Устройство для управления многофазным преобразователем

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских .Социалистических

Республик

<,746852 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву

{22) Заявлено 18.08.72 (21) 1820915/24-07 (53)M. Кл.

Н 02 P 13/16 с присоединением заявки,% т асударстнанньм квмнтет

СССР (23) Приоритет

r ао делам нзобретеннй н вткрытнй (53) УДК 621.31 6. .727(088.8) Опубликовано 07.07.80. Бюллетень М 25

Дата опубликования описания 10 07 80 (72) А вторы изобретения

М. В. Ольшванг, Г. М. Цвасман и A. А. Шеремет (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОФАЗНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Известные устройства для управления многофазным преобразователем, содержащие в.каждом канале управления синхронизатор импульсов, фазоимпульсный преобразователь, распределитель импульсов, блок автоматического симмет5 рирования и распределитель импульсов, не исключают асимметрию импульсов управления.

Изобретение отличается тем, что блок автоматического симметрирования импульсов снабжен формирователем сигналов рассогласования, подключенным входами к выходам измерителя рассогласования фазы, и формирователями сиг15 палов коррекции по числу фаэ преобразования, включенных на выход указанного формирователя сигналов рассогласования и выполненных в виде двух ключей аналоговых сигналов, соединенных между, собой через преобразующий элемент, выход одного из ключей, являющийся выходом формирователя сигналов коррекции, соединен с одним из входов сумми2 рующего элемента, подключенного к дополнительному входу преобразователя сигнала рассогласования и через второй суммирующий элемент, на второй вход которого подается управляющий сигнал,к входам управления фазоимпульсных преобразователей, причем выходы всех фаэоимпульсных преобразователей соединены с вторым входом указанного измерителя рассогласования фазы через синхронизатор распределителя импульсов, входы управления которого тюдключеньт к соответствующим выходам распре делители импульсов, соединенным также с входами управления ключей ана-. логовых сигналов соответствующих формирователей сигналов коррекции, а вход распределителя импульсов соединен с дополнительным выходом измерителя рассогласования фазы узла формирования эквидистантной последовательности импульсов.

Это позволяет устранить асимметрию. импульсов управления, возникающую

741.185 (3 = ""вспедствие появлен1ц1 регулярных пульсаций в управляюшем сигнале постоянного тока, а также возможной неидентичности каналов фазоимпульсного преобразования.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для управления многофазным преобразователем с общей системой коррекции межфазной и противофазной асимметрии (первый вариант); на фиг. 2— то же, с раздельными системами коррекции межфазной и противофазной асимметрии (второй вариант), Устройство для управления многофаз ным преобразователем с общей системой коррекции межфазной и противофазной асимметрии (см. фиг. 1) состоит из трех— цо числу фаз — синхронизаторов 1, трех фаэоимпульсных преобразователей 2, трех распределителей 3 выходных импульсов, формирующих выходные импульсы и направляющих их к соответствующим вентилям, а также блока 4 автоматического:

* " сй14метрирования импульсов управления.

Блок 4 автоматического симметрирования импульсов в качестве одного из основных узлов включает в себя узел 5 формирования эквидистантной последовательности импульсов. Этот узел состоит из управляе— мого генератора 6 импульсов, связанного через преобразователь 7 сигналов рассогласования :с выходамй измерителя 8 рассогласования фазы, один из входов которого связан с выходом генератора импульсОв, а второй через син- 35 хронизатор 9 распределителя импульсов— с выходами всех фазоимпульсных преобразователей 2.

Синхронизатор 9 в момент ввода преобразователя в работу тфопусхает на 4О измеритель 8 выходной импульс того преобразователя 2, который соответ"ствует" состоянию распределителя 10 импульсов, занятому им при подаче питания на устройство, т.е. синхронизирует 4S работу распределителя 10 и, следова тельно всего блока 4 в соответствии с работой фаэоимпульсных преобразователей.

Измеритель 8 имеет два выхода 11 и 12; на которых выделяется рассогласование соответственно при опережении ) импульсами генератора импульсов фаэоимпульсных преобразователей 2 и IlpH запаздывании ОтнОсительно них. К этим выходам подключен формирователь 13 сигналов рассогласования, выход которого соединен со всеми входамиформирователей 14 сигналов коррекцйи, состоя«

1цих и 3,1111Ух 1111алОГ01111х кл!О 1ей 1 > 11

16 и 11реобразователя 17 сиг11ала. Входом формирователя 14 является вход ключа 15, а выходом — выход ключа 16.

Преобразователь 17 сигнала включен между ключами 15 и 16.

