Способ формирования опорного напряжения для управления тиристорным преобразователем, ведомым сетью

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для формирования опорных напряжений в многоканальных устройствах. Целью изобретения является повышение качества управления. С помощью компаратора формируют сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль напряжения питающей сети, с помощью интегратора формируют опорный сигнал с участками прямого хода длительностью 180 эл.град., совпадающими по фазе с сигналом прямоугольной формы, участками обратного хода и участками неизменного напряжения. Для повышения качества управления тиристорным преобразователем измеряют напряжение питающей сети, с которым синхронизировано напряжение прямоугольной формы, сдвигают его по фазе на 60 эл.град. в сторону опережения и в сторону отставания с помощью вентилей и сумматоров, формируют сигнал, про порциональный сумме модулей трех сигналов синусоидальной формы, за счет сумматора, усилителя, вентиля и интегратора, поддерживают опорное напряжение на интервале его неизменности равным сформированному сигналу и формируют опорный сигнал на интервале прямого хода интегрированием полуволны напряжения питающей сети. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g Н 02 М 7/12

Г. ««» Р» ««««» «, «.«„... «,;1 1

ИЕНУ.::,: 1" "" с4йц

". -;««

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4314486/24-07 (22) 08.10.87 (46) 30.06.90. Бюл. М 24 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.В.Иванцов, А.Б.Кан»атьев и А.Л.Родченков (53) 621.314.27(088.8) (56) Семенов Ю.Е., Харитонов С,А,, Подъяков Е.А., Скурихин Л.И. Анализ параметров стабилизированного .генератора пилообразного напряжения.

Преобразовательная техника, Новоси-. бирск, НЭТИ, 1977, с.58-60. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТИРИСТОРНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ, ВЕДОМЫМ СЕТЬЮ (57) Изобретение относится .к электротехнике и может быть использовано для формирования опорных напряжений в многоканальных устройствах. Целью изобретения является повьппение качества управления. С помощью компаратора формируют сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении вентнльными преобразователями для формирования опорных напряжений многоканальных устройств импульсно-фазового управления.

Цель изобретения — повьппение качества управления тиристорным преобраз ов ат ел ем.

На фиг. 1 приведена одна иэ возможных функциональных схем устройства, „„SU„„1575278 А 1 моментами переход" через ноль напряжения питающей сети, с помощью интегратора формируют опорный сигнал с участками прямого хода длительностью

180 эл.,град., совпадающими по фазе с сигчалом прямоугольной формы, участками обратного хода и участками неизменного напряжения. Для повьппения качества управления тиристорным преобразователем измеряют напряжение питающей сети, с которым синхронизировано напряжение прямоугольной формы, сдвигают его по фазе на 60 эл.град. в сторону опережения и в сторону отставания с помощью вентилей и сумматоров, формируют сигнал, пропорциональный сумме модулей трех сигналов синусоидальной формы, за счет сумматора, усилителя, вентиля и интегратора, поддерживают опорное напряжение на интервале его неизменности, равным сформированному сигналу, и формируют опорыьФ сигнал на интервале прямого хода интегрированием полуволны напряжения питающей сети. 2 ил, реализующего предлагаемый способ на фиг.2 — диаграммы, поясняющие способ формирования опорного напряжения, Устройство (фиг.I) содержит формирователь 1 эталонного сигнала начального уровня, формирователь 2 опорного напряжения, вхоцы которых соединены с клеммой 3 для подключения к питающей сети, выход формирователя соединен с вторым входом формирователя 2, выход которого подклю1575278 чен к выходной клемме 4 устройства.

Формирователь 1 содержит пропорциональное звено 5, пропорционально-интегрирующее звено 6, пропорциональнодифференцирующее звено 7, входы которых соединены с входной клеммой 3, а выходы через вентили 8-13, соединены с соответствующими входами сумматоров

)4 и 15. Выход сумматора 14 соединен непосредственно с первым входом сумматора )6 выход сумматора )5 соединен с его вторым входом через инвертор

17, а выход сумматора 16 соединен с входом фильтра 18. 5

В формирователе 2 вход компаратора

19 соединен с входной клеммой 3, а

его выход через вентиль 20 и первый вход сумматора 21 — с входом интегратора 22, входная клемма 3 также соеди-2р нена через вентиль 23 с вторым входом сумматора 21.. Выход интегратора соединен с выходной клеммой 4 устройства и с первым неинвертирующим входом сумматора 24, второй инвертирующий вход 25 которого подключен к выходу фильтра

IS в формирователе, а выход сумматора

24 через усилитель 25 и вентиль 26 подключен к третьему входу сумматора 21. 30

Способ осуществляется следующим. образом.

На вход формирователя 1 поступает напряжение питающей сети (фиг.2а).

