Способ управления трехфазно- @ -фазным непосредственным преобразователем частоты

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-m-ФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, состоящим из .т трехфазно-однофазных преобразователей , выполненных по.мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, заключающийся в том, что формирзлот Wf . пульсные последовательности управления полностью управляеьб 1ми ключами, сдвинутые между собой на /3 для различных ключей каждого из трехфазно-однофазных преобразователей и на для одноименных ключей различных преобразователей и составленные из трех интервалов задания проводимости ключей длитeJiЬHOCтыo «/3 каждый, причем в течение первого интервала проводимость задают неизменной , а в течение второго и третьего интервалов, сдвинутых относительно первого на (Г/3 и f соответственно , производят модуляцию провадимости по методу высокочастотного широтно-импульсного регулирования и взаимное инвертирование импульсов на этих И нтервапах, отличающийся тем, что, с целью умень 4 шения искажений питающей гети путем снижения коьмутационных перенапряжеНИИ на ее зажимах, пмпульсы широтно30 U1 импульсного регулирования для каждого из трехфазно-однофазных преобразователей подают со сдвигом к периоду.

(! 9) ()1) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 02 М 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСНОМУ TSV л) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯИтЬЮ (21) 3478671 24-07 (22) 06.08 ° 82 (46) 07.03.85. Бюл. В 9 (72) Б.Е.Пьяных, В.П.Яордач, В.Н.Соболев, Э.М.Чехет и В.И.Иихальский (71) Институт электродинамики

АН Украинской ССР (53) 621. 316. 727 (088. 8} (56} 1. Карташов Р.П. и др. Тиристорные преобразователи частоты с .искусственной коммутацией. Киев, "Техника", 1 97 9, с . 150.

2. Дорошин Е.P. Управление тиристорными преобразователями частоты с широтно-импульсньии регуляторами. — Современные задачи преобразовательной техники. Тезисы докладов, Всесоюзной научно-технической конференции. Киев, 1975, ч. II, е. 199207.

3. Chehet Е.М., Sobolev Ч.И.

Analysis of multipulse PWM control

of direct frequency converters 4th

Pover Electronic Conference. 1981, Budapest, ч. ITI, р. 81-90. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-ю-ФАЗНЫ М НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, состоящим из . tn трехфазно-однофазных нреобразователей, выполненных по мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, заклю-. ° чающийся в том, что формируют вгпульсные последовательности управле- . ния полностью управляемыми ключами, сдвинутые между собой на н /3 для различных ключей каждого из трехфазно-однофазных преобразователей и на 2 ю/щ для одноименных ключей различных преобразователей и составленные из трех интервалов задания проводимости ключей длительностью и /3 каждый, причем в течение первого интервала проводимость задают неизменной, а в течение второго и третьего интервалов, сдвинутых относительно первого на /3 и ) соответ.ственно, производят модуляцию нроводимости по методу высокочастотного широтно-импульсного регулирования и взаимное инвертирование импульсов на этих интервалах, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью умвнь-, щения искажений питающей сети путеМ снижения коммутационных перенапряжвний на ее зажимах, импульсы широтноимпульсного регулирования для каждого из трехфазно-однофазных преобразователей подают со сдвигом 2 /% к периоду.

1144185

Изобретение относится к электро- . технике, в частности к системам управления преобразователями частоты

: с непосредственной связью, и может быть использовано при построении 5 преобразователей частоты для регулирования электроприводов переменного тока.

Известны сгособы управления преобразователями частоты с непосредствен- 10 ной связью, использующие широтно-импульсное регулирование:(ШИР) выходного напряжения.

Указанные способйуправления основаны на периодическом подключении íà- 15 грузки к линейным или фазным напряжениям трехфазной питающей сети с помощью мостовых или нулевых схем на полностью управляемых ключах с двусто- ронней проводимостью. С этой целью N для каждого из указанных ключей формируют многофазную последовательность управляющих импульсов, изменением длительности которых меняют выходное напряжение преобразователя (1) 25 и j2) .

