Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к системам управления непосредственными преобразователями частоты с прямоугольным законом модуляции выходного напряжения и естественной коммутацией вентилей. Цель изобретения - повьшение коэффициента мощности и улучшение формы выходного напряжения. В способе измеряют мгновенные значения токов фаз нагрузки, на полупериодах этих токов формируют сигналы о наличии и отсутствии токов фаз каждого знака проводимости , причем сигналы об отсутствии токов фаз каждого знака проводимости являются сигналами об отсутст- 1вии токов в соответствующих вентильных тройках. При совпадении сигнала раздельного управления каждой тройки с сигналом о наличии тока в соответствующей фазе нагрузки со знаком проводимости, соответствующим знйку проводимости встречно-параллельной тройки, запрещают подачу управляющих импульсов на тиристоры выходящей из работы тройки и включают дополнительный тиристор, присоединяя через него коммутирующую фазу нагрузки к другой фазе нагрузки, у которой знак проводимости ( тока ) не совпадает со знаками проводимости двух других фаз, что позволяет исключить инверторные режимы. 4 ил. е О1 05

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 М 5/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 39?6277/24-07 (22) 11.07.85 (46) 30.11.87. Бюл. ¹ 44 (71) Вологодский политехнический институт (72) В.Л. Грузов, Н.А. Левашова, О.Н. Ощепков, Ю.M. Натариус, M.À. Проскурякова и В.Н. Сидоров (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 714620, кл. Н 02 М 5/22, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1007177, кл. Н 02 М 5/22, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления непосредственными преобразователями частоты с прямоугольным законом модуляции выходного напряжения и естественной коммутацией вентилей.

Цель изобретения - повышение коэффициента мощности и улучшение формы выходного напряжения. В способе измеряют мгновенные значения токов фаз нагрузки, на полупериодах этих токов формируют сигналы о наличии и отсутствии токов фаз каждого знака проводимости, причем сигналы об отсутствии токов фаз каждого знака проводимости являются сигналами об отсутствии токов в соответствующих вентильных тройках. При совпадении сигнала раздельного управления каждой тройки с сигналом о наличии тока в соответствующей фазе нагрузки со знаком проводимости, соответствующим знаку проводимости встречно-параллельной тройки, запрещают подачу управляющих импульсов на тиристоры выходящей из работы тройки и включают дополнительный тиристор, присоединяя через него коммутирующую фазу нагрузки к другой фазе нагрузки, у которой знак проводимости (тока ) не совпадает со знаками проводимости двух других фаз„ что позволяет исключить инверторные режимы. 4 ил.

1 135614

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам раздельного управления непосредственными преобразователями частоты с прямо5 угольным законом модуляции выходного напряжения и естественной коммутацией вентилей.

Целью изобретения является увеличение коэффициента мощности и улучшение формы выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена схема управления преобразователем; на фиг. 2 диаграмма, поясняющая способ управле-. ния преобразователем; на фиг. 3 — 15 интервал коммутации тиристоров трой-, ки и дополнительного тиристора; на фиг. 4 — схема непосредственного преобразователя частоты.

Устройство управления преобразова- О телем (фиг. 1) содержит блок 1 синхронизации, выходы которого соединены с установочными входами счетчиков

2 и 3, генератор 4 тактовых импульсов, выход которого соединен со счет- 25 ными входами счетчиков и делителя 5 частоты, выходом соединенного с входом распределителя б импульсов, блок

7 логики, содержащий три идентичных канала 8-10 для управления тиристо- 0 рами трех фаз преобразователя, каждый из которых включает в себя четыре элемента И 11-14 и первый 15 и второй 16 триггеры, три датчика 1710 проводимости каждой фазы, элементы НЕ 20-25.

Трехфазный непосредственный преобразователь частоты (фиг. 4) содержит шесть троек тиристоров 26-31, по две встречно-параллельные тройки в каждой фазе, общие точки которых соединены между собой и являются выходами фаз преобразователя, дополнительные тиристоры 31-36, которыми снабжена каждая тройка, соединенные в трехфаз- 45 ную мостовую схему, обратные диоды

37-42, которыми шунтирован каждый дополнительный тиристор, датчики 4345 проводимости фаз, включенные в каждую выходную фазу преобразователя.

