Вертикального типа

ОДНОКАНАЛЬНАЯ СИНХРОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ЛЕКЦИЯ 9

Недостаток многоканальной системы управления вертикального типа связан с наличием разброса значений фаз импульсов управления от канала к каналу из-за неидентичности характеристик каналов, выполненных на реальных элементах, параметры которых подвержены разбросу и дрейфу во времени и по температуре. От этого недостатка свободна одноканальная система управления, в которой импульсы управления всеми вентилями вырабатываются в общем канале при одинаковых условиях и затем распределяются по вентилям. Блоксхема одного из вариантов такой системы управления построена на рис. 6.3.1.

Здесь ГОН – генератор опорного напряжения пилообразной формы, запускаемый по точкам естественного зажигания трехфазной системы питающих напряжений, как показано на рис. 6.3.2. Длительность рабочего участка пилы опорного напряжения получается равной шестой части периода сетевого напряжения. Устройство сравнения УС вырабатывает на выходе импульсы в моменты сравнения опорного и задающего напряжений. Частота этих импульсов здесь в шесть раз выше частоты сетевого напряжения. Распределитель импульсов РИ последовательно направляет эти импульсы поочередно в каждый из своих шести выходов так, что на каждом выходе появляется один импульс за период сетевого напряжения (рис. 6.3.2).

Рис 6.3.2

Очевидно, что искажения линейности пилы опорного напряжения и дрейф порога срабатывания устройства сравнения одинаково скажутся на фазе всех импульсов управления и не приведут к разбросу по углу регулирования от вентиля к вентилю. Для расширения диапазона регулирования угла , который в рассмотренном случае равен только , необходимо последовательно включать несколько каскадов такой системы управления. Для этого импульсы управления с выхода устройства сравнения первого каскада запускают генератор опорного напряжения второго каскада системы управления. Пилообразное напряжение этого генератора сравнивают в устройстве сравнения второго каскада с тем же напряжением задания, в результате чего получают новую последовательность импульсов шестикратной частоты по отношению к частоте сети и имеющую удвоенное значение фазы импульсов управления по сравнению с импульсами управления первого каскада системы. Затем они распределяются по вентилям, если достижимый при этом максимальный угол регулирования в достаточен для управления, или подаются в третий каскад системы, если необходимо регулирование до .

В связи с увеличением сложности структуры такой одноканальной системы управления ее реализацию рационально выполнять не в аппаратном, а в программном виде, т.е. в микропроцессоре.

ОДНОКАНАЛЬНАЯ АСИНХРОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

НЕПРЕРЫВНОГО СЛЕЖЕНИЯ

При вертикальном методе управления в разомкнутой системе с преобразователем на вентилях с неполным управлением среднее значение выпрямленного напряжения выпрямителя определялось в функции задаваемого угла регулирования по расчетному соотношению регулировочной характеристики (2.9.1) части 1:

Но данное уравнение получено при следующих допущениях для идеального выпрямителя:

• напряжение питающей сети имеет синусоидальную форму с неизменной амплитудой;

• угол коммутации отсутствует, так как трансформатор идеальный;

• вентили идеальные;

• выпрямленный ток непрерывный.

В реальном выпрямителе имеют место отклонения от этих допущений, которые можно рассматривать как возмущения. Особенно заметно влияют два следующих возмущения: изменения напряжения питающей сети, прямо пропорционально изменяющие выпрямленное напряжение, и изменения нагрузки, приводящие к возникновению режима прерывистого тока в ней, когда резко меняется среднее значение выпрямленного напряжения (см. разделы 2.2 и 3.2 части 1). В результате и регулировочная, а вследствие этого и передаточная характеристика размывается в область неопределенности, как показано для последней на рис. 6.4.1 для случая синусоидального опорного напряжения.

Рис 6.4.1

Ослабить или устранить указанный недостаток разомкнутого алгоритма управления вертикального типа можно двумя путями. Прежде всего используют принцип регулирования по возмущению. Для этого необходимо измерять каждое возмущение и вводить коррекцию в опорное напряжение или напряжение задания. Обычно таким способом нейтрализуют влияние изменения амплитуды напряжения питающей сети и реже изменение нагрузки в режиме прерывистого тока. Другой принцип – это регулирование по отклонению с замыканием выпрямителя с системой управления по постоянной составляющей выпрямленного напряжения (тока). Но большая инерционность фильтра в цепи обратной, отделяющего постоянную составляющую от пульсаций выпрямленного напряжения, делает инерционным выпрямитель в целом и затрудняет обеспечение его устойчивости.

Более радикальным решением для получения линейной передаточной характеристики выпрямителя является переход от алгоритмов управления по разомкнутому принципу к алгоритмам управления по замкнутому принципу, то есть к управлению по принципу слежения.

Блок-схема одноканальной асинхронной системы управления непрерывного слежения построена на рис. 6.4.2. Здесь новыми элементами являются регулятор Р (в простейшем случае типа интегрального) и цепь обратной связи, в простейшем случае представляющая собой резистивный делитель напряжения с коэффициентом передачи К ос для получения сигнала обратной связи , пропорционального выпрямленному напряжению (току, если стоит задача регулировать выпрямленный ток). Два сигнала постоянного напряжения U 1 и U 2 предназначены, как будет показано ниже, для повышения устойчивости работы системы.

Рис 6.4.2

Идея управления по принципу слежения основана на обеспечении равенства среднего значения сигнала обратной связи, пропорционального выпрямленному напряжению, среднему значению напряжения задания на интервале между последней с углом и очередной с углом управления коммутацией в выпрямителе. Это и позволяет выпрямленному напряжению оперативно отслеживать изменение напряжения задания. Формальная запись равенства указанных средних значений приводит к следующему выражению для определения момента включения очередного вентиля

Объединяя интегралы, получаем:

Из этого выражения вытекает структура системы управления, а именно, из сигнала обратной связи необходимо вычесть сигнал задания, результат проинтегрировать и в момент равенства интеграла нулю выработать очередной импульс управления. Эта структура и была представлена на рис. 6.4.2, а диаграммы ее работы – на рис. 6.4.3 для случая трехфазного выпрямителя. Добавление сигналов постоянного напряжения U 1 и U 2 преобразует выражение (6.4.2), поскольку в установившемся режиме = , к такому виду:

Для того чтобы равенство (6.4.2) не нарушалось, соотношение между напряжениями U 1 и U 2, как это явствует из (6.4.3), должно иметь вид

Из соотношений (6.4.2) и (6.4.3) при U 3 = 0 и выключенных вентилях выпрямителя () вытекает, что система управления, интегрируя постоянное напряжение U 1, генерирует пилообразное напряжение (левая часть уравнения), которое в моменты сравнения с напряжением U 2 (правая часть уравнения) генерирует импульсы управления аналогично вертикальной системе управления. Этими же импульсами необходимо обеспечить возврат интегратора И в исходное (нулевое) состояние после каждого срабатывания устройства сравнения, как показано пунктиром на рис. 6.4.2. Это позволяет проверять работу системы при выключенной силовой схеме преобразователя, облегчает ее включение и повышает устойчивость ее работы.

Рис 6.4.3

Дата добавления: 2014-01-07