способ синхронизации цифровой системы управления

Классы МПК:H02M1/08 схемы для генерирования управляющих напряжений в полупроводниковых приборах, используемых в статических преобразователях 
H02M7/162 в мостовой схеме
G05F1/46 в которых величиной, регулируемой оконечным управляющим устройством, является постоянный ток
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-04-26
публикация патента:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для синхронизации цифровых систем управления вентильными преобразователями в трехфазных управляемых мостовых выпрямителях с микропроцессорной системой управления и широким диапазоном регулирования углов управления силовых полупроводников. Технический результат состоит в повышении точности синхронизации в условиях работы нескольких преобразователей на сеть ограниченной мощности или от преобразовательного трансформатора при непосредственной подаче синхронизирующего напряжения с входных шин управляемого мостового выпрямителя. В способе синхронизации цифровой системы управления формируют синхроимпульс путем сравнения фильтрованного синхронизирующего напряжения с опорным напряжением, для исключения накопительной ошибки интегрирования постоянной составляющей синхронизирующего напряжения ограничивают диапазон изменения выходного сигнала интегратора, причем скорость нарастания в два раза меньше, чем скорость спада сигнала, а для исключения фазовой погрешности при изменении частоты питающей сети напряжение выходного компаратора устанавливают равным половине максимального значения выходного интегратора с учетом напряжения смещения таким, что синхронизация цифровой системы управления осуществляется в момент наибольшего значения первой гармоники синхронизирующего напряжения. 2 ил. способ синхронизации цифровой системы управления, патент № 2417507

способ синхронизации цифровой системы управления, патент № 2417507 способ синхронизации цифровой системы управления, патент № 2417507

Формула изобретения

Способ фазовой синхронизации системы управления трехфазным мостовым выпрямителем, заключающийся в том, что формируют синхроимпульс путем сравнения фильтрованного синхронизирующего напряжения с опорным напряжением, отличающийся тем, что для исключения накопительной ошибки интегрирования постоянной составляющей синхронизирующего напряжения ограничивают диапазон изменения выходного сигнала интегратора, причем скорость нарастания в два раза меньше, чем скорость спада сигнала, а для исключения фазовой погрешности при изменении частоты питающей сети напряжение выходного компаратора устанавливают равным половине максимального значения выходного интегратора с учетом напряжения смещения таким, что синхронизация цифровой системы управления осуществляется в момент наибольшего значения первой гармоники синхронизирующего напряжения.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ относится к классу изобретений в области синхронизации цифровых систем управления вентильными преобразователями и предназначен для использования в трехфазных управляемых мостовых выпрямителях с микропроцессорной системой управления и широким диапазоном регулирования углов управления силовых полупроводников.

Известен способ для фазовой синхронизации системы управления (патент № 4941796/07, опубл. 07.03.1993. Бюл. № 9), в котором напряжение синхронизации через разделительный трансформатор подают на два последовательно соединенных интегратора, обеспечивающих подавление импульсных помех, выходной сигнал с которых подают на входы компараторов, работающих в противофазе. На выходах компараторов формируют противофазные прямоугольные импульсы напряжения со скважностью, равной двум, синхронизированные основной гармоникой синхросигнала, причем фронты нарастания и спада импульсов совпадают по времени с моментами перехода через нуль основной гармоники синхросигнала.

Недостатком данного способа является то, что при скважности импульсов, отличной от двух, возможно накопление ошибки интегрирования с последующим насыщением интегратора.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении точности синхронизации в условиях работы нескольких преобразователей на сеть ограниченной мощности или от преобразовательного трансформатора при непосредственной подаче синхронизирующего напряжения с входных шин управляемого мостового выпрямителя. Искажения синхронизирующего напряжения от идеальной синусоидальной формы обусловлены как работой других потребителей электрической энергии, так и работой самого выпрямителя.

Техническая задача решается тем, что в известном способе фазовой синхронизации системы управления, заключающемся в том, что формируют синхроимпульс путем сравнения фильтрованного синхронизирующего напряжения с опорным напряжением, для исключения накопительной ошибки интегрирования постоянной составляющей синхронизирующего напряжения ограничивают диапазон изменения выходного сигнала интегратора, причем скорость нарастания в два раза меньше, чем скорость спада сигнала, а для исключения фазовой погрешности при изменении частоты питающей сети напряжение выходного компаратора устанавливают равным половине максимального значения выходного интегратора, с учетом напряжения смещения, таким, что синхронизация цифровой системы управления осуществляется в момент наибольшего значения первой гармоники синхронизирующего напряжения.

На фиг.1 изображена структурная схема изобретения, реализующего предлагаемый способ синхронизации; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип формирования синхроимпульса (СИ).

Блок 1 (фиг.1) представляет собой блок согласования синхронизирующего напряжения с входами микроконтроллера, блоки 2,4 - логические компараторы, блоки 3,5 - цифровые интеграторы с ограничением выходного сигнала, блок 6 - логическое устройство сравнения, 7 - цифровой интегратор, 8 - логический компаратор.