Пропорциональное звено 5 пропускает этот сигнал без сдвига по фазе, а с помощью пропорционально-дифференцирующего звена 7, пропорционально-интегрирующего звена 6 сдвигают измеренное напряжение по фазе на 60 эл.град. 40 в сторону опережения и в сторону отставания соответственно. На выходе звеньев 5 — 7 формируют три сигнала синусоидальной формы с одинаковой амплитудой и взаимным сдвигом 45

60 эл.град., (фиг.2б). Вентили 8-13 формируют сигналы, пропорциональные модулю сигналов синусоидальной формы, а сумматоры 14 и 15 формируют сигналы разной полярности, пропорциональные сумме сигналов синусоидальной формы, имеющих взаимный сдвиг 60 эл. град. Эпюры, поясняющие формирование этих сигналов, приведены на фиг.2в,г. Инвертор 17 и сумматор 16

55 формируют сигнал, пропорциональный сумме модулей трех выходных сигналов звеньев 5 — 7 ° Выходной сигнал сумматора 16 сглаживается фильтром 18, а выходной сигнал фильтра используют в качестве эталонного сигнала начального уровня (фиг.2д) .

На вход формирователя 2 поступает напряжение питающей сети с клеммы 3.

Это напряжение поступает на компаратор 19, формирующий двухполярный сигнал прямоугольной формы, фронты которого совладают с моментами перехода через ноль напряжения питающей сети (фиг.2е). Отрицательные импульсы этого сигнала через вентиль 20 поступают на первый вход сумматора 21. На второй вход сумматора 21 поступают через вентиль 23 выделенные полуволны напряжения питающей сети одинаковой полярности с эталонным сигналом начального уровня, сформированного на выходе формирователя 1. В данном случае с помощью вентиля 23 выделяются положительные полуволны напряжения питающей сети, которые используются в качестве управляющего сигнала для формирования прямого хода опорного напряжения. На интервале действия отрицательной полуволны напряжения питающей сети вентиль 23 закрыт и не пропускает сигнал, а выходное напряжение компаратора 19 отрицательно, Отрицательный сигнал компаратора через вентиль 20 и первый вход сумматора 21 поступает на вход интегратора 22 и интегрируется, изменяя выходное напряжение интегратора от отрицательного до положительного на интервале формирования обратного хода опорноro напряжения (t фиг.2ж). На интервле формирования обратного хода опорного напряжения выходной сигнал интегратора меньше по модулю эталонного сигнала формирователя 1 и выходные сигналы сумматора 24 и усилителя

25 отрицательны. Вентиль 26 при этом закрыт и не пропускает сигнал на вход сумматора 21. При увеличении опорного напряжения на выходе интегратора 22 вьппе эталонного сигнала начального уровня (U> фиг,2д), формируемого формирователем 1, выходные сигналы сумматора 24 и усилителя 25 становятся положительными, вентиль 26 открывается и на третий вход сумматора поступает положительный сигнал, компенсирующий отрицательный сигнал, поступающий через вентиль 20. При этом замыкается цепь отрицательной обратной связи, включающая интегратор 22, сумматор 24, усилитель 25, вентиль

1575278

26, сумматор 21, которая обеспечива-! ет формирование участка неизменного опорного напряжения (t„„ фиг.2ж), следующего за участком обратного хода

На интервале неизменности опорного напряжения его величина поддерживается равной эталонному сигналу начального уровня эа счет дейстния указанной цепи отрицательной обратной связи, компенсирующей действие отрицательного выходного сигнала компаратора 19. Интервал неизменного напряжения заканчивается в момент изменения полярности напряжения питающей сети с отрицательной на положительную (фиг.2ж).

В момент перехода через ноль напряжения сети (фиг.2а) и изменения его знака с отрицательного на положительное компаратор 19 переключается и формирует на выходе импульс положителънои полярности, которыи закрывает вентиль 20. Вентиль 23 открывается положительным напряжением и на вход интегратора поступает положительная полуволна напряжения сети.

Интегратор 22 интегрирует положительную полунолну напряжения сети и его напряжение изменяется от положительного уровня, равного эталонному сигналу начального уровня, до отрицательного напряжения, При этом формируется прямой ход опорного напряжения (t „„ Aer.2ж) длительностью

I80 эл.град. На этом интервале вентиль 26 закрыт отрицательным напряжением сумматора 24 и усилителя 25, а схема стабилизации неизменного напряжения, равного эталонному сигналу начального уровня, не действует, а опорное напряжение формируется как интеграл от полуволны напряжения питающей сети и имеет форму косинусоиды. Для этого постоянная интегрирования выбирается такой, чтобы амплитуда опорного напряжения в момент окончания прямого хода U < (фиг.2ж) была равна по модулю эталонному сигналу начального уровня, что позволяет сформировать симметричное косинусоидальное напряжение на интервале прямого хода. Меньшая, чем 180 эл.град длительность обратного хода обеспечивается большим уровнем отрицательного напряжения компаратора 19, чем управляющий сигнал, формирующий прямой ход, Косинусоидальная форма опор ного напряжения на интервапе прямого!

