Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕЗСФАЗ ( НЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ ПУТИ4 отпирания вентилей его фазных комплектов по закону ступенчатой функ1щи, характеризуемой содерзи&нием 5-й, 7-й, и 19-й гармоник менее 4%, причем период этой функщш равен периоду напряжения выходной частоты, а крайние ступени полуволн этой функции имеют протяженность, равную 1/12 этого же першща, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации , повышения коэффициента моврюсти ;преобразователя и уменьшения искажения напряжения питающей сети, ступенчатую функцию формируют в виде трех .ступеней за полупериод, причем отно:шение уровня средней ступени к уров- , ням крайних ступеней выбирают из об- ; ;ласти значений 0,8-1,5.

СОЮЗ (:СВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 02 М 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ V ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОММ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3352321/24-07 (22) 04. 11. 8 f (46) 15.03.85. Бюл. Ф 10 (72) В.С.Высочанский (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (53) 621.314.27(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 515248, кл. Н 02 P 13/30, 1969.

2. Жемеров Г.Г. Тиристорные преоб-. разователи частоты с непосредствен ной связью. И.э "Энергия" в 1977э с. 24. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗi НЫИ НЕПОСРЕДСТВЕННЫИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ путем отпирания вентилей

его фазных комплектов по закону сту„„S0 ы1145447, А пенчатой функции, характеризуемой содержанием 5»й, 7-й, 17-й и 19-й гармоник менее 4Х, причем период этой функции равен периоду напряжения выходной частоты, а крайние ступени полуволн этой функции имеют протяженность, равную 1/ 12 этого же периода, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации, повышения коэффициента мощности преобразователя и уменьшения искажения напряжения питающей сети, ступенчатую функцию формируют в виде трех ступеней за полунериод, причем отношение уровня средней ступени к уровням крайних ступеней выбирают из об- Я ласти значений 0,8-f,5.

1145447

1l

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления напряжением преобразователей частоты с непосредственной связью (НПЧ) и может быть использовано при преобразовании напряжения частоты

fy питающей сети в напряжение нестандартной регулируемой частоты f, например, для регулирования скорости .двигателя переменного тока. 16

Известен способ управления напряжением трехфазного НПЧ, содержащего противофазные мостовые выпрямители, состоящий в том, что в каждый полупериод частоты их напряжение формируют в виде трехступенчатой функции, построенной по средним значениям напряжений этих ступеней. Первая и последняя ступени имеют нулевой уро- вень напряжения (11 .

Кривая напряжения этого НПЧ содержит все канонические гармоники, кроме третьей и кратных ей. При этом

5-я, 7-я, 17 -я и 19-я гармоники имеют пониженный уровень по сравнению с канонический уровнем.

Известен также способ регулирования напряжения НПЧ, содержащего ротивофазные группы выпрямителей, собранных по нулевым или мостовым схемам, состоящий в том, что напряжение каждой полуволны кривой напряжения вентилей его фаэных комплектов формируют в виде пятиступенчатой функции.

Период этой функции равен периоду 35 выходной частоты. При этом .все ступени, кроме третьей (центральной), имеют протяженность в 1/ 12 периода выходной частоты. Соответствующий выбор уровня ступеней напряжения обес- 4О печивает одновременное снижение до нуля 5-й, 7-й, 17-й и 19-й гармоник, а уровень 11-й и 13-й гармоник остается каноническим (21.

Недостатком известного способа яв-45 ляется то, что он относительно сложен и содержит для данноГо спектрального состава кривой напряжения трехфазного НБЧ большое число ступеней регулируемых уровней напряжения выпря-50 мителей указанной выше протяженности, .вследствие чего коэффициент мощности

НПЧ (К ) оказывается недостаточно высоким и увеличено искажение напряжения питающей сети, которое, как из- 55 вестно, тем больше, чем больше угол регулирования 4 выпрямителей по частоте fq .

Цель изобретения — упрощение способа, повышение К„ преобразователя и уменьшение искажения напряжения питающей сети.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управление напряжением трехфазного НПЧ производят путем отпирания вентилей его фазных комплектов по закону ступенчатой функции, характеризуемой содержанием

5-й, 7-й, 17-й и 19-й гармоник менее

4, причем период этой функции равен периоду напряжения выходной частоты, а крайние ступени полуволн этой функции имеют протяженность, равную 1/12 этого же периода, функцию формируют в виде трех ступеней за полупериод, причем отношение уроння средней ступени к уровням крайних ступеней выбирают из области значений 0Ä8-1,5.

Отношение уровней ступеней 1.15 дает наилучший результат по спектральному составу кривой напряжения НПЧ.

