Способ управления непосредственным преобразователем частоты и устройство для его осуществления

 

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s Н 02 M 5/27

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4721375/07 ...::: - -: -:: ТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ. (22) 24.07.89 .: ...; :.::. : ЛЕНИЙ

- (46) 23.05.93. Бюл. Ь.19 . .:,-,; . (57) Испольэованйе; в непосредственных

p5). В,С. Высочанский :: .: - преобразователях частоты, предназначен(56) Г,r, Æåìåð08."Тиристорные преобразо- . ных преимущественно для частотно-ynpah- ватели частоты с непосредственной:: ляемогоэлектропривада. Сущностьспособа связью", M., Э„1977, с. 14, 20-25, с. 210- . управлейия заключается в том, чтодля сни212. жения значения выходного напряжения

Авторское свидетельство СССР,-:, ; :,-::; преобразователя снимают управляющие

М 515248, кл. Н 02. M 5/22, 11.12М9.: ".: импульсы с с6ответствующей частитиристо(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕЛОСРЕДСТ- ." ров. 2 з.п, ф-лы, 4 ил.

ВЕННЫМ. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТО1

C О

ЪГ

Изобретение относится к силовой ipse- " - Дла достижения цели в способе управобразовательной технике, в частности к дания МПЧ на основе выпрямителей; содер; преобразователям частоты с непосредс1-:: .. йащихД-ветвей с вентилями, питающимися венной связью (НПЧ), преобразующим на- .-: . отm-фаэной сети путем. периодической под- 2 пряжение частоты f1 в напряжение частоть1 ачи на вe«тили выйрямителей пакетов отпиf2, например, для регулирования скоростй ракйцих импульсов, промодулированных электрических двигателей, .:..:.- Напряже1еем выходной частоты, при сницель изобретения-- повышенм коэф- : женийего нйпряжениядо упомянутой выше О© фициента мощности преобразователя и величйнь1, подачу отпирающих импульсов уменьшениеискажениянапряжения:питак)-" йроиэводятнавентилиД-Гветвей,где 1, 4 щей сети при снижении его напряженйя до 2,.;., Д, Кроме этого меняют момент подачи Я

ВЕ И ИНЫ ВН и ЛИ М НЬШЕй Д =1 От ОтПирающЕго Импульса в стоРону его упвеличины, равнои или меньшей д:от реждения на вентиль, подключенный к фазе О максимального напряжения; . :" питающей сети, следующей за той фазой, на

Положительный эффект от применения; вентиль которой подают отпирающий имизобретения заключается в том, что оно по- пульс, так что время упреждения равно вышает Км преобразователя в области сйи":. . о/в а, где Ы1 =2и f> ° женных значений напряжения, причеМ. Для б0лее равномерной загрузки сети повышает в тем большей степени, чем боль- . . упомянутую подачу отпирающих импульсов ше глубина регулирования напряжения. Од- вентилей вь1прямителей, относящихся к новременно заметно снижается искажение разным фазам нагрузки, производят на вентили подсоединейнйе к различным фазам питающей сети. напряжения питающей сети.

181?216

Как и орН способе прототипе, пакеты 1/2 2/3 для схемы фиг. 2, HQ подаются имотпирающих импульсов, промодулирован- пульсы управления; на фиг. 3 приведена ныо напряжением выходной частоты, пери- структура СУ одной фазы НПЧ, СУ других одически подают иа вентили его в-фазных фаз аналогичны; на фиг. 4 приведены кривыпрямителей. Однако, в отличие от него, 5 вые напряжения НПЧ по схемам фиг.1 и 2 импульсы управления при формировании при угле а - 0 (фиг. 4 — для БИ), выпрямительного и инверторного режимов На фигурах приняты следующие обозработы отдельных выпрямителей НПЧ под- начения: 1, 2, 3, 4, 5, 6 — отдельные выпряают на вентили того числа ветвей выпрями- мители НПЧ; 7,8,9- вентили отдельных телей, которое необходимо для "0 выпрямителей преобразователяпосхеме формирования заданного напряжения при фиг. 1 (индексы при номерах вентилей укаминимальном угле регулирования а, зывают на принадлежность к соответствуюДля достижения цели в известное уст- щему выпрямителю); 10 — нагрузка; 11— ройство для реализации способа, содержа-; 12- фазосщее СУ вентилями, в состав которой входят "5 двигающее устройство (ФСУ); 13 — усилифазосдвигающее устройство, распредели- тель и распределитель импульсов (РИ); 14, тель импульсов и выходные устройства, OM- 15, 16- выходные устройства (ВУ); 17 — усидено пороговое (логическое) устройство, со литель Я 18 — пороговое (логическое) уствходами задания напрял:ения управления и ройство (ЛУ): 19, 20 — потенциальные задания порогового напряжения. Выход по- 20 диаграммы соответственно точек А и С прероговогоустройства подключен куправляю- образователя по фиг, 1 при Г-1, построенщему входу распределителя выходных ные относительно потенциала нулевой импульсов. точки питающей сети (на фиг. 1 она не