Число формирователей 14 равно числу фаз преобразования. Выход каждого формирователя 14 соединен с соответствующим входом сумматора 18, а выход сумматора 18 — с дополнительным входом преобразователя 17 и одним из входов второго сумматора 19. На второй вход сумматора 19 поступает сигнал управления преобразователем, Выход сумматора 19 подключен к входам управления всех преобразователей 2.

Сумматор 19 не относится собственно к блоку 4. В том или ином виде он содержится в любом устройстве управления преобразователем. Для подключения блока 4 требуется лишь обеспечение дополнительного входа с целью ввода корректирующего сигнала. Аналоговые ключи 15 и 16 управляются сигналами с соответствующих выхсдов распределителя 10. Вход распределителя 10 связан с дополнительным выходом измерителя 8, на котором формируется импульс управления. Передний фронт этого импульса совпадает с задним фронтом импульса рассогласования.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

Отсчет фазы импульсов управления производится от импульсов синхронизаторов 1, появляющихся в момент перехода коммутирующего напряжения через нуль. Среднее значение фазы импульсов преобразователей 2 определяется сиг-. налом управления., На входы измерителя 8 поступают две последовательности импульсов †. эквидистантная от управляемого генератора 6 и импульсы фаэоимпульсных преобразователей 2, которые проходят через синхронизатор 9, синхронизируя при пуске устройства работу распределителя 10 с работой фаэоИ1 4пу1ьсных преобразователей 2. Синхронизатор 9 осуществляет также защиту блока 4 от возможных сбоев распределителя 10 импульсов. Измеритель 8 выделяет рассогласование по фазе между сооТветствующими импульсами этих последовательностей в виде длительности импульса. Причем при опережении им- пульсами генератора 6 импул1,r.îâ преобразователей 2 сигнал появляется на

5 7468 вйходе 11 опережения, а при запаздывании — на выходе 12 запаздывания.

Преобразователь 7 сигналов рассогласования вырабатывает сигнал пропорциональный среднему за период сети рассогласованию, и воздействует на генератор 6, изменяя фазу эквидистантной последовательности импульсов в сторону уменьшения этого рассогласования. Таким образом, фаза эквидистантной после- 10 довательности импульсов в статическом режиме всегда совпадает со средним значением фазы импульсов преобраэователя.

Формирователь 13 формирует на вы- И ходе сигналы рассогласования в виде импульсов в соотве тствии с принятым видом модуляции, например в простейшем случае, в зависимости от знака рассогласования, — разнополярные импуль- 2О сы равной амплитуды с длительностью, равной длительности импульсов íà sxoде формирователя 13. Эти импульсы поступают на входы всех формирователей 14.

Ключи 15, лшавляемые распределителем

10, пропускают на вход своего преобразователя 17 только сигнал рассогласования, соответствующий данному каналу преобразования. Преобразователь вырабатывает сигнал, пропорциональный либо рассогласованию, либо интегратору от рассогласования — в зависимости от при, нятого закона коррекции. Этот сигнал в течение интервала времени, определяемого распределителем 10, воздействует .на вход сумматора 18, и далее складываясь с сигналом управления на сумматоре 19, — на входы: управления фаэоимпульсных преобразователей, корректируя аэу соответствующего импульса в стону уменьшения исходного рассогласования. Так замыкается контур отрицательной обратной связи по рассогласованию.

Если в качестве преобразователя 17 использовать интегрирующее звено, То асимметрия, обусловленная статической ошибкой контура коррекции, может быть сведена к нулю.

Таким образом, за счет автоматическотого синфазирования с импульсами эквидистантной последовательности на выходе описанного устройства образуется симметричная система импульсов управ-ления. Сигнал с выхода сумматора 18 воздействует на дополнительный вход преобразователя 7. Этим исключается постояйная составляющая в суммарном

57 6 сигнале коррекции, влияющая на среднее значенне фазы импульсов управления.

В предлагаемом устройстве управления блох автоматического симметрирования импульсов, несмотря на его инерционность, не влияет на быстродействие управления .н вместе с тем компенсирует асимметрию, обусловленную регулярными пульсациями в сигнале управления.

Путем небольшого усложнения схемы можно ввести раздельную компенсашпо противофазной и межфаэной асимметрии импульсов. Такой принцип симметрирова ння значительно расширяет восможности системы управления преобразователем; "

Например, при длительных несимметричных режимах работы преобразователя (короткое однофазное или двухфазное замыкание), отключая межфазное симметри= рование, можно обеспечить более выгодный режим работы преобразователя. При этом сохраняется высокая симметрия противофазных импульсов. Кроме того, выбрав более высокие передаточные коэффициенты по каналам противофаэной коррекции, можно поддерживать противофаэ- ную симметрию с большей точностью, чем менфазную, так как требования к поддержанию противофазной симметрии обычно более высоки по сравнению с межфазной.

