Устройство для асинхронного управления вентильным преобразователем

 

Устройство представляет собой одноканальную асинхронную систему управления, содержащую суммирующий интегратор 1.со сбросом, компаратор 3. формирователь импульсов 4. На вход интегратора 1 подаются напряжение обратной связи и напряжение, смещения. Управляющее напряжение подается на вход компаратора 3, Новым в устройстве управления является то, что напряжение смещения не является фиксированной величиной , а автоматически адаптируется к напряжению обратной связи. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 М 7/155

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4951156/07 (22) 27.06,91 (46) 07.01.93. Бюл. ¹ 1 (71) Производственное объединение "Курский завод тракторных запчастей им,50-летия СССР" (72) Г.Н.Эпштейн (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1365301, кл. Н 02 М 7/155, 1988.

Писарев А.Л., Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями, М.:

Энергия, 1975, с. 108, с.3 — 7, „„ ) „„1786621 Al (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АСИНХРОННОГО

УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Устройство представляет собой одноканальную асинхронную систему управления, содержащую суммирующий интегратор 1.со сбросом, компаратор 3, формирователь импульсов 4. На вход интегратора 1 подаются напряжение обратной связи и напряжение смещения. Управляющее напряжение подается на вход компаратора 3. Новым в устройстве управления является то, что напряжение смещения не является фиксированной вели. чиной, а автоматически адаптируется к напряжению обратной связи. 4 ил.

1786621

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления силовыми статическими вентильными преобразователями.

Известно устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее интегратор с разрядным ключом, вход . которого подключен к выходу датчика тока, а выход через блок запаздывания односто10 раннего действия к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход генератора опорного напряжения, Недостатком известного устройства asляется низкое быстродействие, обусловленное наличием блока запаздывания в цепи 15 обратной связи..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является одноканальное устройство для асинхронного управления вентильным преобразователем, 20 содержащее суммирующий интегратор, и е рвы й, второй и третий входы которого подключены, соответственно, к выходам источника управляющего напряжения, источ- .. ника напряжения смещения и датчика 25 регулируемого параметра, компаратор, первый и второй входы которого подключень, соответственно, к выходам интегрзтора и источника напряжения смвщения и форми30 рователь импульсоо. выход которого подключен ко входу разрядного ключа интегратора. Напряжение смещения выбирается равным среднему значению напряжения датчика регулируемого параметра при номинальном выходном напряжении преобразователя.

Недостатком указанного устройства является фиксированная величина напряжения смещения. Это обстоятельство: затрудняет примеиенйе указанного устрой- 40 ства для регулированйя параметров, не связанных пропорциональной зависимостью с амплитудой сетевого напряжения.

Такими свойствами, например, обладает амплитуда напряжения на выходе датчи- 45 ка тока в йроцеСсах регулирования и: стабилизации тока нагрузкй преобразователя.

При фиксированйом "напряжейии смещения в таких процессах возможны ситуа-. 50 ции, когда l UD>2Uo, 2. Up< Uo, где О> — напряжение смещения;

Оо — амплитуда напряжения на выходе датчика регулируемого параметра, B первом случае система при некоторых углах управления теряет устойчивость, во втором — имеет низкое быстродействие при отработке возмущения, Цель изобретения — повышение качества работы преобразователя при регулировании параметров, не связанных пропорциональной зависимостью с амплитудой сетевого напря>кения.

