SU1162009A2 - Способ стабилизации посто нного тока конвертора - Google Patents

Abstract

СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ .ПОСТОЯННОГО ТОКА КОНВЕРТОРА по авт. св. № 769515, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  быстродействи  стабилизации тока в режиме непрерывного тока обмоток реактора и отсутстви  рекуперации избыточной энергии реактора в источник питани , заданное напр жение формируют в виде линейно нарастакщего с эталонной скоростью напр жени  в интервале времени, отсчитываемом от очередного момента прекращени  потреблени  тока питающей сети.

Description

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано дл  питани  аппаратуры св зи.. По основному авт. св., № 769515 известен способ стабилизации посто н ного тока конвертора резонансного типа, заключающийс  в том, что интегрируют ток дроссел , сравнивают контролируемую и заданную величины, напр жений, формируют в моменты их равенства сигналы управлени  тиристо рами конвертора и измен ют скважность импульсов тока, потребл емого от питающей сети, генерируют сигналы посто нной частоты подключени  конвертора к питающей сети, измер ют результат указанного интегрировани  тока дроссел , передаваемого нагрузк в интервале времени, отсчитываемом от очередного момента прекращени  потреблени  тока питающей сети,, использзпот этот результат в качестве указанной контролируемой величины и прекращают потребление тока от питающей сети в моменты равенств контролируемой и заданной величины напр жений l Известный способ используетс  дл  стабилизации посто нного тока конверторов, работающих как в режиме непрерывного тока обмоток реакто ра без рекуперации энергии в источн питани , так и в режиме прерывистог тока с рекуперацией избыточной энер гии дроссел  в источник питани . Работа конвертора в первом из упом нутых режимов выгоднее, чем во втором, так как позвол ет лучше использовать элементы конвертора за счет меньщего действующего значени  тока, протекающего через элементы, при том же его среднем значении, и иметь более высокий КПД за счет исключени  потреблени  избыточной энергии и ее возврата в источник пи тани . Однако быстродействие системы стабилизации посто нного тока во втором из рассматриваемых режимок вьше, чем в первом (соответственно 0,5 периода и 10-30 периодов промежуточной частоты). Таким образом, данный способ ста билизации тока конвертора, работающего в режиме непрерьюного протекани  тока в обмотках дроссел  (реакт ра) и отсутстви  рекуперации избыто ной энергии этого дроссел  в источ0092 ник питани , не обеспечивает высокого быстродействи  стабилизации тока. Указанньм недостаток известного способа обусловлен тем, что стабилизируетс  ампер-секундный интеграл тока (q const) в течение интервала времени между двум  очередными моментами прекращени  потреблени  тока от источника питани  (Ъ,(), длительность которого измен етс  в ходе переходного процесса и только через р д периодов, в установившемс  режиме работы, становитс  равной фиксированной длительности полупериода напр жени  задающего генератора (Т). Поэтому среднее значение выпр мленного тока, равное , остаетс  посто нным при изменении длительности интервала и ( . Цель изобретени  - повьшение быстродействи  стабилизации посто нного тока преобразовател  электроэнергии , работающего в режиме непрерывного тока обмоток реактора и отсутстви  рекуперации избыточной энергии упом нутого реактора в источник питани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу стабилизации посто нноготока конвертора интегрируют ток дроссел , сравнивают контролируемую и заданную величины напр жений, формируют в моменты их равенства сигналы управлени  тиристорами конвертора и измен ют скважность импульсов тока, потребл емого от питающей сети, генерируют сигналы посто нной частоты подключени  конвертора к питающей сети, измер ют результат указанного интегрировани  Тока дроссел , передаваемого нагрузке , в интервале времени отсчитьшаемом от очередного момента прекращени  потреблени  тока питающей сети, используют этот результат в качестве указанной контролируемой величины и прекращают потребление тока от питающей сети в моменты равенства контролируемой и заданной величины напр жений, заданное напр жение формируют в виде линейно нарастающего . с эталонной скоростью напр жени , в течение интервала времени, отсчитываемого от очередного момента прекращени  потреблени  тока питающей сети. При зтом контролируемый амперсекун; ный интеграл тока измен ют пр мо 3 пропорционально длительности интервала между двум  очередными момента ми прекращени  потреблени  тока питающей сети. Теоретическа  основа предложенного способа стабилизации посто нного тока на выходе преобразовател  электроэнергии, работающего в режиме непрерывного тока обмоток реакто ра и отсутстви  рекуперации избыточ ной энергии реактора в источник питани , заключаетс  в следующем. Среднее значение тока нагрузки при отсутствии конденсатора на выходе выпр мительного моста равно среднем за полупериод значению тока одного плеча упом нутого выпр мительного моста. В течение одной части каждого полупериода, обозначаемой t с индексом ,, ;,u.4)4,,.. происходит нарастание тока реактора а в течение другой, обозначаемой с индексом ,, ,-2(мОг.-, происходит спад его тока. Суммарна  длительность интервалов в течение одного и того же к-го полупериода посто нна, T.e.,C,,.,(4t,(, Суммарна  же длительность следующих друг за другом интервалов, отно с щихс  к разным полупериодам сигна лов управлени , измен етс  в ходе переходных процессов, т.е. 2((y;-irK-i)( UK-1 fuk УТ и становитс  равной Т только в уста новившемс  режиме работы. Поэтому дл  повышени  быстродействи  стабилизации тока в течение каждого измен ющегос  по длительности суммарного интервала bj, образованного подынтервалами спада и последующего нарастани  тока реактора, необходимо формировать заданное напр жение не посто нным, а линейно нарастающим с эталонной скоростью, не завис щей от величины питающего напр жени  и сопротивлени  нагрузки. При этом среднее значение тока за интер вал /i равно ЧхН «Контролируемое напр жение равно вольт-секундному интегралу падени  напр жени  на резисторе R от протекающего по этому резистору тока 94 в течение интервала Ьк, деленному на посто нную времени T|o consi. .