Способ управления многофазньшвеитильвым

 

Союз Советских

Соцна}тист}}ческих

Респубт}мк

Зависимое от авт. свидетельства %в

Заявлено 14.1: 1971 (М 1698602/24-7) с присоединением заявки М—

Прноритет—

М:Кл. Н 02р 13/16

Гвсуаарстаеииы» комитет

Свватв Ииииетров СССР во де}}вы изобретений и открытий

УДК 621.316.722(088,81

Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень Ж 43

Дата опубликования описания 31.XII. 1974.

Автор изобретения

В, Д. Латышко

Заявитель

Ленинградский ордена Ленина злектротехии}еский }!}!стн".„::г имени В. И. Ульянова (Ле}1}1}}а„}

СПОСОБ УПРАВЛЕНЙЯ МИОГОФАЗНЫМ ВЕН 1 ИЛЬ}1ЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ С ИСКУССТВЕИИ}}Л

K0MMVTAU,È ЕЙ

2Г с

4-. 3

° ° а„... ——

Изобретение предназ}!»чепо Для исгользования в многофазных управляемых веитильиых преобразователя х. псременног0 тока в постоянный, допускающих возможность работы с опережающими значениями углов отпирания вен тилей при искусственно}1 коммутации. Однако при этом схемы преобразователей сложны, необходимо наличие как минимум двух групп вентилей. Кроме того, выявляется сравнительно небольшой выигрыш реактивной моп}ности в весьма ограниченном диапазоне регулирования выпрямленного напряжения.

Предлагаемый способ отличается тем, что включен}!е каждого вентиля В течение периода сети один раз производится при искусственной коммутации с углом отпирания а„, а второй раз при естестве}1}!ой коммутации с углом отпирания а, . Значения углов отпирания а„и а,(должны удовлетворять условию

2 . 4-— а с ((и могут изменяться одновременно или поочередно в пределах

3То позволяст ооеспечить Hpil г; ус!! ом рег) "l l l p o B B i!i i } i в ! и р 51 }(! с! е 11 0 0 1! а г! р 51 )и е ц и я в ь СОКОЕ З11ВЧЕние коэф(1}нцион га }Н}lц(10стl} (. обеспечить возможность регус!иро}1(}п!}я реак5 THBHDII моп}ности преобразова(гл:; при пеизМ (! l! НОМ РПВ}10 ВЬ!П 05. !*}СВ 0 о((.: 11 »! Pi! }1(,ill!B.

14змеl}чя ) !110}!peú!(!1110 -, О. .i Bo

}О

0T — — —. до — —. можно 0()ес}1(.:11 ть р(}г лироВа}1 llе Вы и j) 51," 1л е}! !}ОГО i! l(1! 5(и же}! .. я ь пол}}ом диа}тазо}1(Выпрями-, е, ;ыlо! 0 и: (11;всрго}(}}ого режимов }от + Р дд до --- Е с},) 1 ри значении

cos ==-1,0 и !!рп npB1

:-}то улучшает фор}1 р; гу(}ирои(!ной характеристики (зависимо()т}1 Выпрям, (-}}иой э. д. с. от углов регул}!ров}111}!51) и уме}}ьl!Be! ребуе-, мь}Й двап3301lpегулирова! .Ilя фазы упi)авляеM biÕ }!M !IVII bC0B.

Для упpoi}1 en!!lя сх(;мы управл(*.иин oдии из 51 .лов отп}}1)аг.lH Be}ITB. le}i 5!pil ре(ул}1!уова}!}}н

В}1пр}}м.(!е!11!ОГО няпряж !!П}! сОхр;- (ия..}г 1}еиз-. менным, и регулирование Iipol-зво;}ят изменением второго уг}а отпирав я.

На фпг. 1 };!, б, в) пока!}а!}а фор;!а выпрямленного напряжения Вен сильного преобразо-

Ввт, ля, выполиенн )го по трехфаз .10}1 гулевой. 50 схеме, Op!! i спользова!П}и прсдл;}гаемого сг!о»

40417!

5 . О

}5 Ю

2"

:3n

4С3

45 !

