SU1026281A2 - Устройство дл фазового управлени вентильным преобразователем - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕСЖРАЗОВАТЕЛЕМ по авт.св. № 926753, отличающеес  тем, что, с цепью повышени  точности отработки сигнала управлени  в переходных режимах, в него введены датчик состо ни  вентилей, два функциональных преобразовател , два сумматора, блок выборки-хранени , блок перемножени  и ключ, седьмой вход компаратора , причем выход датчика состо ,ни  вентилей соединен с управл ющим . входом ключа и входом первого функционального преобразовател , которого подключен к первому входу первого , сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразовател , вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, к которому подключен управл ющий вход блока выборки-хранени , выход первого сумматора соединен с первым входом блока перемножени , выход которого через ключ соединен с седьмым входом компаратора, причем второй вход блока перемножени  соединен с выходом второго сумматора, первый вход которого через блок выборкихранени  соединен с выходом источника са управл ющего напр жени , а второй, третий и четвертый входы второго сумматора соединены с- выходами интегратора, а также первого и второго коммутаторов.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и можег быть испопьзовано дп  управлешгг  многофазными сиповьt fи вентильными преобразоватеп ми. По основному авт.св, № 926753 известно устройство дп  фазового управлени  вентипьным преобразователем, содержащее датчик выходного напр жени  преобразовател , выход которого соедине с первым входом интегратора, выход которого через первый вход компаратора соединен с входом распределитеге  импул сов, первые выходы которого через элемент ИЛИ соединены с входом сброса интегратора, источник управл ющего на- пр жени  и снабженное датчиками анодных напр жений вентилей, число которых равно числу вентилей, двум  коммутаторами и блоком ограничени  угпов упрае- пени , причем выходы датчиков анодных напр жений вентилей соединены с входами коммутаторов, выходы которых соединены с вторым и третьим входами ком паратора через схему ограничени  угпов и с четвертым и п тым входами компара тора непосредственно, шестой вход компаратора подключен к выходу ксточщ управл ющего напр жени , выход BTQJKST P коммутатора соединен с вторым входом интегратора, а вторые выходы распредепител  соединены с управгшютаими входами коммутаторов. Недостатком известного устройства управлени   вл етс  низка  точность отработки сигнала управлени  в переходных режимах при прерывистом токе нагрузки . Цель изобретени  - повышение точнос ти отработки сигнала управлени  в переходных режимах. Поставленна  цепь достигаетс  тем, что в известное устройство дп  фазового управлени  вентипьным преобразователем введены датчик состо ни  вентидей, два функционапьных преобразовател , два cyTviMaTopa, блок выборки-хранени , блок перемножени  и кпюч, седьмой вход компаратора , причем выход датчика состо ни  вентилей соединен с управл ющим входом ключа и входом первого функционального преобразовател , выход которого подключен к первому входу первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго функционального преобразовател , вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ,к которому ; подключен управл ющий вход блока выборки-хранени , выход первого сумматора соединен с первым входом блока перемножени , выход которого через кпюч соединен с седьмым, входом компаратора, причем второй вход блока перемножени  соединен с выходом второго сумматора, первый вход которого через бпок выбо1 ки-хранени  соединен с выходом источника управл ющего напр жени , а второй, третий и четверть1й входы второго сумматора соединены с выходами интегратора, а также первого и второго коммутаторов. На ф1. