SU1721755A1 - Multiphase gated converter control unit - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  использовани  в частотно-регулируемом электроприводе. Цель изобретени  - надежность, снижение трудоемкости изготовлени , увеличение точности отработки сигнала задани . Многофазные выходы источников 1 и 2 основного опорного напр жени  (ООН) и дополнительного опорного напр жени  (ДОН) с помощью аналоговых коммутаторов 4 и 5 поочередно подключаетс  к входам блока 7 линеаризации, на другие входы которого поступает напр жение с выхода сумматора 6, пропорциональное линейному напр жению сети, и напр жение управлени  Uy, пропорциональное ЭДС вращени  двигател . Работой коммутаторов 4 и 5 через распределитель 11 управл ет многоканальный компаратор 8, который срабатывает в момент равенства опорного напр жени , снимаемого с источника 1 с суммой напр жений управлени  Uy и смещени  UCM. В момент равенства сигнала задани  тока з и выходного напр жени  блока 7 общий компаратор 9 вырабатывает импульс управлени , который, перейд  через формирователь 10 импульсов, с помощью распределител  12 передаетс  на соответствующие усилители мощности 13,адалее- на тиристоры преобразовател . 3 ил. СОThe invention relates to electrical engineering and is intended for use in a variable frequency drive. The purpose of the invention is reliability, reducing the labor intensity of manufacturing, increasing the accuracy of the task signal. The multiphase outputs of sources 1 and 2 of the main reference voltage (UN) and the additional reference voltage (DON) are connected alternately to the inputs of the linearization unit 7, to the other inputs of which the voltage from the output of the adder 6 is proportional to the linear voltage. mains voltage, and control voltage Uy, proportional to the emf of motor rotation. The operation of the switches 4 and 5 through the distributor 11 is controlled by a multichannel comparator 8, which is triggered at the moment of equality of the reference voltage taken from source 1 with the sum of the control voltages Uy and the offset UCM. At the moment of equality of the signal for setting the current s and the output voltage of the unit 7, the common comparator 9 generates a control pulse, which, having passed through the driver 10 pulses, is transmitted by means of the distributor 12 to the corresponding power amplifiers 13, the converter thyristors. 3 il. WITH

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в ведомых вентильных преобразовател х, предназначенных дл  электропривода посто нного или переменного тока.The invention relates to electrical engineering and can be used in driven valve converters designed for direct or alternating current electric drives.

Известно устройство дл  управлени  многофазным вентильным преобразователем , в котором количество каналов управлени , и количество узлов сравнени  вдвое меньше числа тиристоров. Уменьшенное число каналов управлени  потребовало применение распределител  импульсов, так как каждый канал формирует импульсы дл  двух тиристоров в двухфазном преобразователе или дл  четырех тиристоров в шестифазном преобразователе. Недостатком этого устройства  вл етс  то, что при работе на двигатель ухудшаетс  точность отработки сигнала задани  тока в режиме прерывистых токов , где характеристика преобразовател  оказываетс  сугубо нелинейными.A device for controlling a multiphase valve converter is known, in which the number of control channels and the number of reference nodes are half the number of thyristors. The reduced number of control channels required the use of a pulse distributor, since each channel generates pulses for two thyristors in a two-phase converter or for four thyristors in a six-phase converter. A disadvantage of this device is that, when operating on a motor, the accuracy of testing the current reference signal in the discontinuous current mode, where the characteristic of the converter turns out to be highly nonlinear, deteriorates.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство, содержащее источники основного и дополнительного опорного сигнала, при этом в него введен блок линеаризации , который формирует опорный сигнал по закону, соответствующему зависимости среднего значени  прерывистого тока преобразовател  от текущего угла управлени . В такой многоканальной системе управлени  каждый канал содержит последовательно включенные блок линеаризации , компаратор, формирователь импульсов; импульсы управлени  распредеVI ЮThe closest to the invention is a device containing sources of a main and auxiliary reference signal, and a linearization unit is inserted in it, which forms a reference signal according to a law corresponding to the dependence of the average value of the discontinuous current of the converter on the current control angle. In such a multichannel control system, each channel contains a linearly-connected linearization unit, a comparator, and a pulse shaper; control impulses