О !

30 хода позволяет обеспечить арккосинусоидальную характеристику управления преобразователя частоты, улучшить тем самым качество его выходного напряжения и качество управления, При изменении амплитуды напряжения питающей сети осуществляется быстродействующее регулирование эталонного сигнала начального уровня, пропорционального напряжению питающей сети. Быстродействие регулиронания постоянного уровня на выходе формирователя обеспечивается за счет формирования трех сигналов с помощью пропорционального звена S,пропорционально-дифференцирующего звена 7 и пропорционально-интегрирующего звена 6, их последующего детектирования и фильтрации с малой постоянной времени. При этом звенья б и 7 безынерционно пропускают изменение амплитуды напряжения питающей сети, а звено 6 имеет малую постоянную времени и достаточно быстро реагирует на изменения напряжения питающей сети. Фильтр 18 сглаживает шестикратные пульсации напряжения сети, имеющие малую амплитуду, поэтому его постоянная времени мала и не ухудшает быстродействие регулирования эталонного сигнала начального уровня. При этом обеспечивается прямая пропорциональная зависимость между амплитудой напряжения питающей сети и эталонным сигналом начального уровня на выходе формирователя I .

В свою очередь, опорное напряжение в момент начала формиронания пря40 мого хода всегда равно эталонному сигналу начального уровня и отслеживает изменение напряжения питающей сети. Если изменяется напряжение в сети, например унеличинается, то од45 новременно увеличивается эталонный сигнал начального уровня и увеличивается опорное напряжение в момент начала формирования прямого хода. Интегрирование большей по амплитуде по5 лунолны напряжения сети на интервале прямого хода, в свою очередь, увеличивает скорость изменения напряжения от положительного до отрицательного на интервале прямого хода. Поскольку

55 начало интегрирования полуволны сети начинается с большего напряжения, то амплитуда опорного напряжения н момент окончания прямого хода оказывается равной эталонному сигналу началь1575278 1 ного уровня независимо от изменения напряжения питающей сети, т.е. формируется опорное напряжение косинусоидальной формы, симметричное относи тельно нулевого уровня, независимо от напряжения питающей сети. Это обеспечивает высокое качество управления преобразователем частоты и формы его выходного напряжения. Быстродействую- 10 щее же регулирование амплитуды и начального уровня опорного напряжения при изменении напряжения сети обеспечивает малую зависимость выходного напряжения преобразователя частоты от напряжения питающей сети, что повышает качество управления.

Предлагаемый способ обеспечивает формирование начального уровня и амплитуды опорного напряжения, зависяшими только от напряжения данной фазы (либо линии) питающей сети„ Лоэтому каждое опорное напряжение отслеживает изменение напряжения "своей" фазы сети и .влияет на изменение закона 25 управления каждым вентилем в отдельности в сторону, уменьшающую влияние несимметрии питающей сети на качество выходного напряжения, Таким образом, способ позволяет осуществить быстродействующее индивидуальное регулирование каждого опорного напряжения при изменении амплитуды напряжения питающей сети, позволяет обеспечить линейную регулировочную характеристику преобразователя частоты и повысить за счет этого качество управления тиристорным преобразователем.

Формул а и з о б р е т е н и я

Способ формирования опорного напряжения для управления тиристорным преобразователем, ведомым сетью, заключающийся в том, что формирует сигнал прямоугольной формы, фронты которого совпадают с моментами перехода через ноль напряжения питающей сети, формируют опорное напряжение путем интегрирования на участке прямого хода, равном 180 зл.град., управляющего сигнала с постоянной интегрирования, обеспечивающей симметричность опорного напряжения относительно нулевого уровня, сброса на участке обратного хода длительностью менее 180 эл.град., и поддержания неизменного уровня между участками обратного и прямого ходов, начало участка прямого хода опорного напряжения совпадает по фазе с сигналом прямоугольной формы, формируют эталонный сигнал одинаковой полярности с управляющим .сигналом и поддерживают опорное напряжение на участках его неизменности, равным эталонному сигналу, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения качества управления тиристорным. преобразователем, измеряют синусоидальное напряжение питающей сети, сдвигают измеренное напряжение по фазе на 60. эл.град. в сторону опережения и в сторону отставания и получают три сигнала синусоидальной формы с одинаковой амплитудой и взаимным сдвигом 60 эл.град., формируют сигнал, пропорциональный.,сумме модулей сигналов синусоидальнои формы, который используют в качестве указанного эталонного сигнала, а в качестве управляющего сигнала используют полуволны измеренного напряжения питающей сети.

1575278

ФОЮ. 2

Составитель В.Миронов

Редактор Н. Киштулинец Техред M.Öèäûê Корректор М. Кучерявая

Заказ 1790 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

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