RU2772321C1 - Method and apparatus for synchronising a voltage converter control system - Google Patents

Method and apparatus for synchronising a voltage converter control system Download PDF

Info

Publication number
RU2772321C1
RU2772321C1 RU2021111658A RU2021111658A RU2772321C1 RU 2772321 C1 RU2772321 C1 RU 2772321C1 RU 2021111658 A RU2021111658 A RU 2021111658A RU 2021111658 A RU2021111658 A RU 2021111658A RU 2772321 C1 RU2772321 C1 RU 2772321C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
outputs
inputs
phase
control system
Prior art date
Application number
RU2021111658A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Платонович Веселовский
Павел Александрович Будко
Алексей Михайлович Винограденко
Владимир Валерьевич Самойленко
Роман Викторович Абрамкин
Александр Виктрович Быстров
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2772321C1 publication Critical patent/RU2772321C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to power converter apparatus control systems and can be used as a synchronisation apparatus in three-phase controlled bridge rectifiers and for synchronisation in digital and analogue valve converter control systems. The substance of the proposed method and apparatus for synchronising a voltage converter control system consists in forming an initial synchronising voltage as a result of two-level division of the phase voltage half-wave and comparison thereof, synchronising digital (analogue) valve converter control systems and three-phase controlled rectifiers.
EFFECT: claimed method and apparatus increase the accuracy of voltage synchronisation, simplify the synchronisation circuit of a voltage converter control system, and increase the operating reliability thereof.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к системам управления силовыми преобразовательными устройствами и может быть использовано в трехфазных управляемых мостовых выпрямителях, а также в цифровых и аналоговых системах управления вентильными преобразователями.The invention relates to control systems for power converters and can be used in three-phase controlled bridge rectifiers, as well as in digital and analog control systems for valve converters.

Известен способ управления выпрямителями, в котором синхроимпульсы формируют в момент сравнения линейно-управляющегося и опорного напряжений. Отсчет уровня линейно-изменяющегося напряжения начинают с момента естественной коммутации вентилей (Г.Н. Горбачев, Е.Е. Чаплыгин. Промышленная электроника. - М.: Энергоатомиздат, 1988, 320 с.).A known method of controlling rectifiers, in which the sync pulses are generated at the time of comparing the linearly controlled and reference voltages. The reading of the level of linearly varying voltage starts from the moment of natural switching of the valves (G.N. Gorbachev, E.E. Chaplygin. Industrial electronics. - M.: Energoatomizdat, 1988, 320 p.).

Недостатком указанного способа является необходимость сдвига переменного напряжения каждой из фаз на угол 30°, соответствующей точке естественной коммутации вентилей, что не позволяет увеличить точность синхронизации напряжения.The disadvantage of this method is the need to shift the AC voltage of each of the phases at an angle of 30°, corresponding to the point of natural switching valves, which does not improve the accuracy of voltage synchronization.

Известен также способ синхронизации системы управления преобразователем, в котором напряжение синхронизации приложено ко входу компаратора через два последовательно включенных интегратора, работающих в противофазе и формирующих импульсы напряжения со скважностью равной двум (см. патент РФ № 2107981, МПК H02M 1/08 (1995.01), опубл. 27.03.1998).There is also known a method for synchronizing the converter control system, in which the synchronization voltage is applied to the input of the comparator through two series-connected integrators operating in antiphase and generating voltage pulses with a duty cycle equal to two (see RF patent No. 2107981, IPC H02M 1/08 (1995.01), published 03/27/1998).

Недостатком данного способа является накопление ошибки интегрирования, что приводит к насыщению интегратора.The disadvantage of this method is the accumulation of integration errors, which leads to saturation of the integrator.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности к предлагаемому способу является способ синхронизации цифровой системы управления (см. патент РФ № 2417507, МПК H02M 1/08 (2006.01), опубл. 27.04.2011).The closest analogue (prototype) in terms of technical essence to the proposed method is a method for synchronizing a digital control system (see RF patent No. 2417507, IPC H02M 1/08 (2006.01), publ. 27.04.2011).

В приведенном способе синхроимпульсы управления формируют путем сравнения отфильтрованного синхронизирующего напряжения с опорным сигналом (напряжением). Для уменьшения накопительной ошибки интегрирования изменяют скорость нарастания и спада сигнала на входе интегратора. Кроме того, нет необходимости формирования опорного напряжения и его сравнения с фильтрованным синхронизирующим напряжением.In the above method, the control clock is generated by comparing the filtered clock voltage with a reference signal (voltage). To reduce the cumulative integration error, the rate of rise and fall of the signal at the input of the integrator is changed. In addition, there is no need to generate a reference voltage and compare it with a filtered clock voltage.

