Способ одноканального управления вентильным преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности, к преобразовательной технике. Цель изобретения - расширение частотной полосы пропускания полностью управляемого вентильного преобразователя. Определяют знак производной управляющего напряжения, формируют импульсы, соответствующие каждому очередному интервалу повторяемости между соседними точками естественной коммутации на периоде сети. При условии положительного знака производной производят подачу импульсов на (J-3)=, (J-2)=, J-й вентиль, а при условии отрицательного знака производной - на (J+1)=, (J+2)=, (J+3)-й вентиль. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д 4 Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4239355/24-07 (22) 04.05.87 (46) 30,08.89. Бюл. К - 32 (71) .Ульяновский политехнический институт (72) С.Н, Сидоров (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 420075, кл. Н 02 М 7/48, 1971.

Авторское свидетельство СССР

N- 1053257, кл. Н 02 М 7/48, 1980. (54) СПОСОБ ОДНОКАНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЬ1М ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобраИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении многофазными сетевыми преобразователями, выполненными на полностью управляемых вентилях.

Цель изобретения — расширение частотной полосы пропускания полностью управляемого вентильного преобразователя при отработке возрастающего и убывающего напряжений управления.

На фиг, 1 приведена схема устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу согласно о предложенному способу, где U щ „ выходное напряжение полностью управляемого вентильного преобразователя;

U „„0 — управляющее напряжение, прикладываемое к входу фазосдвигающего устройства; П „ — опорный сигнал, фор мируемый на выходе генератора U, сигнал на выходе K- o элемента схемы1

„„SU„„1504765 А 1

2 зовательной технике, Цель изобретения — расширение частотной полосы пропускания полностью управляемого вентильного преобразователя. Определяют знак производной управляющего напряжения, формируют импульсы, соответствующие каждому очередному интервалу повторяемости между соседними точками естественной коммутации на периоде сети. При условии поло .ительного знака производной производят подачу импульсов на (j-3)-, (j †2 )-й -вентиль, а при условии отрицательного знака производной — на (j+1)-, (j+2)-, (j+3 )-й вентиль. 2 ил.

С:

U — управляющие импульсы для j-го чз силового вентиля.

Сущность предложенного способа управления направлена на устранение яв- ф ления неполной управляемости вентиль- (,", 1 ного преобразователя. Как известно, @ это явление выражается в несимметрич- а 1 ной реакции выходного напряжения преобразователя на возрастания и убывания управляющего напряжения, происходя щие со скоростью, превышающей скорость изменения опорных сигналов. Устранить это явление можно при усло-, вии, что силовые вентили преобразо- вателя полностью управляемые. Для 3Ь этого предлагается выделять каждый йо интервал повторяемости процессов в установившемся режиме, равный интервалу времени между двумя соседними точками естественной коммутации (t-129/шы)-(t-ij+1) 2il/ты. где j

1504765

1,2,...ш — порядковый номер точки е стественной коммутации на периоде сплети, принятый равным номеру силового вентиля, отсчет угла управления которого ведется от j-й точки

Естественной коммутации, и при условии возрастания управляющего напряжения, то есть при положительном знае его производной, управляющие им- 10 ульсы формировать в моменты равенста этого сигнала убывающим напряже1 иям П„, (1-t/Т „), причем импульс, выделившийся на указанном интервале ремени на выходе (п = 1)-ro элемен- 15 а сравнения, подавать на ()-2)-й ентиль в диапазоне углов управленя 211/3 4 Ы с «, импульс, выделивийся на указанном интервале на выоде (n = 2)-го элемента сравнения, одавать на (j-1)-й вентиль в диапаоне углов управления 7> /3 cd c 2 7/3, импульс, выделившийся на указанном интервале на выходе (п=З)-го элемен;та сравнения, подавать на j""é вен25, тиль в диапазоне углов управления

О cg c 7i/3, при условии убывания управляющего напряжения его производной каждый управляющий импульс, вы.делившийся в момент равенства уп,равляющего напряжения возрастающему напряжению U Ä t/Т„ на указанном ин;тервале на выходе (n=l)-ro элемента (.сравнения, подавать на (j+3)-й вен тиль в диапазоне углов управления 35 — Я Ы 4 -2«/3, импульс, выделившийся

:на указанном интервале на выходе, (j=2)-ro элемента сравнения, подавать на (j+2)-й вентиль в диапазоне углов управления -2 «/3 (е 4 - «/3, а импульс, выделившийся на указанном интервале на выходе (п=З)-ro элемента сравнения, подавать на (j+1)-й вентиль в диапазоне углов управления

-«/3 с О. 45

В результате (как следует из диаграмм на фиг. 2, которые иллюстрируют случай отработки устройством высокочастотного управляющего напряжения синусоидальной формы) достигаются 5Q симметричность и предельная скорость реакции вентильного преобразователя на возрастания и убывания управляющего сигнала. При этом устройство приобретает возможность работать на частотах 55 управляющего сигнала, превышающих частоту сетевого напряжения.