Поставленная цель достигается тем, что . напряжение смещения устанавливается равным напряжению на выходе датчика регулируемого параметра в момент после срабатывания очередното вентиля преобразователя, причем в качестве источника напря>кения:смещения использован аналоговый элемент памяти, фиксирующий мгно>венное значение напряжения на выходе датчика регулируемого параметра в момент после срабатывания очередного вентиля и хранящий его в течение шага регулирования до срабатывания следующего вентиля преобразователя, На фиг,1 представлена функциональная схема устройства управления; на фиг.2— фуйкциональная схема аналогового элемента памяти; на фиг.3 иллюстрирует некоторые математические обозначения; на фиг.4 представлены временные диаграммы рабо- ты устройства управления. . Устройство содержит двухвходовый суммирующий интегратор 1, снабженный разрядным ключом, аналоговый элемент памяти 2, являющийся источником напряжения смещения Up, компаратор 3, формирователь импульсов 4 запуска вентилей преобразователя; Первый и второй входы интегратора 1 подключены, соответственно, к выходам датчика регулируемого параметра Од и источника напряжения смещения Uo, первый, второй и третий входы компаратора 3 подключены, соответственно, к выходам интегратора U<, источйика напряжения смещения О,> и источника управляющего напряжения Оу, вход формирователя импульсов 4 подключен к. выходу компаратора Оз, выход формирователя импульсов U4 соединен с управляющим входом разрядного ключа интегратора 1 и входом выборки аналогового элемента па. мяти 2, информационный вход аналогового элемента памяти 2 подключен к выходу датчика регулируемого параметра Ug, Устройство работает следующим образом. Напряжение с выхода датчика регулируемого параметра Up поступает на первый вход суммирующего интегратора 1 и на информационный s>Ioä аналогового элемента памяти 2. B момейт срабатывания формирователя импульсов 4 запуска вентилей и реобразователя на аналоговый элемент памяти 2 подается импульс выборки, время появления которого совпадает с моментом срабатывания

1786621 очередного вентиля преобразователя. Зна.чение выходного напряжения датчика регулируемого параметра в момент после срабатывания вентиля Ud,ь1 запоминается в аналоговом-элементе памяти 2 с обратным знаком и используется в качестве напря>кения смещения Uo, которое подается на второй вход компаратора 3.На первый и третий входы компаратора 3 поДаются, соответственно, выходнае напряжение интегратора

01и управляющее напряжение Uy. В момент равенства суммы токов трех входов компаратора 3 нулю происходит его срабатывание. ., По сигйалу выхода компаратора 0з запускается формирователь импульсов 4, который формирует импульс определенной длительности. Этим импульсом коммутируется очередной вентиль преобразователя, разряжается конденсатор интегратора 1 и заносится новая информация в аналоговый элемент памяти 2. Цикл работы устройства повторяется. Величины резисторов, указанных на фиг.1, oItpåäåj ÿþòñÿ из условия, чтобы вклад напря>кейия смещения 4 в выходное напряжение интегратора U> за период работы устройства 2т /m в компенсировался вкладом напря>кения смещения в сумму входных токов компаратора 3:

2:Лб гл Ш вЂ” ) . Uodt=Uo—

Т о .. -R2 где т — постоянная интегратора;

m — ипульсность схемы вентильнага преобразователя; в — угловая частота напря>кения сети, Одна из возможных фуйкциональных схем аналогового элемента памяти представлена на фиг,2: Элемент памяти состоит

"из операционного усилителя А1, электронного ключа К1, управляемого импульсами выборки, двух резисторов R и запоминающего конденсатора С.

Постоянная времени элемента памяти

RC выбрана так, чтобы она была в несколько раз больше длительности импульса выборки. В этом случае установление напряжения смещения осуществляется за несколько шагов работы устройства управления. Эта стабилизирует работу устройства при переходных и роцессах.

Оценку устойчивости работы системы управления можно получить, рассматривая отклик на малые отклонения от стационарного режима.

Напряжение на выходе интегратора 1 описывается выражением:

О 1(P ) =.— — „, К, (и (P ) -- и. ) Д „, +

+Ut(p s), (2) где р =0>ti — угол управления вентилем на -том шаге рабаты устройства;

5 т - постоянная интегратора;

Ud(p) — напряжение на выходе датчика регулируемого параметра;

1.4 — напряжение смещения;

U<(p; 1) — напряжение на выходе ин-" тегратора после срабатывания разрядного ключа, т.е . Ut(p; 1)=0;

U1 (p1 ) — напряжение на выходе интег-ратора в конце i -того шага регулирования.