Недостатками данного способа являются: усложнение схемы из-за наличия двух интеграторов и необходимость периодической настройки интеграторов в процессе эксплуатации.The disadvantages of this method are: the complexity of the circuit due to the presence of two integrators and the need for periodic adjustment of the integrators during operation.

Известно управляющее устройство трехфазного управляемого выпрямителя, состоящее из генератора линейно управляющего напряжения, формирователя импульсов управления, устройства сравнения фазных напряжений, схем выбора включаемых вентилей, регистра сдвига. Ключевыми элементами выпрямителя являются полностью управляемые вентили - транзисторы (см. патент РФ № 2279178, МПК H02M 7/162 (2006.01), опубл. 27.06.2006).A control device of a three-phase controlled rectifier is known, consisting of a linear control voltage generator, a control pulse shaper, a phase voltage comparison device, switching gate selection circuits, and a shift register. The key elements of the rectifier are fully controlled gates - transistors (see RF patent No. 2279178, IPC H02M 7/162 (2006.01), publ. 06/27/2006).

Недостатком указанного устройства является незначительный диапазон регулирования выходного напряжения.The disadvantage of this device is a small range of regulation of the output voltage.

Известно также устройство выпрямителя со средней точкой; в каждом плече катодной и анодной групп включены два диода, в точку соединения которых подключены транзисторы, образующие среднюю точку. В среднюю точку также включены конденсаторы, соединенные последовательно. Подстройка уровня напряжения осуществляется синхронным включением транзисторов (см. патент США № 7,196,919 В2, опубл. 27.03.2007).It is also known device rectifier with a midpoint; in each arm of the cathode and anode groups, two diodes are connected, transistors are connected to the junction point of which, forming the middle point. The midpoint also includes capacitors connected in series. Adjustment of the voltage level is carried out by synchronous switching of transistors (see US patent No. 7,196,919 B2, publ. 03/27/2007).

Недостатком указанного устройства является то, что выравнивание напряжений в положительной и отрицательной части источника осуществляется транзисторами с незначительным диапазоном регулирования выходного напряжения.The disadvantage of this device is that the voltage equalization in the positive and negative parts of the source is carried out by transistors with a small range of output voltage regulation.

Известно также устройство синхронного регулятора напряжения, выполненного на микросхеме QFN36 для управления трехфазным мостовым инвертором (см. патент Яп. SI-6633С, опубл. 21.04.2016).It is also known a device for a synchronous voltage regulator made on a QFN36 chip for controlling a three-phase bridge inverter (see the patent Yap. SI-6633C, publ. 21.04.2016).

Недостатком устройства является его сложность, наличие большого количества компонентов и необходимость использования специализированных микросхем и драйверов.The disadvantage of the device is its complexity, the presence of a large number of components and the need to use specialized chips and drivers.

Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для управления вентильным преобразователем, содержащее мостовой тиристорный выпрямитель, источник напряжения, маломощные трехфазные мостовые выпрямители, импульсные пик-трансформаторы и нагрузку (см. патент РФ № 1066025, МПК H02P 13/16 (2000.01), опубл.07.01.1984).The closest analogue (prototype) in technical essence to the proposed device is a device for controlling a valve converter, containing a thyristor bridge rectifier, a voltage source, low-power three-phase bridge rectifiers, pulse peak transformers and a load (see RF patent No. 1066025, IPC H02P 13/ 16 (2000.01), publ. 07.01.1984).

Недостатками данного устройства являются наличие большого количества моточных элементов и низкая точность синхронизации напряжения.The disadvantages of this device are the presence of a large number of winding elements and low accuracy of voltage synchronization.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленных способа синхронизации системы управления преобразователей напряжения и устройства для его осуществления, является увеличение точности синхронизации напряжения, упрощение схемы синхронизации системы управления преобразователями напряжения и повышение надежности его работы.The technical result achieved using the claimed method of synchronizing the control system of voltage converters and the device for its implementation is to increase the accuracy of voltage synchronization, simplify the synchronization circuit of the control system of voltage converters and increase the reliability of its operation.