Предложенный способ одноканального управления может быть реализован с помощью устройства, схема которого приведена на фиг. 1.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжений сети на входы формирователя 1 на выходах 2-7 выделяются кратковременные синхроимпульсы, совпадающие по фазе с точками равенства фазных напряжений точкам естественной коммутации. Полагается, что импульсы на выходе 2 совпадают с точками естественной коммутации для (j=l)- ro вентиля, импульсы на выходе 3 — с точками естественной коммутации для (j=2)-ro вентиля, а импульсы на выходе 7 — с точками естественной коммутации для (j=á)-ro вентиля, В результате поступления синхроимпульсов на входы триггеров

8-13 на выходах последних формируются широкие импульсы длительностью

60 эл,град, положительной полярности.

Следуя один за другим по повторяющемуся циклу, равному периоду сетевого напряжения, эти импульсы делят каждый период сети на шесть равных временных зон (фиг.2). Одновременно с этим синхроимпульсы, поступая на вход блока

14, запускают генератор опорного напряжения, в результате чего на выходе последнего формируется пилообразный опорный сигнал шестикратной частоты, Полагается, что на каждом интервале повторяемости этот сигнал имеет форму линейно возрастающего напряжения, изменяющегося по закону U t/Т„.

Этот сигнал поступает на один из входов аналогового сумматора 15, на второй вход которого подается сигнал с выхода устройства 16 определения знака производной управляющего сигнала, Будем считать, что сигнал на выходе последнего может иметь два значения: высокое, равное амплитуде опорного сигнала U „„ в случае возрастания управляющего напряжения, и низкое (нулевое) в случае уменьшения управляющего напряжения, т,е, U,< - U «» eo H Ц„„, /at >0

= О, если dU«p/dt cO, 1

Полагается также, что сигнал на выходе аналогового сумматора представляет собой разность между сигналами, поступающими с выходов блоков 16 и 14, Тогда, если управляющее напряжение на входе блока 16 воз5 )5047 растает, то напряжение на выходе аналогового сумматора будет изменяться по закону убывающей функции

11„„„,(1-t/Tn), и, наоборот если упФ

5 равляющее напряжение будет уменьшаться, то напряжение на выходе сумматора начнет изменяться по закону возрастающей функции U „ t/Ò„ с начальным значением, зависящим от мо- 10 мента изменения знака производной управляющего напряжения на рассматриваемом интервале повторяемости. Совмещая начало отсчета времени t с т,п.к. для силового вентиля j = 4, рассмотрим!5 работу устройства на интервале действия импульса на выходе триггера !1:

1(t-4 2«/ща)-1(t-5 2«/шы) .

Если управляющее напряжение на выходе фазосдвигающего блока находится 20 в пределах 0 4 U ynp «(UonM i то, управляющие импульсы будут выделяться лишь на выходе элемента 17 сравнения, а работа элементов 18, I9 сравнения будет невозможной по причине отрицательного 25 знака результирующих управляющих сигналов, прикладываемых к их входам.

Тогда, если управляющее напряжение возрастает, с выхода устройства 16 на первые входы логических схем И 20-25 поступит сигнал высокого уровня. Однако только схема И 23 будет иметь на втором входе такой же сигнал высокого уровня, поступающий с выхода триггера

11, а остальные логические схемы И распределителя будут блокированы. В

35 таком случае сигнал высокого уровня с выхода схемы И 23 с помощью расширителя по ИЛИ 26 поступит в качестве разрешающего сигнала на входы трех 4 элементов 27-29 совпадения, которые вторыми входами соединены с выходами разных элементов сравнения, Вместе с тем, как отмечалось, управляющие импульсы будут вселяться лишь Hà Bbf 4 ходе элемента 17 сравнения. Формирование управляющих импульсов будет происходить в данном элементе в моменты равенства управляющего напряжения U „р напряжению UOnM (1-t/T„), 50 постуйающему с выхода сумматора 11 °

