SU1453555A1 - Способ управлени стабилизированным выпр мителем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может бьп-ь использовано . дл  управлени  тиристорньй стабилизи- рованньм выпр мителем, предназначенным дл  стабилизации уровн  выходного напр жени  при измен ющихс  параметрах нагрузки. Целью изобретени   вл етс  улучшение качества стабилизации выходного напр жени  вьрр мите- л  в переходных процессах. С помощью источника эталонных напр жений 1 формируют сигнал задани , из которого на сумматоре 2 вычитают выходное напр жение вьптр мител  8, сглаженное силовым фильтром 9. Сигнал ошибки усиливают и интегрируют с помощью пропорхщонально-интегрального звена 3 и регулируют фазу импульсов управлени . Дл  повышени  качества стабилизации выходного напр жени  в переходных режимах определ ют максимальное и минимальное значени  выходного напр жени  на нагрузке 10 выпр мител  8 в статических режимах, формируют с помощью источников 13, 14 два эталонных сигнала, один из которых больше максимального, а другой меньше минимального измеренных значений выходного напр жени  в статических ре- жимахо Выходное напр жение вычитают из первого и второго эталонных сигналов в сумматорах 11, 12 и при больших отклонени х выходного напр жени  от номинального значени  в динамике выполн ют суммирование основного сигнала ошибки сумматора 2 с первым дополнительным сигналом ошибки сумматора 11 при его отрицательном знаке, и суммируют основной сигнал ошибки со вторым дополнительным сигналом ошибки сумматора 12 при его положительном знаке. 3 ил. ш (Л 4: сд 00 ел ел ел (ptie i

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  тиристорным стабилизированным выпр мителем, предназначенным дл  стабилизации уровн  выхного напр жени  при измен кнцихс  праметрах нагрузки.

Цель изобретени  - улучшение качества стабилизации выходного напржени  вьшр мител  в переходных режимах .

; На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства, реализующего прелагаемый способ; на фиг. 2 - принцпиальна  электрическа  схема части элементов устройства, с помощью ко рой формируетс  управл ющий сигнал iU

на фиг. 3 - диаграммы, по сн  Ьощие способ.

Устройство (фиг. 1) содержит ис- очник 1 сигнала задани , вькод ко- |торого через первый вход сумматора Подсоединен к входу пропорционально- интегрального (пи) звена 3.

Выход звена 3 подключен к первому входу блока 4 компараторов. Второй бход которого 4 соединен с блоком 5 Генераторов опорного напр жени , вхо tcoTOporo, в свою очередь, подключен К первичному источнику 6 питани . Вы Ход блока компараторов через блок 7 выходных каскадов соединен с управл ющим входом выпр мител  8. Силовой Йход управл емого выпр мител  8 соединен с выходом первичного источни- i|ca 6 питани . Выход управл емого вы- Йр мител  В через силовой фильтр 9 подключен к нагрузке 10 и к второму зрходу сумматора 2. Выход силового фильтра 9, кроме того, соединен с первыми входами сумматоров 11 и 12, йторые входы которых соединены с выходами источников 13 и 14 первого И второго эталонных сигналов соответственно . Выходы сумматоров 11 и 12 соединены соответственно с третьим и четвертым входами сумматора 2 через вентили 15 и 16, которые пропускают соответственно первый допол- Нительньй сигнал отрицательного зна- к;а и второй дополнительный сигнал Г оложительного знака.

Устройство содержит также клем- fsy 17 дл  подключени  к источнику Г сигнала задани , клемму 18 дл  подключени  к выходу силового фильтра 9 утфавл емого выпр мител  8, клемму 19 - дл  подключени  к выходу источ

to

5

20

25

35

JQ

40

45

0

5

ника 14 второго эталонного сигнала, клемму 20 дл  подключени  к выходу источника 13 первого эталонного сигнала и клемму 21 - выходна  клемма дл  подключени  к входу блока 4 компараторов . Второй сумматор It на принципиальной схеме представлен делителем напр жени  на резисторах 22 и 23, третий сумматор 12 - на резисторах 24 и 25, выходное напр жение (и Bt,,x) вычитаетс  из сигнала задани  (и) за счет резистбров 26 и 27. Сумматор 2 основного и дополнительного сигналов ошибки и ПИ-звено 3 собраны на операционном усилителе 28, охваченном отрицательной обратной св зью с помощью RC-цепочки 29 и 30. Дл  схемотехнической реализации остальных элементов устройства согласно фиг.-1 могут использоватьс  стандартные элементы преобразовательной техники. Так, в качестве компараторов блока 4 могут использоватьс  операционные усилители с большим коэффициентом усилени . Число компараторов равно числу вентилей выпр мител . Блок 5 генераторов опорного напр жени  представл ет собой набор генератора напр жени  пилообразной формы, синхронизированных с напр жением первичного источника 6 питани , в качестве которого может быть использован автономный синхронный генератор. Управл емый выпр митель может быть собран по любой известной схеме, например трехфазной мостовой. Силовой фильтр представл ет собой, например, одно- звенный Г-образный LC-фильтр.

