Интервало-кодовая синхронизация вентильных преобразователей

При восстановлении питающего напряжения (момент времени 2,75 с) определяются положение и частота вращения ротора, а затем синхронно запускается инвертор, обеспечивая возвращение к предшествующему режиму. Как видно, подхват на частоте 800 Гц происходит без ударов, скачков токов и напряжений.

Изложенное выше позволяет сделать следующие выводы.

1. Компьютерное моделирование системы «Преобразователь - двигатель» подтвердило принципиальную возможность создания макетного образца СПЧ.

2. Работоспособность избранного технического решения подтверждена испытанием макетного образца СПЧ.

3. Результаты испытаний свидетельствуют о том, что:

1) разгон СДПМ до номинальной частоты 1000 Гц происходит за 5 с;

2) избранный алгоритм управления обеспечивает поддержание оптимального угла между ротором и полем статора (около 90 градусов);

3) система управления СПЧ осуществляет безударный подхват СДПМ на выбеге после кратковременного перерыва питания.

I. Xromov

The static frequency converter as part of high-speed electric drive

The static frequency converter intended for sensorless high-speed SDCM, is described.

Keywords: static frequency converter, synchronous drive.

Получено 06.07.10

УДК 62-83:681.51

Л.И. Цытович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой,

ИНТЕРВАЛО-КОДОВАЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Рассматриваются принципы построения адаптивных к нестабильности напряжения сети каналов синхронизации реверсивного тиристорного преобразователя, выполненных на основе интервало-кодового алгоритма обработки данных с выходов интегрирующих развертывающих преобразователей, синхронизированных с напряжением сети. Приведены структура устройства синхронизации на основе программируемой логической матрицы, а также временные диаграммы сигналов.

Ключевые слова: развертывающий преобразователь, устройства синхронизации, принцип интервало-кодовой синхронизации.

Применение методов интегрирующего развертывающего преобразования для синхронизации систем импульсно-фазового управления (СИ-

139

ФУ) вентильными преобразователями (ВП) является одним из наиболее эффективных способов повышения их помехоустойчивости, статической и динамической точности [1, 2].

В большинстве случаев основу развертывающих систем составляет базовая структура интегрирующего развертывающего преобразователя (РП), включающая в себя сумматор 2, интегратор И и релейный элемент РЭ с симметричной относительно «нуля» петлей гистерезиса (рис.1, а), выходной сигнал которого меняется дискретно в пределах ± А. Инвертор Ин. предназначен для преобразования биполярных выходных импульсов РЭ в однополярные для последующей стыковки РП с элементами цифровой электроники.

ш

Вид

1

Ъг

РЭ

Ш

Вых*а

н

1

Т, и—т, э 16 : Ас

(Ас = А )>4,0

Рис. 1. Структурная схема РП (а) и временные диаграммы его сигналов (б - и) при синхронизации с трехфазной сетью

РП представляет собой автоколебательную систему с частотно-широтно-импульсной модуляцией и знакопеременной обратной связью.

При воздействии на вход гармонического сигнала ХС (t) = АС • sin т с кратностью (АС = \АС / А|) > 4,0, рекомендуемой для нестационарных сетей, РП

переходит в режим широтно-импульсной модуляции с частотой сигнала синхронизации Хс (t) [3]. При равенстве частоты собственных автоколебаний РП и частоты сигнала ХС (t) между входным и выходным сигналами РП устанавливается фазовый сдвиг 90 эл. град.

При этом в диапазоне частот входных воздействий f вх - 0,5 • (fC = 1/ Тс ) РП имеет свойства, близкие к апериодическому фильтру первого порядка с постоянной времени Тэ ~ п • Тс • Ас /16, автоматически перестраиваемой в функции параметров синхронизирующего воздействия (напряжения сети), что делает данный класс РП весьма эффективным при построении устройств синхронизации (УС) СИФУ ВП, в частности, интервало-кодового типа (рис. 1).

Принцип интервало-кодовой синхронизации рассмотрим на примере реверсивного ВП с раздельным управлением.

При подключении каждого из трех РП (УС - А, УС - В, УС - С) к соответствующей фазе напряжения сети (рис.1, б, рис.2, а) на их выходах формируется последовательность импульсов, сдвинутая друг относительно друга на 120 эл.град (рис.1,в - д). В результате каждый из участков напряжения сети в 60 эл. град (рис.1, б) характеризуется своим десятичным числом, показанном на рис. 1,е. Здесь принято, что РП фазы «А» формирует младший, а РП фазы «С» - старший разряд трехразрядного двоичного кода.

