Способ управления трехфазным мостовым тиристорным преобразователем и устройство для его осуществления

 

Семзз Севетсммя

Сецнаимстмчесмма

Респубпмм

О П И С А Н И Е (1879731

И 3OSPETE Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б!) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Замялено 10.10.79 (21) 2823907/24-07 с присоединением замвкм М— (51)М. Кл.

Н 02 P 13/16

ВвудаРатааяяыИ камятат

CCCP ю амам язебратаяяй я атарьпяй (28) Приоритет (53) УЛК 621.316, .727(088.8) ОпУблмковамо 07.1|.81. Бюллетень М 41

Дата опублмкованмя опмсамми 07.11.81

Н. Н. Александров, М. Н. Анисимов, А. В. Бирюков, С. К. Козырев, А. Н. Ладыгин и В. М. Хуторецкий (72) Авторы мзобретеммя (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ МОСТОВЫМ

ТИРИСТОРНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ!

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления током нагрузки тиристорного преобразователя системы автоматизированного электропривода.

Известен способ управления тиристорным преобразователем, работающим на активно-индуктивную нагрузку и противо-ЭДС (1), по которому задают значение тока нагрузки и формируют синхронизированный с напряжением сети сигнал развертки, измеряют мгновенное значение. тока нагрузки и открывают очередной тиристор преобразователя, когда сигнал разверт ки меньше или равен сигналу, сформированному иэ разности двух сигналов — задания и мгновенного значения тока нагрузки, причем сигнал развертки формируют как периодическую функцию времени, форма которой на каждом периоде неизменна.

Однако по этому способу нельзя достичь предельно по динамической точности работы преобразователя при различных изменениях задания, тока нагрузки и двигателя.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является одноканальное устройство для управления, преобразователея| 12), заключающееся в том, что в моменты естественной коммутации каждого i-го тиристора формируют синхроннзируюпшй импульс, по нему задают исходное нулевое значение и в интервале между моментами естественной коммутации формируют линейно изменяющийся во времени сигнал, по этому же синхронизирующему импульсу запоминают номер очередного i-го тиристора и подготавливают к лронуску импульса включения канал управления этого тиристора, сравнивают линейно изменяющийся сигнал с заданием и при превышении им задания выдают импульс включения i-го тирнстора и стирают запомненный номер, а если импульс вклв чения в течение i-ro интервала не выдают, то по следующему синхронизирующему импульсу запоминают дополнительный номер (i + I)-го тиристора, затем аналогично (i + 2)-го, по числу запомненных номеров тирнсторов и номеру подготовленного к пропуску импульса канала управления формируктг соответствующий доба879731 вочный сигнал, который суммируют с линейно изменя)сяпимся сигналом и результат суммироВания сраннивасзт с заданием аналогично предьь душе му.

1!едосгатком этого способа является то„что

ОН НЕ ПОзВОЛВЕт рЕШИтЬ ЗадаЧу дОСтнжЕНИя ПрЕдельной динамической точности регулирования тока нагрузки тирнсторного преобразователя, работанпцего на активно-индуктивную нагрузку и противо-ЭП(.

Целан) изобретения является достижение предельной динамической точности управления током тирнсторного преобразователя, работающего на активно-индуктивную нагрузку и противо-ЭИГ.

Цель достигается тем, что согласно изВЕСтНОму способу дополнительно контролируют наличие непроводящего состояния и величину противо-ЭДС, Выделяют шесть интервалов между моментами естественной коммутации, измеряют превьнпение величины линейного напряжения нап противо-ЗДС и с учетом состояния вентилей выбирают линейные напряжения, для которых

Bt>ttIoItItsttoTcIt заданные условия под)включения к нагрузке, а из выбранных — наиболее опережаницие п»угие ло фазе, причем в зависимости or величины опережения увеличивают отсчитываемый в данном интервале угол на величину, кратную шестой )асти периода, по получаемой величине угла определяют значение тока на интервале И прово)3имост)3, которое сравнивают с заданным.