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг, 2 - эпюры, по сн ющие его работу; на фиг. 3 - диаграмма сигнала управлени  в переходных режимах при прерывистом токе нагрузки; на фиг. 4 и 5 - схемы функциональных преобразователей. Устройство (фиг. 1) содержит П датчиков 1-3 напр жений питани  преобразовател , действующих в анодных цеп х вентилей, где П - число вентилей преобразовател , два П -канальных коммутатора 4 и 5 аналоговых сигналов, блок 6 ограничени  угпов управлени  вентил ми , интегратор 7 со сбросом, датчик 8 выходного напр жени  преобразовател , компаратор 9 сигналов, источник 10 управл ющего напр жени , распределитель . 11 импульсов, элемент ИЛИ 1.2, а также блок 13 выборки-хранени , два сумма- . тора 14 и 15, блок 16 перемножени , кпюч 17, два функционапьных преобразоватегЕЯ 18 и 19 и датчик 20 состо ни  вентилей. Входы датчиков 1-3 пнапр жений питани  соединены с источниками упом нутых напр жений, а их выходы соединены с соответствующими входами коммутаторов 4 и 5. Выход первого коммутатора 4 соединен с первым входом блока 6 ограничени  углов и четвертым входом компаратора 9, а также с третьим входом второго сумматора 14. Выход второго коммутатора 5 соединен с вторыми входами блока 6 ограничени  углов и с вторым входом интегратора 7, а также с п тым входом компаратора 9 и вторым входом второго сумматора 14. Первый и второй входы компаратора 9 соединены с выходами блока 6 ограничени  угпов, а его третий вход соединен с выходом интегратора 7. Выход датчика 8 выходного напр жени  соединен с первым входом интегратора 7, вход управлени  сбросом которого вместе с входами управлени  блоком 13 выборки-хранени  и второго функционального ареобразовател  19 соединен с выходом элемента ИЛИ 12. Выход источника 10 управп юшего напр жени  через блок 13 выборки-хранени  соединен с первым входом второго сумматора 14, а так же вепосредственно с шестым входом компаратора 9. Седьмой вход компаратора 9 соединен через кпюч 17 с выходом блока 16 перемножени , входы которого соединены с выходами nepBcv го и второго сумматоров 15 и 14. Входы первого сумматора 15 соединены с выходами первого и второго функциональных преобразователей 18 и 19, причем вход первого функционального преобразовател  18, а также вход управлени  клк чсм 17 соединены с выходом датчика 2О состо ни  вентилей. Выход компаратора 9 соединен с входом распределител  11 импупьсоБ, первые выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ 12, а вто{нз1е соединены с соответствующими входами управлени  ключами коммутаторов 4 и 5. Причем входы управлени  ключа первого коммутатора 4 коммутирующего сигнал датчика напр жени  питани , действующего в анодной цепи данного вентил , и ключа второго коммутатора 5, коммутирующего сигнал датчика напр жени  питани  преобразовател , действующего в анодной цепи вентил , предшествующего по времени работы данному вентилю, соединены с одним и тем же выходом распределител  11 импульсов . Дл  у снени  сущности изобретени  рассмотрим подробно процесс формировани  опорного сигнала в известном устройстве дл  фазового управлени . При работе преобразовател  в стацио нарном режш-ле при прерывистых токах нагрузки суммарный опорный сигнал дл  очередного вентил  на интервале бестоковой паузы определ етс  соотношением (1). Обозначив через of. (&) текущее зна чение угла управлени  очередного вентил , т.е. то значение угла управлени , с которым может включитьс  очередной вентиль, при выбранном начале отсчета времени в точке включени  последнего вентип  можно записать ( Об(е) «о «19Ьо о 0 1 1) где 0) - текущее приращение угпа управлени  по отношению к величине угла управлени в стационарном режиме Хд Определив из (1) текущее врем  0 , можно получить II I г W m Г р.-ч Г Qli I а ш(- (Щ еш()-5.(е)-|-. (2) Разность между опорным в ущивл к цим сигналами получаетс  вычитанием lJonni0)-Vv. -S n o otuoC(e)JJ, &ot(. Перва  часть (3) есть не что иное, как величина, пропорциональна  текущему значению приращени  положительной вопьт- екундной площадки 5 (9) выпр мленного напр жедаш, которое будет иметь место при изменении угла управлени  очередного в ентил  по сравнению с его значением на предыдущем.интервале дискретности. Действительно ( и(0)(обо-|-. 