В заявленном способе указанный технический результат достигается тем, что в известном способе синхронизации системы управления преобразователей напряжения, заключающемся в том, что формируют синхроимпульсы путем сравнения фильтрованного синхронизирующего напряжения с опорным напряжением, вычисляют исходное синхронизирующее напряжение путем деления фазных напряжений, дополнительно осуществляют деление полуволны фазного напряжения на два уровня, на первом из которых, полуволну фазного напряжения сопоставляют напряжению естественной коммутации схемы преобразователя, а на втором уровне, выпрямленное фазное напряжение сопоставляют напряжению включения гальванически развязанного электронного элемента, напряжение на котором достаточно для его включения, осуществляют сравнение фазных напряжений, позволяющее сформировать исходное синхронизирующее напряжение, осуществляющего синхронизацию цифровых (аналоговых) систем управления вентильными преобразователями и трехфазных регулируемых выпрямителей.In the claimed method, this technical result is achieved by the fact that in the well-known method of synchronizing the control system of voltage converters, which consists in the fact that sync pulses are generated by comparing the filtered synchronizing voltage with the reference voltage, the initial synchronizing voltage is calculated by dividing the phase voltages, and the half-wave of the phase voltage is additionally divided into two levels, at the first of which, the half-wave of the phase voltage is compared with the voltage of natural switching of the converter circuit, and at the second level, the rectified phase voltage is compared with the turn-on voltage of a galvanically isolated electronic element, the voltage on which is sufficient to turn it on, the phase voltages are compared, which allows to form initial synchronizing voltage that synchronizes digital (analogue) control systems for valve converters and three-phase adjustable rectifiers .

Благодаря новой совокупности существенных признаков способа синхронизации системы управления преобразователей напряжения и введенной последовательности действий, основанных на многоуровневом делении полуволны фазного напряжения, за счет чего осуществляется упрощение схемы и увеличивается точность синхронизации.Thanks to a new set of essential features of the synchronization method for the control system of voltage converters and the introduced sequence of actions based on multilevel division of the half-wave of the phase voltage, due to which the circuit is simplified and synchronization accuracy is increased.

В заявленном устройстве синхронизации системы управления преобразователями напряжения технический результат достигается тем, что в известном устройстве управления вентильным преобразователем, содержащим маломощный трехфазный источник тока, вход которого является входом устройства, каждый из шести выходов которого соединен с входами шести формирователей положительного направления тока и шесть формирователей импульсов управления, выходы которых соединены со входом нагрузки, дополнительно введены шесть делителей фазных напряжений, вход каждого из которых соединен с первым выходом соответствующего формирователя положительного направления тока, а первые выходы соединены с первыми входами оптопар, при этом вторые выходы первого, второго и третьего делителей фазных напряжений соединены с входами первого накопительного конденсатора, первый, второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первой, второй и третьей оптопары, а вторые выходы четвертого, пятого и шестого делителей фазных напряжений соединены с входами второго накопительного конденсатора, первый, второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами соответственно четвертой, пятой и шестой оптопары, причем выходы всех оптопар соединены с входами соответствующих элементов совпадения, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих формирователей прямоугольных импульсов, выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей импульсов управления, а вторые входы с соответствующими выходами контроллера, первая группа входов которого соединена с вторыми выходами формирователей положительного направления тока, а второй вход соединен с выходом нагрузки.In the claimed device for synchronizing the control system of voltage converters, the technical result is achieved by the fact that in a known device for controlling a valve converter containing a low-power three-phase current source, the input of which is the input of the device, each of the six outputs of which is connected to the inputs of six positive current shapers and six pulse shapers controls, the outputs of which are connected to the load input, additionally, six phase voltage dividers are introduced, the input of each of which is connected to the first output of the corresponding shaper of the positive current direction, and the first outputs are connected to the first inputs of the optocouplers, while the second outputs of the first, second and third phase voltage dividers voltages are connected to the inputs of the first storage capacitor, the first, second and third outputs of which are connected to the second inputs of the first, second and third optocouplers, respectively, and the second outputs of the fourth, fifth and sixth phase voltage dividers are connected to the inputs of the second storage capacitor, the first, second and third outputs of which are connected to the second inputs of the fourth, fifth and sixth optocouplers, respectively, and the outputs of all optocouplers are connected to the inputs of the corresponding match elements, the outputs of which are connected to the first inputs of the respective rectangular pulse shapers , the outputs of which are connected to the inputs of the respective control pulse shapers, and the second inputs to the corresponding controller outputs, the first group of inputs of which is connected to the second outputs of the positive current direction shapers, and the second input is connected to the load output.

Благодаря новой совокупности существенных признаков устройства синхронизации систем управления преобразователей напряжения обеспечивается упрощение устройства, устранение моточных элементов (пик-трансформаторы) и повышение надежности работы заявляемого устройства за счет работы делителей фазных напряжений, выпрямление фазного напряжения и включения оптопары, осуществляющей включение элементов совпадения, формирующей сигнал прямоугольной формы, в формирователе прямоугольных импульсов, выделяющим момент формирования импульсов управления, формируемых в формирователе импульсов управления и контроллера, формирующего сдвиг прямоугольных импульсов.Thanks to a new set of essential features of the device for synchronizing control systems of voltage converters, the device is simplified, the elimination of winding elements (peak transformers) and the reliability of the proposed device is increased due to the operation of phase voltage dividers, rectification of the phase voltage and the inclusion of an optocoupler that turns on the coincidence elements that generate the signal rectangular shape, in the shaper of rectangular pulses, highlighting the moment of formation of control pulses generated in the shaper of control pulses and the controller that generates the shift of rectangular pulses.

