CC BY
26
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(075.8)
Л.И. Цытович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, (351) 267-93-85, [email protected] (Россия, Челябинск, ЮУрГУ), А.В. Качалов, асп., (351) 267-94-32, [email protected] (Россия, Челябинск, ЮУрГУ)
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
