SU964954A1

SU964954A1 - Method of control of static converter

Info

Publication number: SU964954A1
Application number: SU802899687A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Мордвинов; Станислав Иванович Королев; Григорий Павлович Казьмин
Priority date: 1980-03-27
Filing date: 1980-03-27
Publication date: 1982-10-07

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к статическим преобразователям со ступенчатой формой выходного напряжения, в которых выходное напряжение получают за счет коммутации вторичных обмоток силового трансформатора инвертора, работающего на повышенной частоте.The invention relates to a converter technique, in particular to static converters with a stepped form of the output voltage, in which the output voltage is obtained by switching the secondary windings of the inverter power transformer operating at an increased frequency.

Известен способ управления статическим преобразователем, состоящий в том, что подают переменное напряжение повышенной частоты от источника с несколькими отводами на циклоконвертор и формируют выходное напряжение путем переключения отводов источника [1].A known method of controlling a static converter, which consists in supplying an alternating voltage of increased frequency from a source with several taps to the cycloconverter and generating an output voltage by switching the taps of the source [1].

Недостатком устройства, реализующего данный способ является зависимость гармоническо- ₁₅го состава, их амплитуд и фазы первой гармоники от коэффициента мощности нагрузки.A disadvantage of the device for implementing this method is the dependence of ₁₅ garmonichesko- composition, their amplitude and phase of the first harmonic of the load power factor.

Наиболее близким к изобретению по техническим средствам и достигаемому результату является способ управления статическим преоб- 20 разователем, содержащим два автономных инвертора повышенной частоты, два выходных трансформатора, вторичные обмотки которых имеют по несколько отводов с подключенным между отводами циклоинвертором, состоящий в том, что регулируют величину выходного напряжения путем переключения отводов трансформаторов, причем напряжение одного из инверторов регулируют путем двухсторонней широтно-импульсной модуляции [2].The closest to the invention in terms of technical means and the achieved result is a method of controlling a static converter containing two autonomous inverters of increased frequency, two output transformers, the secondary windings of which have several taps with a cycloinverter connected between taps, which consists in regulating the value output voltage by switching the taps of the transformers, and the voltage of one of the inverters is regulated by two-sided pulse-width modulation [2 ].

Однако для данного способа управления характерно низкое качество выходного напряжения.However, this control method is characterized by a low quality of the output voltage.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения.The purpose of the invention is to improve the quality of the output voltage.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления статическим преобразователем частоты формируют напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу между первой гармоникой выходного напряжения и опорным напряжением, и дополнительно сдвигают задний фронт модулированного напряжения инвертора пропорционально фазовому сдвигу.This goal is achieved by the fact that in the method of controlling a static frequency converter, a voltage proportional to the phase shift between the first harmonic of the output voltage and the reference voltage is generated, and the trailing edge of the inverter modulated voltage is shifted in proportion to the phase shift.

На фиг. 1 представлена одна из схем статического преобразователя с промежуточным звеном повышенной частоты; на фиг. 2 - диаграммы напряжений на отдельных элементах схемы, поясняющие суть предлагаемого способа управления.In FIG. 1 shows one of the circuits of a static converter with an intermediate link of increased frequency; in FIG. 2 - voltage diagrams on the individual elements of the circuit, explaining the essence of the proposed control method.

Преобразователь содержит основной 1 и дополнительный 2 инверторы с согласующими трансформаторами 3 и 4, циклоинвертор на 5 тиристорах 5-16, подключенный к отводам вторичных обМоток 17—28, согласующих трансформаторов. ‘The converter contains the main 1 and additional 2 inverters with matching transformers 3 and 4, a cyclo-inverter with 5 thyristors 5-16 connected to the taps of the secondary windings 17-28, matching transformers. ‘

Системы управления основным инверторомControl systems for the main inverter

29, циклоконвертором 30, дополнительным 10 инвертором 31, связанные между собой, подключены к цепям управления ключевых элемен- . Тов статического преобразователя. Блок обратной связи 32, соединенный с выводом преобразователя, подключен к системе управления 15 дополнительным инвертором. Блок стабилизации фазы 33 связан с выходом преобразователя системами управления циклоконвертором и дополнительным инвертором. На входе преобразователя включена нагрузка 34. 2029, a cyclo-converter 30, an additional 10 inverter 31, interconnected, connected to the control circuit of the key elements. Tov static converter. Feedback block 32 connected to the output of the converter is connected to the control system 15 by an additional inverter. The phase stabilization unit 33 is connected to the converter output by the cycloconverter control systems and an additional inverter. At the input of the converter, a load of 34 is turned on. 20

