Способ фазового управления вентильным преобразователем

Способ фазового управления вентильным преобразователем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Соцналмстмцвски»

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

I (6l) Дополнительное к авт. свна-ву (22) Заявлено 1 8.05. 76 (21) 23 62340/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликовано 15.04.795юллетень № 14

Дата опубликования описания 19.04.79

2 (5)) М. Кл.

Н О2 P 13/16

Гввударотвеииый комитет

СССР ко делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.. 58 (088.8) (72) Автор изобретения

А. Т. Матчак (71) Заявитель (54) СПОСОБ ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ нальной зависимости угла управления от угла коммутации

Отсутствие такой зависимости вызывает наклон внешних характеристик преобразователей, который увеличивается с увеличением у . Наряду с увепичением наклона внешней характеристики с увеличением у, в инверторах уменьшается также угол запирания о и, следовательно, уменьшается динамическая устойчивость инверторов., Целью изобретения является увеличение жесткости внешней характеристики преобразователя путем получения инвариантной по отношению к частоте напряжения синхронизации функциональной зависимости угла управления от угла коммутации для изменения величины и знака наклона внешней характеристики преобразователей, а также уменьшение результатов интегрирования при коммутациях, происходяших в первом такте работы интеграл. тора или до начала первого такта..Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в тиристорных преобразователях.

Известны способы фазового управления вентильными преобразователями, при которых угол управления не зависит от частоты напряжения синхронизации. Частотнонезависимость угла управления достигается в этих случаях методом двухтактного интегрирования с использованием магнитных интеграторов (1) или же интеграторов на базе источников тока (2) .

Известен также способ фазового управления вентильнымн преобразователями, и котором также используются метод

15 двухтактного интегрирования, что достигается с помошью интегратора на инвертирующем усилителе с конденсатором в цепи обратной связи (3 1 .

Однако ни в одном иэ известных способов фазового управления вентильными преобразователями не имеется функцио»

,657566

657566

0,leos% A

Uem достигается тем, что в епособе фазового управления вентипьным преобра зователем,состоящим в том, что в течение первого попупериода напряжения синхронизации интегрируют первый постоянный S сигнал, в течение второго попупериода напряжения синхронизации интегрируют бопьший по величине.и противоположный по знаку второй постоянный сигнал и формируют сигнал управления в момент 1О достижения результатов интегрирования нулевого значения, результат интегрирования уменьшают на величину пропорциональную времени коммутации, за время коммутации интегрируется третий постоян- >> ный сигнал, противоположный по знаку первому, а время коммутации преобразовывается во вспомогатепьную величину, сохраняемую до начала второго попупериода напряжения синхронизации и вычитаемую от результата интегрирования до момента формирования фазы.

На фиг. 1 приведен один из вариантов устройства, реализующего данный способ: на фиг. 2 — временные диаграммы, где а - ось инвертированного напряжения И и инвертированного тока 4, б - ост выходного напряжения интегратора Оп (1 ) для первого случая; в - ось выходного напряжения интегратора для второго случая; r - напряжения по.конденсатору 14.

Предлагаемое устройство состоит иэ кпю чей 1 — 6, интегратора 7,собранного на операционном усилителе 8 с конденсатором 9 в цепи отрицательной обратной связи, входных резисторов интегратора

10 и 1 1, нуль-органа 12, источника тсь. ка 13 и вспомогательного конденсатора 14.

Выходное напряжение управ пяемсго

40 вентильного преобразователя зависит не только от угда напряжения Ф-, но и от угла коммутации у . Так, например, среднее значение выпрямленного напряжения

U< однофазного выпрямителя связано с

45 амппитудой напряжения питания Ц. зависимостью м 3 3

U = — ась(+ y)+cosaLJ соф+ — )соя — (Ц, 50

Выходное напряжение И, например однофаэного инвертора, свяэ:гно с напряжением питания Ud аналогичной зависим стью

?U и

55 (2) U

0,9соф- — )cos L

Х где P - угол опережения инвертора.

Прп неизменном напряжении И (для спучая выпрямителя (1) ипи напряжения

И с дпя спучая инвертора (2) неизменных углах с и )5, изменение нагрузки приводит к изменению угла у и, следовательно, выходного напряжения выпрямитепя ипи инвертора, т.е. к наклону их вне иних характеристик. У инвертора, кроме вышеуказанного, с увепичением уменьшается и угол эапирания

6 (6" = P — )" ), что уменьшает динамическую устойчивость инвертора, особенно в области малых углов Р, Если бы угол управления ипи, например, угол опережения зависел не только от управляющего воздействия Д, но и от угла у, т.е. имел функцию преобразования типа

P= KiA +К ., где 1 Ъ К >i0 (3), Ъ то с помощью выражения (3), изменяя К, можно было бы изменить величину и знак наклона внешней характеристики инвертора при подстановке выражения (3) в (2}

1J0,9coaf(%A + К - — }cos— э- т (4) .

2 2

При A = СОйФ1 и К = 0,5, с учетом, 9 что при " . < 25 эл.град. СОЬ ф1, выражение (4) примет вид: т.е., зависимость Q от у в этом случае отсутствует. При 0,5 ) К ) О, внешняя характеристика имеет накпон, при

1Ъ К> 0,5 м — подьем.

