Claims (2)
30 этого напр жени с последовательноетью убывающих опорных напр жений в диапазоне отстающих углов управлени -j;|(ic-i) fmT, где , . , . ,n при этом вторую полов ну включений вентил производ т в синхронизируемые напр жением сети тактовые моменты в диапазоне опереж ющих углов v. , . . . ,2п , а на интервалах уменьшени управл ющего напр жени первую половину включений каждого вентил производ т в синхронизируемые напр жением сети тактовые моменты в диапазоне отстающих углов , , гГ , ; ,1;; ; -/; где ,...,п i при этом вторую половину включений вентил производ т в моменты равенства управл ющего напр жени с последовательностью возраста ющих опорных напр жений в диапазоне опережающих углов управлени (); где k ,,,.,2n. На фиг.1 приведены временные диаг раммы выходного напр жени (а), опорного и произвольно измен ющегос управл ющего напр жений (б) , иллюстр рующие работу трехфазного преобразовател в соответствии с известным способом управлени а также диаграммы аналогичных напр жений (в,.г), вместе с графиком функции знака первой производной управл ющего напр же ни Slgfn с1иу/сИ:(д), по сн ющие сущность изобретени . Реализаци способа управлени может быть осущесГвлена с помощью преобразовател и цепей управлени , изображенных на фиг.2. На фиг.З представлены диаграммы вы-;ходного (а), управл ющего и опорного ( а,в) напр жений, а также управл ющих импульсов (д, е, ж), по сн вощие работу устройства. Определение моментов включени (выключени ) вентилей осуществл етс на указанных графиках путем отыскани пересечений кривых управл ющего U и опорных (Jon .напр жений. Из фиг.1 (.а,б следует,что при известном способе управлени существует некотора критическа скорость изменени управл ющего сигнала,после превышени которой преобразователь тер ет управл емость . Поэтому известный способ управлени существенно недоиспользует динагМические возможности полностью управ л емлх преобразователей. Пpeдлaгae tлй способ управлени обеспечивает возможность формировани управл ющих импульсов при любой скорости изменени управл ющего сигнала . Дл этого, как следует из диаграмм фиг.1 (в, г, д), используютс две последовательности опорных напр жений , измен ющихс по отношению друг к другу в противофазе. При этом сравнение управл ющего напр жени производ т с последовательностью убывающих опорных напр жений, управл йщее напр жение возрастаетЫд )либo с последовательностью возрастающих опорных напр жений, если управл ющее напр жение уменьшаетс (etgM(3Uy|d-t3...i),B случае, если912ги3Uv,, первую половину общего числа включений каждого вентил на периоде сетевого напр жени осуществл ют в моменты равенства управл ющего и опорных напр жений. .Так как при этом используетс последовательность убывающих опорных напр жений , включение вентил происхо- дит в диапазоне отстающих относительно точек естественной коммутации углвв управлени S-t-.. где ,т - число фаз преобразовател со стороны питающей сети 2V1 - общее число включений вентил на периоде сетевого напр жени в сдучае И31 енени управл ющего сигнала в одну сторону, , . . . , h - пор дковый HONEP включени вентил на периоде напр жени сети. В этом случае выключени венСил производ т в тактовые моменты, синхронизированные с напр жением сети. Эти выключени совпадают во времени с включени ми вентил в другой фазе . преобразовател в области опережающих углов . . ак( где К +1, ..., 2У1. Таким образом, если перва половина общего числа включени каждого вентил на периоде сети производитс с отстающими углами управлени , завис щими от управл ющего сигнала, то втора половина включений производитс в тактовые моменты в области опережающих углов of.. В противоположном случае при eig ndlKjIdt-l первую половину общего числа включений на, периоде сетевого напр жени осуществл ют в тактовые моменты времени в области отстающих углов -п (- де k 1,.. f И. Q этом случае выключени вентил роизвод т в моменты равенства управ ющего и опорных напр жений. Эти ыключени также совпадают во времени с включени ми вентил в другой фазе преобразовател . Так как теперь дл сравнени с управл ющим напр жением используетс последовательность возрастающих опорных напр жений, включени последнего происход т в диагпазоне опережающих углов управлени .