Способ импульсно-фазового управления вентильным преобразователем

 

щ769698

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюэ Советских

Социалистичесних

Республин (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 525224 (22) Заявлено 22.11.77 (21) 2548021/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) M. Кл.з

Н 02 P 13/16

Государстееииый комитет

СССР (53) УДК 621.314.2 (088.8) по делам иэооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Ф. Д. Кочубиевский и Ю. Б. Соколовский (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНО-ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЪ|М ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах управления вентильными преобразователями.

По основному авт. св. № 525224 известен способ управления вентильным преобразователем, в котором интегрируют полуволны сетевого напряжения, формируя таким образом пилообразное напряжение, которое сравнивают с управляющим сигналом, в момент их равенства формируют импульс управления и осуществляют сброс вспомогательного напряжения до нуля к началу следующего полупериода, причем пилообразное напряжение получают, интегрируя каждую полуволну сетевого напряжения с ее начала до момента достижения ре-зультирующего опорного напряжения, равного алгебраической сумме управляющего сигнала и сигнала, пропорционального а мплитуде сетевого напряжения (1).

Недостатком известного способа является то, что в режиме прерывистых токов он не обеспечивает линейности статической характеристики вентильного преобразователя при активно-индуктивной нагрузке, что приводит к снижению статических и динамических качеств вентильного электропривода, так как при переходе от прерывистого токового режима к непрерывному статический коэффициент усиления, определенный наклоном внешней характеристики вентильного преобразователя, изменяется скачком. Это означает также, что условие устойчивости при подходе к границе непрерывного и прерывистого режимов слева и справа разные, т. е. область устойчивости к обычным автоколебаниям изменяется скачком.

Целью изобретения является получение линейной зависимости между входным и выходным сигналами вентильного преобразователя независимо от характера нагрузки и токового режима.

15 Поставленная цель достигается тем, что в способе импульсно-фазового управления вентильным преобразователем интегрируют разность сигналов пропорциональных ЭДС двигателя и выходного напряжения вентильного преобразователя Ка интервале инвертирования энергии, запасенной в индуктивности нагрузки, и полученный от интегрирования корректирующий сигнал суммируют с результирующим опорным напряжением.

На фиг. 1 изображена схема нереверсивного вентильного преобразователя, поясняющая предлагаемый способ; на фиг. 2 и3— напряжения, поясняющие работу устрой30 ства. (1 ) (") и — Uoa+ к

Канал управления каждой фазой устройства состоит из однофазного выпрямителя

1, выход которого подключен к интегратору 2, выход которого подключен к нульоргану 3, а выход последнего подключен через блок 4 формирования импульса (блок 4 и последующие общие для всех фаз А, В и С вентильного преобразователя) к цепи управления ключа сброса интегратора 2 и к одному из входов распределителя 5 импульсов; распределитель импульсов, выходы которого подсоединены к силовой части вентильного преобразователя (ВП) 6; двигатель 7 постоянного тока, якорь которого подключен к силовой части вентильного преобразователя 6, датчик 8 напряжения и датчик 9 ЭДС двигателя, выходы которых подключены на вход второго интегратора 10 через компаратор 11 и однополярный масштабирующий усилитель

12, Управление ключом сброса интегратора 10 осуществляется от сборки укороченных управляющих импульсов преобразователя 13. Выход интегратора 10 подключен к сумматору 14, как и выход компаратора

15, причем к входам последнего подключены источник 16 базового напряжения и суммирующий задатчик 17 управляющего сигнала, на первый вход которого подается сигнал управления U„„, а на второй вход подключен выход датчика ЭДС двигателя.

Выходы задатчика 17 управляющего сигнала и датчика 9 ЭДС подключены также на вход датчика 18 зоны вынужденного непрерывного тока (пороговое устройство с опорным сигналом L»), выход которого совместно с выходом сборки управляющих импульсов преобразователя 13 подключен на входы логической схемы И 19, а выход последней и выход сборки укороченных синхронизирующих импульсов (от всех фаз) 20 подключены на разные входы триггера 21. На вход третьего интегратора

22 поступает сигнал L>z, его выход подключен к входу интегратора 10, а цепь управления ключа сброса интегратора 22 подключен к соответствующему выходу триггера 21.

Рассмотрим работу схемы. Каждая полуволна выпрямленного линейного сетевого напряжения однофазного выпрямителя 1 поступает на вход интегратора 2. Сигнал

Уо о интегрируют от начала каждого полупериода сетевого напряжения до угла включения а, соответствующего моменту равенства между напряжением с выхода интегратора U > и результирующим опорным напряжением Up (фиг. 2,a) в сумме с корректирующим сигналом U„- (фиг,2,д)

U2A — Uîï+ Uê (1) Аналогично для других фаз

U>> — оп + Ur«

У С = Uoa+

Зо

Причем а 2, (о ) = К,Uq j sin xdx =o

= К,U„ (1 — cos о:), (2) где U, — амплитуда напряжения канала А; х — текущее значение угла управления; а — угол включения.

Когда угол управления попадает в зону L вынужденного непрерывного тока при активной нагрузке, на выходе нуль-органа 3 формируют управляющие импульсы (в частности, для канала А — фиг. 2,б;

1, 2, 3 ... без коррекции и 1, 2, 3 ... после коррекции). Эти импульсы поступают через блок 4 управления на цепь управления ключа сброса интегратора 2, через распределитель 5 на управление силовой части вентильного преобразователя 6 и на ключи сброса интеграторов 10 и 22 через сборку укороченных направляющих импульсов преобразователя 13.