Сущность предлагаемого способа и устройства синхронизации системы управления преобразователями напряжения состоит в формировании исходного синхронизирующего напряжения, как результата двухуровневого деления полуволны фазного напряжения и их сравнении, осуществляющего синхронизацию цифровых (аналоговых) систем управления вентильными преобразователями и трехфазных регулируемых выпрямителей.The essence of the proposed method and device for synchronizing the voltage converter control system is to generate the initial synchronizing voltage as a result of two-level division of the half-wave of the phase voltage and compare them, which synchronizes digital (analogue) control systems for valve converters and three-phase adjustable rectifiers.

Заявленные способ синхронизации систем управления преобразователей напряжения и устройство для его реализации поясняются чертежами, на которых показаны:The claimed method of synchronization of control systems of voltage converters and the device for its implementation are illustrated by drawings, which show:

фиг. 1 - структурная схема устройства синхронизации системы управления преобразователями напряжения, реализующая способ синхронизации системы управления преобразователями напряжения;fig. 1 is a block diagram of a synchronization device for a voltage converter control system that implements a method for synchronizing a voltage converter control system;

фиг. 2 - алгоритм, реализующий способ синхронизации системы управления преобразователями напряжения;fig. 2 - an algorithm that implements a method for synchronizing the control system of voltage converters;

фиг. 3 - принципиальная схема устройства синхронизации системы управления преобразователями напряжения (силовая часть схемы устройства);fig. 3 - schematic diagram of the device for synchronizing the control system of voltage converters (power part of the device circuit);

фиг. 4 - алгоритм, реализующий работу устройства синхронизации системы управления преобразователями напряжения;fig. 4 - algorithm that implements the operation of the synchronization device of the control system of voltage converters;

фиг. 5 - временные диаграммы работы синхронизации системы управления преобразователями напряжения.fig. 5 - timing diagrams of the operation of synchronization of the control system of voltage converters.

Реализация заявленного способа синхронизации системы управления преобразователями напряжения, отображенного на фиг. 1, объясняется алгоритмом, представленным на фиг. 2:The implementation of the claimed method for synchronizing the voltage converter control system shown in FIG. 1 is explained by the algorithm shown in FIG. 2:

на шаге 1 формируют синхроимпульсы путем сравнения фильтрованного синхронизирующего напряжения с опорным напряжением; in step 1 , a clock is generated by comparing the filtered clock voltage with a reference voltage;

на шаге 2 полуволну фазного напряжения сопоставляют напряжению естественной коммутации; in step 2 , the half-wave of the phase voltage is compared to the natural switching voltage;

на шаге 3 осуществляют сравнение напряжения включения гальванически развязанного электронного элемента с выпрямленным фазным напряжением; причем, при совпадении номиналов напряжения, осуществляется переход к шагу 4, а при несовпадении - возвращаются к шагу 2, сопоставления полуволны фазного напряжения напряжению естественной коммутации; in step 3 , the turn-on voltage of the galvanically isolated electronic element is compared with the rectified phase voltage; moreover, if the voltage ratings match, the transition to step 4 is carried out, and if they do not match, they return to step 2, comparing the half-wave of the phase voltage to the natural switching voltage;

на шаге 4 в случае соответствия выпрямленного фазного напряжения напряжению включения гальванически развязанного электронного элемента формируют исходное синхронизирующее напряжение. in step 4 , if the rectified phase voltage corresponds to the turn-on voltage of the galvanically isolated electronic element, the initial synchronizing voltage is formed.

Описанный способ, применительно к устройствам синхронизации системы управления преобразователями напряжения, реализованным, например, в трехфазном регулируемом выпрямителе, может быть исполнен с помощью устройства синхронизации системы управления преобразователями напряжения, показанного на фиг. 1, 3.The described method, in relation to the synchronization devices of the voltage converter control system, implemented, for example, in a three-phase adjustable rectifier, can be executed using the synchronization device of the voltage converter control system shown in FIG. thirteen.