(т-А где К. И+1,. .. ,2И-, Таким образом, теперь перва ПОЛО вина общего числа вклкзчений каждого вентил на периоде сети производитс в тактовые моменты в области отстающих углов o(i, 7/ о , а втора половина включений - в диапазоне опережающих углов управлени завис щих о управл ющего сигнгала. В результате, как это видно из диаграмм фиг.1 в, г) управление пр образователем становитс возможным на частотах, превынающих частоту сетевого напр жени . В отличие от известного способа -управлени фиг.1 а, б предлагаемый способ обеспечивает возможность отработки преобразователем управл ющих сигналов , измен ющихс со скоростью, :превышающей скорость изменени во времени опорных напр жений. i -Реализаци данного способа управлени может быть осуществлена, напри мер, с помощью преобразовател , восполненного по трехфазной() нереверсивной схеме выпр млени с нулевым выводом на базе двухоперационных тиристоров и устройства управлени фиг.2. Число переключений тиристоров на полупериоде сетевого напр жени принимаетс Я 2. Устройство управлени тиристорами содержит задатчик 1 управл ющего напр жени , выход которого св зан со входами фазосдвигающих блоков 2 и 3. Второй вход фазосдвигающего блока 2 св зан с выходом генератора 4 опорного напр жени , а второй вход фазосдвигающего блока 3 св зан с выходом генератора 5 опорного напр жени . Своими синхронизирующими входами генераторы 4 и 5 подключены к питающей сети. Вы ходы б, 7 и 8 фазосдвигакмцего блока 2 и выходы 9, 10 и 11 фазосдвигающег устройства 3 св заны со входами импульсного селектора 12. Вход 13 селектора св зан с выходом формировате л 14 тактовых импульсов. Своим синх ронизирующим входом формирователь 14 также св зан спитающей сетью. Вход 15 селектора св занс выходом дифференциатора 16, вход которого св зан с выходом задатчика, управл ющего напр жени . Выходы 17, 18 и 19 селек лора св заны с управл ющими в содами силовых тиристоров преобразовател . Управление преобразователем произ водитс следующим образом. Подаваемое на вход фаэосдвигающего блока 2 напр жение управлени - . сравниваетс с последовательностью убывающих опорных напр жений фиг.З (б). В моменты равенства указанных напр жений на выходах 6, 7 и 8 формируютс кратковременные управл ющие импульсы (фиг.З ж). В фазосдвигаю1цем блоке 3 управл ющее напр жение сравниваетс с последовательностью возрастающих опорных напр жений (фиг. За/. В.моменты равенства этих напр жений управл ющие импульсы формируютс на выходах 9, 10 и 11 (фиг.3з). Перед тем, как попасть на управл ющие электроды , указанные импульсы поступают на входы импульсного селектора 12. Кроме импульсов,, фазовое положение которых зависит от управл ющего напр жени , на вход 13 селектора с выхода формировател 14 поступают тактовые импульсы, фаза которых синхронизирована сетью (фиг.3 д). На управл квдий вход 15 селектора поступает сигнал функции знака производной управл ющего. напр жени В4§) Я (фиг.З гЛ. С помощью этого сигнала осуществл етс запрет или разрешение на прохождение импульсов через селектор . При положительном знаке производной управл ющего напр жени Sigv .на выходы 17, 18 и 19 селектора поступают импульсы с выходов Б, 7 и 8 фазосдвигающего блока 2. Эти импульсы используютс дл за-, пирани работавшего до этого момен|Та тиристора и одновременно дл отТ1ирани тиристора в другой фазе преобразовател в диапазоне отстающих углов, -(.-1),, где К. 1, 2. KpONK указанных импульсов на ВЫХОДЫ селектора поступают тактовые импульсзл, которые также кроме запирани работавшего .Тиристора используютс дл . отпирани тиристора в другой фазе в моменты времени при --1С|(6-К) , где К 3, 4 фиг.З е). При отрицательном знаке производной управл ющего напр жени sign н.а выходах 17, 18 и 19 селектора начинают выдел тьс управл ющие импульсы , поступающие с выходов 9, 10 и 11 фазосдвигающего блока 3. Теперь эти импульсы кроме запирани работавших тиристоров используютс дл отпирани других тиристоров в диапазоне опережающих углов (%- ;где R 3, .4. ; Поступавшие на выходы селектора тактовые импульсы также кроме запирани используютс теперь дл отпирани других тиристоров в тактовые момент в области углов где р( 1, 2 (;см.фиг.З е), В результате форма выходното напр жени преобразовател имеет вид фиг.З а. Из указанной диаграммы вых ного напр жени видно, что работа п образовател происходит при чередов нии выпр мительного и инверторного режимов, при этом среднее выходное напр жение (гладка составл юща ) измен етс по закону управл ющего воздействи .. Таким образом, в отличие от .из- . вестного данный способ управлени обеспечивает более полное использование динамических свойств полностью управл емых вентилей, не требу , дл этого специального увеличени частоты коммутаций. Достоинством этого способа вл ютс предельное быстродействие и симметричность реакции преобразовател на возрастание и убы вание управл ющего воздействи . Данный способ управлени может обеспечить значительное расширение частотной полосы, пропускани зависимых сетевых вентильных преобразователей и тем самым приблизить их динамические свойства к свойствам широтно-импульсных преобразователей со звеном посто нного тока. Применение данного способа наиболее целесообразно в област х, где к преобразовател м нар ду с требованием двустороннего обмена энергией .