К выходу ВП подключена якорная цепь двигателя 7 и датчик 8 напряжения, а к двигателю — непосредственно датчик 9

ЭДС. Сигналы с выходов этих датчиков поступают на компаратор 11, а разность этих сигналов и„= (К,Е, — К,и,) (3) поступает на вход однополярного усилителя 12, причем выходное напряжение его

U„=О при lК,U„j IК,Е (U„= К„(К,ń— К,U„) при в соответствии с эпюрами напряжения (фиг. 2,б). Интеграл от сигнала У» за каждый интервал вентильности преобразователя определяет влияние индуктивности якорной цепи на выходное напряжение ВП по сравнению с чисто активной нагрузкой при наличии ЭДС, причем выходное напряжение интегратора 10 (фиг. 2,д) является корректирующим сигналом U„, соответствующим вольт-секундному интегралу

ВП в той части интервала проводимости, когда происходит инвертирование энергии, запасенной в индуктивности якорной цепи.

В пределах одного интервала вентильности этот сигнал компенсирует влияние индуктивности якорной цепи, так как он прибавляется в сумматоре 14 к результирующему опорному напряжению Ров результате чего происходит уменьшение угла управления на необходимую для компенсации на величину Ьа (фиг, 2,б), так как напряжение на выходе сумматора 14

769698

При этом за счет уменьшения угла управления на А<х увеличивается сумматорный интервал проводимости ВП вольт-секундный интеграл выходного напряжения ВП на величину AS (заштрихованная площадка, фиг. 2,r). Существенно более медленное изменение площадок У» и сигнала коррекции U„ïðè изменении угла управления, добавлении AS обеспечивает устойчивость этого процесса линеаризации (процесс компенсации влияния индуктивности носит затухающий апериодический характер).

В зоне вынужденного непрерывного тока уровень ЭДС двигателя не влияет на величину площадки S при работе на чисто активную нагрузку. Учет же влияния индуктивности для Еа=Д0 описан выше и пояснен на фиг. 2. В связи с этим на фиг. 3 и ниже в описании линеаризация поясняется для случая Е =0.

Для определения зоны вынужденного непрерывного тока предусмотрен датчик 18, представляющий собой пороговое устройство (нуль — орган) с опорным сигналом

L» равным управляющему сигналу Ui» соответствующему углу управления а= (т — 2) из (2) при любых колебаниях сет тевого напряжения, причем сигналы L», Lgg, как и базовое напряжение Uq, пропорциональны среднему значению сетевого напряжения ВП.

При U>z)L» на выходе датчика 18 появляется сигнал логической «1», который поступает совместно с укороченными сигналами «1» из сборки управляющих импульсов преобразователя 13 на вход логического элемента И 19. В момент совпадения «1» команд из блоков 18, 13 на выходе логического элемента 19 формируется команда «1», переключающая триггер 21 в рабочее положение, при котором ключ сброса интегратора 22 размыкается и происходит интегрирование сигнала L>q (фиг. З,ж). Сигнал с выхода интегратора

22 имеет пилообразный характер и иммитирует треугольную площадку S (фиг.3,г), на которую по (1, 1 ) уменьшается выходное напряжение вентильного преобразователя в зоне вынужденного непрерывного тока L. В момент перехода текущей полуволны сетевого напряжения оканчивается площадка S и для ее точной иммитации необходимо в этот момент обнулять интегратор 22 за счет замыкания ключа сброса.

Момент перехода всех синусоидальных напряжений через нуль фиксируется в сборке укороченных синхронизирующих импульсов 20 (фиг. З,е), поэтому в момент прихода очередного «1» импульса синхронизации триггер 21 переключается во внерабочее положение и сигнал соответствующего его выхода закорачивает ключ интегратора 22. Пока сигнал Uqq — — 0 происходило его интегрирование в интеграторе 10, в результате чего на его выходе формируется корректирующий сигнал U,- (фиг. З,в).

С помощью выбора постоянной интегрирования интегратора 22 или величины сигнала L g масштабируют сигнал U > таким образом, чтобы получаемый сигнал коррекции компенсировал потерю вольт-секундного интеграла S в выходном напряжении ВП за счет увеличения угла управления на Ла (фиг. З,д, где показаны импульсы управления 1, 2, 3 ... без коррекции и 1, 2, 3 ... при наличии коррекции) и приращения эффективного вольт-секундного интеграла AS в выходном напряжении ВП. На фиг. З,а показаны моменты формирования управляющих импульсов при наличии только управляющего сигнала U» и при введении коррекции У„.

Таким образом, известный способ управления обеспечивает однозначную линейную зависимость «вход — выход» для вентильного преобразователя независимо от характера нагрузки, токового режима и фазности.

Формула изобретения

Способ импульсно-фазового управления вентильным преобразователем по авт. свид.

Хо 525224, отличающийся тем, что, с целью получения линейной зависимости между входным и выходным сигналами вентильного преобразователя независимо от характера нагрузки и токового режима, интегрируют разность сигналов пропорциональных ЭДС двигателя и выходного напряжения вентильного преобразователя на интервале инвертирования энергии, запасенной в индуктивности нагрузки, и полученный от интегрирования корректирующий сигнал суммируют с результирующим опорным напряжением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 525224, кл. Н 02 P 13/16, 1974 (прототип).

769698

U2 дв г вс

22 !

Редактор Г. Петрова

Корректор О. Гусева

Заказ 2258/16 Изд. № 524 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

V2 èï

Составитель О. Наказная

Техред В. Серякова