Способ управлени  стабилизированным выпр мителем осуществл етс  следующим образом.

Выходное напр жение (U) источника 1 сигнала задани  через первый вход сумматора 2 и ПИ-звено 3 поступает на первый вход блока 4 компараторов . На второй вход блока 4 поступают опорные сигналы из блока 5 генераторов опорных напр жений, которые синхронизированы с напр жением фаз питающей сети первичного источника 6 питани . В блоке 4 компараторов формируютс  импульсы в моменты равенства опорных сигналов блока 5 и управл ющего сигнала с выхода блока 4, которые усиливают по мощности в блоке 7 выходных каскадов и подают на тиристоры управл емого выпр мител  8, который преобразует переменное

14

напр жение источника питани  6 в посто нное напр жение. Выходное напр жение вьпф мител  8 сглаживаетс  фильтром 9 и поступает на нагрузку 10 Также это напр жение вьпситаетс  из сигнала задани  с помощью сумматора 2 и поступает на первые входы сумматоров 11 и 12. В результате вычитани  выходного напр жени  из сигнала задани  и интегрировани  основного сигнала ошибки с помощью ПИ-звена 3 управл ю1 р|й Сигнал регулируетс  до тех пор, пока среднее значение выходного напр жени  выпр мител , снимаемое с выхода фильтра 9, не станет равно сигналу задани .

Таким образом, в статических ре- дкимах работы среднее значение вькод- ного напр жени  управл емого выпр мител  стабилизируетс  равным сигналу задани  за счет астатического характера регулировани  управл йщего сигнала, придаваемого системе интегральной частью пи-звена 3. В статических режимах возможны лишь небольшие отклонени  выходного напр жени  от сигнала задани  за счет пульсаций выходного напр жени  и за счет температурной нестабильности элементов системы управлени . В динамических режимах работы системы, вызванных скачкообразными изменени ми нагру- . зок 10 и напр жени  первичного источника 6 питани  возможны значительные отклонени  выходного напр жени  от сигнала задани . При по влении таких отклонений интегральна  часть ПИ-зве- на .3 не успевает быстро регулировать управл ющий сигнал, однако пропорциональна  часть пи-звена пропускает сигнал ошибки без задержки и позвол ет быстро регулировать управл ющий сигнал. Поэтому в переходных режимах управл ющий пропорционален сумме сигнала ошибки и интеграла от сигнала ошибки, причем такое суммирование осуществл етс  в самом ПИ-зве- не 3 за счет последовательного соединени  сопротивлени  29 и конденсатора 30.

Дл  повьгчени  быстродействи  и точности стабилизации выходного напр жени  коэффициент усилени  ПИ-зве- на выбирают как можно большим, а посто нную интегрировани  по возможности меньшей. Услови  такого выбора orpaHinieriM устоГшитюстьн) системы регулировани  и имеют РПОЛ1К; срределе-н5

ные пределы. За счет ограниченной устойчивости регулировани  в системе могут возникнуть автоколебани , что

заставл ет ограничивать коэффициент усилени  пропорциональной части пи-звена и не позвол ет реализовать вьюокое быстродействие и точность стабилизации выходного напр жени 

в динамике только за счет одного основного канала регулировани  управл ющего сигнала. Дл  устранени  этого недостатка осуществл етс  дополнительное регулирование управл ющего

сигнала в переходных режимах за счет двух дополнительных каналов обратной св зи, реагирукицих порознь на большие увеличени  и уменьшени  выходного напр жени  управл емого выпр мител .

Дополнительные каналы регулировани  (фиг, 1) содержат два сумматора 11 и 12, два источника 13 и 14 эта- лонньк сигналов, вентили 15 и 16.