сети и нагрузки предъ вл ютс высокие требовани в части динамических и энергетических показателей. Формула изобретени Способ управлени tn -фазным преоб разователем на полностью управл емых вентил х, заключающийс в том, что сравнивают управл ющее и опорные напр жени и в момент их равенства включают вентили в течение периода напр жени питающей сети, о т л и чающийс тем, что, с целью расширени частотной полосы пропускани упра вл ющего воздействи при сохранении высоких энергетических показателей преобразовател , в качестве опорных напр жений используют две последовательности противофазных опорных напр жений, выдел ют интерва лы возрастани и убывани управл ющего напр жени , на интервалах возрастани управл ющего напр жени первую половину общего числа включений каждого вентил на периоде сетевого напр жени производ т в моменты равенства этого напр жени с последова тельностью убывающих опорных напр жений в диапазоне отстающих углов управлени i r2Яь };jvf (к.-1)-°Цк 1 Г где К.1,... .и, при этом вторую половину включений вентил производ т в синхронизируемые напр жением сети тактовые моменты в диапазоне опережающих углов . lit , 1 «L,K Tw ), где К. И+1, ..., 2и, а на интервалах, уменьшени управл ющего напр жени первую половину включений каждого вентил производ т в синхронизирует мне Нсшр жением сети тактовые моменты В диапазоне отстающих углов °-ък-; { с- |), при К 1, ...,11, при этом вторую половину включений вентил производ т в моменты равенства управл ющего напр жени с последовательностью возрастающих опорных напр жений в диапа|3оне опережающих углов управлени (.): При к - И+1, ..., 2п, где jn - число фаз преобразовател со стороны питающей сети} 21 - общее число включений вентил на периоде ретевого напр жени в случае изменени управл ющего сигнала в одну сторону, ,. .. , VI - пор дковый номер включени вентил на периоде напр жени сети. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Рутманис Л.А., Д4)ейманис .Л. , Аржанйн О.И. Способы управлени преобразовател ми частоты, с непосредственной св зью и искусственной коммутацией , Рига, Зинатие, 1976,с.105, 142. 30 of this voltage with a series of decreasing reference voltages in the range of lagging steering angles -j; | (ic-i) fmT, where,. , , n, at the same time, the second floor of the switching-on voltages is produced at the synchronized clock voltages of the network in the range of leading angles v. , . . , 2p, and at intervals of decreasing the control voltage, the first half of the inclusions of each valve is produced at clock-synchronized times in the range of lagging angles,, rG,; ,one;; ; - /; where, ..., ni, in this case, the second half of the inclusions is vented at the moments of equality of the control voltage with a sequence of increasing reference voltages in the range of leading control angles (); where k ,,,., 2n. Figure 1 shows the time diagrams of the output voltage (a), the reference and arbitrarily varying control voltages (b), illustrating the operation of a three-phase converter in accordance with the known control method as well as diagrams of similar voltages ), together with the graph of the sign function of the first derivative of the control of the same Slgfn C1 / C: (e), explaining the essence of the invention. The implementation of the control method can be carried out using the converter and control circuits shown in FIG. 2. Fig. 3 shows diagrams of output (output) (a), control and reference (a, c) stresses, as well as control pulses (g, e, g), which show the operation of the device. The moments of switching on (off) the valves are determined on the indicated graphs by finding the intersections of the control U and the reference curves (Jon. The stresses. From figure 1 (.a, b it follows that with the known control method there is some critical rate of change signal, after which the converter loses controllability. Therefore, the known control method essentially under-utilizes the dynAm capabilities of the control of all converters. the possibility of generating control pulses at any rate of change of the control signal. To do this, as follows from the diagrams of Fig. 1 (c, d, e), two sequences of reference voltages are used that vary with respect to each other in antiphase. comparison of the control voltage is produced with a sequence of decreasing reference voltages, the control voltage increases Ы Vd) or with a sequence of increasing reference voltages, if the control voltage decreases (etgM (3Uy | d-t3 ... i), B