Рассмотрим способ управления статическим преобразователем, формирующим на выходе напряжение с количеством тактовых интервалов, равных шести, и подинтервалов К=2, а ток нагрузки через нуль переходит на третьем 25 тактовом интервале. Нерегулируемый : инвертор 1 обеспечивает получение переменного напряжения 35, а регулируемый инвертор 2 - напряжения 36. Указанные напряжения через согласующие трансформаторы 3 и 4 зо поступают на циклоконвертор, который обеспечивает получение ступенчатого напряжения 37. Управление ключевыми элементами основного (нерегулируемого) инвертора осуществляется от системы управления 29, которая формирует сигналы управления прямоугольной формы. Это же напряжение поступает на систему управления циклоконвертором, которая задает определенную последовательность включения тиристоров демодулятора. Система управления дополнительным инвертором 31 предназначена для получения сигналов управления ключевыми элементами дополнительного инвертора 2 в функции выходного сигнала блока обратной связи 32. В стабилизированных преобразователях дополнительный инвертор обеспечивает поддер жание на выходе стабильного напряжения неза висимо от величины нагрузки и напряжения питания. Согласно предложенного способа . управления требуется застабилизировать фазу ступенчатого напряжения. Для этой цели слу'жит блок стабилизации фазы 33, на который подается ступенчатое напряжение с нагрузки и опорное. Опорное напряжение формируется путем подачи сигналов с выхода системы управления циклоинвертором, например, на синхронизацию ведомдго мультивибратора в моменты изменения полярности выходного .(ступенчатого) напряжения демодулятора. Напряжение 38, про45 порциональное фазовому сдвигу между первой гармоникой с ступенчатого напряжения и опорным, с выхода блока стабилизации фазы поступает в систему управления 31 и дополнительно определяет сдвиг заднего фронта напряжения 36 дополнительного инвертора 2. При нагрузках, коэффициент мощности которых меньше cos Л /18 , фазы первой гармоники ступенчатого напряжения и опорного совпадают, )ι сигнал с выхода блока 33 равен нулю. В ртом случае реализуется двухсторонняя симметричная широтно-импульсная модуляция напряжения 36. По мере снижения коэффициента мощности нагрузки напряжение на выходе блока 33 увеличивается и определяет дополнительный сдвиг среза импульса напряжения 36, т. е. реализуется двухсторонняя несимметричная широтно-импульсная модуляция напряжения 36. Внличина напряжения с выхода блока стабилизации фазы определяется только коэффициентом мощности нагрузки.Let us consider a control method for a static converter that generates a voltage with the number of clock intervals equal to six and K = 2 sub-intervals, and the load current passes through zero at the third 25 clock interval. Unregulated: inverter 1 provides AC voltage 35, and adjustable inverter 2 provides voltages 36. These voltages are fed through matching transformers 3 and 4 to the cyclo-converter, which provides step voltage 37. The key elements of the main (unregulated) inverter are controlled from the control system 29, which generates rectangular control signals. The same voltage is supplied to the cycloconverter control system, which sets a certain sequence for switching on the thyristors of the demodulator. The control system of the additional inverter 31 is designed to receive control signals of the key elements of the additional inverter 2 as a function of the output signal of the feedback block 32. In stabilized converters, the additional inverter provides a stable voltage output regardless of the load and the supply voltage. According to the proposed method. control is required to stabilize the step voltage phase. For this purpose, a phase 33 stabilization unit is served, to which a step voltage from the load and a reference voltage are applied. The reference voltage is formed by applying signals from the output of the cycloinverter control system, for example, to synchronize the output multivibrator at the moments of polarity change of the output (step) voltage of the demodulator. The voltage 38, which is proportional to the phase shift between the first harmonic from the step voltage and the reference voltage, is supplied to the control system 31 from the output of the phase stabilization unit and additionally determines the shift of the trailing edge of the voltage 36 of the additional inverter 2. At loads whose power factor is less than cos L / 18, the phases of the first harmonic of the step voltage and the reference coincide,) ι the signal from the output of block 33 is equal to zero. In the latter case, two-sided symmetric pulse-width pulse-width modulation of voltage 36 is implemented. As the load power factor decreases, the voltage at the output of block 33 increases and determines an additional shear cut-off of voltage pulse 36, that is, a two-sided asymmetric pulse-width pulse-width modulation 36 is implemented. the output of the phase stabilization unit is determined only by the load power factor.

Аналогичным образом управляются статические преобразователи, в которых циклоконвертор выполнен по другой схеме.Static converters are controlled in a similar way, in which the cycloconverter is designed in a different way.

Введение в структуру статического преобразователя выходного фильтра так же приводит к сдвигу фазы выходного напряжения, стабилизация которой особенно важна при параллельной работе подобных преобразователей в системе гарантированного электроснабжения. Предлагаемый способ управления обеспечивает стабилизацию фазы выходного напряжения и в статических преобразователях с выходными фильтрами. Таким образом, предлагаемый способ управления статическими преобразователями с промежуточным звеном повышенной частоты обеспечивает повышение качества электрической энергии за счет стабилизации фазы первой гармоники выходного напряжения, т. е. повышает коэффициент мощности преобразователя.The introduction of the output filter into the structure of the static converter also leads to a phase shift of the output voltage, the stabilization of which is especially important during the parallel operation of such converters in a guaranteed power supply system. The proposed control method provides stabilization of the phase of the output voltage in static converters with output filters. Thus, the proposed method for controlling static converters with an intermediate link of increased frequency provides an increase in the quality of electric energy by stabilizing the phase of the first harmonic of the output voltage, i.e., it increases the power factor of the converter.