,Первый эталонный сигнал источника 13 выбирают большим максимального значени  выходного напр жени  ((„у) в статических режимах работы, а второй эталонный сигнал источника 14 выбирают меньшим минимального значени  выходного напр жени  в статических режимах (фиг. За), Изменение выходного напр жени  в статических режимах определ ют заранее расчетным или

экспериментальным путем. При небольших изменени х выходного напр жени  (и, ) в статических режимах первый дополнительный сигнал ошибки на выходе сумматора 11 .имеет положительньй

знак, а второй дополнительный сигнал оржбки на выходе сумматора 12 имеет отрицательный знак, оба вентил  15 и 16 закрыты и не пропускают выходные сигналы сумматоров 11 и 12,на

вход сумматора 2. При этом на входе пи-звена действует сигнал огнибки, пропорционалъньп только сигналу разности между сигналом задани  и выходным напр жением и формирование

управл ющего сигнала осуществл етс  пропор1Ц1Онально сумме сигнала ошибки и интеграла сигнал  ошибки. При этом коэффициент усилени  и посто нную времени ПИ-звена выбирают предельно

позмохным по услови м устойчивости системы в статических режимах.

В переходном режиме за счет ограниченного коэффициента ус ьтеин  и быстродействи  ) возникают

значительные отклонени  выходного напр жени  (Ug,, ) от сигнала задани  (Up, и в этих режимах осуществл етс  дополнительное регулирование упг равл кщего сигнала дополнительными каналами, позвол ющее уменьшить отклонени  выходного напр жени  по сравнению с регулированием сигнала только по основному каналу управлени . Так, при сбросе нагрузки (фиг.З, момент времени t,) по вл етс  выброс выходного напр жени , превышающий первый эталонный сигнал (и,,).В результате знак первого дополнительного IB ным сигналом ошибки, что приводит

14535556

сигнала пропорционально сумме основного сигнала ошибки и интеграла от сигнала ошибки с коэффициентом пропор g циональности и посто нной интегрировани , выбранным по услови м устойчивости системы регулировани , то в статических режимах система устойчива , автоколебани  не возникают и 10 выходное напр жение стабилизируетс  с высокой точностью. В переходных режимах ос5|Тчествл етс  дополнительное суммирование первого либо второго дополнительного сигнала с основсигнала сумматора 11 измен етс  на отрицательный, вентиль 15 открываетс  и дополнительный отрицательный сигнал поступает через третий вход сумматора 2 на вход ПИ-звена. В результате входной сигнал ПИ-звена равен сумме основного сигнала ошибки и первого дополнительного сигнала и имеет отрицательньй знак, а выходной сигнал ПИ-звена быстро уменьшаетс  и увеличивает углы уп- : аБлени  вентил ми преобразовател , что приводит к уменьшению выходно1 о апр жени  вьтпр мител . Начина  с

н

и

ifioMeHTa времени t (фиг„ 3), выходное зо билизации.

к повышению быстродействи  регулировани  управл ющего сигнала. Устойчива  работа системы при этом сохран етс , так как при уменьшении откло20 нени  выходного напр жени  дополнительное суммирование и регулирование управл ющего сигнала прекращаетс , что не позвол ет возникнуть автоколебани м в системе. Повьш1ение быст25 родействи  регулировани  управл ющего сигнала позвол ет уменьшить отклонени  выходного напр жени  управл емого выпр мител  в переходных режимах и повысить качество его стаЙапр жение U,, становитс  меньше фервого эталонного сигнала (Uji), iji вентиль 15 снова закрываетс , от- шюча  дополнительньй канал регулировани  управл ющего сигнала. Аналогично работает второй дополнительный канал регулировани  при уменьшении выходного напр жени  (ив.,) ниже JBTOporo эталонного сигнала (Ugj) на интервале времени ъ (фиго 3), Йо с той разницей, что сигнал с выхода сумматора 12 в переходном режиме имеет положительный знак, увели- чиваюрдий дополнительно входной сигнал пи-звена, что сопровождаетс  5ыстрым увеличением управл ющего сигнала на выходе ПН-звена и быстрым увеличением выходного напр жени  выпр мител .