Для коррекции межфазной асимметрии выбираются каналы управления либо четными, либо нечетными вентилями преобразователя. Тогда дополняющие каналы будут обеспечивать противофазное сим- метрирование. На преобразователи корректоров межфаэной асимметрии при этом подается сумма сигналов рассогласования, соответствующих данной фазе сети, при этом выходной сигнал преобразователя воздействует на фазу обоих импульсов управления данной фазы. На преобразователи корректоров противофазной асимметрии подается разность сигналов рассогласования, соответствующих данной фазе, а сигнал преобразователя воздействует только на фазу импульса канала противофазного симметрирования. Это достигается путем введения в блок 4 дополнительного несложного узла формирования сигналов противофазного рассогласования и простой логической схемы, обеспечивающей требуемую последовательность работы аналоговых ключей.

Фунхциональная схема такого устройства представлена на фиг. 2.

В блок 4 введен формирователь 20 сиг746857

1О палов противофазного рассогласования, входы которого соединены с выходами 11 и 12 измерителя 8, а входы управления— с соответствующими выходами распределителя iO импульсов. Выход формирователя

20 связан со входами формирователей, обеспечивающих противофазное симметри- рование. В данном случае для противофазного симметрирования выбраны формирователи воздействующие на импульсы управления четных вентилей 21, 22, 23.

Входы остальных формирователей подключены к формирователю 13 сигналов рассогласования. Эти формирователи обеспе-чивают межфазную симметрию. 15

Дли ффавленйя айалогбвы и ключами в формирователях сигналов коррекций введены дополнительные элементы ИЛИ 24.

Число их равно m/2 . В рассматриваемом примере их три, и каждый элемент

ИЛИ 24 вырабатывает сигналы управле-, ния формирователем 14, соответствующим данной фазе сети. Входы управления ключа 16 формирователя, обеспечивающего межфазное симметрирование, и ключа 15 формирователя, обеспечивающего противофазное симметрирование, eîåäÆåíû "с выходом соответстйфлйего . элемента ИЛИ 24, входы которого подключены к выходам распределителя 10, ЗО соответствующим данной фазе сети. Входы управления ключей 16 формирователей, обесйечиваюших противофазную сймйетрию, соедийейы с выходами распределителя LO, " "" соответствуйщими данным кайалам йреобразовании. В рассматриваемом приме ре это каналы четных вентилей Й1,Й2,23.

В остальном схема устройства не от личается от описанной, изображенной на фиг. 1. Необходимо отметить, что в устройстве по фиг. 1 сумматор 18 и

4О айалоговые ключи 16 выполняют функции переключения сигналов и могут быть заменены многоканальным коммутатором. Сумматор 18 может выполнять

45 и свои прямые функции — сложение сигМИЛОВ.

Возможен вариант устройства, отличающегося тем, что на формировате-! ли 14, влияющие на межфазную симметрию, от формирователя 13 проходят сиг50 налы рассогласования от обоих каналов, соответствующих данной фазе сети. Преобразователь вырабатывает сйгнал коррекции, пропорциональный сумме (интегралу от суммы) этих сигналов рас55 согласования. Это очень легко реали-.. зуется, если в качестве преобразователя ,используется интегратор. Сигнал коррекции межфазной асимметрии воздействует на фазу обоих импульсов, вырабатываемых соответствующим преобразователем 2. Это обеспечивается ключами 16, которые открываются два раза в период.

Преобразователь 17 в формирователях 14, корректирующих противофазную асимметрию, вырабатывает сигнал, пропорциональный разности (интегралу от разности) сигналов рассогласования данной фазы сети. Это легко реализует ся, если преобразователем является интегратор. В этом случае необходимо, чтобы сигналы рассогласования с формирователя 20, соответствующие, например нечетным вентилям, имели полярность, противоположную этим же сигналам, формируемым формирователями 13. формирователь 20, выполняющий это условие, имеет весьма Несложную схему.

Сигйал коррекции противофазной асим- метрии, суммируясь с сигналом коррекции межфазной асимметрии, воздействует лищь на фазу импульсов управления четными вентйлями. Это осуществляется ключом 16, противофазным фбрмирователю, который . открывается лишь раз в период.

Исходная асимметрия, связанная с неидентичностью каналов управления и несимметрией коммутирующих напряжений, может быть скомпенсирована в установившемся. режиме практически при любой ее величине.

