Адаптивное устройство для управления вентильным преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение точности отработки тока задания вентильным преобразователем в широком диапазоне изменения противоЭДС. Адаптивное устройство для управления вентильным преобразователем содержит нелинейный усилитель 8, датчик 15 ЭДС, неинвертирующий усилитель 6, функциональный преобразователь 13 с передаточной характеристикой идентичной зависимости среднего тока от противоЭДС , функциональный преобразователь 14 с арксинусной передаточной характеристикой , элемент 1 сравнения и два сумматора 5,7. Сигнал задания тока корректируется во всем диапазоне изменения противоЭДС. Таким образом зависимость напряжения вентильного преобразователя от сигнала задания сохраняет линейность. 7 ил. -/ с 8 (Я с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪБЛИН

0% 01) ()5 Н 02 М 7/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t„u„„ l u

Фиг,.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4631965/07 (22) 03.01.89 (46) 07.06.91. Бюл. Р 21 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (?2) А.Н.Абрамов и Г.П.Охоткин (53) 621.316.717 (088.8) (56) Управляемый выпрямитель в системах автоматического управления./Под ред. А.Д. Поздеева. М.: Энергоатомиздат, 1984, с. 352, рис,9.22.

Авторское свидетельство СССР

P. 483759, кл. Н 02 M 7/12, 1972. (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЕ ВЕНПШЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повьппение точности отработки тока задания вентильным преобразователем в широком диапазоне изменения противоЭДС. Адаптивное устройство для управления вентильным преобразователем содержит нелинейный усилитель 8, датчик 15 ЭДС, неинвертируюп|ий усилитель 6, функциональный преобразователь 13 с передаточной характеристикой идентичной зависимости среднего тока от противоЭДС, функциональный преобразователь

14 с арксинусной передаточной характеристикой, элемент 1 сравнения и два сумматора 5,7. Сигнал задания тока корректируется во всем диапазоне изменения противоЭДС. Таким образом saвнсимость напряжения вентильного преобразователя от сигнала задания со- Е храняет линейность. 7 ил.

1654948

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в силовой преобразовательной технике.

Целью изобретения является повыше5 ние точности отработки тока задания вентильным преобразователем в широком диапазоне изменения противоЭДС.

На фиг. 1 дано адаптивное устройСтво на фиг. 2 — регулировочная характеристика адаптивного устройства; йа фиг. 3 - внешние характеристики управляемого выпрямителя на фиг. 4— передаточная характеристика первого функционального преобразователя, на фиг. 5 — то же, второго функционального преобразователя, на фиг. 6— временные диаграммы работы управляемого выпрямителя в выпрямительном режиме, на фиг, 7 — то же, в инверториом режиме.

Сигнал управления U поступает на. вход системы импульсно-фазового управления вентильного преобразователя (фиг. 1).

Элемент 1 сравнения выполнен на двух диодах 2 и 3 и резисторе 4 и

Предназначен для передачи на вход второго сумматора 5 наименьшего из двух сигналов U< и U, снимаемых соОтветственно с неинвертирующего уси30 ю ителя 6 и выхода первого сумматора 7.

Нелинейный усилитель 8 выполнен в пще йеинвертирующего суммирующего усилителя 9 с нелинейной обратной связью. Нелинейная цепь обратной связи состоит-из параллельного соедине-: шя резистора 10 и последовательной

Цепи, состоящей из резистора 11 и диода 12. Анод диода подключен к вы- 40

Ходу операционного усилителя 9. При отрицательных выходных напряжениях операционного усилителя 9 диод 12 заперт и резистор.11 исключен из работы, что соответствует определенному 45

Коэффициенту передачи К усилителя 9.

При положительных выходных напряжениях операционного усилителя 9 в цепи обратной связи работают два резистора

10 и 11, что соответствует другому коэффициенту передачи К>. На второй вход нелинейного усилителя поступает отрицательное значение напряжения UD с выхода функционального преобразователя 13. Поэтому, когда положительный сигнал U по абсолютной величине меньше UD> выходное напряжение операционного усилителя 9 — отрицательное. При этом коэффициент передачи нелинейного усилителя 8 соответствует значению К, R

Для случая U больше UD нелинейный усилитель 8 имеет коэффициент передачи К>. При этом К К

Первый функциональный преобразователь 13 имеет передаточную характеристику такую же, как зависимость среднего тока от противоЗДС в режиме предельно непрерывного тока.