Заявленное устройство синхронизации системы управления преобразователями напряжения, показанное на фиг. 1, 3, содержит маломощный трехфазный источник тока (1), вход которого является входом устройства, каждый из шести выходов которого соединен с входами шести формирователей положительного направления тока (2.1 … 2.6) и шесть формирователей импульсов управления (8.1 … 8.6), выходы которых соединены со входом нагрузки (10), шесть делителей фазных напряжений (3.1 … 3.6), вход каждого из которых соединен с первым выходом соответствующего формирователя положительного направления тока (2.1 … 2.6, каждого из шести полупроводниковых диодов, обозначенных на фиг. 3, как D1-D6), а первые выходы соединены с первыми входами оптопар (5.1 … 5.6), при этом вторые выходы первого, второго и третьего делителей фазных напряжений (3.1 … 3.3) соединены с входами первого накопительного конденсатора (4.1), первый, второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первой, второй и третьей оптопары (5.1 … 5.3), а вторые выходы четвертого, пятого и шестого делителей фазных напряжений (3.4 … 3.6) соединены с входами второго накопительного конденсатора (4.2), каждый из трех выходов которого соединен с вторыми входами соответственно четвертой, пятой и шестой оптопары (5.4 … 5.6), причем выходы всех оптопар (5.1 … 5.6) соединены с входами соответствующих элементов совпадения (6.1 … 6.6), выходы которых соединены с первыми входами соответствующих формирователей прямоугольных импульсов (7.1 … 7.6), выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей импульсов управления (8.1 … 8.6), а вторые входы с соответствующими выходами контроллера (9), первая группа входов которого соединена с вторыми выходами формирователей положительного направления тока (2.1 … 2.6), а второй вход соединен с выходом нагрузки (10).The claimed synchronization device for the control system of voltage converters, shown in Fig. 1, 3, contains a low-power three-phase current source (1), the input of which is the input of the device, each of the six outputs of which is connected to the inputs of six shapers of the positive current direction (2.1 ... 2.6) and six shapers of control pulses (8.1 ... 8.6), the outputs of which connected to the load input (10), six phase voltage dividers (3.1 ... 3.6), the input of each of which is connected to the first output of the corresponding shaper of the positive current direction (2.1 ... 2.6, each of the six semiconductor diodes, indicated in Fig. 3, as D1 -D6), and the first outputs are connected to the first inputs of the optocouplers (5.1 ... 5.6), while the second outputs of the first, second and third phase voltage dividers (3.1 ... 3.3) are connected to the inputs of the first storage capacitor (4.1), the first, second and third the outputs of which are connected to the second inputs of the first, second and third optocouplers (5.1 ... 5.3), respectively, and the second outputs of the fourth, fifth and sixth phase voltage dividers (3.4 ... 3.6) are connected to the inputs of the second storage capacitor (4.2), each of the three outputs of which is connected to the second inputs of the fourth, fifth and sixth optocouplers (5.4 ... 5.6), respectively, and the outputs of all optocouplers (5.1 ... 5.6) are connected to the inputs of the corresponding matching elements (6.1 ... 6.6), the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding rectangular pulse shapers (7.1 ... 7.6), the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding control pulse shapers (8.1 ... 8.6), and the second inputs to the corresponding controller outputs (9), the first group the inputs of which is connected to the second outputs of the formers of the positive current direction (2.1 ... 2.6), and the second input is connected to the load output (10).

Маломощный трехфазный источник 1 предназначен для электропитания нагрузки 10.A low-power three-phase source 1 is designed to power the load 10.

Формирователи положительного направления тока 2.1…2.6 предназначены для однополярной подачи напряжения на делители фазных напряжений. Вариант построения формирователей положительного направления тока 2.1…2.6 (полупроводниковые диоды) известен и описан в [1].Positive current shapers 2.1…2.6 are designed for unipolar voltage supply to phase voltage dividers. A variant of constructing positive current shapers 2.1…2.6 (semiconductor diodes) is known and described in [1].

Делители фазных напряжений 3.1…3.6 предназначены для выпрямления фазного напряжения и включения оптопары (оптрона).Phase voltage dividers 3.1 ... 3.6 are designed to rectify the phase voltage and turn on the optocoupler (optocoupler).

Накопительные конденсаторы 4.1 и 4.2 предназначены для формирования уровня фазных напряжений при их равенстве в положительных и отрицательных полупериодах, что соответствует точке естественной коммутации силовых элементов схемы.Storage capacitors 4.1 and 4.2 are designed to form the level of phase voltages when they are equal in positive and negative half-cycles, which corresponds to the natural switching point of the power elements of the circuit.

Оптопары 5.1…5.6 предназначены для включения других элементов схемы устройства.Optocouplers 5.1 ... 5.6 are designed to include other elements of the device circuit.

