Асинхронное устройство для управления вентильным преобразователем

 

((964958

Союз Советскнх

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сыид-ву (22) Заявлено 16.03.81 (21) 3260995/24-07 с присоединением заявки № (28) Приоритет (5 I ) M. Кл.

Н 02. P 13/16

Вкудврстеенный квинтет

СССР

II0 диеи неебретеннй н вткрытнй

Опубликовано 07.10.82 Бюллетень №37

Дата опубликования описания 07.10.82 (53) УДК 621.316. .727 (088.8) 1

Е. Е. Чаплыгин всесою щд 1А ТЕ. лТИО7Е ХПИЧЕ(11АУ

1(HIj47kf 0 TFyh (72) Автор изобретения

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) АСИНХРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для управления вентильными преобразователями с естественной коммутацией вентилей: выпрямителями, зависимыми инверторами, реверсивными преобразователями и преобразователями частот с непосредственной связью.

Изве4:тно устройство для управления вентильными преобразователями, содержащее контур обратной связи по току (11.

Однако часто необходимо введение обратной связи по напряжению. Это устройство сложно в аппаратурной реализации, так как в. них требуется принудительно изменять напряжение на интеграторе на задайную величину, что может быть реализовано с достаточной точностью лишь при больших аппаратурных затратах, Наиболее близким по технической сущнос ти к изобретению является асинхронное устройство со слежением за напряжением, которое является астатическим устройством, обладает повышенной устойчивостью эа счет внутренней обратной связи по длительности межкоммутационного интервала, легко реализуется средствами микроэлектроники. Устройство содержит генератор управляющего напряжения, датчик выходного напряжения, подключенные через первый сумматор н интегратор к первому входу второго сумматора, выход которого связан через нуль-орган с управляющей цепью ключа, источник постоянного напряжения, подключенный к второму входу второго

10 сумматора. Ключ шунтирует накопительный элемент интегратора (22.

Недостатком известного устройства является его низкое быстродействие, связанное с тем, что внутренняя обратная цепь стабилизирует межкоммутационный интервал, в то время как приращения управляющего сигнала вызывают приращения межкоммутационного интервала. В результате при высокой динамике изменения управляющего напряжения работа схемы осуществляется с большими искажениями выходного напряжения, скорость переходных процессов в общем случае невелика.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности в динамических режимах.

58 4 нелинейности 9 переписывается на накопительный элемент памяти 10. После небольшого интервала времени ключи 7 и 8 размыкаются. Так как Uy = const, то напряжения

$ на накопительном элементе памяти 10 и на выходе блока нелинейности равны, разность этих сигналов, подаваемая на второй сумматор (входы три и четыре) равна нулю. В то же время на второй сумматор подаются

0 .напряжение U, с источника постоянного напряжения 11 и напряжение Оз с выхода дополнительного интегратора 12. Постоянная интегрирования Г„интегратора 12, подбирается так, что

3 9649

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления. вентильным преобразователем, содержащее генератор управляющего напряжения и датчик выходного напряжения, подключенные через первый сумматор и интегратор к первому входу второго сумматора, выход которого связан через нульорган с управляющей цепью ключа, и источник постоянного напряжения, подключенный к второму входу второго сумматора, снабжено блоком нелинейности, дополнительным ключом, накопительным элементом памяти и дополнительным интегратором с накопительным элементом, причем генератор управляющего напряжения через блок нелинейности 1$ и дополнительный ключ присоединен к третье.-му входу второго сумматора, к которому. подключен также накопительный элемент памяти, выход блока нелинейности связан с четвертым входом второго сумматора, ключ 20 подключен параллельно накопительному элементу дополнительного интегратора, управляющая цепь дополнительного ключа связана с вйходом нуль-органа, а блок нелинейности имеет коэффициент передачи где Оу и U .y, — текущее и максимальное значения напряжения генератора управляющего напряжения, источник постоянного напряжения связан через дополнительный интегра, тор с пятым входом второго сумматора.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Генератор управляющего напряжения 1 и . датчик выходного напряжения 2 через первым сумматор 3, интегратор 4, второй сум3S матор 5 и нуль-орган 6 подключены к управляющим цепям основного 7 и дополнительного 8 ключей. Выход генератора управляющего напряжения 1 через блок не40 линеиности 9 и дополнительный ключ 8 связан со входом второго сумматора 5, зашунтированным накопительным элементом памяти 10. Выход блока нелинейности 9 связан со вторым сумматором 5 также непосредственно. Источник постоянного напряжения

4$

11 связан со вторым сумматором непосредственно и через дополнительный интегратор

12, накопительный элемент которого эашунтирован ключом 7.