Устройство для осуществления предложенного способа снабжено компаратором линейных напряжений и противО-ЭДС, датчиком непроводящего состояния ве))гилей, задатчиком начального значения Внутриинтервального угла, генератором текушсго угла, счетчиком внутрнинтерВального угла, тремя избирателями л)333ейнь3Х

НВПРЯ:)сспнй, ЛЕ)пиф»атОРОМ, СУММатОРОМ, фОРмирователсм момента подключения напряжения, задагчиком тока, коммутатором, селектором вентилей, распределителем импульсов включения вентилей, причем входы указанных формирователя, коммутатора, синхронизатора, компаратора, датчика состояния и задатчика угла служат для

4 .3 подключенчя к преобразователю, второй вход задатчика угла и входы трех избирателей связаны с потенциальным выходом синхронизатора, выход задатчика угла соединен с входом параллельной записи счетчика, управляющим вход ко5В торого соединен с импульсным выходом синхронизатора, вторые входы первых двух избирателей связаны с выходом компаратора, а их третьи входы — с выходом датчика состояния вентилей, выход первого избирателя соединен с четвертым входом второго, вторым входом третьего избирателя и первыми входами дешифратора и селектора, вторые входь) которых связаны с выходом третьего избирателя, а третьи

ВХОДЫ вЂ” С ВЫХОЛОМ 33TO»OI 0 И 3»С ТЬИМ ВХ()ЛОЛ3 третьего избирателей, выход letteparopa соединен со счетным входом счетчика, Bhtxoll которого соединен с первым входом сумматора. второй вход которого связан с выходом дешифратора, а выход — с вторым входом формирователя, третий вход которого и выход задатчика тока

cce3 I-.иены с вторым Входом коммутатора,. а Выход — с входом расп»вдел))геля, второй н третий Входы которого соединен;а с Выхо;,Глав селектора и коммутатора, а Вь хол служи; ш;я подключения к преоб»азoвателю.

На фиг. 1 приведена ст, уктурная схема устройства для реализации данного спссоба (один из Вариантов); на фиг. 2 — »аспределенне фаэных напряжений Л,. В и С по Вентилям .-:реобразователя.

Устройство содержит компаратор 1 линейных напряжений и противо-3JC, датчик 2 непроводящего состояния вентилей, эалатчик 3 начального значения Внутриинтервального угла, генератор 4 текущего угла, счетчик 5 внутриинтервального угла, синхронизатор 6 с ccTblo, избиратели 7, 8, 9 опережающих линейных напряжений, дешифратор 10, сумматор 11, формирователь 12 момента подключения, задатчик тока 13, коммутатор 14 групп, селектор 15, распределитель 16 импульсов включения вентилей, объект управления — т33ристорный преобразователь 17, работающий на активно-индуктивную нагрузку и противо-ЭЛС.

В устройстве (фиг. 1) компаратор 1 и датчик 2 предназначены для проверки условий фи. зичсской возможности подключения к нагрузке каждого нэ шести линейн:,3>, напряжений.

Задатчнк 3 начального угла В генератор 4 текущего угла связаны выходамн с входами соответственно парал. .ельной записи и счетным счетчика 5, уп»авля)ощий вход которого соединен с импульсным выходом синхронизатора 6, а потенциальный выход последнего — с входалп) залатчика 3 и Входами логических избирателей 7, 8 и 9, состоящих из шес)и элементов

Н, каждый по трн, четыре и три входа соответственно. Вторые входь. избирателей 7 н 8 связаны с выходом компаратора 1, а их третьи

В)содь) — с Выходом датчика 2. Выход избирателя 7 соединен с четвертым входом избирателя 8, Вторым входом избирателя 9 и с входом дещнфратора 10, Второй ехоп I oropoto связан с выходом избирателя 9. Выходы дешифраторз 10 и счетчика 5 соединены с соответству. ющими входами сумл)атора 11, связанного вьtходом с Входом форми»ователя 12, второй вход которого связан с Выходом згщаг шка тока 13 и входом xotwy)aro»a 14. Выходы коммутатора !4 H сел Kro»d 5, связапщ>гo Itt> 3»ем Вх3)дам с 3»емя ВВЗХ<ц)ал.)3 IIII)I ° 1)atcltctt 7, 8 н <). а Га) жa lil ao)I с)>с)пми1)ова)с я 1 сис3В)псl:M

870731 6 с тремя откельнымк входами распределителя 16, выход которого связан с входом объект управления 17, Объект управления 17 по выходу. подсоединен к третьему входу формирователя

12, второму входу коммутатора 14 и к входам синхронизатора 6, компаратора 1, датчика 2 и задатчика 3.

Сущность способа заключается в следующем.

