Устройство для управления статичес-ким преобразователем

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик iii817974

Ж в (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2706230/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл..з

Н02 P 13/16

Государственный комитет

СССР вс делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314..27 (088.8) Опубликовано 30.03.81. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 05.04.81

В. И. Эпштейн, Я. А. Пратусевич, А. Г. Логинов . ;:„"(.":;.":-;.,; т и Е. И. Волынский ":;:.,:,;,,"1 г,,:,—.. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРО1 1СТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике и может быть использовано для формирования опорного синусоидального напряжения в системах импульсно-фазового управления статическими преобразователями.

Известно устройство, предназначенное для формирования опорного синусоидального напряжения в системах управления преобразователями, выполненное в виде полосового активного фильтра (1).

Однако в данном устройстве полосовой фильтр снижает величину выходного на= пряжения, имеет частотную зависимость фазы выходного напряжения усугубляемую наличием частотно зависимых фазовращателей в цепях формирования опорного напря- 15 жения, а в переходных процессах образует паразитную обратную связь по току нагрузки преобразователя, способную привести к автоколебаниям.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, содержащее для каждой фазы питающего напряжения суммирующее устройство, трансформаторы тока и напряже2 ния, первичные обмотки которых подключены к шине источника питания. Вторичное напряжение трансформатора напряжения поступает на первый вход суммирующего устройства, а ток вторичной обмотки трансформатора тока поступает на второй вход суммирующего устройства (2) .

Недо татками устройства является то, что эталонное активно-индуктивное сопротивление во вторичной цепи трансформатора тока является по существу дифференциатором тока, причем с уменьшением отношения активной составляющей сопротивления к реактивной, что имеет место при увеличении мощности источника питания, расширяется область., дифференцирования в сторону высоких частот и снижается помехозащищенность устройства. Кроме того, это устройство не может быть использовано для статических преобразователей, питающихся от сетей с изменяющимся реактансом, например при питании от сетей, в которых производятся технологические или аварий-, ные включения и отключения синхронных генераторов, так как в этих случаях нарушается пропорциональность эталонного со817974

5 ! о !

20

55 противления и внутреннего сопротивления сети как источника питания.

Цель изобретения — расширение области применения, повышения помехоустойчивости и надежности устройства для управления статическим преобразователем.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство снабжено логическим блоком и для каждой фазы питающей сети полосовым фильтром и переключателем, общий контакт которого подключен к входу суммирующего усилителя, а два других— соответственно к вторичной обмотке трансформатора напряжения и выходу полосового фильтра, который связан с входом узла управления, вход полосового фильтра подключен к выходу суммирующего усилителя, причем управляющий вход переключателя соединен с выходом логического блока, входы которого подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока коммутируемых фаз питающей сети.

Кроме того для повышения надежности дополнительные в: оды логического блока соединены с выходами узла уиравле 1я преобразователем.

На фиг. показана функциональна, схема устройства; на фиг. 2 — и, и...ер возмож25 ной реализации логического блока; на фиг. 3 — временные диаграммы„поясняющие его работу.

Фазные шины 1--3 питающего напряжения подключены к входу преобразователя 4, нагруженного на активно-индуктивную на- зс грузку. Управлякмцие импульсы для преобразователя 4 формируются блоком 5 управления входы которого подключены к выходам формирователей 6 — 8 опорного синусоидального напряжения, каждый из которых содержит переключатель, общий контакт 9 которого подключен к входу суммирующего усилителя 10, полосовой фильтр 11 соединен с одним из контактов 12 переключателя, другой контакт 13 которого подключен к вторичной обмотке трансформатора 14 на- 4О пряжения, а управляющий вход 15 переключателя соединен с выходом логического блока 16, остальные выходы которого соединены с формирователями 7 и 8, а входы с вторичными обмотками трансформаторов 17 — 19 тока первичные обмотки которых, а также первичная обмотка трансформатора 14 напряжения подключены к фазам 1 — 3 питающей сети. На фиг. 1 показаны также возможные связи логического устройства 16 с выходами блока управления 5 преобразователем.