Элементы совпадения 6.1 … 6.6 предназначены для формирования сигнала прямоугольной формы в формирователях прямоугольных импульсов 7.1…7.6. Вариант построения элементов совпадения 6.1…6.6 известен и описан в [1].Coincidence elements 6.1 ... 6.6 are designed to generate a rectangular signal in the shapers of rectangular pulses 7.1 ... 7.6. The variant of construction of elements of coincidence 6.1…6.6 is known and described in [1].

Формирователь прямоугольных импульсов 7.1…7.6, например, схема мультивибратора, предназначенная для выявления момента формирования прямоугольных импульсов.The shaper of rectangular pulses 7.1 ... 7.6, for example, a multivibrator circuit designed to detect the moment of formation of rectangular pulses.

Формирователь импульсов управления 8.1…8.6 - усилительные элементы, драйверы, предназначенные для формирования импульсов управления. Вариант построения формирователя импульсов управления 8.1…8.6 известен и описан в [1].Control pulse shaper 8.1 ... 8.6 - amplifying elements, drivers designed to generate control pulses. A variant of constructing a control pulse shaper 8.1…8.6 is known and described in [1].

Контроллер 9 предназначен для формирования сдвига прямоугольных импульсов. Вариант построения контроллера 9 известен и описан в [2-4].The controller 9 is designed to form a shift of rectangular pulses. The option of constructing the controller 9 is known and described in [2-4].

Нагрузка 10 - любая нагрузка (активная, реактивная).Load 10 - any load (active, reactive).

Заявленное устройство синхронизации системы управления преобразователями напряжения работает по следующему алгоритму (см. фиг. 4):The claimed synchronization device for the control system of voltage converters operates according to the following algorithm (see Fig. 4):

1) после осуществления однополярной подачи напряжения трехфазного тока (временная диаграмма 1), полученного от маломощного трехфазного источника тока, подается питание на делители фазных напряжений (активные сопротивления постоянного и переменного номинала), форма выходного напряжения на которых представлена на фиг. 5 (временная диаграмма 2);1) after the implementation of a unipolar voltage supply of a three-phase current (time diagram 1), obtained from a low-power three-phase current source, power is supplied to the phase voltage dividers (active resistances of direct and variable ratings), the form of the output voltage on which is shown in Fig. 5 (timing chart 2);

2) осуществляется выпрямление фазного напряжения и включение оптопары (см. фиг. 5, временная диаграмма 3);2) the phase voltage is rectified and the optocoupler is turned on (see Fig. 5, timing diagram 3);

3) формируются сигналы прямоугольной формы с выявлением момента их формирования (осуществление сдвига сигналов прямоугольной формы, например, на угол

Figure 00000001
, см. фиг. 5, временные диаграммы 4-9);3) rectangular signals are formed with the identification of the moment of their formation (implementation of a shift of rectangular signals, for example, by an angle
Figure 00000001
, see FIG. 5, timing charts 4-9);

4) формируются импульсы управления (см. фиг. 5, временные диаграммы 10-15).4) control pulses are formed (see Fig. 5, timing diagrams 10-15).

Таким образом, форма выходного напряжения выпрямителя, корректируемая импульсами управления, например, при сдвиге сигналов на угол α=0 и α=

Figure 00000001
, будет иметь вид, как показано на фиг. 5 (диаграмма 16).Thus, the shape of the output voltage of the rectifier, corrected by control pulses, for example, when the signals are shifted by an angle α=0 and α=
Figure 00000001
, will be as shown in Fig. 5 (diagram 16).

Напряжение первой фазы (фиг. 5, первая эпюра напряжения) выпрямляется диодом D1 (фиг. 3) и делится резисторами R1, R2, R3. Напряжение на конденсаторе С1 и резисторе R3 оценивается из выражения:The voltage of the first phase (Fig. 5, the first voltage diagram) is rectified by the diode D1 (Fig. 3) and is divided by resistors R1, R2, R3. The voltage across capacitor C1 and resistor R3 is estimated from the expression:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

а на конденсаторе С2 по той же формуле, но с обратным знаком. Светодиоды оптопар А1…А6 включаются падением напряжения 2…3 В на резисторах R2 в момент равенства напряжений на конденсаторах, что соответствует напряжению естественной коммутации силовых элементов выпрямителя.and on the capacitor C2 according to the same formula, but with the opposite sign. Optocouplers A1…A6 LEDs are turned on by a voltage drop of 2…3 V across resistors R2 at the moment of equal voltage across the capacitors, which corresponds to the natural switching voltage of the power elements of the rectifier.

Включение светодиодов инициирует работу транзисторов оптопар А1…А6, диоды D7, D8 реализуют формирование прямоугольных импульсов (см. фиг. 5, временные диаграммы 4-9) в момент естественной коммутации.Turning on the LEDs initiates the operation of transistors optocouplers A1 ... A6, diodes D7, D8 implement the formation of rectangular pulses (see Fig. 5, timing diagrams 4-9) at the time of natural switching.