По команде сигнала, поступающего с выхода устройства 16 на третий вход элемента 17, на выходе последнего будут выделяться лишь те импульсы, которые формируются в моменты равенства управляющего сигнала и уменьшающегося опорного сигнала. Эти импульсы постуО пят на общую входную шину элементов

65 6

27,30-34 совпадения, однако только элемент 27 будет иметь в это время разрешающий сигнал на другом входе,а остальные элементы совпадения будут блокированы, В результате управляющий импульс, выделившийся на выходе элемента 17 сравнения, с помощью элемента 27 совпадения будет подан на управляющий вход (j-2=2)-го силового вентиля в диапазоне углов управления

2 /3 4 о(< «, Если управляющее напряжение, возрастая, окажется по величине в пределах По м < U ynp < 2U оп м ° To упраBляющие импульсы начнут выделяться лишь на выходе элемента 18 сравнения.

Так .же, как и ранее, будем считать, что разрешающий импульс поступает с выхода триггера 11 посредством схемы

И 23 и расширителя по ИЛИ 26 на вторые входы элементов 27-29 совпадения. Тогда выделившийся на выходе элемента 11 сравнения управляющий импульс поступит на общую входную шину элементов 28, 35-39 совпадения, однако только элемент 28 будет иметь в это время разрешающий сигнал на другом входе, а остальные элементы совпадения будут блокированы. В результате управляющий импульс, выделившийся на выходе элемента 11 сравнения, с помощью элемента 28 совпажения будет подан íà (j-1=3)-й силовой вентиль, но теперь уже в диапа-. зоне углов управления fi/3 <о(< 21 /3, !

Если управляющее напряжение на входе фазосдвигающего блока, также возрастая, окажется по величине в пределах 2U„„-< U „„р -< 3Uолм Ф то управляющие импульсы начнут вьщеляться на выходе элемента 19 сравнения. Попрежнему будем считать, что разрешающий импульс поступает с выхода триггера 11 посредством схемы И 23 и расширителя по ИЛИ 26 на вторые входы элементов 27-29 совпадения. Управляющие импульсы поступят на общую входную шину элементов 29, 40-44 совпадения, однако только элемент 29 будет иметь в это время разрешающий сигнал на втором входе. В результате управляющий импульс с выхода элемента 19 сравнения с-помощью элемента 29 совпадения будет подан на управляющий вход (j=4)-го силового вентиля в диапазоне углов управления 0 4 а(< 7

1504765

При уменьшении управляющего напря жения на выходе устройства 16 появится нулевой сигнал. В результате опорный сигнал на выходе аналогового сумматора мгновенно изменит закон изменения на закон возрастающей функции U» t/Ò„. Нулевой сигнал с выхода блока 17 поступит также на третьи входы элементов 17-19 срав — 10 нения, разрешая подавать на выход лишь те управляющие импульсы, кото, рые формируются в моменты равенства, управляющего сигнала возрастающим опорным сигналам. Одновременна с этим на выходе логической схемы 45 инвер-! сии появится сигнал высокого уровня, ! который поступит далее на первые вхо ды логических схем И 46-51, Рассмотрим процессы, как и в рассмотренном ра- 20 нее случае, на интервале действия ши, рокого импульса на выходе триггера 11, Тогда, если управляющее напряжение на входе фазосдвигающего блока, уменьшаясь, будет по величине в пределах 2U,„, U«6 ЗН„м, то управляющие импульсы будут выделяться лишь на выходе элемента 19 сравнения.

Работа остальных элементов сравнения будет невозможной, так как результи- 30 рующие сигналы на их входах будут превышать амплитуду опорного сигна. ла. Управляющие импульсы с выхода элемента 19 сравнения будут посту,.пать на общую входную шину элементов

29, 40-44 совпадения, B свою очередь разрешающий импульс поступит с выхода триггера 11 посредством схемы . И 49 и расширителя по ИЛИ 52 на входы элементов 30, 43, 39 совпадения. щО

В результате управляющий импульс с выхода элемента 19 сравнения с помощью одного из названных элементов совпадения с номером 43 будет подан на управляющий вход (j /1=5)-rо вентиля в диапазоне углов управления — 7 с(-2 fi /3.