J СЛ СЛJ SL SL

л ютс  по тиристорам с помощью распределител . Недостаток такого устройства заключаетс  в сложности настройки, в асимметрии импульсов управлени ,,обусловленной неидентичностью всех каналов управлени , что приводит к снижению точности отработки сигнала задани .They are sent through the thyristors with the help of the distributor. The disadvantage of such a device lies in the difficulty of tuning, in the asymmetry of the control pulses, due to the nonidentity of all control channels, which leads to a decrease in the accuracy of the task signal.

Цель изобретени  - увеличение точности отработки сигнала задани , увеличение надежности и уменьшение габаритов.The purpose of the invention is to increase the accuracy of signal processing tasks, increase reliability and reduce dimensions.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено двум  группами аналоговых коммутаторов, двум  дополнительными сумматорами, общим компаратором и вторым распределителем, причем выходы источника основного опорного напр жени  соединены с информационными входами одной группы аналогичных коммутаторов и входами многоканального компаратора, выходы источника дополнительного опорного напр жени  соединены с информационными входами другой группы аналоговых коммутаторов , входы блока линеаризации соединены с выходами обеих групп аналоговых коммутаторов и выходом второго дополнительного сумматора, входы которого соединены с выходами аналоговых коммутаторов , управл ющие входы которых соединены с выходом первого распределител , выход блока линеаризации соединен с входом общего компаратора, выход которого соединен с входом формировател  импульсов , входы первого распределител  соединены с выходами второго распределител  и формировател  импульсов, выходы второго распределител  соединены с усилител ми мощности.This goal is achieved by the fact that the device is equipped with two groups of analog switches, two additional adders, a common comparator and a second distributor, the outputs of the source of the main reference voltage are connected to the information inputs of one group of similar switches and the inputs of the multichannel comparator, the outputs of the source of additional reference voltage are connected with the information inputs of another group of analog switches, the inputs of the linearization unit are connected to the outputs of both groups analog switches and the output of the second additional adder, the inputs of which are connected to the outputs of analog switches, the control inputs of which are connected to the output of the first distributor, the output of the linearization unit is connected to the input of a common comparator, the output of which is connected to the input of the first distributor to the outputs of the second the distributor and pulse generator; the outputs of the second distributor are connected to power amplifiers.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема блока лианеризации; на фиг.З - временные диаграммы , по сн ющие принцип работы предлагаемого устройства.Figure 1 presents the scheme of the proposed device; figure 2 - block diagram lianerization; FIG. 3 shows timing diagrams explaining the principle of operation of the proposed device.