В каждом выделенном текущем интервале дискретности, например интервале AB (фиг. 2), равном интервалу между моментами е.тественной коммутации Т, в общем случае в произвольный момент времени могут быть подключены к нагрузке любые из шести линейных напряжений АВ, АС, ВС, ВА, СА и СВ. Однако практически нри выборе рабочего линейного напряжения исключают из рассмотрения те напряжения, подключение которых к нагрузке заведомо нецелесообразно, т.е. напряжения с отсчитываемым OT начала соответствующей си20 нусокды вкугрккнтервалькым углом 0 (ч с я/

/3 к 4 л/3 K v с и клк в рассматриваемом интервале -- АС, ВГ к ВА. ,)1ля выбора одного кэ оставцгкхся трех линейных напряжений (на фиг. 2 они выделены

25 жирными линиями) проверяют два условия физической воэможности подключения каждого из напряжений: а) наличие кепроволящего состояния cooT" ветствункцих ему вентилей; б) положкгелькость капряже.гкй ка зткх вентилях в соответствии с неравенством

sin (wt + ча) — е .> О, (1) где. е считая>т положительной, если заданный ток i> ) 0 (работает перва"; группа вентилей), и е беруэ с противоположным знаком, когда (0 (работает зторгя г1 улла).

Иэ трех илк двух лккейкых напряжений, уцовлетворяюшкх условиям а к б, в качестве рабочего выбирают то, у которого вкутрыппервальный угол болыке. так как лрк этом достигаемый ток буде- меньше, а в лучае необходимости от этого тока мо><ко перейти к большему при подключении следующего по уменьшению вкутрккнтервалького yrла лккейного напряжения, практически беэ потери быстродей- 45 ствия, обратный же переход физически кевоэмо жен.

Внутрккктервалькый угол того из трех pGcсматриваемых линейных напряжений, индекс которого соответствует индексу текущего интервала, образуют суммлроваккем значения этого угла в момент качала интервала, например я/3, с текущим углом, отсчитываемым от начала данного интервала.

Вкутрккктервалькые углы двух других линейных капряжеккй с индексами, определяющими va один и на два интервала индекс текущего интервала, образуют увеличением полученного пер воначалько. как указано, вкутрииктервалького угла на величины г 3 или 2х/3 соответственно.

В случае необходимости, например при асимметрии фаз, эти величины, так же как и значение тла в момент начала интервала, могут корректироваться в ту или иную сторону.

После того, как выбрано очередное линейное напряжение, которое может быть подключено к нагрузке, его внутриинтервальный угол используют в качестве начального условия для решения дифференциального уравнения, определяющего поведение тока в нагрузке на интервале проводимости выбранного линейного напря. жения.

Результаты решения сравнивают с заданием тока нагрузки и по достижении равенства этих величин подключают к нагрузке соответствующее линейное напряжение. При этом лля данного напряжения нарушается условие а физической возможности подключения. Поэтому следующие расчеты момента подключения делают аналогично для очередного линейного напряжения, даже если данный интервал дискретности еще ке закончился.

Устройство, реализук шее данный способ, работает следующим образом, В компараторе 1 проверяется выполнение неравенства (1), т.е. одного из условий физической возможности подключения для всех кг.тк линейных напряжений. Выполнение другого условия проверяется с помощью датчика 2. Сигналы с выходов обоих устройств поступают на входы избирателей 7 и 8, в которых окк сопоставляются с признаком, идентифицирующим теку ций интервал дискретности к поступающим с потенциально-о выхода скн хроккэатора 6 с сетью.

В резу."ьтате сопоставления указан гых сигналов прк выполнении условий физической возможнсстк подключения отстающего на два интервала линейного напряжения на выходе избирателя 7 появляется сигнал, запрещающий работу избирателей 8 к 9 и разрешающий с помощью селектора открывание каналов управления вентилями преобразователя, соответствующихх выбранному линейному напряжению, Кроме того, по этому же сигналу через дешифратор 10 на вход сумматора 11 подается число 2я/3, корректирующее внутриинтервалькый угол текущего интервала дискретности, подаваемый на второй вход сумматора с выхода счетчика 5. Образуется этот внутриинтервалькый угол тем, что по сигналам с потенциального выхода синхронизатора 6 и. от объекта управления 17 в задатчике 3 фиксируется значение угла линейного напряжения с индексом, соответствующим индексу текущего интервала в момент начала интервала, которое затем по импульсному сигналу синхронизатора 6 записы. вается в качестве исходного состояния в счет7 87973 ак 5, после чего к нему начинает прибавляться по счетному входу счетчика текущий угол в виде серии импульсов высокочастотного эталонного генератора 4.