4&ttte) - Б1п оСо+ЛоС(в)- (e), (4) где и (в) - фазное напр жение вентип , включенного поспедним. Тогда с учетом пропорщиовальности сигнала управлени  и среднего выпр м- ленного напр жени  в стационарном режиме, можно переписать (3) в виде onoW . Однако среднее выпр мленное напр жение в переходном режиме складываетс  из суммы среднего напр жени  ь стационарном режиме и величины, Щ)О порциона льнбй пр иращени м как полож тельной части выходного напр жени  $(в), которое  вл етс  следствием изменени  угла управлени  , так и отрицательной части выходного напр жени  5(Q), которое  вл етс  следствием нзмененн  угла выключени  вентип  при изменении угла его включени , г«в. и(0} и 4| 5ПвИ5-(е). (6) Из сопоставлени  (5) и (6) следует, что опорное напр жение U по ( ® ) каждай ; момент времени не пропорционально той величине среднего выпр мленного напр жени , которое будет иметь место на выходе преобразовател , если включить очередной вентиль в этот момент времени. Поэтому преобразователь с известным устройстБрм управлени  не позвол ет получить милых ошибок при отработке изменений сигнала управлени , Дл  получени  требуемой точности нуж но ввести в опорный (или управл ющий сигнал) дополнительный корректирующий сигнал, величина которого была бы пропорциональна величине S(0). Причем этот сигнал .необходимо вырабатывать с упреждениеМ| т,е, до того , как будет включен очередной вентиль. Можно показать, что зависимость S 1 ( Q ) приближенно аппроксимируетс  следующей функцией: )1 иг I ц IJ Устройство с пpeoбpaзoвaтeлeмj выпол ненным, например, по трехфазной нулевой схеме, работает следующим образом. Эпюры приведены на фиг. 2, гдвУоп суммарный опоркый сигнал; S - сигнал ограничени  минимальной вел1мины угла управлени ; U i - корректирующий сигнал на седьмом входе компаратора; Ууд сигнал управлени ; и Vu - сигнал помехи по каналу управлени , вызывающий отклонение угла управлени  от стационарно величины; Vi - сигнал на выходе схемы выборки-хранени ; b - сигнад датчика состо ни  вентилей, длительность которого равна длительности провод щего хх то ни  вентил ; и g и ид- мгновенные значени  сигналов на выходах первого и второго функциональных преобразователей UgQ - величина сигнала 11 во врем  бестоковой паузы; Uj и 5 - свгнатш на выхрдах первого и второго сумматоро соответственно; и о- угол управлени  и длительность протекани  тока вентил  соответственно в стационарном режиме; и йЛо- приращени  углов включени  и выключени  вентита при воэдействии помехи u.Vy ; S и &о - вольтсекундные площадки приращений положительной и отрицательной полуволн выпр мленного напр жени  соответственно при изменении угла управгаени  вентил  на величину Д оС ; Е - ЭДС нагрузки; И Uj - соответственно мгновенные значени  выпр мленного напр жени  встационарном и переходном режимах. На приведенных ; эпюрах рассматриваетс  работа преобразовател  в выпр мительном режиме при прерывистых токах нагрузки в статике и дишцлике. 1 816 Выходные сигнапы коммутаторов 4 и 5, пропорнионапьные напр жени м питающей сегв, действующим в анодных цеп х соответствеано данного и предыду щего вентипей,. а также выходной сигнал интегратора 7, суммиру сь на соответствующих входах компаратора 9, образуют суммарный опорный сигнал Uon (фиг,2б). Этот опорный сигнал в сумме с им пупьсами блока 6 ограничени  углов и в сравниваетс  с суммой корректирующего U ц и управп ющетю сигналов Vvjg, В момент равенства этих сигналов компаратор измен ет свое состо ние, по фронту этого сигиала вырабатываетс  импульс управлени  и подключаетс  раопределителем 11 импульсов к очередному вентилю. Одновременно сигналами с дополнительных выходов распределител  11 переключаютс  ключи коммутаторов 4 и 5. Сигналы с выходов коммутаторов, суммиру сь с выходньш сигналом интегратора 7 сумматором 14, так же представл ют собой сут в 1арный опорный сигнал Uon. Выходной сигнал сумматора 14 Us (фиг.2Б) представл ет собой разность cytvJMapHoro с юрного сигнала Uon и сигнала с выхода блока 13 аыборкихранени  VL . Сиршн V равен значению сигнала управлени  Vy в момент гене радии импульса унравлэнн  очередиь1м венгвлем 5о , KOTOJHJM управлгаетс  блок 13, Как следует Из соотношений (З) и ( 4), сигдал UgCв) пропорционален ёеличине возможного приращени  положительной вольт-секундной площадки шлпр мленного напр жени  (в), т.