Если управляющее напряжение, уменьшаясь, окажется, в пределах

Uî ì U „å 6 2U „„,„,то управляющие 50 импульсы начнут выделяться на выходе элемента 18 сравнения. Будем считать, что разрешающий импульс поступает с выхода триггера 11 посредством схемы И 49 и расширителя по

ИЛИ 52 на вторые входы элементов 30, 43, 39 совпадения. Выделившийся на выходе элемента 18 сравнения импульс поступит на общую входную шину элементов 28, 35-39 совпадения, однако только элемент 39 будет иметь в это время разрешающий сигнал на другом входе, В итоге управляющий импульс с выхода элемента 18 с помощью элемента 38 совпадения будет подан на управляющий вход вентиля (1+2=6), но уже в диапазоне углов управления

-2 /3 0 s — fi/3.

И, наконе, если управляющее напряжение, уменьшаясь, будет в пределах

0 Uz« U,„то управляющие импульсы начнут выделяться на выходе элемента 17 сравнения. Эти импульсы поступят на общую входную шину элементов 27, 30-34 совпадения, однако разрешающий импульс будет присутствовать на другом входе только элемента 30, а остальные названные элементы совпадения будут блокированы.

В результате управляющий импульс с выхода элемента 17 сравнения с помощью. элемента 30 будет подан на управляющий вход (j+3=1)-го вентиля в диапазоне углов управления -Г/3 6 g (« О,. Расширители 53-62 импульсов осуществляют формирование импульсов ойределенной длительности.

Работа устройства будет происходить аналогично и на других интервалах повторяемости процессов с той лишь разницей, что разрешающие импульсы будут поступать в распределитель с выходов других триггеров.

Формула и з обретения

Способ одноканального управления вентильным преобразователем, заключающийся в том, что определяют знак производной управляющего напряжения 111уп / 1 0 бп м пр

Ш „ /at с О, 0 суммируют напряжение, пропорциональное производной управляющего напряжения, с опорным напряжением вида

11йп —, результат суммирования сравОпм Т ннвают с напряжениями вида 11 „,11 „„

11опм 11 чп 211 где Т п

m - число пульсаций на периоде сети, <,> — круговая частота, и формируют управляющие импульсы в моменты равенства с каким-либо из них, о т л и— ! ч а ю шийся тем, что, с целью расширения частотной полосы пропускания полностью управляемого вентильного преобразователя при отработке

9 1504765 10

° Ф возРастающего и Убывающего УпРавлЯю- „ап яж н„й U 2U U на щего напряжения, формируют импульсы, YAP олм H ьпм т„ соответствующие каждому очередному j-й вентиль в диапазоне углов управЙ интервалу повторяемости между сосед-, ления 0 < —, а при условии отрицата ними точками естественной коммутации тельного знака производной управляю(12 /т )-(— (1 1)2 / ), д 1 щего напряжения осуществляют подачу

1 а у ° ° ° у Р д Р

1 2,...,6 — порядковый номер точек управляющих импульсов, сформированестественной коммутации на периоде ных в моменты равенства напряжений сети, равный номеру соответствующег0

t вентиля, и при условии положительно- U „ и П „ (1 т ) íà (j+3)-й венго знака производной управляющего натиль в диапазоне углов управления пряжения осуществляют подачу. указанных управляющих импульсов, сформиро- — и 1 М - —, напряжений Б„„- 11 ванных в моменты равенства напряжен U aa a (1 — — ) — íà (j+2)-й вентиль в.; и 1 зппп " Бопеш — на ()-2)-й венп и 2t Я т иль в диапазоне углов управления диапазоне углов управления — — «4 Ы ь--

3. 3 — i d If нап яжений 11 — И и

3 напряжений U -2U и U (1-- )

УпР опм onv т

t и

U — — íà (j-1)-й вентиль в ди- на (+1)-й вентиль в диапазоне угопТ Т„ я 2и апазоне углов управления — « М 4 — . лов управления -- <(О.

3 3 3

V ×nP Uyny -Unnn VynP.

yl .

)504765

Уц

Og to

Ии

Уц

Ууцр

u

- О17 йд

Ов го

Uqg 21

022 (Лц

uzs и у и2

us0

U2g

О 1

У1

ОуЮ

Цу

Цуу

Uyg

Составитель И, Амельченко

Редактор А. Маковская Техред N.Õîäàíè÷

Корректор Н. Борисова

Тираж 64/

Заказ 5263/54

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101