Устройство (см.фиг.1) содержит источник 1 основного опорного напр жени , ис- точник 2 дополнительного опорного напр жени , формирователь 3 селекторных зон, две группы аналоговых коммутаторов А и 5, дополнительный сумматор 6, блок 7 линеаризации, многоканальный компаратор 8, общий компаратор 9, формирователь 10 импульсов, распределители 11 и 12, усилители мощности 13, при этом распределители 11 и 12 объединены в блок 14 распределителей, и дополнительный сумматор 15. Блок 7 (см.фиг.2) содержит первый, второй, третий сумматоры 16-18, нелинейный преобразователь 19, элемент 20 ИЛИ, четыре входа 21-24 блока линеаризации, выход 25 блока линеаризации. На первый вход 21 поступает основное опорное напр жение источника 1, которое получаетс  на выходе аналогового коммутатора 4. На второй вход 22 поступает дополнительное опорное напр жение от источника 2, которое получаетс  на выходе аналогового коммутатора 5. На третий вход 23 поступает управл ющее напр жение Uy, пропорциональное гладкой составл ющей выходного напр жени  (с обратным знаком), формиру0 емое источником управл ющего напр жени  (на фиг.1 не показан). На четвертый вход 24 поступает напр жение, пропорциональное мгновенному значению выходного напр жени  вентильного преобразовател The device (see Fig. 1) contains the source 1 of the main reference voltage, the source 2 of the additional reference voltage, the shaper 3 selector zones, two groups of analog switches A and 5, the additional adder 6, the linearization block 7, the multichannel comparator 8, common comparator 9, pulse shaper 10, distributors 11 and 12, power amplifiers 13, and distributors 11 and 12 are combined into distributor block 14, and additional adder 15. Block 7 (see Fig.2) contains first, second, third adders 16-18, non-linear converter s 19, OR element 20, four inputs 21-24 linearization unit, an output block 25 linearization. The first input 21 receives the main reference voltage of source 1, which is obtained at the output of the analog switch 4. The second input 22 receives an additional reference voltage from source 2, which is obtained at the output of the analog switch 5. The third input 23 receives the control voltage Uy, proportional to the smooth component of the output voltage (with the opposite sign), formed by a source of control voltage (not shown in Fig. 1). The fourth input 24 receives a voltage proportional to the instantaneous value of the output voltage of the valve converter

5 Ubn, получаемое на выходе сумматора 6. Это напр жение пропорционально линейному напр жению (в мостовых схемах) или фазному напр жению (в нулевых схемах преобразовател ). Входы первого сумматора 165 Ubn received at the output of the adder 6. This voltage is proportional to the linear voltage (in bridge circuits) or phase voltage (in zero converter circuits). The inputs of the first adder 16

0 соединены с входами 21 и 23, входы второго сумматора 17 соединены с входом 22 и выходом преобразовател  19, входы третьего сумматора 18 соединены с входами 23 и 24, вход преобразовател  19 соединен с выхо5 дом сумматора 16, входы элемента 20 соединены с выходами сумматоров 17 и 18.0 are connected to the inputs 21 and 23, the inputs of the second adder 17 are connected to the input 22 and the output of the converter 19, the inputs of the third adder 18 are connected to the inputs 23 and 24, the input of the converter 19 is connected to the output of the adder 16, the inputs of the element 20 are connected to the outputs of the adders 17 and 18.

Блок линеаризации работает следующим образом.Block linearization works as follows.

Выходное напр жение блока линеари0 зации КБЛ (см.фиг.З) состоит из трех участков с разными углами наклона. На верхнем участке с наибольшим углом наклона, соответствующем непрерывному току вентильного преобразовател , разность основногоThe output voltage of the linearization block of a CBL (see fig. 3) consists of three sections with different angles of inclination. In the upper section with the largest angle of inclination corresponding to the continuous current of the valve converter, the difference of the main

5 опорного напр жени  и управл ющего напр жени  Uy положительна, и коэффициент передачи нелинейного преобразовател  19 наибольший. Указанна  разность напр жений получаетс  на выходе сумматора 16 и,5 of the reference voltage and the control voltage Uy is positive, and the transmission coefficient of the nonlinear converter 19 is the highest. This voltage difference is obtained at the output of the adder 16 and,

0 проход  через нелинейный преобразователь 19, суммируетс  с дополнительным опорным напр жением в сумматоре 17. Образовавша с  сумма напр жений проходит через элемент 20 на выход 25 блока линеа5 ризации. В режиме прерывистого тока разность основного опорного напр жени  и управл ющего напр жени  Uy становитс  отрицательной, а нелинейный преобразователь 19 уменьшает коэффициент передачи,0, the passage through the nonlinear converter 19 is summed with the additional reference voltage in the adder 17. The sum of the voltages that forms with the voltage passes through element 20 to the output 25 of the linearization unit. In the discontinuous current mode, the difference between the main reference voltage and the control voltage Uy becomes negative, and the nonlinear converter 19 reduces the transmission coefficient,