Функцию преобразования типа (3) можно получить с помощью устройства (фиг.1), работающего по предлагаемому способу. При коммутации тока i = 3 (фиг.2а), происходящей в первом этапе работы интегратора, т.е. в интервапе времени

"г

2 б(5 2 2) когда ключ 1 замкнут в момент 1 на время включается ключ 2. В момент t.> отключения кпюча 1 напряжение на выходе интегратора достигнет величины (фиг, 2, ось б):

U (t )= f Udt Vdt

2 где С - постоянная времени интегратора, = Я С

657566

R4 - сопрогивпение входного резис»тора 10 интегратора 7;

C> - емкость интегрирующего конденсатора 9.

В момент 1 вкпючается ключ 3 и S напряжение U< (t ) начинает уменьшаться. Момент достижения Ц, { t ) нуп вого уровня определяется из выражения

g () U {< }- - (u -0 ( ь и б л s ч ) 2

«о

tg с учетом выражения (5) получим и1 Цэ

p t f,{ „«), . „(6)»

R 2

26

ПриU = KU где 1 К>0, выражение

Ь (6j примет вид: = ж{1- — )+ К {7)

U, 2 2S

Таким образом, путем интегрирования напряжения U KU> aa время t a

3 2. Т выбором К в укаэанных пределах можно получить различной степени коррекцию формируемого угпа опережения Р по предыдущему угпу

Кпюч 4 замыкается при в«Цл < (4 0« определяемым нуль-органом 12.

При коммутации, происходящей до начала первого такта, т.е. в интервале времени от 0 до t«, на время t включается ключ 5, подключая Is источнику тока 13 вспомогательный конденсатор

14. Полученный конденсатором заряд в этом случае равен (10), 1 Способ фазового управления вентиль «О ным преобразователем, состоящий в том, ч.ю в течение первого попупериода напряжения синхронизации интегрируют первый постоянный сигнал, в течение второго попупериода напряжения синхронизации интегрируют бопьший по величине и противопопожный по знаку второй постоянный сигнал и формируют сигнап управления в момент достижения результатом интегрирования нулевого значения, о т и и ч а—

И ю шийся тем, что, с цепью увепичения жесткости внешней характеристики преобраэоватепя путем получения инвариантной по отношению к частоте напряжения синхронизации функциональной за55 висимости угла управления от угла ком мутации, дпя изменения веничины и знака наклона внешней характеристики преобра» эоватепя, результат интегрирования умень (8) 1 =T {t t}=т{, )+t и U

2 в 6 2 О2

Тогда угол опережения равен

Этот заряд сохраняется до момента начала второго такта (фиг, 2, ось в), Ключ 1 замкнут с момента t до мо5, В момент t.5 рирующего конденсатора равен

«.

-ц (1 }C = — } U,sÍ.I. = — — u С {9)

1 Т z

В момент t g включаются кпюч 3 B ключ 6, который подключает на вход интегратора заряженный вспомогательный конденсатор 14. Резистор 11 выбирают из усповия (4-5) Р CgC (t.g — 4p } « т.е. иэ условия практически полного разряда конденсатора 14 через резистор 11 за минимально возможное время формирования фазы t - t 5 . Так как идеапьный усипйтепь 8 нг потребляет тока, а потенциап его входа равен нулю, то весь ток разряда вспомогательного конденсатора 14 потечет через конденсатор

9 интегратора, уменьшая тем самым его заряд. Момент формирования фазы наступит при уменьшении заряда (напряжения) интегрирующего конденсатора др нуля (фиг. 2, ось г). Бапанс зарядов конденсатора 9 запишется спедующим образом: и,к c,=а, s

4 откуда с учетом выражений (8) и (9) подучим

При 3Р = KU выражение (10) примет вид выражения (7), Таким образом, предлагаемый способ управпения позволяет получить неэавися шую от частоты синхронизирующего I«аггряжения регулируемую функциональную зависимость угла опережения от угла коммутации.

Все вышесказанное в одинаковой мере справедливо и дпя случаи выпрямителя.

Формула изобретения

657566

Осп

В и„

О Ф, 5 Ф 5

Рог. 2

Ш1ИИПИ Заказ 1820/55 Тираж 856 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 шают на величину, пропорциональную времени коммутации.

2. Способ по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения результата интегрирования при коммутации, происходящей в первом полупериоде напряжения синхронизации, в течение времени коммутации интегрируют третий постоянный сигнал, противоположный по знаку первому.

3. Способ по п, 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения результата интегрирования при коммутации, происходящей до начала первого полупериода напряжения синхронизации время коммутации преобразовывается во вспомогательную величину, сохраняемую ее до начала второго полупериода напряжения синхронизации и вычитаемую от результата интегрирования до момента формирования фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 436429 кл. Н 02 P 13/16, 1974.

2. Матчак А. Г. Одноканальная система управления самовозбуждающегося инвертора тока, Сб. научно-технических статей Приборы и системы управления". НИИ ТЭЗ им. М. И. Калинина, Таллин, 1975, с. 183-188.

3. Волгин Л. И. фазоимпульсный модулятор с линейной функцией преобразования, Сб, научно-технических статей "Приборы и системы управления", НИИТИ, Таллин, 1972, с. 172-173.