За счет суммировани  основного сигнала ошибки и дополнительрюго сигнала на входе ПИ-звана в переходных режимах уменьшаетс  отклонение выходного напр жени  по величине и по

35

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет, повысить качество ста- билизации выходного напр жени  в переходных режимах.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ управлени  стабилизирован- 40 ным вьтр мителем, заключаю1 1(ийс  в том, что формируют сигнал задани  выходного напр жени  вьлр мител , измер ют выходное напр жение выпр мител , формируют основной сигнал 45 ошибки, пропорциональный разности сигнала задани  выходного напр жени  выпр мител  и сигнала, пропорционального выходному напр жению выпр мител , формируют управл ющий сигнал, 5Q пропорциональный сумме основного сигнала ошибки и интеграла от основного сигнала ошибки, при этом коэффици- ент пропорциональности и посто нную времени интегрировани  выбирают по

   Способ управлени  стабилизирован 40 ным вьтр мителем, заключаю1 1(ийс  в том, что формируют сигнал задани  выходного напр жени  вьлр мител , измер ют выходное напр жение выпр мител , формируют основной сигнал 45 ошибки, пропорциональный разности сигнала задани  выходного напр жени выпр мител  и сигнала, пропорционал ного выходному напр жению выпр мите л , формируют управл ющий сигнал, 5Q пропорциональный сумме основного си нала ошибки и интеграла от основног сигнала ошибки, при этом коэффици- ент пропорциональности и посто нную времени интегрировани  выбирают по

   времени по сравнению с регулгфовани- g услови м устойчивости стабилизации ем управл ющего сигнала только с по-выходного напр жени  выпр мител ,

   мощью од}юго основного канала. По-формируют опорные сигналы, синхроскольку в стат1гческих режимах осущест- низированные с напр жени ми фаз пи- 1Ш етс  регулирование управл ющеготающей сети, в моменты равенства

   билизации.

   к повышению быстродействи  регулировани  управл ющего сигнала. Устойчива  работа системы при этом сохран етс , так как при уменьшении отклонени  выходного напр жени  дополнительное суммирование и регулирование управл ющего сигнала прекращаетс , что не позвол ет возникнуть автоколебани м в системе. Повьш1ение быстродействи  регулировани  управл ющего сигнала позвол ет уменьшить отклонени  выходного напр жени  управл емого выпр мител  в переходных режимах и повысить качество его ста

   Таким образом, предлагаемый способ позвол ет, повысить качество ста- билизации выходного напр жени  в переходных режимах.

   Формула изобретени 

   Способ управлени  стабилизирован- ным вьтр мителем, заключаю1 1(ийс  в том, что формируют сигнал задани  выходного напр жени  вьлр мител , измер ют выходное напр жение выпр мител , формируют основной сигнал ошибки, пропорциональный разности сигнала задани  выходного напр жени  выпр мител  и сигнала, пропорционального выходному напр жению выпр мител , формируют управл ющий сигнал, пропорциональный сумме основного сигнала ошибки и интеграла от основного сигнала ошибки, при этом коэффици- ент пропорциональности и посто нную времени интегрировани  выбирают по

   которых управл ющему сигналу, формируют иьшульсы управлени  тиристорами вьшр мител , о т л и ч, а ю щ и й- с   тем, что, с целью повьшени  качества стабилиза1ии выходного напр жени  выпр мител  в переходных режимах, определ ют максимальное и минимальное значени  выходного напр жени  выпр мител  в статических режимах, формируют первый эталонный сигнал, значение которого превышает указанное максимальное значение выходного напр жени , и второй эталонпропорциональный разности первого эталонного сигнала и сигнала, пропорционального выходному напр жению выпр мител , и второй дополнительный сигнал ошибки, пропорциональный разности второго эталонного сигнала и сигнала, пропорционального выходному напр жению выпр мител , и в случае, если первый дополнительный сигнал ошибки имеет отрицательное значение, осуществл ют суммирование основного и первого дополнительного сигналов ошибки, а в случае, если второй доный сигнал, значение которого не пре- 15полнительный сигнал ошибки имеет повьшиет указанное минимальное значе-ложительное значение, осуществл ют

   ние выходного напр жени , формируютсуммирование основного и второго допервьй дополнительный сигнал ошибки,полнительного сигналов ошибки.

   19 20

   пропорциональный разности первого эталонного сигнала и сигнала, пропорционального выходному напр жению выпр мител , и второй дополнительный сигнал ошибки, пропорциональный разности второго эталонного сигнала и сигнала, пропорционального выходному напр жению выпр мител , и в случае, если первый дополнительный сигнал ошибки имеет отрицательное значение, осуществл ют суммирование основного и первого дополнительного сигналов ошибки, а в случае, если второй дополнительный сигнал ошибки имеет по

   IS

   /7

   0гл

   -сг:

   Фиг. г

   lux