Полученный на выходе сумматора 11 влутриинтервальный угол выбранного линейного напряжения подается на вход формирователя 12

s качестве начального условия для вычисления, как указывалось, момента подключения к нагрузке данного напряжения. Il 0

Сформированный импульс включения с выхода формирователя 12 подается на вход распределителя 1б импульсов включения вентилей, управляемого выходными сигналами селектора

15 номеров рабочих вентилей и логического коммутатора 14 групп, С выхода распредели. теля 16 импульсы включения подаются на соответствующие вентили преобразователя 17.

При невыполнении условий подключения в данном интервале отстающего на два интерва20 ла линейного напряжения сигналом с выхода избирателя 7 разрешается работа избирателя 8.

В случае выполнения условий подключения отстающего на один интервал линейного напряжения на выходе избирателя 8 пояВляется сигнал, запрещающий работу избирателя 9 и разрешающий с помощью дешифратора 10 на вход сумматора 11 корректирующее внутриинтервальный угол число, я/3. Далее система работает аналогично предыдущему.

В случае невъшолнения условий подключения отстающих на ourn и на два интервала линейных напряжений на соответствующих выходах компараторов 1 или датчика 2 образуются нулевые сигналы, на выходах избирателей 7 и 8 одновременно появляются сигналы, разрешающие с помощью селектора 15 открывание вентилей линейного напряжения с индексом данного интервала дискретности и вводящие с помощью дешифратора 10 на вход сумматора 11 корректирующее внутриинтервальный угол число, равное 40 нулю,или близкое к нему. Далее система работает аналогично.

Формула изобретения.

1. Способ управления трехфазным мостовым тиристорным преобразователем, работающим на активно-индукционную нагрузку с противоЭДС, заключающийся в том, что контролируют линейные напряжения сети, фиксируют моменты естественной коммутации и вырабатывают синхронизирукйцие сигналы, формируют сигнал уп- 50 равления, который подают на вентили преобразователи и подключают к нагрузке соответствующее линейное напряжение, о т л и ч а ю щ нЙ с я тем, что, с целью повышения динамической точности, дополнительно контролируют наличие непроводящего состояния вентилей и величину противо-ЭДС, по синхрониэирующим сигналам выделяют шесть интервалов между моФ ментами естественной коммутации, измеряют

1 . 8 февышейие величины линейного напряжения над противо-ЭДС и с учетом состояния вентилей выбирают линейные напряжения, для которых выполняются заданные условия подключения к нагрузке, а из выбранных — опережающие другие по фазе, в зависимости от величины опережения увеличивают угол, отсчитываемый от начала синусоиды напряжения, соответствующего данному интервалу, на величину, кратную шестой части периода напряжения сети, по полученной величине угла определяют значение тока на интервале проводимости, которое сравнива- ют с заданным, и при равенстве этих величин формируют указанный сигнал управления.

2, Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее синхронизатор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно снабжено компаратором линейных напряжений и противо-ЭДС, датчиком непроводяшего состояния вентилей, задатчиком начального значения, счетчиком угла, генератором текущего угла, тремя избирателями опережающих линейных напряжений, дешифратором, сумматором, формирователем момента подключения напряжения, задатчиком тока, коммутатором, селектором, распределителем, причем входы формирователя момента подключения напряжения, коммутатора, синхронизатора, компаратора и задатчика утла служат для подключения к преобразователю, второй вход задатчика угла и входы трех избирателей связаны с потенциальным выходом синхронизатора, выход задатчика угла соединен с входом параллельной записи счетчика, управляющий вход которого соединен с импульсным выходом синхронизатора, вторые входы первых двух избирателей связаны с выходом компаратора, а кх третьи входы — с выходом датчика состояний вентилей, выход первого избирателя соединен с четвертым входом второго, Вторым входом третьего избирателя и первыми вхОдами дешифратора и селектора, вторые входы которых связаны с выходом третьего избирателя, а третьи — с выходом второго и третьим входом третьего избирателя, выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого связан с выходом дешифратора, а выход — с вторым входом формирователя, третий вход которого и выход задатчика тока соединены с вторым входом коммутатора, а выход — с входом распределителя, второй и третий входы которого соединены с выходами селектора и коммутатора, а выход служит для подключения к преобразователю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство. СССР N 540338, кл. Н 02 Р 13/1б, 1976, 2. Авторское свидетельство СССР N 655062, кл. Н 02 Р 13/16, 1979.

879731

Составитель О. Парфенова

Техред АХавка

Редактор Т. Загребельная

Корректор Ю. Макаренко!

Подписное

Заказ 9205/34

Тираж 733

ВНИИПИ, Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужтород, ул. Проектная, 4