Пусть Д вЂ” число ветвей в-фазного вы- показана); 21 — напряжение Одс этого НПЧ, прямителя. (Если выпрямитель выполнен по 25 (г ривые 19, 20, 21 соответствуют интервалу нулевой схеме, то Д=т, если по мостовой, то времени, на протяжении которого заданная

Д2гл). Отпирающие импульсы могут пода- величина напряжения НПЧ неизменна); 22, ваться либо на вентили всех Д ветвей, либо 23- потенциальные диаграммы соответстна вентили Д-Г ветвей, где Г принимает венноточекАи Впреобразователяпосхеме значения ряда чисел 1, 2, ..., Д. Г тем больше, 30 фиг, 2, построенные относительно потенцичем меньше величина требуемого напряже- ала общего провода, соединяющего все выния. С изменением Гвтрехфазной мостовой прямители Ътого НПЧ, при Г=2; 24,...,29— схеме относительная величина напряжения фазы мостовых выпрямителей 1,...,6, на венв первом приближении образует ряд: 1,5/6, тили которых при Г=2 не подаются импульсы

4/6, ... Промежуточные значения напряже- 35 управления (возможно и другое взаимное ния можно получить воздействуя известным расположение вентилей, на которые не подспособом на величину угла a . Естествен- аются импульсы управления; 30 — напряжено, что при таком комбинированном регули- ние UAB, соответствующее кривым 22, 23; ровании диапазон изменения угла а 31, 32, 33 — потенциальные диаграммы и существенно уменьшается по сравнению с 40 кривая напряжения соответствующие критем случаем, когда число ветвей выпрямите- вым 19, 20. 21, но построенные по средним ля неизменно. значениям выпрямленного напряжения и в

Еще большее уменьшение диапазона другом масштабе времени. изменения угла а может быть получено Способ управления преобразователем циклическим изменение числа Г (при неиз- "5 по схеме фиг. 1 при относительной величине менной средней величине напряжения), на- напряжения НПЧ u* (U*= u/UM ), лежапример, через период частоты f> или через щей в пределах 0.666 U* «1, когда в другой, более протяженный отрезок време- работе участвуют все вентили НПЧ, являетни. Этот прием особенно целесообразен сяобщеизвестныминенуждаетсявпояснепри частоте fz« f<. 50 нии. Новым по отношению к известному

Нафиг.1и2вкачествепримераприве- способу управления вентилями, при котодено схемы известных НПЧ с трехфазным ром пакеты отпирающих импульсов, промопитанием и с трехфазным выходом; схемы дулированные, например, по выполнены соответственно на трехфазных прямоугольному закону, поочередно поднулевых и трехфазных мостовых выпрями- 55 ают на вентили из числа 7, 8, 9 выпрямитетелях; пунктирной линией на схемах обоз- лей 1...., 6. является лишь порядок подачи начены те ве ви, на вентили которых при импульсов на эти вентили при U* 0.666. напряжении НПЧ, лежащем в области 1/3- Известно, что при прямоугольном зако2/3 от максимального для схемы фиг, 1 и не управления вентилями и при поочеред1817216 ной подаче отпирающих импульсов на все вентили выпрямителей при а -0 0*=1, а при U*-0,666 а - агссоз 0.666" 48 эл.град.

При использовании всех вентилей НПЧ, как это имеет место в известном способе и сни- . 5 жении заданного напряжения. начиная с величины меньшей 0,666, угол а устанавливается более 48 зл.град. Вместо этого, согласно предложенному способу, уменьшаютчисло вентилей, на которые ripo- 10 должают подавать отпирающие импульсы, Это позволяет уменьшить угол регулирования а у оставшихся в работе вентилей на упомянутые 48 эл.град. и, соответственно, увеличить Км преобразователя. 15

С изменением числа Г увеличивается интервал времени работы вентиля той ветви выпрямителя, за которой следует ветвь, на вентиль которой отпирающий импульс не подается или подается со значением а 20 существенно отличным от значения а принятого для вентилей всех других ветвей.

Во избежание связанного с этим некоторого снижения Км целесообразно изменить момент подачи отпирающегр импульса на 26 . вентиль той ветви, куда будет осуществляться коммутация тока с вентиля, продолжи= тельность работы которого оказалась увеличенной. Упомянутую подачу импульса следует произвести с упреждением на вели- 30 чинуш /m рад.,Например, если в вентилькой группе 1 (фиг. 1) подача отпирающего импульса на вентиль 91 не проводится, то подача отпираащего импульса на вентиль

81 производится в тот же момент, как и при 35 работв вентиля 91, а на вентиль 71 - производится с упреждением на величину х /3.

Благодаря этому уравнивается время работы вентилей 71 и 8>. Кривые 19, 20, 21 построены с учетом этого обстоятельства. 40

Изменение числа вентйлей, на которМе подаются отпирающие импульсы и велйчины угла а с изменением этого числа производится с помощью СУ (11) фиг. 3 в зависимости от величины задающего сигна- 45 лауправления Uy, подаваемого нэ вход ФСУ (12). При Uy, соответствующем величине

U*>0,666, напряжение 0у с помощью усилителя У (17) воздействует на ФСУ. На другой вход ФСУ подается опорное напряжение 60

U0n синхронизированное с сетью. Распределитель импульсов 13 поочередно воздействует на выходные устройства 14, 15. 16, подавая отпирающие импульсы соответственно на вентили 7, 8. 9 выпрямителей 1, ..., бб

6. (Усилитель 17 может входить в состав

ФСУ, а распределитель импульсов 13 может быть совмещен с объединенными BY).