Существенным недостатком этих способов управления является неблагоприятное влияние преобразователя на питающую сеть, заключающееся в 5п появлении коммутационных перенапряжений и обусловленное прерывистым характером входного тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является З5 способ управления трехфазно-а"фазным преобразователем частоты с непосредственной связью, состоящим из m трехфазно-однофазньтх преобразователей, выполненных по мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, заключаюп,лйся в том, что для управления указанными ключами формируют импульсные последовательности, сдви- 15 нутые между собой на и /3 для различных ключей каждого из трехфазнооднофазных преобразователей и на

2 1 /rn для одноименных ключей различных преобразователей и составленные 5О из трех интервалов задания проводимости ключей длительностью 7 /3 каждый, причем в течение первого интер" вала проводимость задают неизменной,. а в течение второго и третьего ин- 55 тервалов,сдвинутых относительно первого на и/3 и соответственно, / производят модуляцию проводимости по методу высокочастотного ШИР и взаимное инвертирование импульсов на этих интервалах. В результате такого способа управления выходное напряжение преобразователя регулируется путем введения "пауз", во время которых каждая фаза нагрузки отключается от питающей сети и закорачивается указанными ключами.

При этом используется высокочастотное ШИР, т.е. в течение одного такта работы преобразователя, когда кри, вая выходного напряжения формируется из одного и того же отрезка кривой входного напряжения, указанное отключение нагрузки от питающей сети производится несколько раз. Кроме того, каждое отключение производится одновременно по всем щ выходным . фазам преобразователя P3) .

Недостатком известного способа управления является ухудшение формы кривой входного тока при глубоком регулировании, что приводит к увеличению коммутационных перенапряжений в сети.

Целью изобретения является уменьшение искажений-питающей сети при

ШИР выходного напряжения преобразователя путем снижения на ее зажимах коммутационных перенапряжений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления трехфазно-ог фазным преобразователем частоты с непосредственной связью, состоящим из tn трехфазно-однофазных преобразователей, выполненных по мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, заключающемуся в том, что для управления ключами формируют импульсные последовательности, сдвинутые между л собой на 3/3 для различных ключей каждого из трехфазно-однофазных преобразователей и на 2 /Э для одноименных клочей,различных преобразователей и составленные из трех интервалов задания проводимости ключей длительностью и/3 каждый, причем в течение первого интервала проводимость задают неизменной, а в течение второго и третьего интервалов, сдвинутых относительно первого Hà 9t /3 и 9

/ соответственно, производят модуляР цию проводимости по методу высокочастотного ШИР и взаимное инвертирование импульсов на этих:интервалах,, импульсы высокочастотного ШИР для

3 11441 каждого из трехфазно-однофазного ! преобразователей. подают со сдвигом на 2 й/m к периоду.

На фиг. 1 изображена принципиаль. ная схема трехфазно †трехфазно мос.тового преобразователя частотьц на фиг. 2 - функциональная схема системы управления, реализующей предложен" ный способ; на фиг, 3 — временные диаграммы импульсов управления сило- 1О выми ключами, зары выходного напряжения, составляющей входного тока, потребляемого по фазе А трехфазной питающей сети при работе фазы ф преобразователя, а также результирующего входного тока фазы А при работе всех фаз преобразователя по известному способу (для наглядности в качестве примера рассмотрена активная нагрузка); на фиг. 4 - временные 2О диаграммы импульсов управления силовьии ключами, эпюры выходного напряжения и составляющей входного тока, потребляемого по фазе А питающей .сети при работе фазы о преобразова- 25 теля по предлагаемому способу; на фиг. 5 — временные диаграммы импульсов управления силовыми клочами, эпю- . ры выходного напряжения и составляющей входного тока, потребляемого по фазе А питающей сети при работе фазы С преобразователя по предлагаемому способу, а также результирующего входного тока фазы А.

Сущность предлагаемого способа управления состоит в. том, что при

ШИР выходного напряжения преобразователя отключение нагрузок от питающей сети производится не одновременно, как в известном способе, когда во 4О входных фазах потребляемый ток скачком сникается до нуля, à со сдвигом на 2a/гч, т.е. от сети при каждом л таком отключении отсоединяется только одна из нагрузок, остальные продол 15 жают потреблять ток. Поэтому максимальное изменение входного тока в каждый момент отключения снижается, например, для трехфазно-трехфазного преобразователя приблизительно в

-О раз. Вследствие этого снижаются и коммутационные перенапряжения на входных зажимах питающей сети.