р «-т Заданное напр жение к концу, интервала времени 0(Дц равно и,-т-й., где Up congt; Tjo con6tv скорость нарастани  заданного напр жени . Из услови  равенства контролируемого и заданного напр жений U (UK) и 7, (UK) следует, что и„-Ч | Con5t . Zo На фиг. 1 представлена электрическа  схема конвертора (преобразовател  электроэнергии) резонансного типа, работающего в режиме непрерывного протекани  тока в обмотках реактора и отсутстви  рекуперации избыточной энергии этого реактора в источник питани ; на фиг. 2 - временные диаграммы токов и напр жений на элементах преобразовател . Преобразователь состоит из силовой части и схемы управлени . В состав силовой части вход т резонансный полумостовой инвертор, питающийс  от источника посто нного напр жени  с выведенной средней точкой О, и мостовой выпр митель. Инвертор состоит из основных тиристоров 1 и 2, через которые протекает ток от источника питани  к нагрузке и вспомогательных тиристоров 3 и 4, через, которые протекает ток реактора при выключенных основных тиристорах, двухобмоточного реактора 5, коммутирующего конденсатора 6, силового трансформатора 7 и трансформатора 8 тока. Выпр митель состоит из диодного моста 9, к которому подключена нагрузка 10. Схема управлени  включает задающий генератор 11 фиксированной частоты, выпр митель 12 без фильтра, подключенный к вторичной обмотке трансформатора тока, интегратор 13 выходного напр жени  выпр мител  12, генератор 14 линейно нарастающего с эталонной скоростью (пилообразного ) напр жени , формирователь 15 запускающих импульсов интегратора 13 и генератора 14 и формирователи 16 сигналов управлени  вспомогательными тиристорами 3 и 4, компаратор 17, к входам которого подключены выходы интегратора 13 и генератора 14, выхо подключен к входам формировател  15 и устройства 18 первоначального запуска генератора 14, управл емого от задающего генератора 11 и-компара тора 17. В схеме может также присутствовать емкостный выходной фильтр (конденсатор) 19 выпр мител  9. На фиг. 2 изображены временные диаграммы 20 - тока ( (|у), протекающего в первичной обмотке трансформатора в течение некоторой части переходного процесса; 21 -напр жени  U | , пропорционального инте.гралу по времени от выпр мленного значени  тока выпр мител  12 и заданного выходного напр жени  генератора 14 ((J|(.)j измен ющегос  по линейному 3aKOHyj22- срецнего значени  выпр мленного тока выпр мител  9 (1) . Работа преобразовател  осуществл етс  следующим образом-. . Сигналы управлени  поступают на тиристоры 1 и 2 через интервалы врем ни .n9t. Если первый сигнал прихо дит на тиристор 1 в момент времени Т.2 начинает протекать ток чере тиристор 1, верхнюю половину обмотки реактора 5, трансформатор 8 тока, конденсатор 6 и силовой трансформатор 7. Одновременно происходит интегрирование выходного контролируемого напр жени  выпр мител  12 ((J|2) и возрастание по линейному закону заданного напр жени  генератора 14 ( Уц). В моментс:|(ц..2, когда Ui tt llnW срабатывает компаратор 17, и от формировател  16 сигналов управлени  подаетс  сигнал управлени  на тиристор 4. При этом к тиристору 1 прикладьюаетс  обратное напр жение, и он закрываетс . Направление протекани  тока через обмотки трансформаторов 7 и 8 и пластины конденсатора 6 измен етс  на противоположное, но абсолютна  величина тока уменьшаетс  (интервал ) Далее ток течет через нижнюю половину обмотки реактора 5 и тиристор 4. Протекание тока обусловлено энергией, накопленной в электрическом поле конденсатора 6 09б и магнитном поле реактора 5. В момент времени Т,, . поступает сигнал управлени  на тиристор 2, который открываетс . При этом тиристор 4 закры- . ваетс , а направление протекани  тока через трансформаторы 7 и 8 и конденсатор 6 остаетс  прежним, но его абсолютна  величина возрастает (интервалоц,). Б момент срабатывани  компаратора 17 (,,+t(,) подаетс  сигнал управлени  на тиристор 3. Тиристор 2 закрываетс , направление протекани  тока через трансформаторы 7 и 8 и конденсатор 6 измен етс  на противоположное (интервал Г(,, ). Далее снова открываетс  тиристор 1, и процессы повтор ютс . На интервалах типа t, происходит потребление энергии от источника питани , а на интервалах типа ji, рассе ние и перераспределение ранее накопленной в поле конденсатора 6 и реактора 5 энергии. При этом в течение любого интервала времени й, t2(ic-t) Р®Д значение тока нагрузки остаетс  посто нным при изменении как питающего напр жени , так и сопротивлени  нагрузки , если ток первичной обмотки трансформатора 7 достаточно велик дл  срабатывани  компаратора 17 в течение интервала времени, равного полупериоду частоты инвертировани . При первоначальном включении конвертора этот ток мал и срабатывани  компаратора 17, в течение нескольких первых периодов частоты инвертировани  не происходит. В течение этой части переходного процесса запуск генератора 14 происходит от устройства 18 первоначального запуска с частотой задающего, генератора 11, и сигналы управлени  на тиристоры 3 и 4 не поступают. Как только компаратор 17 сработает пер-. вый раз, прекращаетс  поступление сигналов запуска на генератор 14 от устройства 18 первоначального запуска « начинаетс  управление генератором 14 от формировател  15. Если на выходе выпр мител  9 установлен кон-, денсатор 19, то срабатывание компаратора 17 обычно происходит в течение первого полупериода работы инвертора в св зи с отсутствием первоначального зар да конденсатора 19. Однако как при наличии, так и при отсутствии конденсатора 19 при первоначальном включении конвертора стабилизаци  тока нагрузки начинаетс  с запаздыванием в несколько периодов частоты инвертировани  напр жени . Когда же конвертор выходит на установившийс  режим и затем скач .ком измен етс  величина питающего напр жени  , стабилизаци  тока нагрузки происходит безынерционно .