е. и.& 5ПвЬ Сигнал и с; псргупает йа первый вход блока 16 перемножени , на второй вход которого поступает сигнал с выхода первог сумматора 15 Ifj (фир.2ж). Этот сигнал - представл ет собой сумму выходныхсигналов первого и второго функциональных преобразователей 18 и 19 соответственно (фиг.2д,е), Фуйкциошльный преобразователь 18 преобразует длите ьносгь сИгната датчика 20 состо нин вентилей b (фиг.2г) в напр жение Ug,, величина которого пропорциональна экспоненциальной функции длительности импульса тока последнего работавшего вентил  .АО. г-е. (- /соТи). (9) Функциональный преобразоватепь 19 преобразует временной интервал, отдел ющий данный момент времени от момента вкп«с чени  поспеднего вентид , в напр жение, закон изменени  которого можно записать при начапе отсчета времени в точке включени  шосвед негр вёнтйн  как / I л ®2ж; Такюл образом, сигнал на &Ь1додб вторр го сумматора можно записать на пе бестоковой паузы как (e )-«р( Тогда корректирующий сигнал 11 , который гфедставп ет собой выходной сигнал блока перемножени , подключаемый ключом 17 (фиг. 1) к седьмому входу компаратора (фиг. 2а) представл ет собой временную функцию вида . u,u,.,e«p(2 2ajTH Соотношение (12) с учетом (7) и (1) можно записать в виде U,(6).Sie).(13). Таким образом, на интервале бестсжовой паузы корректирующий сигнал пропорци нален тому возможному приращению отрицательной вольт-к;екундной площадки выпртмленного напр жени , которое бу дет в случае приращени  положительной вольт-секундной площади выпр мленного напртженв  (0). Функциональный преобразователь 18 может быть, например, выполнен сргласно функ1хиоЕальнРЙ схеме, котора  приведена на фиг. 4. Функциональный преобразовйтель содержит источник смешени  ИС, два ключа К1 и К2, сумматор СМ и О-цепочку с посто нной времени . Напр жение истрчника смещени  V подкгаочаетс . к Е С-цепочке ключом К1 -, управл ющим сигналом Ъ . В течение интервала протекани  тока нагрузки Ид емкость С зар жаетс  до напр жени  , V,-Vc l-ecp(- /coTH).U4) В момент окончани  тока нагрузки ключ К1 размыкаетс  и на конденсаторе запоминаетс  напр жение tlj .Сигнал с выхода сумматора Ug определ етс , таким , образом, на интервале бестоковой паузы соотношением ,(). (15) В генерации очередного импульса управлени  So сигнал, накопленный ко децсатором , сбрасываетс  до нул  ключом К2 и процесс повтор етс  снова. Функциональный преобразователь 19 может быть выполнен, например, согпасно фушшиодальной схеме, котора  приведена на фиг. 5. Функциональный преобразователь содер: ит источник смещени  ИС, иатегратор со сбросом И, сумматор СМ. В момент генерации импульса управлени , определ емсго импульсом очередного вентил 5 о t происходит обнуление выходного сигнала интегратора U . Интегратор, п|роизвод ;. интегрирование посто нного сигнала смещени , формирует на выходе напр жение, которое линейно зависит от времени V91 e. Выходной сигнал сумматора СМ U определ етс  соотношением U, V«le)-V,-(e-a,TH)., ,7), Рассмотрим подробнее работу преапагаемого устрсЛства управгюни  в стационарном и переходном режимах работы преобразовател . При работе преобразовател  в стационарном режиме (фиг.2, слева) в момент генерации импульса управлени  ко1 ректирующий сигнал равен нулю, поскольку равен нулю сигнал Ug с выхода сумматора 14 (фиг. 2в,э). Действительно, в стационарном режиме в момент генерации импульса выполн етс  равенство Uon-V В то же врем  в стацирнарном режиме сигнал с выхода блока выборкиг-хранени  v;-v,,. Поэтому в момент генерации импульса . s UonX 091 В сипу этого в стационарном режиме работа прецпагаемого устройства ничем ке отличаетс  от работы известного, про вл етс  при работе преобразовател  в перехоциом режиме. Пусть на сигнал управлени  в некоторый момент времени накладываетс  сигнал , помехи величиной AVy (фиг. 26), который , вызыва  отклонени  угла управлени  очередного вентил  на величину (фиг.2а), затем становитс  равным нулю Система в дальнейшем совершает свободное движение. В стационарном режиме корректирующий сигнал на интервале бестоковой паузы опредетиетс  .соотношением , -Гл 111 Ьм m m ( vM -1 -- KO Uonol6)-Y