if 912g3Uv ,, ervuyu half of the total number of inclusions per period of each gate line voltage is performed in the control equality of the moments and the reference voltage. Since the sequence of decreasing reference voltages is used, the valve is turned on in the range of lagging relative to the natural switching points of the control signals UG- St- .. where, t is the number of phases of the converter on the side of the mains 2V1 - the total number of valves on the grid voltages in the presence of an I31 control signal in one direction,,. . . , h is the order of HONEP turning on the valve on the period of the mains voltage. In this case, the shutdown of the venSil is performed at the clock points synchronized with the mains voltage. These shutdowns coincide in time with those of the valve in the other phase. converter in the area of leading angles. . ak (where K +1, ..., 2U1. Thus, if the first half of the total switching on number of each valve on the grid period is made with lagging control angles depending on the control signal, then the second half of the switching on is performed at the clock points in leading angles of .. In the opposite case, with eig ndlKjIdt-l, the first half of the total number of inclusions on the period of the mains voltage is carried out at clock points in the region of lagging angles -n (- de k 1, .. f I. Q this case shutdown vents in moments of equality of control These switches also coincide in time with the valve in the other phase of the converter. Since now a series of increasing reference voltages is used for comparison with the control voltage, the latter are switched on in the leading angle of control angles ( mA where K.I + 1, ..., 2I-, Thus, now the first POLO fault of the total number of actuations of each valve on the network period is produced in clock moments in the region of lagging angles o (i, 7 / o, and the second half inclusions are in range One of the leading control angles is dependent on the control signal. As a result, as can be seen from the diagrams of Fig. 1 c, d), the control of the printer becomes possible at frequencies exceeding the frequency of the mains voltage. In contrast to the known method of control of Figs. 1 a, b, the proposed method provides the possibility of the converter working out control signals varying with a speed: exceeding the rate of change in time of the reference voltages. The i-implementation of this control method can be carried out, for example, with the help of a converter completed with a three-phase () irreversible rectification circuit with zero output based on dual-operation thyristors and the control device of Fig.2. The number of switchings of thyristors at the half-period of the mains voltage is taken by Z 2. The thyristor control device contains a control voltage setting device 1, the output of which is connected to the inputs of phase-shifting units 2 and 3. The second input of the phase-shifting unit 2 is connected to the output of the reference voltage generator 4, and the second input of the phase-shifting unit 3 is connected to the output of the reference voltage generator 5. The synchronization inputs of the generators 4 and 5 are connected to the mains. You move b, 7, and 8 of phase shifter block 2 and the outputs 9, 10, and 11 of phase shifter 3 are connected to the inputs of pulse selector 12. Selector input 13 is connected to the output of 14 clock pulses. By its synchronizing input, the driver 14 is also connected by a sleeping network. The input 15 of the selector is connected to the output of the differentiator 16, the input of which is connected to the output of the setpoint control voltage. Outputs 17, 18, and 19 of the selector circuit are associated with control drives of the converter's power thyristors. The converter is controlled as follows. The control voltage applied to the input of the photoelectric shift block 2 is. is compared with the sequence of decreasing reference voltages of FIG. 3 (b). At the moments of equality of the indicated voltages, short control pulses are formed at the outputs 6, 7 and 8 (Fig. 3 g). In the phase shifter block 3, the control voltage is compared with a sequence of increasing reference voltages (Fig. Over /. V. The moments of equality of these voltages, control pulses are formed at outputs 9, 10 and 11 (Fig. 3h). Before entering To the control electrodes, the indicated pulses go to the inputs of the pulse selector 12. In addition to the pulses, the phase position of which depends on the control voltage, the input 13 of the selector from the output of the former 14 receives clock pulses, the phase of which is synchronized by the network (figure 3) On control In addition, the selector input function 15 receives a signal of the sign function of the derivative of the control. Voltage B4§) I (FIG. 3). This signal prohibits or allows the pulses to pass through the selector. With a positive sign, the derivative of the control voltage Sigv. the outputs 17, 18, and 19 of the selector receive pulses from outputs B, 7 and 8 of the phase-shifting unit 2. These pulses are used to lock the thyristor working up to this time | Ta and simultaneously to turn off the thyristor in another phase of the converter in the range lagging angles, - (.