Устройство работает следующим образом;

Предположим, что управляющий сигнал

Uy постоянен. В момент времени tr cpa6aтывает нуль-орган 6 и выдает импульс управления на управляющий электрод силового тиристора. При этом замыкаются ключи 7 и 8. При замыкании ключа 7 обнуляется дополнительный интегратор 12, а, при замыкании ключа 8 напряжение на выходе блока

Ф1+ак (1 =- „u„aa,() 1 ь1 1 где tK — средний межкоммутационный интервал.

Таким образом, при U const на нуль» орган подаются напряжения 2

r ("0 " ")a " = i где Оных — выходное напряжение преобразователя;

В установившемся. режиме углы управления cL, = const, межкоммутационный интервал Т= чч1, = 2)7/ m, тогда уравнение (2) преобразуется к виду:

tg

11 — (Oat- U>) 3t 0 (>) 1

В момент t вырабатывается управляющий импульс на тиристор, т.е, среднеинтервальное значение выходного напряжения равно управляющему напряжению, система работает как астатическнй регулятор.

В динамическом режиме Оуф const. Пусть в момент t., вырабатывается управляющий импульс. При замыкании ключа 8 на накопительный элемент памяти записано эначеwe напряжения на выходе блока нелинейности, зависящее от Uy в момент t,. Разрость напряжений на третьем и четвертом входах второго сумматора зависит от теку

1цего значения управляющего . сигнала. Эта разность Я„= f (é0 ) постуйает на вход нуль-органа 6. Разность напряжений на втором и пятом входах сумматора равна:

При наличии приращений управляющего си1 нала длительность межкоммутапионного ин964958

5 тервала в вентильном преобразователе может быть оценена

2М до( е = — + —.о гп QU y

5 у Bavccos (U /О. 0 (При выработке управляющего импульса в момент t, когда длительность межкоммута-. ционного интервала определяется (5), сумма сигналов на втором, .третьем, четвертом и пятом входах второго сумматора равна нулю, и работа устройства управления описывается уравнением (3), т.е. имеет место 15 астатическое регулирование, Если . длительность межкоммутационного. интервала отличается от названного значения, приращения нас пряжения на выходе дополнительного интегратора 12 воздействуют на вход нуль-органа и .30 стремятся стабилизировать межкоммутационный интервал на значении, определяемом (5).

За счет стабилизации межкоммутационного интервала асинхронное устройство управления может функционировать устойчиво во всем 2S диапазоне изменения углов управления.

Таким образом, данное устройство является астатическим не только при постоян.ном управляющем напряжении, но и при его изменении, при этом оно устойчиво функционирует при любых значениях углов управления и имеет динамику, которая не уступает динамике синхронным системам управления с астатическими регуляторами.

Схемная реализация устройства весьма компактна, блок нелинейности может быть выполнен при линейной аппроксимации зависимости. Благодаря укаэанным преимуществам, указанное устройство может найти применение в различных вентильных преобразователях, охваченных обратной связью по напряжению, при высокой динамике изменения уг.лов управления.

Формула изобретения

Асинхронное устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее генератор управляющего напряжения и дат- чик выходного напряжения, подключенные через первый сумматор и интегратор к первому входу второго сумматора,. выход которого связан через нуль-орган с управляющей цепью ключа, и источник постоянного напряжения, подключенный к второму. входу второго сумматора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности. в динамических режимах, оно снабжено блоком нелинейности, дополнительным ключом, накопительным элементом памяти и дополнительным интегратором с накопительным элементом, причем генератор управляющего напряжения через блок нелинейности и дополнительный ключ присоединен к третьему входу второго сумматора, к которому подключен также накопительный элемент памяти, выход блока нелинейности связан с четвертым входом второго сумматора, ключ подключен параллельно накопительному элементу дополнительного интегратора, включенного между источником постоянного напряжения и пятым входом второго сумматора, управляющая цепь дополнительного ключа связана с выходом нуль-органа, а.блок нелинейности имеет коэффициент передачи К= 1 1- 0 (Цч. .,) ! где 0 у и U .y.— текущее и максимальное значения управляющего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Поздеев А. Д. О динамических свойствах асинхронных систем импульсно-фазового управления вентильными преобразователями.—

"Электричество", 1979, У 8, с. 37, рис. 3.

2. Писарев А. Л., Деткин Л. П. Управление тирнсторными преобразователями. М., "Энергия", 1975, с. 96-97, 253.

964958

Составитель О. Парфенова

Техред, Е. Харитончик Корректор Н. Буряк

Редактор А. Гулько

Заказ .7686/45

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

Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раущская наб., д. 4/5