8.4. ОДНОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

В одноканальной СУ моменты включения всех силовых вентилей определяются единым ФСУ. Структурная схема одноканальной ОУ приведена на рис. 8.11. Импульсы с выхода ФСУ поступают на распределитель импульсов РИ, который осуществляет распределение импульсов по каналам управления в циклическом порядке. К выходам РИ подключены выходные формирователи каналов ВФ. Работа распределителя в некоторых одноканальных СУ синхронизирована напряжением питающей сети.

В современных одноканальных СУ реализуется вертикальный принцип управления (см. § 8.2).

При этом ФСУ содержит ГОН — генератор опорного напряжения единого для всех тиристоров преобразователя, и компаратор К. Работа ГОН синхронизируется напряжением питающей сети. Для уяснения принципа построения одноканальной СУ вертикального типа для управления выпрямителем (см. рис. 6.11, а) вернемся к рассмотрению рис. 8.9, б. В момент работает V2 и готовится включение тиристора V3. Для этого определяется момент равенства опорного напряжения и управляющего напряжения . После выработки импульса управления ЕУЪ наблюдение за опорным напряжением нецелесообразно: с мента срабатывания тиристора информация об опорном напряжении является избыточной, ненужной. Теперь мы переключаем свое внимание на опорное напряжение , при пересечении будет сформирован . Таким образом, полезную информацию кривая опорного напряжения только от момента включения тиристора до пересечения , т. е. включения тиристора. Поэтому может быть сформировано единое опорное напряжение, состоящее из отрезков косинусоид между срабатыванием тиристоров.

Рис. 8.11. Обобщенная структурная схема одноканальной системы управления вертикального типа

Указанный принцип положен в основу ряда одноканальных СУ. Одна из простейших приведена на рис. 8.12, а. Трехфазное питающее напряжение поступает на фильтры Ф, которые осуществляют сдвиг по фазе и подавляют высшие гармонические составляющие. На вторичных обмоткахтрансформатора TV формируется шестифазная система опорных напряжений Эти напряжения через ключи подаются на вход компаратора на ОУ А. На второй вход компаратора подано управляющее напряжение . Выходное напряжение компаратора подается на РИ на 6 каналов. Способы построения распределителей изложены в § 4.9. Выходы РИ связаны с выходными формирователями СУ (ВФ) и с управляющими цепями ключей .

Временные диаграммы сигналов в схеме рис. 8.12, а приведены на рис. .

На диаграмме рис. приведены напряжения на вторичных обмотках трансформатора TV и выделено единое опорное напряжение иопе, состоящее из отрезков . Там же показано управляющее напряжение . Пусть в начале рассмотрения (момент ) распределитель выдает единичный логический сигнал на первом выходе.

Рис. 8.12. Одноканальная система управления вертикального типа с косинусоидальным опорным напряжением (а) и временные диаграммы сигналов в схеме

При этом замыкается ключ (номера ключей, на которые подаются импульсы с выходов распределителя, указаны на рис. 8.12, в, на котором показаны логические сигналы на шести выходах распределителя ). При замыкании на компаратор А подается . В момент компаратор переключается, положительный импульс с его выхода переключает распределитель, единичный сигнал теперь существует на втором выходе распределителя . Этот сигнал подается на выходной формирователь второго вентиля выпрямителя и одновременно на управляющую цепь ключа , ключ выключается. При этом на компаратор А подается и компаратор возвращается в прежнее состояние (рис. 8.12, г) компараторе происходит сравнение , в момент положительный импульс на выходе компаратора переводит распределитель в состояние .

При этом подается управляющий импульс третий тиристор выпрямителя и замыкается ключ . Таким образом, при каждом переключении распределителя включается очередной выходной формирователь вступающего в работу тиристора выпрямителя. Одновременно переключаются ключи , этим обеспечивается выбор нужного отрезка для формирования единого опорного напряжения .

Схема рис. 8.12, а обладает всеми достоинствами многоканальных СУ, реализующих вертикальный принцип управления, и при этом содержит единый сравнивающий элемент — компаратор. Аппаратурная реализация устройства очень проста.