Логический блок 16 (фиг. 2) содержит две группы компараторов 20 и 21, причем выходы трансформаторов 17 — 19 тока под.ключены к неинвертирующим входам компараторов 20 и к инвертирующим входам компараторов 21. Противоположные входы компараторов 20 и 21 подключены к нулевой шине источника питания логического устройства. Выходы компараторов каждой группы попарно подключены к входам элементов И 22 — 24 и 25 — 27, а выход каждого из элементов И подключен к одному из входов элементов ИЛИ 28 — 30. Выходы элементов ИЛИ соединены с управляющими входами переключателей. На схеме (фиг. 1 и 2) показан также вариант использования сигнала с выхода блока 5 для повышения надежности работы предлагаемого устройства. Управляющие импульсы с выхода блока 5 управления поступают на единичный вход триггера 31, нулевой вход которого подключен к выходу одновибратора 32, вход которого соединен с выходом элемента 28.

Одновибратор 32 формирует узкие импульсы от среза импульсов с выхода элемента 28.

Сигнал с выхода триггера 31 (при данном варианте выполнения логического блока 16) подается на управляющий вход 15 переключателя формирователя 6. Для переключения других формирователей 7 и 8 логическое устройство снабжается аналогичными цепочками (триггер 31, одновибратор 32), под- ключенными к соотвествующим выходам системы 5 управления и элементов 29 и 30.

На временной диаграмме (фиг. 3) показано изменение напряжения на выходе трансформатора !4 напряжения, соответствующее изменению фазного напряжения питания преобразователя 4 (шина 1). Данное напряжение содержит коммутационные провалы(четыре за период в случае трехфазной мостовой схемы преобразователя), обусловленные падениями напряжения на внутреннем сопротивлении питающей сети во врема коммутации (параллельного включения реактансов шины 1 и шин 2 и 3 соответственно) .

Выходные сигналы трансформаторов 17 — 19 тока, действующие на входах логического устройства 16 также показаны на временной диаграмме (фиг. 3). Интервалы проводимости тиристоров преобразователя в соответствии с диаграммой составляют примерно 120 эл. град.

Во время коммутации тиристоров преобразователя 4 одновременно существуют сигналы положительной или отрицательной полярности на выходах трансформаторов 17 и 19, 17 и 18. Коммутация, соответствующая одновременному наличию сигналов на выходах трансформаторов 18 и 19 (коммутация шин 2 и 3), не вызывает искажения фазно го напряжения шины 1 (напряжение на выходе трансформатора 4 напряжения) .

Таким образом, на выходе элемента 28 формируются импульсы, длительности которых соответствуют длительностям коммутаций, в которых участвуют шина 1 фазного напряжения сети. На выходе одновибратора 32 от срезов импульсов на выходе 28 формируются узкие импульсы, устанавливающие триггер 31 в нулевое состояние, в единичное состояние его устанавливают управ817974

35

55 ляющие импульсы с выхода блок 5 управления, также показанные на диаграмме.

Устройство (например для фазы 1) работает следующим образом.

Если преобразователь 4 не работает, напряжение фазы 1, а значит и напряжение на выходе трансформатора 14, не содержит коммутационных искажений. На выходе элемента 28, а значит и на управляющем входе 15 переключателя, имеет место нулевой сигнал, в результате действия которого общий контакт 9 переключателя замкнут с контактом 13, т. е. на вход суммирующего усилителя 10 поступает неискаженное синусоидальное напряжение с выхода трансформатора 14 напряжения. На выходе полосового фильтра 11 действует такое же синусоидальное напряжение, как и на входе усилителя 10 (фазовый сдвиг равен нулю, амплитуды двух напряжений одинаковы) .

При .включении преобразователя 4 и сопутствующих его включению коммутациях тока в шинах 1 — 2 и 1 — 3, на выходе элемента 28 (логического устройства 16) появляются единичные импульсы, воздействующие на вход 15 управления переключателем и вызывающие такое его переключение, что замкнутыми оказываются контакты 9

12. В результате вход суммирующего усилителя 10 оказывается соединенным с выходом полосового фильтра 11, образуется замкнутая система из усилителя 10 и фильтра

11, отключенная от искаженной сети и продолжающая формировать опорную синусоиду в соответствии с теми начальными условиями, которые предшествовали коммутационному интервалу.