Сущность способа заключается в следующем., формируются входные сигналы в виде уровня напряжений или кодов эквивалентных чисел ф (фиг.l) и этими (55 сигналами устанавливается частота импульсной последовательности на выходе делителя 5 частоты, подаваемой на вход распределителя 6. В результа8 2 те на выходе распределителя формируются сигналы раздельного управления в виде шести импульсных последовательностей Р,Р„-,Р,Р-,Р,Р- (фиг.l, 2), сдвинутых друг относительно друга на угол й/3 по выходной частоте, с длительностью каждого импульса, равной и . Длительности этих импульсов определяют зоны проводимости троек тиристоров фаз на полупериодах выходного напряжения и на интервалах этих импульсов формируются выходные напряжения преобразователя. По сигналам датчиков проводимостей фаз формируют шесть импульсных последовательностей 1,1-,1Ь,1 вЂ,1,I-, свидетельствующих о знаках токов в фазах нагрузки, что в выпрямительных режимах со— ответствует наличию или отсутствию токов в тройках тиристоров фаэ.

Путем логического перемножения сигнала раздельного управления каж— дой тройки и сигнала об отсутствии тока в соответствующей фазе нагрузки со знаком проводимости, соответствующим знаку проводимости встречнопараллельной тройки, определяют интервалы проводимости основных тиристоров каждой тройки в выпрямительном режиме К,К-,КЬ,Kb,K„K (фиг. 2):

К-=Р- "1 К =Р «1 Ь К-=Р- «1 и и> Ь Ь Ь с с с

Путем. логического перемножения сигнала раздельного управления каждой тройки и сигнала о наличии тока в соответствующей фазе нагрузки со знаком проводимости, соответствующим знаку проводимости дополнительных тиристоров К,„,К-,К,К-,К,К (фиг.2):

Kq=Pp l g I КВ Ра в., Kñ Рс l ;

Линейное согласование осуществляется за счет управления анодными и катодными тройками общим сигналом, формируя входные сигналы в виде уровня напряжений или кодов эквивалентных чисел с ; (фиг. 1) и подавая их на входы счетчиков анодной и катодной групп тиристоров. Счетчики сдвигают импульсы с блока синхронизации (U,,U ), формируемые в точках естественной коммутации на углы, соответствующие входным сигналам управления cl.. Выходные импульсы первого

\ счетчика для управления тиристорами анодных троек обозначены через U<>, а через U — выходные импульсы втоk 6 рого счетчика для управления тирис1356148

3 торами катодных троек. Таким образом, по предлагаемому способу формирование импульсов управления вентильными тройками (например, фазы а) осуществляется в соответствии со следующими логическими уравнениями

С P 1

Управление тиристорами дополнительного моста, формирующего контур 1О реактивного тока, например фазы а (фиг. 4), осуществляется в соответствии со следующими уравнениями:

По прототипу формировались сигна- 15 лы управления только вентильными тройками в соответствии со следующими уравнениями: л г „=сц.с„„ =х„Р т„„иKd K,„44 о„

Продолжительность. (длительность) импульсов управления основными тиристорами каждой тройки определяется длительностью импульсов на выходах счетчиков, а длительность импульсов управления дополнительными тиристорами каждой тройки фаз преобразователя пропорциональна времени считывания кода о(, .

Управление тройками тиристоров преобразователя (фиг.4) по предлагаемому способу позволяет исключить инверторные режимы и обеспечивает работу троек только в выпрямительных режимах. Это осуществляется включением дополнительных тиристоров, .которые присоединяют коммутирующую фазу нагрузки к другой фазе, у которой знак проводимости не совпадает со знаками

40 проводимости двух других фаз.