0 что приводит к уменьшению угла наклона выходного напр жени  блока линеаризации ивл (средний участок в кривой ивл на фиг.З). В области малых значений прерывистого тока разность напр жений ()0 which leads to a decrease in the angle of inclination of the output voltage of the linearization unit IV (the middle section in the curve IV on FIG. 3). In the region of small values of intermittent current, the voltage difference ()

5 становитс  больше, чем напр жение с выхода сумматора 17. Указанна  разность проходит через элемент 20 на выход 25 блока линеаризации, что приводит к второму излому в напр жении UBA и по влению третьего участка в кривой UBA. Полученное таким образом результирующее опорное напр жение на выходе 25 линеаризирует передаточ- ную характеристику вентильного преобразовател .5 becomes greater than the voltage from the output of the adder 17. This difference passes through element 20 to the output 25 of the linearization unit, which leads to the second fracture in the voltage UBA and the appearance of the third section in the curve UBA. The resulting reference voltage obtained in this way at output 25 linearizes the transfer characteristic of the valve converter.

Устройство при управлении трехфазным мостовым преобразователем, работающим на двигатель, работает следующим образом.The device when controlling a three-phase bridge converter operating on a motor, operates as follows.

Источник (см.фиг.I) формирует три ко- синусоидальных опорных напр жени  ООНд, ООНв и ООНс (по числу фаз питающей сети) (фиг.З). Источник 2 формирует три синусоидальных опорных напр жени  ООНд, ООНв, DOHc (см.фиг.З). Многоканальный компаратор МК содержит три компаратора . На вход каждого компаратора поступает одно из основных опорных напр жений и через сумматор 15 управл ющее напр жение Uy, пропорциональное ЭДС вращени  двигател , и напр жение смещени  Уем. На выходах многоканального компаратора МК формируютс  импульсы (МКд, МКв, МКс на фиг. 3), фронты которых совпадают с моментами равенства соответствующего основного опорного напр жени  сумме напр жений Uy+UCM (моменты VL V2, Va, V4, Vs, Ve на фиг.З). Из этих импульсов распределитель 11 формирует неперекрывающиес  импульсы Р1д, . Pic (см.фиг.З). Во врем  действи  этих импульсов аналоговые коммутаторы 4 и 5 пропускают на выход одноименное опорное напр жение. Например , в. интервале действует импульс . На выходе аналогового коммутатора 4 по вл етс  напр жение ООНд, а на выходе аналогового коммутатора 5 - напр жение ООНд.The source (see fig. I) forms the three sinusoidal reference voltages of the UND, UNV and UNC (according to the number of phases of the mains supply) (Fig. 3). Source 2 forms three sinusoidal reference voltages UND, UNV, DOHc (see Fig. 3). The multichannel comparator MK contains three comparators. One of the main reference voltages is fed to the input of each comparator and through the adder 15 a control voltage Uy, proportional to the emf of the motor rotation, and the bias voltage Uem. At the outputs of the multichannel comparator MK, pulses are formed (MCD, MKv, Mcs in Fig. 3), the fronts of which coincide with the moments of equality of the corresponding main reference voltage to the sum of the voltages Uy + UCM (moments VL V2, Va, V4, Vs, Ve in Fig .G) From these pulses, the distributor 11 forms non-overlapping pulses P1d,. Pic (smf.Z). During the action of these pulses, analog switches 4 and 5 pass the same reference voltage to the output. For example, in. interval is impulse. At the output of the analog switch 4, the voltage UNED appears, and at the output of the analog switch 5 - the voltage UNED.