Как уже указывалось выше, при работе преобразователя от сети с большим уровнем гармонических искажений формирование опорного напряжения из питающего напряжения приводит к заметным погрешностям при работе СУ. Это свойственно как многоканальным, так и одноканальным СУ. В таких режимах лучшие результаты дает применение одноканальных СУ вертикального типа с линейной формой опорного сигнала. В разработку подобных устройств большой вклад внесли советские ученые, создавшие ряд новых и технически совершенных решений. СУ такого типа выполняются как на аналоговых элементах, так и в виде цифровых СУ. Надо отметить, что именно в цифровых СУ одноканальное построение дает наибольшие преимущества.

Рассмотрим цифровую одноканальную СУ трехфизным мостовым выпрямителем, схема которой приведена на рис. 8.13, а.

В устройстве использованы принципы, положенные в основу работы цифрового ФСУ (см. рис. 8.7, а). Опорный сигнал формируется в виде уменьшающегося кода счетчиком вход которого связан с мультивибратором MB. Максимальное число, записываемое в счетчике . За период питающей сети мультивибратор генерирует также импульсов, т. е. частота MB выбирается равной . Таким образом, счетчик содержит разрядов.

К выходу старшего разряда подключен Т-триггер.

Выходы младших разрядов, счетчика связаны с первой цифровой схемой сравнения на вторые входы которой поданы младшие разряды управляющего кода . Следующие два разряда счетчика связаны со второй цифровой схемой сравнения , на вторые входы которой подаются старшие разряды управляющего кода . Управляющий код принимает, таким образом, значений. Выход подключен к входу распределителя на шесть каналов, состоящего из счетчика и дешифратора (см. рис. 4.26),

Рис. 8.13. Цифровая однокаиальнгя система управления вертикального типа (а) и временные диаграммы сигналов в системе

Схема работает следующим образом. В момент естественной коммутации первого тиристора (например V1 на рис. 6.11, а) срабатывает узел синхронизации , при этом на установочный вход счетчика подается импульс, записывающий максимальное число в счетчик. Синхр устанавливает триггер в состояние . Затем каждый импульс мультивибратора уменьшает код , записанный в счетчике на единицу (рис. ). Через половину периода сети код (рис. ) снижается до нулевого значения. Во вторую половину периода опорный код повторяет те же значения (от До 0), но меняется состояние Т-триггера (рис 8.13, в) с 1 на 0.

Опорный код Коп и код управления поразрядно подаются на и . В момент срабатывают одновременно обе ЦСС, так как отмечается равенство и . При этом и единичные сигналы с выходов , поступающие на вход элемента И, вызывают появление на его выходе логической единицы, которая подается на установочный вход счетчика , входящего в состав распределителя.

Распределитель при этом устанавливается в положение, при котором появляется единичный импульс на первом выходе, за счет чего выходной формирователь выдает управляющий импульс на первый тиристор выпрямителя (см. рис. 8.13, г).

Затем опорный код будет продолжать уменьшаться. За 1/6 периода сети мультивибратор выдаст импульсов, в результате в момент в младших разрядах счетчика вновь будет записано то же значение, что и в момент . Это значение совпадает со значением младших разрядов управляющего кода, что фиксируется . При срабатывании поступает положительный импульс на вход распределителя и он переключается в состояние, при котором управляющий импульс формируется для включения второго тиристора выпрямителя. При неизменном следующее переключение распределителя при срабатывании ЦСС, произойдет еще через 1/6 периода сети. Таким образом будут сформированы последовательно импульсы управления на все шесть тиристоров силовой схемы выпрямителя.

Схема рис. 8.13, а обладает максимальным быстродействием. Так, при увеличении управляющего кода увеличится значение его младших разрядов, и зафиксирует равенство раньше, т. е. угол управления а очередного тиристора уменьшится. Расчеты показывают, что схема рис. 8.13, а проявляет свои преимущества при работе от несимметричной сети, что обусловлено тем, что опорный код синхронизируется только от одной фазы сети. Аппаратурные затраты на здание одноканальных СУ практически не изменяются при увеличении числа фаз преобразователя, что делает использование одноканальных СУ особенно выгодным при управлении многофазными преобразователями.