Пунктирной линией на фиг. 3 изображены точки перехода от прерывистого тока к непрерывному. На границе между непрерывным и прерывистым током среднее выпрямленное напряжение управляемого выпрямителя равно противоЭДС двигателя. ПротивоЭДС двигателя и среднее значение тока в режиме предельно непрерывного тока связаны эллиптической зависимостью (фиг. 4).

Второй функциональный преобразователь 14 имеет арксинусную передаточную характеристику с положительным смещением. Это поясняется с помощью временных диаграмм (фиг. 6 и 7). Выпрямительный режим работы управляемого выпрямителя показан на фиг. 6, а инверторный режим — на фиг. 7. Сигнал управления U ó пересекает линии опорных напряженйй в точках, соответствующих углам управления V®. Угол управления V отсчитывается в обе стороны от точки, где опорное напряжение равно нулю. Углы управления V соответствуют моментам времени, когда линейное напряжение Б равно противоЭДС Я .

Поэтому при углах управления V ток нагрузки равен нулю. При этом сигнал управления Нч +.затрачивается на компенсацию нротивоЭДС и соответствует началу режима прерывистого тока. ! .Так как угол, отсчитываемый от точки перехода синусоиды линейного напряже ния U через нуль в область отрицательных значений до точки опорного напряжения, соответствующей нулевому значению, равен Ъ lш, то линейное напряяение равно противоЭДС при следующих углах: и

Н,. з и (V + ) =8.

В относительных единицах U = 1.

Тогда

V arcsin 6- — —.

Г

Ш

Линейные опорные напряжения выбирают таким образом, чтобы зависимость

1654948 между управляюцим напряжением и углом управления была прямо пропорциональной. В этом случае сигнал управления, затрачиваемый на компенсацию противоЭДС равен

ll

U = V = агсз1п Я вЂ” — —.

gg+ E, m

На фиг. 1 датчик ЭДС реализует арксинусную функцию от противоЭДС

U = arcsing.

Постоянное значение сигнала в виде смещения поступает на вход второго 15 сумматора 5

П

U см

Таким образом, сигнал управления

U L < затрачиваемый на компенсацию 0 противоЗДС, реализован с помощью датчика ЭДС 15 и сумматора 5.

Конечной точкой режима прерывистого тока является предельно-непрерывный ток нагрузки управляемого выпря- 25 мителя. Когда пренебрегают активным сопротивлением нагрузки, предельно непрерывный ток возникает при равенстве противоЗДС и среднего выпрямленного напряжения управляемого выпрямителя. На фиг. б и 7 предельно непрерывный ток нагрузки возникает при углах управления Ч„, что соответствует сигналу управления U ll при заданной противоЭДС Е. Среднее выпрямленное напряжение Б имеет синусоидальную д»зависимость от угла управления V .

sin — — sin V

4ll. li m

40 откуда

Ud 8 KQsiHV9 „

m ( где К = — — sin — —.

М Г m

Отсюда сигнал . управления U>» sa- 45 трачиваемый на создание предельно непрерывного тока нагрузки при заданной противоЭДС, равен

I б

U = V = arcsin — — —. ф

Сигнал управления U> + состоит из суммы двух сигналов ц„ и Б (фиг.б и 7), соответств х сйгналу управ- 55 ления, затрачиваемому на компенсацию противоЭДС, и сигнала, затрачиваемого на создание предельно непрерывного тока. В этом случае доля сигнала, затрачиваемая на создание предельно не-, прерывного тока, определяется как

U = U — U = arcsin —— + ЧЕ+ К„„

+ Псм

Эта зависимость справедлива как для ныпрямительного, так и для инверторного режима (фиг. 6 и 7). Значит, противоЭДС Я в этом выражении изменяется от максимально возможного отрицательного значения до максимума, положительного значения. На фиг. 5 показана зависимость сигнала, затрачиваемого на создание предельно непрерывного тока от противоЭДС, которая является арксинусной и имеет положительное смещение.

Работа адаптивного устройства происходит следующим образом.