Для изменения момента включения силовых элементов преобразователя формирователь прямоугольных импульсов 7.1…7.6 (фиг. 1) (например, ждущий мультивибратор) может изменять момент начала формирования прямоугольных импульсов по сигналу от контроллера 9.To change the moment of turning on the power elements of the converter, the rectangular pulse shaper 7.1 ... 7.6 (Fig. 1) (for example, a waiting multivibrator) can change the moment the formation of rectangular pulses starts according to the signal from the controller 9.

Таким образом, заявляемые способ и устройство синхронизации системы управления преобразователями напряжения обладают существенным положительным эффектом, заключающимся в повышении надежности работы заявляемого устройства, точности регулирования выходного напряжения преобразователя и максимального сокращения (устранения) моточных элементов (трансформаторы, установки).Thus, the claimed method and device for synchronizing the control system of voltage converters have a significant positive effect, which consists in increasing the reliability of the proposed device, the accuracy of regulating the output voltage of the converter and the maximum reduction (elimination) of winding elements (transformers, installations).

ЛитератураLiterature

1. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. 12-е изд. Т. I, Т.II: Пер. с нем. - М.: ДМК Пресс, 2008. - 832 с.: ил.1. Titze U., Shenk K. Semiconductor circuitry. 12th ed. T. I, T. II: Per. with him. - M.: DMK Press, 2008. - 832 p.: ill.

2. Однокристальные микроЭВМ. Справочник. М.: МИКАП, 1994, - 400 с. : ил.2. Single-chip microcomputers. Directory. M.: MIKAP, 1994, - 400 p. : ill.

3. Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП: Справочник. - М.: Горячая линия - Телеком, 2001. - 112 с.3. Shilo V.L. Popular CMOS Chips: A Handbook. - M.: Hot line - Telecom, 2001. - 112 p.

4. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 832 с.4. Mikushin A.V., Sazhnev A.M., Sedinin V.I. Digital devices and microprocessors. - St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2010. - 832 p.

Claims (2)

1. Способ синхронизации системы управления преобразователями напряжения, заключающийся в том, что формируют синхроимпульсы путем сравнения фильтрованного синхронизирующего напряжения с опорным напряжением, вычисляют исходное синхронизирующее напряжение путем деления фазных напряжений, отличающийся тем, что осуществляют деление полуволны фазного напряжения на два уровня, на первом из которых полуволну фазного напряжения сопоставляют напряжению естественной коммутации схемы преобразователя, а на втором уровне выпрямленное фазное напряжение сопоставляют напряжению включения гальванически развязанного электронного элемента, напряжение на котором достаточно для его включения, осуществляют сравнение фазных напряжений, позволяющее сформировать исходное синхронизирующее напряжение, осуществляющего синхронизацию цифровых или аналоговых систем управления вентильными преобразователями и трехфазных регулируемых выпрямителей.1. The method of synchronizing the control system of voltage converters, which consists in the fact that sync pulses are generated by comparing the filtered synchronizing voltage with the reference voltage, the initial synchronizing voltage is calculated by dividing the phase voltages, characterized in that the half-wave of the phase voltage is divided into two levels, at the first of in which the half-wave of the phase voltage is compared with the voltage of natural switching of the converter circuit, and at the second level the rectified phase voltage is compared with the turn-on voltage of a galvanically isolated electronic element, the voltage on which is sufficient to turn it on, the phase voltages are compared, which makes it possible to form the initial synchronizing voltage that synchronizes digital or analog control systems for valve converters and three-phase adjustable rectifiers. 2. Устройство синхронизации системы управления преобразователями напряжения, содержащее маломощный трехфазный источник тока, вход которого является входом устройства, каждый из шести выходов которого соединен с входами шести формирователей положительного направления тока, и шесть формирователей импульсов управления, выходы которых соединены со входом нагрузки, отличающееся тем, что дополнительно введены шесть делителей фазных напряжений, вход каждого из которых соединен с первым выходом соответствующего формирователя положительного направления тока, а первые выходы соединены с первыми входами оптопар, при этом вторые выходы первого, второго и третьего делителей фазных напряжений соединены с входами первого накопительного конденсатора, первый, второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первой, второй и третьей оптопар, а вторые выходы четвертого, пятого и шестого делителей фазных напряжений соединены с входами второго накопительного конденсатора, первый, второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами соответственно четвертой, пятой и шестой оптопар, причем выходы всех оптопар соединены с входами соответствующих элементов совпадения, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих формирователей прямоугольных импульсов, выходы которых соединены с входами соответствующих формирователей импульсов управления, а вторые входы - с соответствующими выходами контроллера, первая группа входов которого соединена с вторыми выходами формирователей положительного направления тока, а второй вход соединен с выходом нагрузки.2. A device for synchronizing the control system of voltage converters, containing a low-power three-phase current source, the input of which is the input of the device, each of the six outputs of which is connected to the inputs of six shapers of the positive current direction, and six shapers of control pulses, the outputs of which are connected to the load input, characterized in that that six phase voltage dividers are additionally introduced, the input of each of which is connected to the first output of the corresponding shaper of the positive current direction, and the first outputs are connected to the first inputs of optocouplers, while the second outputs of the first, second and third phase voltage dividers are connected to the inputs of the first storage capacitor , the first, second and third outputs of which are connected to the second inputs of the first, second and third optocouplers, respectively, and the second outputs of the fourth, fifth and sixth phase voltage dividers are connected to the inputs of the second storage capacitor, the first, the second and third outputs of which are connected to the second inputs of the fourth, fifth and sixth optocouplers, respectively, and the outputs of all optocouplers are connected to the inputs of the corresponding match elements, the outputs of which are connected to the first inputs of the respective rectangular pulse shapers, the outputs of which are connected to the inputs of the respective control pulse shapers, and the second inputs - with the corresponding outputs of the controller, the first group of inputs of which is connected to the second outputs of the shapers of the positive current direction, and the second input is connected to the load output.
RU2021111658A 2021-04-23 Method and apparatus for synchronising a voltage converter control system RU2772321C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2772321C1 true RU2772321C1 (en) 2022-05-18

