Адаптивное интегрирующее устройство синхронизации для систем управления силовыми вентильными преобразователями

Abstract

Предложен новый принцип построения устройства синхронизации (УС) на основе интегрирующего развертывающего преобразования для ведомых сетью силовых вентильных преобразователей (ВП). УС представляет собой нелинейную импульсную систему, в основе которой лежит замкнутая структура интегрирующего развертывающего преобразователя (РП), работающего в режиме внешней синхронизации с частотой напряжения сети. Приведены структурная схема, временные диаграммы сигналов и условия внешней синхронизации РП гармоническим и прямоугольным биполярным сигналами. Получены рекомендации по выбору соотношения частоты собственных автоколебаний развертывающего преобразователя и частоты напряжения сети. Показано, что адаптивное интегрирующее устройство синхронизации полностью адаптируется к нестабильности амплитуды и частоты напряжения сети в пределах плюс/минус 50 % и выше. В отличие от известных схем синхронизации предложенное УС представляет собой адаптивный фильтр первого порядка, полоса пропускания которого автоматически перестраивается в зависимости от амплитуды и частоты напряжения сети. Это свойство интегрирующего УС позволяет подавлять высшие гармоники в питающей сети при нестабильности частоты в пределах плюс/минус 50 % и выше. Также показана высокая помехоустойчивость предложенного адаптивного интегрирующего УС по отношению к коммутационным искажениям напряжения сети. Все это говорит о целесообразности его применения в системах управления ВП, питание которых осуществляется от автономной системы электроснабжения «малой» мощности, например, дизель- или ветрогенераторных установок. Даны рекомендации по выбору параметров адаптивного интегрирующего УС. На примере трёхфазного реверсивного тиристорного выпрямителя постоянного тока рассмотрена функциональная схема перекрестной синхронизации, а также приведены результаты ее практического применения в составе систем управления силовыми ВП. The article proposes a new principle for developing a synchronizing unit (SU) based on integrating scan conversion for circuit driven power semiconductor converters (SC). The SU is a nonlinear pulse system based on the closed structure of an integrating scanning converter (ISC) operating in the mode of external synchronization with circuit voltage frequency. The block diagrams, the waveform diagram and external synchronization conditions for ISC by harmonic and bipolar rectangle signals are provided. The selection recommendations on the frequency ratio of self-oscillations of the scanning converter and circuit voltage frequency were tested. The paper shows that the adaptive integrating synchronizing unit fully adapts to amplitude instability and circuit voltage frequency within the range of plus/minus50 % and higher. Unlike the existing synchronizing circuits, the proposed SU is a first-order adaptive filter, whose bandwidth is automatically tuned to the amplitude and frequency of circuit voltage. This property of the integrating SU allows suppressing higher harmonics in the supply circuit with frequency instability within the range of plus/minus 50 % and higher. The adaptive integrating SU’s high noise immunity to commutation distortions of circuit voltage is also shown. These results illustrate the practicability of using it in SC control systems, which receive power from an independent low-power supply system, for example, diesel or wind power generating plants. The paper also provides the recommendations on choosing the parameters of the adaptive integrating SU. A three-phase reverse thyristor rectifier is used as an example of a crossed synchronization flow-chart as well as the results of its practical application as a part of power SC control systems are provided.