Рассмотрим реализацию предложен- 55 ного способа управления на примере схемы преобразователя и системы управления им (фиг. 1-5).

Преобразователь частотьг (фиг ° 1) содержит полностью управляемые ключи 10-6ц, 1Ь-6b, 1ñ-6с двусторонней проводимостью, соединенные в трехфазные мостовые схемы с нагрузками 70, 7b и 7С и входными фазами А, В, С питающей сети.

На функциональный схеме (фиг.2a) первый задающий генератор S соединен с пересчетной цепью 9, второй задающей генератор 1Π— с фазосдвигающж устройством 11, выходы 12-14 которого соединены с входами инвертирующих схем 15-17 соответственно. Выходы 1823 пересчетной цепи 9, выходы 12"14 фазосдвига щего устройства 1 1 и выходы 24-26 инверторов 15-17 подаются на логический блок 27, состоящий as одинаковых логйческих ячеек 28-45.

УсФройство одной из таких логических ячеек 28 показано на фиг. 2о. Логи- . ческий элемент И 46 (фиг. 26) соединен по входу с выходом 19 пересчетной цени 9 и выходом 12 фазосдвигающего устройства 11, логический элемент И 47 по входу с выходом 21 пересчетной цепи 9 и выходом 24 инвертора 15 логический элемент ИЛИ 48 — по входу с выходами 49 и 50 элементов И 46 и

47 и,с выходом 18 пересчетной цепи 8.

На выходе логического элемента ИЛИ 48 формируются импульсы управления claloвьми ключами 1q, 1Ь, Зс (фиг. 1) ао известному способу и импульсы управления силовым ключом 1 g по предлагаемому способу (фиг. 3). На вЫхОдаХ логических ячеек 29-33 формируются импульсы управления остальными ключами по известному способу и ключами 2о-6g по предлагаемому способу (фиг. 3) .

Н а в ыкоде ло г иче с к их яче е к 34-39 формируются импул сы управления силовыми ключами !Ь -6Ь, на выходах логических ячеек 40-45 — импульсы управления силовыми ключами 1с-6с по предлагаемому способу (фиг. 4 и 5).

Номера ключей н нагрузки на

-фиг. 1 соответствуют номерам выходов схем на фиг. 2 и номерам временных диаграмм на фиг. 3-5.

Рассмотрим работу преобразователя и его схемы управления. Первый зада- . ющий генератор 8 (фиг. 2) генерирует импульсы с частотой 641, из которых в пересчегной цепи 9 формируются шесть последовательностей нмпуль" сов длительностью i

Импульсы с выхода 13 фазосдвигающе" го устройства 11, выхода 25 инвертора 16 и выходов 18-23 пересчетйой цепи 9 подаются в соответствующих комбинациях на .входы логических яче- ек 34-39 (фиг. 2), которые реализуют одну и ту же логическую Функцию, рас-, смотренную для фазы Q . .На выходах ячеек 34-39 формируются импульсы управления силовыми ключами 1ь -65, приведенные на временных диаграммах (фиг. 4). Ha ýïþðå 7 Ъ (фиг. 4) показана форма выходного напряжения, а на зпюре 51Ú вЂ” форма входного тока, потребляемого по фазе А питающей сети при работе фазы Ь преобразователя. В отличие от известного способа, импульсы напряжения и тока здесь не совпадают по времени с соответствующими импульсами фазы О н сдвинуты относительно них на 2%/3.

Последовательность формирования импульсов управления силовыми ключа;ми фазы С преобразователя аналогична. Импульсы с выхода 14 фаэосдвигающего устройства 11, выхода 26 инвертора 17 и выходов 18-23 пересчетной цепи 9 подаются на входы логических ячеек 40-45, на выходах которых формируются управляющие импульсы ключами 1-6с, приведенные на времен-, ных диаграммах (фиг. 5). На эпюрах 7Е и 51с показаны форма выходного на3 1144185 частотой управления 1 и сдвинутых на /3 одна относительно другой.