;): >

«Э

65 соба; на фиг, 2 (а, J, в} -- форма выпрямленного напряжения вентильного преобразователя, выполненного по трехфазной мостовой схе ме; на фиг. 3 — область допустимых заначений углов регулированиями,, и «Ä; на фиг. 4 --- область возможных пределов регулирования реактивной мощности при регулировании выпрямленного напряжения точки ЛВСDFFGI I соответствуют одноименным точкам на фиг. 3; на фиг. 5 — регул ировочш . характеристики

E<} преобразователя:==(Л для некоторых зако" .Е.. нов изменения углов; на фиг. 6 --- форма выпрямленного напряжения трехфазного нулевого преобразователя при одновременном изменении обоих углов регулирова ия

= — ---.1 „от значений а. =-0; <„= — 120 до значений а„=-60, а„=180< ; на фиг. 7— форма выпрямленного напряжения трехфазного м астового преобразователя прц том же законе изменения углов регулирогания и для тех же значений (<с, — «Ä, < „-- .<Д ); на фиг. 8 (а и б) — — форма выпрямленного напряжения трехфазного нулевого и мостового преобразователей при изменении одного из углов регулирования, и неизменном значении другого.

Пояснения к чертежам.

Форма напряжения (см. ф;г, 1) построена для трех значений соотношеии,: углов я, ll 2„, соответствукнцих неизменной величине выпрямленной э. д. с. E

3d при а, = — -35,7, а„= — 174,3" (см. фиг. 1а); нулевому значению Q=- 0 при <с,. =-! 5 5", a„=--i35,$0 (см. фцг. 1б) и положительному эначеник> (индуктивного характера) (}=-+0,5

Fd,J

Внутри области (см. фиг. 3), ограниченной замкнутой линией ABCDEF(iH, проведены линии постоянства относительной величины вы-!

Ч

Е- с!о ас!

Оба угла (см. фиг. 5) изменяются одновременно в пределах О -=.а„ . 60 ; - †1 .я„

- . — l 80 (а = Ь а<„= Л я,.) характеристика ЛС F. — — один из углов сохраняется неизменным, а.регулирование напряжения осуществляется изменением другого угла--характеристики АКС", AN" и Г LC", Е"МС".

Форма напряжения (см. фиг. 6) построена для ряда последовательных значений с<, и а„: а„, =-3 ; я„, = — 123 ; а,, =15; ., р

= — — 135; и, =30; х„- =--- 150; «4 — — +-45;

>,, < == -165;,5 =-57 ; а„„=--177".

Форма напряжения (см. фиг. 8) построена для псцэмециого значсния «„=0 и для ряда последовательных значений я„. <„t = — 125 ;

<<< 2 = — 145 ; й„; = — — 165"; „4 — - — — 180o

< ь = — 195.

1!ри нос<роении hptlttt tх напряжения и графиков на фиг. 1---8 процес. коммугации вентилей рассматривался к;IK мгновенный. т. е. предполагалось, что включение и выключение вентилей как при естественной, так и ",ри иск>ccTBE ниой к<1ммутацин происходит мгновенно. 3то упрощающсе допучценис не затрагивает существенных сторон предлагаемого способа, поэтому оио принято и в дальнейшем изложении.

Вентиль каждой фазы (см. фиг, !) включается дважды за период сети, причем последовательность включения вентилс.й обратна порядку чередования фаз. Один раз вентиль включается искусственно при напряжечии на его аноде, меньшем чем напряжение нг аноде вентиля выключаемой фазы, и проводит ток в <

2 интервале времени з . <» -- — - . (от 5 счет времени,и углов регулирования производится от момента времени, в котором происходило бы включение неуправляемого вентиля данной фазы в схеме неуправляемого преобразователя) до момента включения с естественной коммутацией вентиля предыдугцей фазы.

Второй раз вентиль включ <-.тся с естественной коммутацией, выключая вентиль последующей фазы, ц проводит ток . в интервале времени

4<; а,,

Наличие двух интервалов протекания тока через вентиль является характсрной особенностьк> предлагаемого способа управления.

При изменениях значений углов i., и < „в допустимых пределах изменяются продолжительности этих интервалов и их расположение на про. тяж<.иии периода сеги. Вследствие этого изменяются cpept

1). Соотношения углов «,. и х„, при которых продолжительность обоих интервалов протекания тока через вентиль больше или равна Il) лю, определяются выражением (! ).

При использовании предлагаемого способа для управления трехфазным мостовым преобразователем иа всем протяжении одного из двух интервалов времени протекания I oê t через вснтиль оказываются -дноврсменцо открытыми два протипофазиых вентиля, вследствие чего мгцновенное значение вынрямлеииого иапряжс.ния иа a toì интервале равно нулю (см. фиг. 2) .