В результате на интервалах /3 каждой пары троек тиристоров различных фаз формируется нулевой уровень

«45 напряжения за счет равенства мгновенных значений напряжений на выходе троек, формирующих на данном интервале выходное линейное напряжение преобразователя, что исключает дополни50 тельные искажения линейных напряжений за счет неравенства мгновенных значений напряжений на выходе этих троек, когда одна из них работает в выпрямительном, а другая в инвер55 торном режимах.

Включение дополнительного тиристора осуществляется следующим образом.

Пусть работают три преобразователя 27,29,30 (фиг. 4). По сигналу распределителя (точка I) прекратим подачу основных управляющих импульсов на тройку 27, в работе остаются тройки тиристоров 29 и 30.

На участке I-II (фиг. 3) продолжает работать последний ТНрНсТор тройки 27.

В точке ?Х формируется импульс синхронизации 11, который разрешает формирование управляющих импульсов на дополнительные тиристоры. Начиная с этого момента, наибольшее положительное напряжение приложено к фазе а, поэтому управляющим импульсом тройки 29 открывается дополнительный тиристор 5.

Разряд реактивной энергии осуществляется по контуру, образованному включением дополнительного вентиля

35 и двум фазам а,с нагрузки. Реактивная энергия коммутировавшей фазы регенерируется в этом контуре в активную энергию другой фазы. В короткозамкнутом контуре, образованном дополнительным вентилем 35, нарастает встречный ток под действием напряжения третьей фазы преобразователя, что ускоряет опадание тока в контуре.

На фиг. 2 приведены огибающие напряжения на выходах фаз преобразователя U,U,U и линейное напряжение

U>> между фазами а и Ь. Нулевая пауза, возникающая при включении дополнительных тиристоров,, обусловлена временем срабатывния датчиков и са-, мих тиристоров.

В результате предлагаемого способа управления вентили фазных троек преобразователя работают только с выпрямительными углами открытия, а замыкание дополнительных ключей не приводит к возникновению сквозных токов. Это приводит к увеличешяо коэффициента мощности преобразователя, улучшению формы огибающей выходного напряжения, а следовательно, к достижению поставленной цели.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. Блок 1 синхронизации из трехфазного напряжения сети формирует две противофазные импульсные последовательности в точках естественной коммутации вентилей U,,U - -(фиг.1, 2) которые поступают на установочные входы счет5 13561 чиков 2 и 3. При подаче каждого импульса синхронизации в счетчики записываются код числа o(,- соответствующего требуемому углу открытия вентилей. Тактовые импульсы с генератора

4 поступают на счетные входы счетчиков 2,3 и делителя 5 частоты, куда в моменты обнуления записывается код числа b ..,,соответствующий требуемой

1 частоте. Счетчики считают тактовые >0 импульсы генератора 4 от нуля до записанного кода и формируют на своих выходах сигналы: первый счетчик U

Яct для управления углами открытия вентилей анодных троек, второй Uz< — для управления углами открытия вентилей катодных троек. С выхода делителя 5 ,частоты импульсы поступают йа вход распределителя 6, на выходе которого формируется шесть импульсных последо- 20 вательностей с длительностью каждого импульса 180 эл.град. и сдвинутых между собой на 60 эл.град. по выход- . ной частоте преобразователя. Одновременно датчики 17-19 проводимости каждой фазы формируют на своих выходах сигналы о наличии токов, а через элементы НЕ 20-25 — об отсутствии токов в каждой тройке вентилей. Сигналы с выходов распределителя, счетчи.ков и датчиков проводимости фаз поступают в блок 7 логики, который содержит три идентичных канала 8-10 для управления тиристорами трех фаз преобразователя. Каждый канал содер- 35 жит два триггера и четыре элемента И.

На выходах каждого из трех каналов блока логики формируются четыре импульсных последовательности — две для управления основными тиристорами анодной и катодной тройки тиристоров данной фазы, две для управления дополнительными тиристорами данной фазы.

Для формирования импульсов управ- 45 ления основными тиристорами анодной тройки вентилей фазы а йа входы логи ческой ячейки И ll подаются импульсы

P „ с выхода распределителя 6, с выхода счетчика 2 (U><) и с выхода эле- 50 мента НЕ 21 датчика проводимости фазы а. На выходе элемента И ll формируются импульсы управления основными тиристорами этой фазы.