Предложенный способ стабилизации посто нного тока может быть применен дл  стабилизации тока нагрузки любого конвертора (преобразовател  посто нного напр жени  в посто нное) с широтно-импульсным управлением и последовательным включением ключа, реактора и нагрузки, работающего в режиме непрерывного протекани  тока в обмотках реактора при отсутствии рекуперации избыточной энергии реактора в источник питани .

Таким образом, предложенный способ стабилизации посто нного тока конвертора , работающего в квазиустановившемс  режиме непрерывного тока реактора без рекуперации его избыточной энергии в источник питани , позвол ет обеспечить инвариантность среднего

значени  посто нного тока нагрузки

к скачкам питающего напр жени  во врем  переходных процессов, вызванных этими скачками, без запаздьшани . Аналогичньй эффект достигаетс  и при

скачках сопротивлени  нагрузки при отсутствии фильтрового конденсатора тока нагрузки, т.е. обеспечиваетс  повьпиение быстродействи  системы стабилизации .

иг.1

Claims (1)

1. СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ .ПОСТОЯННОГО ТОКА КОНВЕРТОРА по авт. св.

   № 769515, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия стабилизации тока в режиме непрерывного тока обмоток реактора и отсутствия рекуперации избыточной энергии реактора в источник питания, заданное напряжение формируют в виде линейно нарастающего с эталонной скоростью напряжения в интервале времени, отсчитываемом от очередного момента прекращения потребления тока питающей сети.

   (Л (II)

   1 1162009