Второй генератор 10 формирует регулируемые по длительности импульсы частоты )1„. Он может быть пост- 5 роен в виде генератора пилообразного напряжения и компаратора, на котором пилообразное напряжение сравнивается с заданным уровнем. Импульсы с выхода генератора 10 поступают в фазосдвигающее устройство 11 и разделяются в нем на три канала по числу фаз преобразователя, в каждом из которых они сдвинуты на 2. в/3 один относительно другого. В качестве фа- 15 зосдвигающего устройства 11 могут быть использованы, например, три генератора пилообразного напряжения, / синхронизируемые импульсами от компараторов, на входах которых-сравнива- 26 ются пилообразное напряжение от генератора 10 и постоянные напряжения на уровнях одной трети и двух третей от амплитуды этого пилообразного напряжения. Затем сдвинутые таким 25 образом на 27/3 одно относительно другого пилообразные напряжения сравниваются на входах других компараторов с постоянным напряжением, óðîвень которого определяет указанную 3Q регулируемую длительность импульса частоты 1 . В качестве одного иэ указанных трех генераторовпилообразных напряжений может быть использован генератор 10 со своим компаратором.

Импульсы с выходов 12-14 фазосдвигающего устройства 11 поступают на инвертирующие схемы 15-17 соответственно. Импульсы с выхода 12 фазосдвигающего устройства 11 выхода 24 инверторà 15 и выходов 18-23 пересчетной цепи 9 подаются на входы логическ m ячеек 28"33 логического блока 27 в соответствующих комбинациях, как показано на фиг. 2. В результате логических преобразований . в ячейках 28-33 на их выходах формируются импульсы управления силовыми ключами 1д-ба, показанные на временных диаграммах (фиг ° 3), 50

В соответствии с приведенным алгоритмом работы ключей выходное напряжение фазы g преобразователя имеет форму, изображенную на эпюре 7 (фиг. 3). На эпюре 510 показана фор- ма составляющей входного тока, потребляемого по фазе А питающей сети при работе фазы а преобразователя.

По известному способу сформированные на выходах логических ячеек 2833 импульсы используются также для управления силовыми ключами фаэ Ъ и С преобразователя. Импульсы с выхода ячейки 28 подаются на управление ключами 1а, 2b и ЗС, с выхода ячейки 29 — на управление ключами 2, ЗЬ и 1с и т.д. по циклическому алгоритму. В результате "паузы" в выходном напряжении, à соответственно и импульсы тока в нагрузке совпадают по времени для всех фаз преобразователя. Входной ток фазы А, равный сумме составляющих, потребляемых по входу при работе каждой фазы преобразователя, приведен на эпюре 51 (фиг. 3). Как видно из эпюры, он носит явно выраженный прерывистый характер и приводит, как уже отмечалось, к искажениям в питающей сети.

Управление преобразователем по предлагаемому способу осуществляется следующим образом.! 1441 пряжения и форма входного тока,. потребляемого по фазе А питающей сети, при работе фазы С преобразователя.

Импульсы напряжения и тока сдвинуты на 2 /3 по отнопгению к соответст- 5 вующим импульсам в других фазах.

Результирующий входной ток, потребляемый по фазе А питающей сети при работе всех фаз преобразователя, приведен на эпюре 51 (фиг. 5). Он имеет менее выраженный прерывистый характер по сравнению с известным

8 способом за счет того, что "паузы" в выходных напряжениях преобразователя разнесены во времени одна относительно другой. Поэтому не совпадают по времени импульсы токов, потребляемых по входным фазам преобразователя. В результате снижаются перенапряжения на зажимах питающей сети, уменьшается вероятность выхода иэ строя силовых ключей, понижаются требования к элементам защиты ключей от перенапряжений . Кроме того, вход-. ной ток легче поддается фильтрации.

1144185

Ж Л7 71 Р2 И. 1144185

1144185

)144)85 ь ь щцщдц Заказ 943/44 Тирах 046 По сиоо

Финал ШБ беат, г.ужгород ул.ПРоактаайэ 4