Допустимая же величина пульсаций входного сигйала, с которой еще может справиться симметрирующее устройство, зависят от частоты пульсаций. При этом максимальная крутизна напряжения пульсации не должна превышать крутизны опорного напряжейия фазосдвигающего устройся ва-, иначе симметрирующее устройстро не сможет работать из-за возникновения "вибрационной неустойчивости. Для линейного опорного напряжения двойная амплитуда пульсаций частоты 50 Гц может достигать 100 . о (—, 604 от полного диапазона изменения входного сигнала, что соответствует максимальной асимметрии до 60 град), С ростом частоты допустимая амплитуда пульсаций пропорционально уменьшается.

Списанное устройство содержит блок автоматического симметрирования импульсов, универсальный в том смысле, что он является внешним по отношению к системе фазового управлении и может быть применен с системой любого типа.

746857

10 рователя сигналов коррекции, соединен с одним из входов суммирующего элеI мента, подключейного к дополнительному вирду преобразователя сигнала рассогла5 сования, и через второй суммирующий элемен г,"Йа второй вход которого подается управляющий сигнал, — к входам управления фазоимпульсных преобразо"вателей, а выходы всех фаэоимпупьсных

1 î преобразователей соединены со вторым входом указанного измерителя рассогласования фазы через синхронизатор распределителя импульсов, входы управления которого 1 подключены к соо éâåò15 ствующим выходам распределителя имПульсоВ, соединенным также со входами, уприййМия ключей аналоговых сигналов соответстврощих формирователей сигнаeos коррекции, а вход распределителя . 2o импульсов .соединен с дополнительным выходом иэмерителя рассбгласования фазы узла формирования эквидистантной последовательности импульсов.

1. Устройство для управления многoфазным преобразователем, содержащее в каждом канале синхронизатор импульсов, фазоимпульсный преобразователь s распределитель управляющих импульсов, а также блок автоматического симметрирования, включающий в себя М узел формирования эквидистантной последовательности ймпульсов, состоящий--из управляемого генератора импульсов, под- . ключенного к входу измерителя рассо- гласования фазы, выходы которого через 35 преобразователь сигналов рассогласования

l соединены со входом управляемого гейе-.

pampa импульсов, и распределитеЖ им= пульсов, о т л и ч а ю щ е е с я-тем, ;что, с целью устранения асимметрии "" ® импульсов управления, возникающей вследствие появления регулярных пульсаций в управляющем сигнале постоянногб тока, а также возможной неидентичности каналов фазоимпульсного преобразования, блок автоматического симметрирования импульсов снабжен формирователем сигналов рассогласования, подключенным входами и выходам измерителя рассогласования фазы, и формирователя- 5@ ми сигналов коррекций по числу фаз преобразования, включенных на выход указанного формирователя сигналов рассогласования и выполненных в виде двух ключей аналоговых сигналов, соединенных между собой через преобразующий элемент, причем выход одного иэ ключей, являющийся выходом формиПри этом нужно согласовать только уровни входных и выходных сигналов.

Так как симметрирующее устройство легко может быть заблокировано запиранием всех ключей выходного коммутатора, в случае отказа любого из других его элементов надежность системы управления в целом практически не снижается, несмотря на относительную сложность схемы симметрирования. Кроме того, при раздельной компенсапии межфазной и противофазной асимметрий отключаться может только часть симметрирующего устройства, содержащая отказавший элемент. Обнаружить отказ

/ достаточно легко по наличию асимметрии импульсов в течение интервала", превы-" шающего время отработки возмущений симметрирующим устройством.

Формула изобретения

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью осуществления раздельной коррекции противофазной и межфажой асимметрий, блок автоматического симметрирования снабжен формирователем сигналов -противофажого рассогласования, подключенным к выходам измерителя рассогласования фазы, входами управления связанного с выходами распределителя импульсов, а выходом

6 входами формирователей сигналов кор»

Рекции, соответствующих четным (нечетйым) вентилям преобразователя, при- . чем "выход формйрователя сигналов рас- согласования подключей к входам формирователей сигналов коррекции, соответствующих нечетным (четным) вентилям преобразователя, а входы управления обоих ключей аналоговых сигналов каждого формирователя сигналов коррекции, соответствующего нечетному (четному) вентилю и вход управления входного впо ча аналоговых сигналов формирователя сигналов коррекции, соответствующего четному (нечетному) вентилю той же фазы, подключен на выход логического элемента ИЛИ, связанного входами с выходами распределителя импульсов, соответствующими данной фаэе сети, а входы вторых ключей формирователей сигналов коррекции, соответствующих четным (нечетным) вентилям, связаны непосредственно с соответствующим выходом распределителя импульсов.

746857

21

22

Составитель Ю. Баева /

Редактор Т. Загребельная Техред М. Петко Корректор М. Вигуиа

Заказ 3969/49 Тираж 783 Подписное

Ш1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", 1. Ужгород, ул. Проектная, 4