При 0* < <0,666 Uy-Un (Un — пороговое напряжение) срабатывает ЛУ (18), которое воздействует на РИ (13) так, что отпирающие импульсы поступают только нэ два из трех ВУ, например, на 14 и 15, но зато при величинах угла а меньших той величины, которая была бы при том же напряжении, но при питании выпрямителя от всех трех фаз сети. Для этого ЛУ меняет коэффициент пе-редачи усилителя 17. Тем самым, несмотря на снижение напряжения НПЧ, его Км уве; личивается и становится примерно таким же, каким он был при максимальном напря жении НПЧ, Естественно, что при реализации способа можно исключать из работы как однойменные вентили выпрямителей, так и разноименные. Последнее предпочтительнее, поскольку при этом обеспечивается равномерность загрузки различных фаэ питающей сети и, кроме того, уменьшается глубина высокочастотных пульсаций кривой выходного напряжения НПЧ.

Аналогично выполняется СУ и для НПЧ по фиг, 2. Разница состоит в том, что C увеличением числа вентилей (числа Д) увеличивается число выходных устройств.и, одновременно, меняется величина Un, а также число пороговых напряжений. Соответственно меняется число входов ЛУ или общее число ЛУ.

В схеме фиг . 2 величина Д s два раза больше, чем s схеме фиг. 1, поэтому диапазон изменения угла а при переходе от одного значения Г к другому оказывается существенно меньше и минимальное значе; ние Км при заданной величине напряжения здесь оказывается более высоким.

Способ полезен как при задании велйчины напряжения НПЧ, так и при формиро- вании промежуточных уровней кривой напряжения НПЧ. Когда он используется в обоих случаях, выигрыш от увеличения Км оказывается максимальным.

Использование в НПЧ вспомогательных вентилей для улучшения Км, например так, какэто предусмотрено в(4) еще большеуве.личивает эффективность применения рассматриваемого способа.

Способ может быть использован также при управлении отдельным выпрямителем, однако эффективность от его применения в этом случае уступает эффективности его применения в НПЧ, где выпрямители образуют симметричную систему, что позволяет обеспечить равномерность загрузки BCGx . фаз сети.

Формула изобретения

1. Способ управления непосредственным преобразователем частоты на основе выпрямителей, содержащих Д ветвей с вентилями, питающимися от m-фазной сети, путем периодической подачи на вентили выпрямителей пакетов отпирающих импульсов, промодулированных напряжением выходнойчастоты, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности преобразователя и уменьшения искажения напряжения питающей сети при снижении его напряжения до величины, Л вЂ” Г равной или меньшей — от максимальД ного напряжения, подачу отпирающих имбульСов проИзводят на вентили Д-Г деталей, где Г-1, 2; ..., Д, а m 2 — целое число. 2. Способ по и. 1, отличающийся .тем, что меняят момент подачи отпирающеrO импульса в сторону его упреждения на вентиль, подключенный к фазе питающей сети, следующей за той фазой, на вентиль кОторой ие подают отпиракнций импульс так, что spew упрждения равно ж /mw<, где ет- частота напряжения сети.

3. Способ по и. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и б а тем, что в выпрямителях, относящихся к

, Разным фэзам нагрузки, упомянутую подачу отпираащих импульсов производят на вентили„й0дсоединенные-к различным фазам

Витающей сети, вследствие чего обеспечиааетса ее более равномерйая загрузка, 4. Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты, выполненным на основе выпрямителей, включающих в себя Д ветвей с вентилями, 5 содержащее фазосдвигающее устройство, распределитель импульсов, усилитель и выходные устройства, причем информационный вход фазосдвигающего устройства является первым входом устройства, управ1О ляющий вход- подключен к выходу усилителя, а выход фазосдвигающего устройства подключен к информационному входу распределителя импульсов, выход которого подключен к входам выходных устройств.

15 выходы которых являются выходами устройства, информационный входусилителя является вторым входом устройства, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента мощности преобразователя

20 и уменьшения искажения напряжения питающей сети при снижении его напряжения

Д-Г до величины, равной или меньшей от максимального напряжения, в него вве26 дено пороговое (логическое) устройство, вход задания напряжения управления которого объединен с информационным . входом усилителя, вход задания поро гового напряжения является третьим

ЗО входом устройства, а выходы подключены к управлякицим входам усилителя и распределителя импульсов соответственно, где Г-1, 2, ..., Д.

1817216

»» В» ЮЮ»»Ф»»Ь»»»» ° »В»»ВЮ\»М 4ЮФВ» °

44!

1817216

Составитель 8.Высочанский

Техред М;Моргентал . Корректор M.Куль редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 1729 Тираж : - Подписное

ВНИИОИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/S