При завершении процесса коммутации контакт 9 переключателя замыкается с контактом 13 и усилитель 10 подключается к неискаженному напряжению с выхода трансформатора 14. Таким. образом, на выходе фильтра 11 все время действует неискаженное синусоидальное напряжение, имеющее нулевой фазовый сдвиг относительно фазного (шины 1) напряжения и пропорциональную ему амплитуду. Для обеспечения устойчивости реального устройства, реализуемого по данному принципу, контурный коэффициент усиления разомкнутой системы из усилителя 10 и фильтра 11 должен быть близок к единице, а фазовый сдвиг в замкнутом контуре на частотах, близких к частоте его собственных колебаний, близок к нулю.

Логическое устройство 16, предназначен- ное для управления переключателем, подключено к трансформаторам тока 17 — 19 и работает в соответствии с уравнением к = а,ф + а,с + а Я + а с® где к — логический сигнал на выходе элемента 28;

a<8,с — логические сигналы, принимающие единичное значение при наличии положительных сигналов на выходах трансформаторов 17 — 19 тока.

aaC cr — логические сигналы, принимающие единичное значение при наличии отрицательных сигналов на выходах трансформаторов. 17 — 19 тока.

Функции определения наличия и полярности токов преобразователя 4 выполняют компараторы 20 и 21. Из-за запаздывания импульсов на выходе элемента 28, вызванного неидеальностью компараторов 20 и

21 и трансформаторов тока 17 — 19, в синусоидальном напряжении на выходе усилителя 10 могут иметь место коммутационные провалы незначительной ширины. Но ширина данных провалов не зависит от величины тока нагрузки преобразователя, а полосовой фильтр 11, ввиду незначительности ширины провалов, легко подавляет их, не внося фазовой и амплитудной погрешности в формирование опорного синусоидального напряжения на своем выходе. Кроме того, описанное явление может быть устранено связью дополнительных входов логического устройства 16 с выходами системы управления 5 (или систем) преобразователем 4 (преобразователями, подключенными к общему источнику питания — шины 1 — 3).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет сформировать опорное синусоидальное напряжение для управления (синхронизации) преобразователями, не внося фазовой и амплитудной погрешности при изменениях в широких пределах величины тока нагрузки и выходного реактанса питающей сети. При этом формирование опорного синусоидального напряжения происходит без выполнения операции дифференцирования и не требует жесткой пропорциональной зависимости - параметров своих компонентов и внутреннего сопротивления источника питания, которое может изменяться в широких пределах.

Формула изобретения

1. Устройство для управления статическим преобразователем, содержащее блок управления и для каждой фазы питающей сети суммирующий усилитель, трансформаторы тока и напряжения, первичные обмотки которых подключены к соответствующей шине питающей сети, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения помехоустойчивости, оно снабжено логическим блоком и для каждой фазы питающей сети полосовым фильтром и переключателем, общий контакт которого подключен к входу суммирующего усилителя, а два других — соответственно к вторичной обмотке трансформатора напряжения и выходу полосового фильтра, который связан с входом блока управления, вход по.лосового фильтра подключен к .выходу суммирующего усилителя, а управляющий вход переключателя соединен с выходом логичес817974 кого блока, входы которого подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока коммутируемых фаз питающей сети.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, логический блок снабжен дополнительными входами, соединенными с выходами блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Саянина Е. Г., Скопицева Г. И. Многоканальная система управления с использованием интегральных микросхем. Труды

ВНИИЭМ, 1977, т. 51, с. 96 — 108.

2. Патент Швейцарии № 516982, кл. Н 02 P 13/24, 1972.

817974 фиг 2

1 1

SbI

Вы аыхИ фиг. 3

Составитель В. Миронов

Редактор И. Ковальчук Техред А. Бойкас Корректор Л. Иван

Заказ 1014/78 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета --СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4