Синхронизирующее напряжение Uc с входных шин управляемого мостового выпрямителя подается на согласующий разделительный трансформатор и через него на блок 1 (фиг.2а), который обеспечивает дополнительную гальваническую развязку и согласование выходного сигнала с уровнями, приемлемыми для обработки микроконтроллером. Сигнал с выхода блока 1 подается на вход блоков 2 и 4 (фиг.2б, в), представляющих собой логические компараторы, работающие в противофазе. С выхода компараторов сигнал подается на фильтры, представляющие собой интеграторы с ограничением уровня выходного сигнала определенным максимальным значением и нулем (фиг.2г, д). При подаче логической единицы на вход интеграторов выходное напряжение нарастает, а при логическом нуле - спадает. Сигналы с выходов интеграторов подаются на логическое устройство сравнения 6. Уровень логической единицы устанавливается, если сигнал с выхода интегратора 3 больше, чем сигнал на выходе интегратора 5. В противном случае устанавливается уровень логического нуля (фиг.2е). Тем самым осуществляется помехозащищенность блока синхронизации от импульсов, как обусловленных работой силовых преобразователей (коммутационные провалы напряжения), так и другими источниками (например, коммутация индуктивных нагрузок).

Блок 7 представляет собой интегратор с ограничением минимального выходного сигнала нулевым значением. При подаче логической единицы с логического устройства сравнения 6 выходной сигнал интегратора 7 нарастает, а при логическом нуле спадает, причем темп нарастания в два раза медленней, чем темп спада. Это необходимо для исключения накопительной ошибки интегрирования постоянной составляющей входного сигнала. В блоке 8 происходит сравнение входного цифрового сигнала с опорным, значение которого определяется по формуле

способ синхронизации цифровой системы управления, патент № 2417507

где Uм - максимальное значение цифрового сигнала интегратора 7, Uсм - цифровой сигнал смещения, пропорциональный углу способ синхронизации цифровой системы управления, патент № 2417507 .

Угол способ синхронизации цифровой системы управления, патент № 2417507 определяется от момента отсчета до момента формирования логической единицы устройством сравнения 6 и зависит от постоянной времени интегратора 3.

В момент переключения компаратора (передний фронт) происходит формирование синхроимпульса (фиг.2ж, з). При этом синхронизация цифровой системы управления осуществляется при максимальном значении синхронизирующего напряжения.

Таким образом, повышение точности синхронизации заключается в том, что за счет использования двойного интегрирования сигнала эффективно подавляются импульсные помехи, и синхронизация цифровой системы управления осуществляется в момент наибольшего значения первой гармоники синхронизирующего напряжения.

Класс H02M1/08 схемы для генерирования управляющих напряжений в полупроводниковых приборах, используемых в статических преобразователях 

адаптивное интегрирующее устройство синхронизации -  патент 2513024 (20.04.2014)
способ и устройство контроля состояния электронного ключа -  патент 2509403 (10.03.2014)
интегрирующее устройство синхронизации -  патент 2507668 (20.02.2014)
формирователь импульсов тока управления тиристора -  патент 2489790 (10.08.2013)
способ управления зависимым инвертором однофазного переменного тока -  патент 2469458 (10.12.2012)
устройство синхронизации -  патент 2465709 (27.10.2012)
коммутационные устройства с трансформаторной гальванической развязкой цепей управления -  патент 2465703 (27.10.2012)
частотно-широтно-импульсный регулятор переменного напряжения -  патент 2462804 (27.09.2012)
устройство синхронизации -  патент 2461948 (20.09.2012)
способ и устройство импульсно-фазового управления тиристорами преобразователя -  патент 2451383 (20.05.2012)

Класс H02M7/162 в мостовой схеме

двадцатичетырехфазный преобразователь трехфазного напряжения в постоянное -  патент 2521870 (10.07.2014)
преобразователь трехфазного переменного напряжения -  патент 2487457 (10.07.2013)
реверсивный однофазный мостовой транзисторный преобразователь -  патент 2485664 (20.06.2013)
устройство для гибкой передачи энергии и для устранения обледенения высоковольтной линии с помощью постоянного тока -  патент 2457605 (27.07.2012)
способ снижения послекоммутационных колебаний напряжения на токоприемнике электровоза и устройство для его осуществления -  патент 2435288 (27.11.2011)
способ и устройство регулирования мощности нагрузки -  патент 2427878 (27.08.2011)
преобразователь переменного тока в постоянный с 18-кратной частотой пульсации -  патент 2414044 (10.03.2011)
восемнадцатифазный преобразователь трехфазного напряжения в постоянное -  патент 2408970 (10.01.2011)
двадцатичетырехфазный преобразователь трехфазного напряжения в постоянное -  патент 2405240 (27.11.2010)
способ регулирования уровня выпрямленного напряжения p-пульсного вентильного преобразователя -  патент 2405239 (27.11.2010)

Класс G05F1/46 в которых величиной, регулируемой оконечным управляющим устройством, является постоянный ток

регулируемый стабилизатор постоянного напряжения -  патент 2419124 (20.05.2011)
несимметричный полумостовой преобразователь напряжения с синхронным выпрямлением -  патент 2293430 (10.02.2007)
стабилизированный преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение -  патент 2278409 (20.06.2006)
аппаратно-программный комплекс имитации нестабильности напряжения питания постоянного тока -  патент 2277713 (10.06.2006)
источник напряжения постоянного тока -  патент 2274891 (20.04.2006)
стабилизированный преобразователь постоянного напряжения -  патент 2235353 (27.08.2004)
стабилизированный преобразователь напряжения постоянного тока -  патент 2210100 (10.08.2003)
стабилизированный источник напряжения постоянного тока -  патент 2198420 (10.02.2003)
способ регулирования четырехквадрантного установочного органа, выполняющего роль преобразователя тока сети -  патент 2145726 (20.02.2000)
способ управления преобразователем при помощи микропроцессорной системы -  патент 2107982 (27.03.1998)
Наверх