В момент генерации импульса управлени  при воздействии сигнала помехи выполн етс  условие

V,- Uonol®)-URoi60

Vyr-Ve- L o Подставл   в (19) (18JjC учетом малое- ги ЛсСо, пренебрега  членами второго пор дка малости, можно получить -v-t7S H(-) -e«pr°Ul. На следующем за отклонением угла управлени  интервале дискретности (фиг. 2а) корректирующий сигнал определ етс  согласно выражению -e- -uQto Uk( П 2соТн

(0}-Уу И ° ° ; -Др-УйАо-Аобо

СгпГ поскольку блок. выборки-хранени  фик-предлагаемое устройство существенно

сирует дл  этого интервала дискретности 55 увеличивает точность отработки сигнала напр жени управлени  в переходных режимах преобV rY

Yf

1 о-|1-Е: к

К COS (Х,ехр(. (23) 30 По . и к 1 По по

50 откуда следует, что (фиг. 2а)

При сравнении (25) с (8) видно, что

разовател  по сравнению, с основным устройством и позвол ет получить ошиб81 а угол выключени  вентил  измен етс  на величину U 0д при изменении угла управлени  на величину AoLQ (фиг. 2а). Предположим, что рассматриваемый интервал дискретностиоканчиваетс  в момент времени 0 Л of, где -j отклонение момента включени  очередного вентил  от стационарного значени . В момент генерации очередного импульса , управлени  выполн етс  равенство; Uon(ev| 21 e-i.oi, Vy.u.(e) S-f-f&A, с учетом (8) после некоторых преобразований получаетс  Уо«и |4.(t. дставл   в (21), (23) и (2О) при + U oJ д , МОЖНО получить ЕМ mf vti Г ( It } 6 . МйоСо- аС,ехр(). 4) дставл   (23) и (24) в (22), можно учить уравнение Г1т.)} чи гп йос, Ко П h(-oi), ку,равную нулю ужа в конце первого интервапа дискретности. Из эпюр напр женийГ (фиг. 2) видно, что указанный эффект достигаетс  тем что в переходном режиме корректирующий сигнал измен ет величину управл ющего напр жени  в момент генерации очередно) импупьса. При этом генераци  импупьса управлени  уже в конце первого интервала дискретности переходного процесса происходит в момент (заранее, с 1О 1 упреждением), вычисленный при формировании сигнала коррекции таким образом , чтобы сделать ошибку в отработке сигнала управленю равной нулю. По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство существенно уменьшает ошибку в отработке сигнала управлени  в перехопных режимах, поскольку сна не содержит интегрирующего звена в канале управлени , наличие которогд вносит инерцию в тракт управлени  и приводит к значительным динамическим ошибкам.

6

г;

JL

JL

1Г

)

е)

ж)

з;

lUidtJ

o

6)

2)

K2lb

X

.r/

t Т €)-

Bf

Фиг. 4

o

I

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ по авт.св. № 926753, отличающееся тем, что, с цепью повышения точности отработки сигнала управления в переходных режимах, в него введены датчик состояния вентилей, два функциональных преобразователя, два сумматора, блок выборки-хранения, блок перемножения и ключ, седьмой вход компаратора, причем выход датчика состояния вентилей соединен с управляющим .

   входом ключа и входом первого функционального преобразователя, выход которого подключен к первому входу первого , сумматора, второй ' вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, к которому подключен управляющий вход блока выборки-хранения, выход первого сумматора соединен с первым входом блока перемножения, выход которого через ключ соединен с седьмым входом компаратора, причем второй вход блока перемножения соединен с выходом второго сумматора, первый вход которого через блок выборкихранения соединен с выходом источника управляющего напряжения, а второй, третий и четвертый входы второго сумматора соединены с· выходами интегратора, а также первого и второго коммутаторов.

   >