- 1) ,, wherein K 1, 2. KpONK said pulses to the clock selector receives OUTPUTS impulszl which also worked except locking .Tiristora used for. unlock the thyristor in a different phase at time points at --1C | (6-K), where K 3, 4 fig.Z). With a negative sign on the derivative of the control voltage sign on the outputs 17, 18 and 19 of the selector, control pulses from the outputs 9, 10 and 11 of the phase-shifting unit 3 begin to separate. Now these pulses, besides locking the working thyristors, are used to unlock other thyristors in the range of leading angles (% -; where R 3, .4.; The clock pulses arriving at the selector outputs are also used to unlock other thyristors at the clock moment in the angular region where p (1, 2 (; see fig. e) As a result, the form in The converter's voltage across voltage is shown in Fig. 3. A. From the indicated output voltage diagram, it can be seen that the n-generator operation takes place during the alternation of the rectifier and inverter modes, while the average output voltage (smooth component) varies according to the control law. Thus, unlike the well-known, this control method provides a more complete use of the dynamic properties of fully controlled gates, which is not required for this special increase in the switching frequency. The advantage of this method is the limiting speed and symmetry of the response of the converter to the increase and decrease of the control action. This control method can provide a significant expansion of the frequency band, the transmission of dependent network gate converters and thereby bring their dynamic properties closer to the properties of pulse-width converters with a DC link. The application of this method is most advisable in areas where, along with the requirement of two-way energy exchange, the network and the load are subject to high demands in terms of dynamic and energy indicators. Claims The method of controlling a tn -phase converter on fully controlled valves is that they compare the control and reference voltages and, at the time of their equality, turn on the valves during the period of the supply voltage that, in order to expand the frequency bandwidth of the controlling influence while maintaining a high energy performance of the converter, two sequences of antiphase reference voltages are used as reference voltages; At the control voltage, the first half of the total number of inclusions of each valve in the mains voltage period is produced at times of equality of this voltage with a sequence of decreasing reference voltages in the range of lagging control angles and }; jvf (c.-1) - ° Cc 1 G where K.1, ... .and, while the second half of the inclusions is performed at clock speeds synchronized by the mains voltage in the range of leading angles. lit, 1 "L, K Tw), where K. And + 1, ..., 2i, and at intervals of decreasing the control voltage, the first half of the switching on of each valve is produced in synchronization of the clock moments in the lagging range angles ° -jk-; {c- |), with K 1, ..., 11, while the second half of the switching on is performed at the moments of equality of the control voltage with a sequence of increasing reference voltages in the range of leading steering angles (.): - I + 1, ..., 2n, where jn is the number of phases of the converter on the mains side} 21 is the total number of valve turns-on during the period of the net voltage in the event of a change in the control signal in one direction,. .., VI is the sequence number for switching on the valve during the mains voltage period. Sources of information taken into account in the examination 1.Rutmanis LA, D4) eimanis .L. , Arzhanin OI Control methods of frequency converters, with direct connection and artificial switching, Riga, Zinati, 1976, p.105, 142.
2.Авторское свидетельство СССР 404171, кл. Н 02 Р 13/16, 1971.2. Authors certificate of the USSR 404171, cl. H 02 R 13/16, 1971.
1one
6)6)
аС. fAC f
.f.f
.J.J