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1136279A1 (en) * 1983-04-29 1985-01-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Device for pulse-phase control of three-phase thyrstor converter
RU2107981C1 (en) * 1996-09-27 1998-03-27 Всероссийский электротехнический институт им.В.И.Ленина Converter control system synchronizing process
RU2279178C1 (en) * 2005-02-09 2006-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Three-phased controllable rectifier
US7196919B2 (en) * 2005-03-25 2007-03-27 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Neutral point controller, method of controlling and rectifier system employing the controller and the method
RU2417507C1 (en) * 2010-04-26 2011-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Method to synchronise digital control system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1136279A1 (en) * 1983-04-29 1985-01-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Device for pulse-phase control of three-phase thyrstor converter
RU2107981C1 (en) * 1996-09-27 1998-03-27 Всероссийский электротехнический институт им.В.И.Ленина Converter control system synchronizing process
RU2279178C1 (en) * 2005-02-09 2006-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Three-phased controllable rectifier
US7196919B2 (en) * 2005-03-25 2007-03-27 Tyco Electronics Power Systems, Inc. Neutral point controller, method of controlling and rectifier system employing the controller and the method
RU2417507C1 (en) * 2010-04-26 2011-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" Method to synchronise digital control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8537572B2 (en) Method and apparatus for providing power conversion using an interleaved flyback converter with automatic balancing
US3319147A (en) Variable frequency, variable wave form inverter
US8963453B2 (en) Method and apparatus for synchronization of pulse width modulation
US4469997A (en) Self generative PWM voltage source inverter induction motor drive
US9621046B2 (en) Power converter for driving a switch based on current command and current flowing therein
US11817768B2 (en) Power conversion device that can suppress interference between control of input current from an AC power supply and voltage control for a DC capacitor
EP0072526A1 (en) AC to AC power converter with a controllable power factor
US10826411B2 (en) Device for controlling power conversion circuit
CN110692187A (en) Control method of switching power supply device, switching power supply device and control circuit thereof
RU2772321C1 (en) Method and apparatus for synchronising a voltage converter control system
US5489833A (en) Three-phase electronic inverter for variable speed motor
RU2289197C1 (en) Ac drive
KR930006388B1 (en) Dc/ac converter
BR112013022899B1 (en) SIMPLIFIED CONTROL PROCESS OF A THREE-PHASE AC VOLTAGE CONVERTER IN CONTINUOUS VOLTAGE
RU63994U1 (en) THREE-PHASE CURRENT INVERTER
RU2793827C2 (en) Adjusting the engine braking depending on the average rectified voltage
RU2234726C1 (en) Method for controlling active regulator of alternating voltage
SU1644317A1 (en) Device for rectifier control
SU734859A1 (en) Stabilized dc-to-dc voltage converter
JPS62281769A (en) Large power transistor inverter
JPH01164273A (en) Rectifier
SU811444A1 (en) Stabilized dc-to-dc voltage converter
SU1049877A2 (en) Switch stabilizer
RU2014717C1 (en) Alternating-to-direct voltage converter
RU2253939C2 (en) Method for forming output voltage of electric energy converter