Определение средней вели ицы выпрямленной э. д. с. путем интегрирования кривой ее

40417! м гнои » п ого sill! lс пня дне I c,>е/1ъ 1пп1у>0 зависимость с>1 vf.:fo» 1>сг лп>>овация:

l l .--= cns (—, . с, ), cos С-,— . *„)

1 <>„ 3 " 3

Вслпчина реактивной мо>цности, потребляе мой преобразователем пз сети, может быть найдена путем разложения кривой сетевого тока в гармонический ряд. При идеально сглаженном выпрямленном токе относительная 1>еличип» реактинпой мо>цности ранна

Лпалfls вbl!>аже>f>IH (3) и (4) f>o>fe3bfнает, что путем соответствукпцего выбора соотношения углон х,. и а,, можно обеспечить высокое зиа \pH»å сон - при регулировании выпрямлснпогo Hанряжения в полном диапазоне и осуществлять регулирование реактивной мощности прп неизменном выпрямленном напря. жен>п> (см. фпг. 1 и 2). Решив совмест;ю уравнения (3) и (4), можно определить необходимые значения углов а, и а, для получения желаемых ураввепи>1 выпрямленной э. д. с, и реактиннон мощно< тп:

Q l а,.==- arcsfn >

: ° V (- )

Еа Ъ7 х2 >.. ! " " "- Ч вЂ” ()

2El Ч (Е а ) 3

Пределы допустимых значений углов а„и а„определяк>тся помимо соотношения (1) зонами, в которых возможна естественная и искуccTHe>IHàÿ коммутация вентилей при вкл>очении >fx в порядке,обратном чередованию фаз.

Эти зоны определян>тся выражением (2), Полная область допустимых значений углов а, н а„показана на фиг. 8. В границах этой области, определяемых замкнутой линией

ABCDEFGH, на основе выражений (3) и !4) проведены линии постоянства относительной

E(l

ВЕЛИЧИНЫ ВЫПряМЛЕННОй Э. д. С. Ес>=-- —, 1 <>о

const и линии постоянства относительной величины реактивной мощности q==

Еа,J а

const. Зависимость возможных пределов регулирования относительной величины реактивной мощности от относительной величины выпрямленной э. д. с. показана на фиг. 4 в виде области, ограниченной линиями ABCDEFOH, причем одноименн:,le точ::и, на фиг. 4 и фиг. 3 соответствуют одним и тем же значениям углов а, и а„

Таким образом, изменяя в допустимых >>реДЕЛаХ SII;>ЧЕНИЯ УГЛОВ а„н а„ОДНОВРЕМЕННО плп поочередно, можно осу>цествлять регулирование выпрямленного напряжения и обесlIp >пнать желаемый уроне>п. ppактпвпой мощности уста>югки. В >астпс>м случае, сели изм нягь on>>of>1>pl>elf>10,, от нул» ло -; — и

2г. от --- —; — до — - —; (что соответствует отрезку

ЛЕ на фиг. 3), то выпрямленная э. q. будет измеиятьс:; от +Ed;, до — Ес>„при нулевом

l0 уровне реактивной мощности, т. е. при ссв:р =

= 1,0. Уравнение регулироночной харак> ристи>;и при этом полу>ается рп подстановке в

Г> .>, а„-,-" - с.>ыра>кенис (3) зна>е>>и» а

) "r и имеет вид

E (1== 2 Е 1„со (—,, ,,) 20 Графич>1 харак1еристпка представлена линией ЛС Е па фиг.;..

Достоинствами такого способа управления являются ..риктически линейный характер регулировочной характеристики и небольшая ве25 1>f÷èllà требуемого диапазона регулпрования фазы управляющих импульсов (yrлы а,. и а„ должны изменяться 1>ссго п пределах 6 ), 30 что позволяет упростить систему управления вентилями. Регул ирс>ванне выпрямленного напряжения может та>, ке осу.цеств; яться путем изменения лишь одного из углов отпирания при неизменном значении второго угля.

35 Так, например, если изменять угол а„= а

2к при неизменном значенина„=- — — уравне3 ния регул ировочной характеристики и реак40 тинной мощности б дет иметь вид:

Г1 / >г

Ес> = Ed (— + соэ —.

