1.5Реверсивные тиристорные преобразователи с раздельным управлением
1.5.1Модель логического переключающего устройства
По своей структуре преобразователи с раздельным управлением просты: выходы двух преобразователей включены встречно параллельно. Полярность выходного напряжения определяется включенным комплектом. Первая особенность управления состоит в организации порядка переключения комплектов управляемых выпрямителей. Этот порядок организует логическое переключающее устройство (ЛПУ), структура которого [4, 5] показана на рисунке 1.125.
Рисунок 1.125 – Структурная схема логического переключающего устройства LPU
ЛПУ имеет два входа: DST – датчик состояния тиристоров (при всех закрытых тиристорах на выходе датчика действует единичный логический сигнал) и напряжение задания Uz. Для пояснения принципа работы примем сигнал DST=1, а напряжение задания Uz меняется во времени от +10 до минус 10В (см. временную диаграмму работы ЛПУ на рисунке 1.126). Аналоговый сигнал задания Uz с помощью блоков Sign, Saturation и Boolean преобразуется в логический, причём положительному напряжению Uz соответствует логическая единица, отрицательному – ноль.
Рисунок 1.126 – Временная диаграмма работы ЛПУ
Для построения временной диаграммы и последующего использования разработаем в Simulink модель логического переключающего устройства LPU (рисунок 1.127). Схема модели блока LPU раскрыта на рисунке 1.125.
Рисунок 1.127 – Схема модели LPU (Fig1_127)
Рассмотрим временную диаграмму (рисунок 1.126), полученную при исполнении файла Fig1_127.
В начальный момент времени (t=0) в триггер DD5 записывается единица, так как на входе DST действует единица и единица на входе S триггера DD5 (Uz>0). Триггер DD8 по умолчанию при нулевых сигналах на входах S и R включается в нулевое состояние (на прямом выходе Q=0). На выходах DD9 и DD10 появляются нули (триггеры DD5 и DD8 находятся в рассогласованном состоянии) и на выходе DD11 появляется единица. Если тиристоры закрыты (единица на входе DST), то запускается с выхода DD1 линия задержки. Единица с выхода DD1 появится на входах записи DD6, DD7 через время, установленное в блоке Transport Delay. После истечения указанного времени триггер DD8 переводится в единичное состояние (согласованное с DD5) и разрешается включение первого комплекта управляемого выпрямителя (появляется сигнал высокого уровня на выходе В). Отметим, что в начальный момент времени действовал запрет на включение в работу обоих выпрямителей.
В момент смены полярности задающего напряжения Uz меняется логический уровень управления состоянием триггера DD5 и если все тиристоры выпрямительных групп закрыты, то DD5 меняет состояние на противоположное (нулевое). Опять триггеры DD5 и DD8 находятся в несогласованном состоянии, запрещается управление выпрямителями, на выходе DD11 появляется единица, которая через время задержки (при условии закрытого состояния всех тиристоров) поставит в согласованное состояние триггеры и разрешит включение комплекта Н. Все эти рассуждения подкреплены результатами моделирования, представленными на рисунке 1.126.
1.5.2Модель датчика состояния тиристоров
Вторая особенность управления реверсивным тиристорным преобразователем с раздельным управлением разрешает переключение выпрямительных комплектов только при закрытых тиристорах обоих комплектов. Таким образом, датчик состояния тиристоров (назовём его DST) является неотъемлемой составляющей схемы раздельного управления.
Приведём (рисунок 1.128) одну из возможных схем модели датчика DST.
Рисунок 1.128 – Модель датчика состояния тиристоров DST (Fig1_128)
Раскроем структуру модели DST и покажем на рисунке 1.129.
Рисунок 1.129 – Структурная схема модели DST
Параллельно каждому тиристору катодных групп обоих комплектов выпрямителей включаются датчики напряжения, сигналы с которых выпрямляются и подаются на компараторы. Известно, что падение напряжения на открытом тиристоре не превышает 1,2В. В Simulink, по умолчанию, прямые падения напряжения диодов и тиристоров устанавливаются от 0 до 0,8В. По этому в схеме модели датчика DST все напряжения, менее 0,9В, характеризуют открытое состояние соответствующего тиристора. На выходе компаратора появляются сигналы единичного уровня в моменты открытого состояния соответствующих тиристоров. Все шесть сигналов объединяются в один и результирующий инвертируется с помощью логической схемы NOR. Таким образом, выходной сигнал датчика DST высокого уровня характеризует закрытое состояние всех шести тиристоров. Контролировать состояние тиристоров анодных групп обоих выпрямителей нет необходимости, так как при работе трёхфазного мостового выпрямителя в открытом состоянии одновременно находятся два тиристора катодной и анодной групп. По этому, если есть контроль состояния тиристоров катодной группы, то этот контроль автоматически характеризует состояние тиристоров анодной группы.