Погрешность установки уровней ступеней напряжения и их протяженности определяется конкретными требованиями к преобразователю.

Таким образом, предложенный способ уменьшает число ступеней в кривой напряжения фазных комплектов вентилей, но сохраняет при этом число ступеней в кривой напряжения НПЧ и ее спектральный состав. Число ступеней в полуволне напряжения фазных комплектов вентилей равно трем, а спектральный состав кривой напряжения НПЧ обеспечивается, таким же, как. и прн способе (2j .

На фиг. 1 и 2 приведены кривые напряжений трехфазного НПЧ; на фиг.3— пример реализации системы управления на базе микропроцессора.

На фиг. 1 и 2 приняты обозначения:

1 и 2 — кривые напряжения фазных комплектов вентилей фаз А и В НПЧ при условии, что йр7 Е, 3 — кривая линейного напряжения U .

Система управления содержит задатчик 4 частоты и напряжения, микропроцессор 5, цифровую логику и формирователь 6 импульсов, синхрониэирующий трансформатор 7 и силовую схему

НПЧ 8.Микропроцессор используется и для формирования кривой напряжения и для задания частоты Е по заданию устройства 4.

447

Up/Ug Ж

13 17 19

4,9

0,7

3,52

7,7

1,45

1,3

0,8

3,68

2,62

0,8

9,1

7,7

0,71

0,037

1,42

1,0

1,03

0,04

7,7

1,15

9 1

7,7

0,04

1,0

0,03

7,7

1 5

2,б

1,85

7,7

1,03

1,15

4,35

1,8

3,1

9,1

1,28

1,14

О 1+А /Я сов Збь

h 2(1

3 1145

Формирование уровней и протяженности ступеней кривой напряжения

НПЧ 8 производится с помощью устройств 4-7,. воздействия на угол управления вентилей E(P) относительно .напряжения питающей сети частоты f< .

Протяженность крайних ступеней кривой напряжения каждого фазного комплекта веитилей НИЧ задается равной

1/12 периода частоты fg, а нротяжен- fO ность второй (средней) ступени— третью часть периода этой частоты.

Точность в установке уровней ступеней и их протяженности должна опредеJ

5 7 11

Как следует из табпицы, при данном алгоритме управления вентилями удовлетворительное подавление высших. гармонических имеет место при значи» тельном отклонении заданных уровней ступеней от оптимального (современные средства полупроводниковой техники обеспечивают точность установки углов А (ф) с погрешностью менее одного градуса; расширять оговоренную область изменения отношения уровней

0,8-1,5 нецелесообразно при уменьшении А /А растет нроцентнее содержание ближайшей 5-й гармоники, а при увеличении значения Ag/А, кроме то- го, снижается коэффициент мощности

НПЧ) . ляться конкретными требованиями и возможной погрешностью примененных устройств системы управления вентилями. Установлено, что при соотношении упомянутых уровней напряжений ступеней 1, 15 и протяженности крайних ступеней в 1/12 периода частоты f

5-я, 7-я, 17-я и 19-я гармоники равны нулю, а 11-я и 13-я канонические.

Для иллюстрации влияния отношения уровней ступеней на спектральный состав в таблице пфиведенш примеры реализации способа. где n — номер гармоники;

U<, U> — соответственно основная и и-я гармоника кривой напряжения НПЧ.

Предлагаемый способ прыще при оди- наковом по сравнению с прототипом спектральном составе кривой напряжения, требует меньшего числа операций по изменению уровней кривых напряжений выпрямителей НПЧ. В то же время в два раза увеличивается протяженность уровня напряжения, при котором каждый из выпрямителей работает с минимальным углом регулирования 3. {P).

Поэтому увеличивается Км НПЧ и уменьшается искажение напряжения питающей сети. Если при максимальном напряжении НПЧ при способе-прототипе в люббй момент времени только один из выпрямителей проводит ток при 4.=0, 1145447 а два других проводят ток соответст- венно при а - 43 и 75 эл.град, то при предлагаемом способе при тех же условиях два выпрямителя проводят ток приа(,0, а один при А=62 эл.град. 5

Кроме того, согласно расчетам способ примерно на 15Х повышает использова\ 6

I ние вентилей НПЧ по напряжению и более чем на 15Х снижает, мощность входного трансформатора (2/1, 73=1,155) .

Предлагаемый способ не накладывает ограничений на исполнение выпрямителей НПЧ. Они могут быть выполнены и по мостовым и по нулевым схемам.

1145447

Составитель Г.Мыцык

ТехредЖ.Кастелевич Корректор Е.Рокко

Редактор Л.Пчелинская

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул;Проектная, 4

Заказ 1 185/4 1 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5