Если в результате воздействия каких- либо случайных факторов на шаге -1 угол управления вентиля изменился нэ Лр; 1 относительно угла управления p; 1 в стационарном режиме, то Нэ слйдфдщем шаге регулирования отклонение" будете, которое связано с Лp; 1 соотношением.

Л Uo o— Ud. — t

pl — 1 Uo U dd (3) где Ud,-1 — напряжение на выходе датчика регулируемого параметра в мсмент после включения вентиля на i- i шаге;

Ud,i — то же; перед включением вентиля на i-том шаге, 30 Величины Ud ) и Ud, проиллюстрированы фиг.3, Соотношение (3) получено из (2) при рассмотрении малых отклойейий от стационарного режима. Условием инвариантности контура регулированйя является

35 PBBeHGTBQ: — -= о, <ф которое достигается при

Uo=Ud, .. (5)

40 Равенство (5) обеспечивается источни. ком напряжения смещения, что следует из " описания его конструкции, Равенство (4) означает, что малое отклонение отрабатывается системой за один

50 шаг регулирования. На практике отклонение отрабатывается дольше, поскольку не всегда является малым, На фиг.4 изображен переходный процесс и ри внеза и нам двукратном увеличении амплитуды регулируемого параметра на

55 примере однофазной системы.

Из уравнения (3) следует, что если

Одуt>2Uo, то Лр /ЛЯ; < - 1. Это означает, что система колебательным образом уходит от стационарного режима и теряет устойчивость.

Если же Ud,ь1 < Uo, To Лр /Лр

> О.

1786621

Это говорит о том, что система отраба- которого подключены соответственно к вытывает возмущеййе за тем большее количе- ходам датчика регулируемого параметра и ство шагов, чем ближе величина "источйика напряжения смещения; компаApj /Лр к единице. Этот анализ обос- ратор, первый и второй входы которого подйовывает утверждение, сделанное относи- 5 -ключены соответственно к выходам тельно выражений(1),:,- .: ..:. :йнтегратора и источника напряжения смеИспользование предлагаемого изобре- щейия, и формирователь импульсов запуска тения позволит повысить устойчивость пре-- . вентилей преобраз6вателя, выходом соедиобразователя, сделать ее равномерйой во ненный с управляющим входом разрядного всем диапазоне углов управления вентиля- 1« ключа, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью ми и независимой от величины сетевого на-::..повышения качества- регулирования пара° йряженияиотнапряжейияобратнойсвязи.ПоСлед-.: . метров, не связанных пропорциойальной нееобстоятельствопозволяетприменять. пред- .зависимостью с амплитудой сетевого на лагаемоеизобретение встабилизаторахтока пряжения,"компаратор снабжен третьим активной нагрузки, например в источниках 15 входом, а в качестве иСточника напряжения тока сваркй, гальванотехнике, электролизе, смещения использован аналоговый элемент зарядныхустройствах-идр..".::...:::: : памяти; информационный вход которого подключен к выходудатчика регулируемого ji о p M у л а и 3 o g p e е „:q я: :.. . : параметра, а вход выборки соединен с -выУстройство для асинхронного управле 20 ходом формиРователя имйульсов запуска нйя вентильным преобразователем, содер- вентилей преобразователя; при этом"третий жащее .. - сумматор,, двухвходовый . :.вход компаратора соединен с выводом для суммиРующйй ин"гегратор. снабженный подключения источника управляющего наоазрядным ключом, пеовый и втооой вхолы пряжения

1786621

Соста вител ь Г. Э и штейн

Редактор Т.Иванова " . . Техред М.Моргентал . Корректор М,ТкачЗаказ 255 Тираж, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,; 4/5

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