При отсутствии сигналов на входах, т.е. U = Я = О, напряжения на выхоP дах схемы сравнения U; и датчика ЭДС

15 U< (фиг. 1) равны: нулю. В этом случае сигнал управления равен

И

U =-Б сУ. ш

При этом углы управления вентильным преобразователем будут такими, чтобы его выходное напряжение быто

ll равно нулю (фиг. 6, V „, =- — -; U — О), При возрастании сигнала U задаР ния тока будут возрастать сигналы Б1 на выходах неинвертирующего усилителя 6 и нелинейного усилителя 8. Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя 6 выбирается намного больше коэффициента усиления нелинейного усилителя 8 К ) К . Причем выходной сигнал на выходе нелинейного усилителя 8 имеет отрицательное значение, но его величина меньше сигнала U на выходе функционального преобразователя

14, Поэтому сигнал U< на выходе сум-. матора 7 имеет положительное значение.

Выходное напряжение элемента 1 сравнения определяется наименьшим из сигналов U и U<. Следовательно, íà первом интервале 0-1 (фиг. 2) выходной сигнал элемента 1 сравнения определяется выходным сигналом неинвертирующего усилителя 6. Выходной сигнал неинвертирующего усилителя 6 с входом связан через коэффициент передачи К

Поэтому имеем

Ur1 U(К U

1654948

При дальнейшем увеличении сигнала

Ур задания на ток на интервале 1-Ц,1 (фиг. 2) напряжение на выходе сумматара 7 U< становится меньше Ц1. Поэтому напряжение на выходе элемента 1 сравнения равно ц " z(цр ца) + ць где U — выходной сигнал функциональ-.

0 ного преобразователя 13, равный среднему току нагрузки в режиме предельного непрерывного тока при заданной противоЭДС, U — выходной сигнал функциональВ ного преобразователя 14 соответствующий предельно непрерывному току при заданной противоЭДС.

При сигналах задания U, равных получаем

1 В что соответствует режиму .предельно непрерывного тока нагрузки (точка А на фиг. 2). Точка А на фиг. 2 с коордИнатами Цп, U g обРазована из двУх сигналов U< и U, соответствующих предельно непрерывному току нагрузки в зависимости от величины противоЭДС.

Таким образом, нелинейный усилитель 8 и сумматор 7 решают уравнение прямой

Ц1, проходящей через точку А, соответствующую режиму предельно непрерывного тока, которая является функцией противоЭДС.

При сигналах задания на ток U, больших U нелинейный усилитель 8 изменяет свой коэффициент таким образом, что ца Мцр ца) + ц

В этом случае управляемый выпрямитель работает в режиме непрерывного тока.

При быстрых:.переходах в инверторный режим возможен случай изменения знака сигнала Up. В этом случае имеем

U1 К1 Ц

Это обеспечит быстрый переход управляемого выпрямителя в инверторный режим (фиг. 2, четвертый квадрант). теристику с положительным смещением, элемент сравнения и два сумматора, причем нелинейный усилитель выполнен в виде неинвертирующего суммирующего усилителя с нелинейной обратной связью, входы которого соединены с источником сигнала задания тока и с вы40 ходом первого функционального преобразователя, входы первого сумматора связаны с выходом нелинейного усилителя и с выходом второго функционального преобразователя, входы функцио45 нальных преобразователей соединены с источником сигнала противоЭДС, входы элемента сравнения связаны с выходом первого сумматора и с входом неинвертирующего усилителя, а его выход — с

50 первым входом второго сумматора, второй вход которого связан с выходом датчика ЭДС, а выход .предназначен для связи с системой управления вентильным преобразователем.

10 !

При такой настройке адаптивного устройства его коэффициент усиления в зоне прерывистого тока более высокий, чем в зоне непрерывного тока, а произведение динамических коэффициентов передачи управляемого выпрямителя и адаптивного устройства идентично в обоих токовых режимах в широком диапазоне изменения противоЭДС. Это повышает точность отработки тока задания вентильным преобразователем в широком диапазоне изменения противоЭДС.

Формула изобретения

Адаптивное устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее нелинейный усилитель, подключенный входом к источнику сигнала задания тока, датчик ЭДС, подключенный входом к источнику сигнала противоЭДС, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности отработки тока задания вентильным преобразователем в широком диапазоне изменения противоЭДС, в него введены неинвертирующий усилитель, два функциональных преобразователя, первый из которых имеет передаточную характеристику такую же, как зависимость среднего тока от противоЭДС в режиме предельно непрерывного. тока, а второй имеет арксинусную передаточную харак1654948

1654948

Составитель Ф.Степе

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

3аgаз 1958 Тираж 393 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Прокэводственно-издательский комбинат Патент, F Ужгород, ул. Гагарина, И и

Г .О.