Таким образом, на выходе коммутатораThus, at the output of the switch

4действует напр жение UAKI, обведенное на фиг.З утолщенной линией и состо щее из отрезков трех напр жений, ООНд, ООНв, ООНс. На выходе аналогового коммутатора4, the voltage UAKI circled in FIG. 3 by a thick line and consisting of three voltage segments, UNOD, UNV, UNC. Analog Switch Outlet

5действует напр жение Удка, обведенное на фиг.З утолщенной линией и состо щее из отрезков напр жений ООНд, ООНв, DOHc.5 acts on the Udka voltage circled in Fig. 3 by a thickened line and consisting of the UNd, UNV, DOHc stresses.

Из напр жений UAKI и 11дк2, вз тых в определенных пропорци х, на выходе сумматора 6 получаетс  напр жение U0. пропорциональное линейным напр жени м (см.фиг.З, крива  U0). Из трех напр жений - основного (UAKI), дополнительного (Удка) опорных напр жений и напр жени  Uc, пропорционального линейному напр жению, блок 7 формирует результирующее опорное напр жение КБЛ (ем.фиг.2). Принцип формировани  описан выше. Общий компаратор 9 вырабатывает импульс управлени  в момент равенства результирующего опорного напр жени  ОБЛ сигналу задани  13, пропорциональному току задани . ИмпульсFrom the voltages UAKI and 11dk2, taken in certain proportions, the voltage U0 is obtained at the output of the adder 6. proportional to linear voltage m (see Fig. 3, curve U0). Of the three voltages — the main (UAKI), the additional (Udka) reference voltage, and the voltage Uc proportional to the linear voltage — block 7 forms the resulting reference voltage of the CBL (see FIG. 2). The formation principle is described above. The common comparator 9 generates a control pulse at the moment of equality of the resulting reference voltage of the OBL signal to the task 13 signal proportional to the task current. Pulse

управлени  стандартизируетс  формирователем 10 а затем распредел етс  распределителем Р2 по соответствующим усилител м 13, выходы которых соединеныcontrol is standardized by driver 10 and then distributed by valve P2 to appropriate amplifiers 13, the outputs of which are connected

с управл ющими электродами силовых тиристоров . Работой распределителей 11 и 12 блока 14 управл ет формирователь 3.with control electrodes of power thyristors. The operation of the valves 11 and 12 of the block 14 controls the driver 3.

Предлагаемое устройство позвол ет уменьшить общее количество аналоговыхThe proposed device reduces the total number of analog