Для формирования импульсов управ- 55 ления дополнительными тиристорами этой фазы на первый вход триггера 16 подаются импульсы выхода первого

48 6 счетчика 2, которые запрещают прохож= дение импульсов управления дополнительными тиристорами во время формирования импульса управления основHb!MH тиристорами данной фазы.

На второй вход триггера 16 подаются импульсы с выхода элемента И 13.

Эти импульсы формируются при совпадении на входах элемента И 13 сигнала

P с выхода распределителя 6, сигнала о наличии тока во встречно-параллельной тройке (1 -) и импульсов синхч ронизации прямой последовательности.

Это устройство в цифровой форме реализует данный способ. В нем полностью исключены аналоговые операции, что обеспечивает высокую точность устройства и стабильность его работы.

Таким образом, управление тройками тиристоров преобразователя по предлагаемому способу позволяет исключить инверторные режимы и обеспечивает работу троек только в выпрямительных режимах, что осуществляится -включением дополнительных тиристоров, которые присоединяют коммутирующую фазу нагрузки к другой фазе, у которой знак проводимости не совпадает со знаками проводимости двух других фаз.

В результате на интервалах каждой пары троек тиристоров различных фаз формируется нулевой уровень напряжения за счет равенства мгновенных значений напряжений на выходе троек, формирующих выходное линейное напряжение преобразователя, что исключает дополнительные искажения линейных напряжений за счет неравенства мгновенных значений напряжений на выходе этих троек, когда одна из них работает в выпрямительном, а другая — в инверторном режиме. Все это обеспечивает улучшение формы огибающей выходного напряжения. Кроме того, управление по предлагаемому способу обеспечивает воэможность регенерирования реактивной энергии коммутировавшей фазы в активную энергию другой фазы, что увеличивает коэффициент мощности преобразователя.

Формула изобретения

Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты, включающим в каждой фазе две встречно-параллельные вентильные тройки, общие точки которых соедине7 135614 ны между собой и являются выходами фаз преобразователя, сетевые зажимы вентилей подключены к соответствующим фазам сети, дополнительные тиристоры.по числу вентильньгх троек соединены в трехфазную мостовую схему и каждый тиристор шунтирован обратным диодом, причем каждая из диагоналей трехфазной мостовой схемы присоединена к одной из фаз преобра- l0 зователя и к одной из фаз нагрузки, заключающийся в том, что формируют сигналы раздельного управления с длительностью 180 эл. град. по выходной частоте, формируют сигналы об от- 15 сутствии тока в вентильных тройках аноднык и катодных групп, формируют сигналы управления тройками вентилей .с линейным согласованием, включают каждую тройку вентилей в выпрямитель-20 ный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раздельного управления и сигнала об отсутствии тока во встречно-параллельной вентильной тройке, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения козффициент мощности и улучшения формы выходного напряжения, измеряют мгновенные значения токов фаз нагрузки, на полупериодах этих токов формируют сигналы о наличии и сигналы об отсутствии токов фаз каждого знака проводимости, причем сигналы об отсутствии токов фаз каждого знака проводимости являются вышеуказанными сигналами об отсутствии токов в соответствующих вентильных тройках, при совпадении сигнала раздельного управления каждой вентильной тройки с сигналом о наличии тока в соответствующей фазе нагрузки со знаком проводимости, соответствующим знаку проводимости встречно-параллельной тройки, запрещают подачу управляющих импульсов на тиристоры вьгходящей из работы тройки и включают тот дополнительный тиристор, который присоединен одним из электродов к фазе нагрузки, опережающей коммутирующую фазу, а по проводимости соответствует знаку про-водимости отключаемой вентильной тройки.

1356148

Llu

Vcr/ с

1356)48

Я

У ф ф

Составитель О. Парфенова

Редактор Н. Слободяник Техред Л.Сердюкова Корректор А. Тяско

Заказ 5807/5! Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4