4>7 lq = E(l, ./а — —. +Sln (—, - 1- Л о

Зависимость относительной величины реактивной мощности от относительной величины ныпрямленной э. д. с. при регулировании на50 пряжения этим способом of максимального до нулевого уровня представлена на фиг. 4 линией АКС, а на фиг. 5 линией ЛКС". Такая же регулировочная характеристика при той же величине и обратном знаке реактивной мощ55 ности получается, если при неизменном значении а, =0 регулирование осущестнля-ь изме2 >ЕППСМ УГЛа а, = — —. Ъа . СООтВЕтС:.УЮ>ЦИЕ й

00 iарактеристпки представлены линией ЛМС на фиг. 4 и л f»>fe>f ANC" на фиг 5.

Аналогпч>>ым образом можно осуществ.>ять . регучяроваиие напряжения в инверторном режиме от l=.>„до нуля:путем изменения угла

404!71

e, —, -- Ьм при неизменном значении а„= —— .= -- -. нли путем изменения <„--" ---. +4> при неизменном а„:-= —,—. Соответствующие характеристики показаны линиями ELC и ЕМС на фиг. 4 и линией E"LC" (,E"МС") на фиг. 5.

Таким образом, изменением лишь одного угла отпирания вентилей можно обеспечить изменение выпрямленного напряжения. в выьрямительном или инверторном режиме QT максимального до нулевого уровня при практически линейноч регулироночной характеристике, небольшом уровне реактивной мощности . и: сокращенном диапазоне регулирования фазы отпирающих импульсов. Форма выпрямленного иапряжеиия: при неизменном значении а, =0 и ряда последовательных значений а„. для трехфаз"ой нулевой и трехфазной мостовой схемй преобразователя показаны на фиг. За; 6.

Способ управления экеперимеитально проверен в лабораторных условиях н схеме трехфазного мостового преобразователя с двухступенчатой искусственной коммутацией вентилей.

Способ управления может быть применен в лкбых многофазных схемах преоб "1азователей, выполненных на базе параллельи: о или последовательного включения трехф-;ALIIûõ схем н допускающих возможность работь< при искусстненной коммутации нентилей.

В большинстве известных схем преобразователей с искусственной коммутац.еей вентилей последняя осуществляется с по ю;..,и:о pàçðæäà предварительно заряженной емкости и может происходить в каждой фазе лишь один раз эа период сети. Это не является прянпипиальным препятствием для, использования предлагаомого способа управления, поскольку он также предполагает лишь однократное за период иринедень. в действие устройства для искуI I TB(иной коммутации.

Г1редмет изобретен ия

1, Способ управления многофазпым вентильным преобразователем с искусственной коммутацией путем двукр ггного включения каждого вентиля в течение периода напряжения сети, отличающийся тем, что, с целью повышения

10 коэффициента мощности и обеспечения возмож ости регулирования реактивной мощности при неизменном выпрямленном напряжении, включение вентилей производят одни раз при искусственной коммутации н диа1 5 4- 1пазоне углов отпирания — — .е..-: — — и нто3 . Н рой раз при естественной коммутации в диапа2-

20 зоне углов отпирания--- —. x„.—, при3 " 3 чем ноощиокение -углов отпирания ныдержива2-, 4 ют в предел<а<и — .- а - -а е е

Л 2. Способ mo и. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения регулироночной характеристики преобразователя и уменья .ния требуемого диапазона регулирования фазы управляющих импульсов, оба угла отпирания вентилей

36 при регулировании. выпрямленного напряжемии изменяют одновременно н пределах

2к

Г<) -а

<е-.- << e 5

% 3. Сшюееб IliG и. ll, отличающийся тем, что, с иелью уирощеиия схемы управления, один из углов отвира<иия< вентилей при регулировании вы<прямлеиного напряжения сохраняют неизменным и регулирование производит изменеЮ иием н орого угла отпирания.

I (е —— -Ъ Ф

1 !!

Ф! е

/ / / "5/ I 5/ /

Фаг r

/ 3 / 3 l у X g y y / / w / ! / / / у 1 у / / 1/ у )

/ Q X/ /- () ) х )

) (/ / / i / / / l / / (((, ()ъ,б б \, А / б

404171

Фа, Составитель Ю. Баева

Редактор 3, Твердохлеббва. Техред Т. Миронова Корректор М. Лейаерман

Заказ 407 . Изд. ¹ 243 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретеннй н открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб.. д. 4/5

Мытышннсная типография