элементов и число подстраиваемых элементов , упростить настройку, повысить надежность , уменьшить разброс углов включение тиристоров и, тем самым, повысить точность отработки сигнала задани . В устройстве оба распределител  11 и 12 выполнены как одно целое в виде программируемого посто нного запоминающего устройства (блок 14). Замена распределителей 11 и 12 на единый блок позвол ет уменьшить общее количество элементов, повысить надежность , упростить технологию изготовлени .elements and the number of adjustable elements, to simplify the setting, increase reliability, reduce the spread of angles including thyristors and, thereby, improve the accuracy of the task signal. In the device, both distributors 11 and 12 are made as one unit in the form of a programmable read-only memory (block 14). Replacing valves 11 and 12 with a single unit allows reducing the total number of elements, increasing reliability, and simplifying manufacturing technology.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  управлени  многофазным вентильным преобразователем, содержащее источники основного и дополнительного опорных напр жений, первый распределитель импульсов, усилители мощност выходы которыхиспользова- ны в качестве выходов устройства, многоканальный компаратор, формирователи селекторных зон, определ ющих возможный диапазон углов управлени ,A device for controlling a multiphase valve converter containing sources of primary and secondary reference voltages, the first pulse distributor, power amplifiers whose outputs are used as outputs of the device, a multichannel comparator, selector zone drivers determining the possible range of control angles, источник управл ющего напр жени , пропорционального гладкой составл ющей выходного напр жени  вентильного преобразовател , источник сигнала задани  тока, пропорционального требуемомуa source of control voltage proportional to the smooth component of the output voltage of the gate converter, the source of the current reference signal proportional to the required выходному току вентильного преобразовател , блок линеаризации, состо щий из трех сумматоров, нелинейного преобразовател  и элемента ИЛИ, входы элемента ИЛИ соединены с выходами второго и третьего сумматоров ,входнелинейногоthe output current of the valve converter, a linearization unit consisting of three adders, a non-linear converter and an OR element, the inputs of the OR element are connected to the outputs of the second and third adders, the input преобразовател  соединен с выходом первого сумматора, выход нелинейного преобразовател  соединен с входом второго сумматора, первый, второй и третий входыthe converter is connected to the output of the first adder, the output of the non-linear converter is connected to the input of the second adder, the first, second and third inputs блока линеаризации соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров, четвертый вход блока линеаризации соединен с вторыми входами первого и третьего сумматоров иthe linearization unit is connected respectively to the first inputs of the first, second and third adders, the fourth input of the linearization unit is connected to the second inputs of the first and third adders and выходом источника управл ющего напр жени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности отработки сигнала задани  тока, увеличени  надежности и уменьшени  габаритов, оно снабжено двум  группами аналоговых коммутаторов, двум  дополнительными сумматорами, общим коммутатором, вторым распределителем, формирующим импульсы неперекрывающихс  зон, фронты которых совпадают с фронтами соответствующих зон многоканального компаратора, источником сигнала смещени , причем выходы источника основного опорного напр жени  соединены с информационными входами одной группы аналоговых коммутаторов и входами многоканального компаратора, другие входы которого соединены с выходом первого дополнительного сумматора, входы которого соединены с источником сигнала смеще- ни  и источником управл ющего напр жени , выходы источника дополнительного опорного напр жени  соединены с информационными входами другой группы аналоговых коммутаторов и входамиAn output of a control voltage source, characterized in that, in order to increase the accuracy of the current signal, increase reliability and reduce dimensions, it is equipped with two groups of analog switches, two additional adders, a common switch, a second distributor forming non-overlapping zones, fronts which coincide with the fronts of the corresponding zones of the multichannel comparator, the source of the bias signal, and the outputs of the source of the main reference voltage are connected to the information The inputs of one group of analog switches and the inputs of a multichannel comparator, the other inputs of which are connected to the output of the first additional adder, whose inputs are connected to a source of bias signal and a source of control voltage, are connected to information inputs of another group of analog switches and inputs формировател  селекторных зон, первый, второй и третий входы блока линеаризации соединены соответственно с выходами первой и второй групп аналоговых коммутаторов и выходом второго дополнительного сумматора, входы которого соединены с выходами аналоговых коммутаторов, управл ющие входы которых соединены с выходом второго распределител , входы которого соединены с формирователем селекторных зон и выходом многоканального компаратора, выход блока линеаризации и источник сигнала задани  тока соединены с входом общего компаратора, выход которого соединен с входом формировател  импульсов, входы первого распределител  соединены с выходами второго распределител  и формировател  импульсов, выходы первого распределител  соединены с усилител ми мощности.shaper selector zones, the first, second and third inputs of the linearization unit are connected respectively to the outputs of the first and second groups of analog switches and the output of the second additional adder, whose inputs are connected to the outputs of analog switches, the control inputs of which are connected to the output of the second distributor whose inputs are connected to the driver of the selector zones and the output of the multichannel comparator, the output of the linearization unit and the source of the current reference signal are connected to the input of the common comparator, in turn is connected to the input of the pulse shaper, said first distributor inputs connected to outputs of the second distributor and the pulse shaper outputs first distributor connected to the power amplifiers. II ViVi Фиг.11 uu БЛBL u,flu fl N NN N Kt п о n. пKt p about n. P оabout SS SS XX Редактор Т. ШаговаEditor T. Shagov г JMr. J Составитель В. МироновCompiled by V. Mironov Техред М.МоргенталКорректор И. МускаTehred M.MorgentalKorrektor I. Muska SS SS XX irir №No