Так, интервалу коммутации Т1_2 (рис.1,в, «1 - 2») соответствуют числа «4 - 5 - 1», интервалу Т3_ 4 (рис.1, в, «3 - 4») - числа «1 - 3 -2», а интервалу Т5_6 (рис.1, в, «5 - 6») последовательность чисел «2 - 6 - 4». Затем с помощью, например, трехразрядного двоичного дешифратора и логических элементов функции «3ИЛИ» для каждого из перечисленных интервалов коммутации можно сформировать сигнал синхронизации (рис.1,ж - и).

Аналогичный алгоритм обработки сигналов с выходов УС-А, УС-В, УС-С (рис.2,а) может быть получен с помощью программируемых логических матриц (ПЛМ), входящих в состав микроконтроллеров.

В этом случае на каждом из интервалов синхронизации Т1_ 2, Т 3_ 4, Т5_6 для участков At¿ = 60 эл. град (рис.1,б - и) составляется система уравнений

At1 = Q0 • Q1 • Q3 • Q0 • Q • Q3 At2 = Q0 • Q1 • Q3 • Q0 • Q • Q3 At3 = Q0 • Q1 • Q3 • Q0 • Q1 • Q3 T1_2 = T3_4 = T5_6 = At1 + At2 + At3 , на основании которой заполняется кодовая таблица ПЛМ (таблица).

Выходы

Рис. 2. Интервало-кодовое устройство синхронизации на основе программируемой логической матрицы

Кодовая таблица программируемой логической матрицы

Логический элемент Произведение Сумма

02 а <2о а а 00 Тх-2 Тъ-А ?5-6

Интервал синхронизации Т\_2

Л1 1 0 0 0 1 1 1 - -

Л2 1 0 1 0 1 0 1 - -

лз 0 0 1 1 1 0 1 - -

Интервал синхронизации Тз_4

Л4 0 0 1 1 1 0 - 1 -

Л5 0 1 1 1 0 0 - 1 -

Л6 0 1 0 1 0 1 - 1 -

Интервал синхронизации

Л7 0 1 0 1 0 1 - - 1

Л8 1 0 1 0 1 0 - - 1

Л9 1 1 0 0 0 1 - - 1

Входы логических элементов Л1 - Л9 матрицы схем «И» (рис.2, а) подключаются к тем «вертикальным» шинам, которым в кодовой таблице соответствует символ «1».

С помощью матрицы схем «9ИЛИ» (рис.2,а) формируется результирующий выходной сигнал для соответствующего интервала синхронизации Т1-2, Т3-4, Т5_6.

Рассмотренное УС полностью адаптируется к колебаниям напряжения сети благодаря наличию в РП цепи обратной связи и интегратора в прямом канале регулирования, а также имеет высокую помехоустойчивость, что делает его применение особенно эффективным в ТП, работающих с сетью ограниченной мощности. Кроме того, при отказе какого-либо элемента схемы РП его выходной сигнал переходит в статическое состояние, что изменяет содержимое последовательности генерируемых чисел (см. рис.1 е) и позволяет осуществить диагностику работоспособности УС.

Список литературы

1. Цытович Л.И. Развертывающие преобразователи для систем управления вентильными электроприводами и технологической автоматики: дис. ... д-ра техн. наук. Челябинск: ЧГТУ, 1996. 464 с.

2. Цытович Л.И. Реверсивный тиристорный преобразователь для систем управления с питанием от сети с нестационарными параметрами // Практическая силовая электроника. 2009. №34 С. 35 - 41.

3. Цыпкин Я.З. Релейные автоматические системы. М.: Наука, 1974.

576 с.

L. Cy'tovich, A. Kachalov

Interval-code synchronization of gate converters

There are shown principles of constructing of an adaptive to instability of power source voltage channels of synchronization of revercive 3-phase power converter based on interval-code algorithm of data conversion from the outputs of sweep converters, synchronized with power source voltage. The structure of synchronization device based on the PLM and time-based diagrams are given.

Keywords: sweep converter, synchronization devices, a principle of interval-code synchronization.

Получено 06.07.10