно паде14275 нию напряжения от заданного тока I на активном сопротивлении нагрузки

R и противоЭДС нагрузки е, поэтому

11о() (н)

" ", (>) — ((,>

R)(е кн

1-е н ен (V)., (5) 2% RH где е„ехр(- ) ..

15 п д ц

Рассмотрим, как формируется корректирующий опорный сигнал в предлагаемом способе. Передаточная Функция

RL-нагрузки по току

20, (6) е „(р) К„(1 + Т„р) где Т„= L),/R „" электромагнитная постоянная времени нагрузки.

Следовательно, для получения величин К ц„)(Ч) и R„i(„„) (V) необходимо подвергнуть соответствующие се,тевые напряжения преобразованию с помощью апериодических звеньев пер- . вого порядка, передаточная функция которых Ц о(р) соответствует передаточной функции нагрузки, а именно где К вЂ” коэффициент пропорциональности

Компаратор 28 меняет свое состояние в. момент равенства результирую25 щего опорного сигнала очередного вентиля Ua() („) и сигнала управления

1 + Тяр (7) Эту операцию выполняют Ф 12-14 (фиг. 1), формируя на своих выходах систему сигналов, пропорциональных

40 фазным токам — Uqg, Ug,. U) (фиг ф 2 в) в .С помощью КС2 15 и КСЗ 16 (фиг. 1) из этой системы в соответствии с по- . рядком работы вентилей ВП формируют" ся сигналы, пропорциональные i(<) (V)

4Ь и 1(„(V) — U„ () и Ц(„) (фиг.2в) °

Коэффициенты передачи масштабирующих усилителей 24 и 25 (фиг. 1) выбираются в соответствии с (5) равньии

Если при этом выбрать коэффициент передачи масштабирующего усилителя

55 27 (фиг. 1) равным коэффициенту передачи П-регулятора тока Крт, т.е.

К„„ = Кр, то нетрудно видеть, что корректирующий опорный сигнал очередного вентиля формируется в данном

U) = U + U, = К(е„+ I)R„), (1) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Сигнал задания тока нагрузки U, поступает также на вход сумматора 21, где из него вычитается сигнал ДТ 18 (фиг. 2г). Полученный в результате сигнал ошибки U()o), поступает на вход пропорционального PT 23 (фиГе 1), коэффициент передачи которого равен

К у, Поэтому для выходного сигнала

РТ можно записать следующее соотнощение: (уф Пь)К - W,(7) is x ), (2) При этом на его выходе формируется сигнал Б «(, (фиг в 2ж р 3 ), КО тОрыи поступает на один из входов БОУ (Фиг. 1), где угол управления очередного вентиля ограничивается областью положительного напряжения на нем и импульс управления X Формируется по длительности (Фиг. 2и). В БОУ осуществляется проверка условия положигельности напряжения на очередном и-м вентиле в режиме непрерывного тока: ес> 5 » ес -п (V) ° (4) При этом импульс управления ( формируется, если опорный и управляющий сигналы очередного вентиля стали равны при положительном напряжении . Иа нем или указанные сигналы не сравнялись до момента времени, когда напряжение на очередном вентиле стало отрицательным. В последнем случае им,,пульс, Формируется в момент смены знака напряжения на вентиле. Этой импульс не может вктпочить вентиль, но он переключает РИ 29 (Фиг. 1) и,, следовательно, всю систему управления ВП дпя формирования опорного сигнала

6 следующего вентиля . Кроме того, РИ распределяет каждый очередной импульс на управляющий электрод со- . ответствующего вентиля.

Можня записать, что корректирующий опорный сигнал (() = K(V,„(V) +

1- е ("") 1 — ер

14275 2S

7 устройстве в полном соответствии с уравнением (5).

Таким образом, предлагаемый способ регулирования тока нагрузки ВП обеспечивает повышение точности регулирования тока в нагрузке за счет формирования опорных сигналов вентилей таким образом, чтобы параметры нагрузки и искажения форьы напряжений qo питающей сети учитывались при определении фазы отпирающего импульса очередного вентиля.

Формула изобретения

Способ регулирования тока нагрузки вентильного преобразователя, состоящий в том, .что измеряют противоЭДС нагрузки и то» нагрузки, управляющий сигнал формируют В Виде суммы 2О трех составляющих, первая из которых пропорциональна противоЭДС нагрузки, фторая — разности заданного тока и тока нагрузки, а третья — заданному току нагрузки, сравнивают опорный и уй- 25 равляющнй сигналы, в момент их равенства формируют импульсы управления вентилями, ограничивают угол управления каждым вентилем его рабочим диапазоном от нуля до 180 зл. град. чп и распределяют импульсы управления

8 по вентилям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования непрерывного тока в нагрузке с любыми параметрами при вариациях напряжений питающей сети, измеряют напряжения фаз сети, опорный . сигнал очередного вентиля формируют в виде суммы трех составляющих, причем первую составляющую опорного сигнала формируют пропорционально интегралу от разности напряжений фаз предыдущего и очередного вентилей, результат интегрирования обнуляют один раз эа период напряжения пиФао" щей сети в момент перехода через нуль первой гармоники суммы интегрируемых напряжений при углах управления вентиля больше 180 эл.град. вторую составляющую опорного сигнала формируют пропорционально установившемуся току фазы нагрузки, протекающему под действием напряжения фазы сети, коммутируемого очередным вентилем, а третью составляющую опорного сигнала формируют пропорционально взятому с обратным знаком установившемуся току фазы нагрузки, протекаю щему под действием напряжения питающей сети, коммутируемого предыдущим вентилем.

1 427525

1427525

Составитель В. Бунаков

Редактор Е. Копча Техред А.Кравчук Корректор 3. Лончакова

Заказ 4862/53

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

Ю и

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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