Claims

The invention relates to a converter technique, in particular to static converters with a stepped output voltage, in which the output voltage is obtained by switching the secondary windings of a power transformer of an inverter operating at an increased frequency .: A method for controlling a static converter, which consists of that supply an alternating voltage of increased frequency from a source with several taps to the cycloconverter and form the output voltage by switching the taps of the source 1. The disadvantage of the device implementing this method is the dependence of the harmonic composition, their amplitudes and the phase of the first harmonic on the power factor of the load. The closest to the invention of technical means and the result achieved is a method of controlling a static converter containing two autonomous inverters of increased frequency, two output transformers, the secondary windings of which have several taps with a cyclo-inverter connected between the taps, which consist in regulating the output voltage by switching the transformer taps, and the voltage of one of the inverters is controlled by two-way pulse width modulation (2 However, this control method is characterized by a low output voltage quality and. The purpose of the invention is to improve the quality of the output voltage. The goal is achieved by forming a voltage proportional to the phase shift between the first harmonic of the output voltage and the reference voltage in the control method of the static frequency converter. voltage, and additionally shift the trailing edge of the modulated voltage of the inverter is proportional to the phase shift. FIG. 1 shows one of the static converter circuits with an intermediate link of increased frequency; in fig. 2 shows voltage diagrams for individual circuit elements 39, which clarify the essence of the proposed control method. The converter contains main 1 and additional 2 inverters with matching transformers 3 and 4, Shch1kloinvertor on thyristors 5-16, connected to the taps of secondary windings 17-28, matching transformers. The control systems of the main inverter 29, cycloconverter 30, additional inverter 31, interconnected, connected to the control circuits of the key elements toB of the static converter. The feedback unit 32, connected to the output of the converter, is connected to the control system by an additional inverter. The phase stabilization unit 33 is connected to the output of the converter by the cycloconverter control systems and the incremental inverter. A load 34 is turned on at the input of the converter. Consider a method of controlling a static converter that generates a voltage at the output with a number of clock intervals equal to a gap, and subintervals, and the load current through zero passes at the third clock interval. Unregulated; Inverter 1 provides alternating voltage 35, and adjustable inverter 2 provides voltage 36. The indicated voltages through matching transformers 3 and 4 are fed to the cycloconverter, which provides step voltage 37 The key elements of the main (non-regulated) inverter are controlled control 29, which generates square-shaped control signals. The same voltage is applied to the cycloconverter control system, which sets a specific sequence for switching on the demodulator thyristors. An interrupter system 31 is designed to receive control signals for key elements of an additional inverter 2 as a function of the output signal of feedback unit 32. In a stabilized transducer, an additional inverter maintains a stable voltage at the output regardless of the load and supply voltage. According to the proposed method. control is required to stabilize the step voltage phase. For this purpose, a phase stabilization unit 33 is provided, to which a step voltage is applied from the load and a reference voltage. The reference voltage is generated by applying signals from the cyclo-inverter control system, for example, to synchronize the slave multivibrator at the moments of polarity of the output (step voltage of the demodulator. Voltage 38 proportional to the phase shift between the first ga | emonic from the step voltage and reference, from the output of the phase stabilization unit enters the control system 31 and additionally determines the shift of the falling edge of the voltage 36 of the additional inverter

2. With loads whose power factor is less than cos Jl j, the phases of the first harmonic of the step voltage and the reference one coincide, the signal from the output of block 33 is zero. In this case, two-sided symmetric pulse-pulse modulation of voltage 36 is realized. As the power factor of the load decreases, the voltage at the output of block 33 increases and determines the additional shift of the voltage pulse cut 36, i.e., two-sided asymmetrical width pulse modulation of voltage 36. The voltage from the output of the phase stabilization unit is determined only by the power factor of the load. Static converters are controlled in a similar way, in which the cycloconverter is made according to a different scheme. Introduction to the structure of the static converter of the output filter also leads to a phase shift of the output voltage, stabilization of which is especially important when parallel working of such converters in the system of guaranteed power supply. The proposed control method provides for stabilization of the output voltage phase and in static converters with output filters. Thus, the proposed method of controlling static converters with an intermittent frequency boost link improves the quality of electrical energy by stabilizing the phase of the first harmonic of the output voltage, i.e., increases the power factor of the converter. Claim Method A method for controlling a static converter comprising two autonomous inverters of increased frequency, two output transformers, the secondary windings of which have several taps, with a cycloconverter connected between the taps, which regulate the value of the output voltage by switching the taps of transformers, and the voltage one of the inverters is controlled by two-way pulse width modulation, characterized in that, in order to improve the quality of the output voltage, rmiruyut by switching the voltage proportional to the phase shift between the first harmonic of the voltage output voltage and the reference voltage, and further the trailing edge shift modulirovan5964954 "

The voltage of this inverter is proportional-1. USSR Author's Certificate N ° 653716,

rationally phase shift. H 02 R 13/16, 1976.

Sources of information, 2. USSR author's certificate in application

taken into consideration at examination No. 2641898 / 24-07, 1978 (prototype).

H