Способ управления трехфазным однополупериодным непосредственным преобразователем частоты

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ОДНОПОЛУПЕРИОДНЬМ НЕПОСРЕДСТВЕННЬШ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, выполненным в виде управляемых бивентильных элементов, включенных между входными и выходными выводами преобразователя , предназначенным для регулирования асинхронного электропривода , заключающийся в том, что для изменения отношения частоты i| входного напряжения к частоте Ij выходного напряжения импульсы , управляющие бивентильными элементами , модулируют тактовым сигналом в каждой фазе, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, улучшения энергетических характеристик электропривода, тактовые сигнаkn лы второй и третьей фаз выходного напряжения сдвигают по времени по отношению к модулирующему сигналу первой (опорной) фазь.. на углы (f Та Т, 6:)t2 и tf , равные .cp,,--t -COOTветственно , где Т, и Т„ - периоды ,соответственно входного и выходного напряжений.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 М 5/27

ЯЬА и l Мд

Н ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3612978/24-07 (22) 01.07.83 (46) 30.08.85. Бюл. Р 32 (72) Г.И.Богачев (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт картофелеводства и плодоовощеводства (53) 621.314.27(088.8) (56) Патент США N - 3958172, кл. Н 02 М 5/27, опублик. 1976, Авторское свидетельство СССР

Ф 720662, кл. Н 02 Р 13/16, 1980.

Усольцев А.A. Хрисанов В.И.

Принципы построения маловентильных преобразователей для асинхронных электроприводов. — В кн.: Полупроводниковые преобразователи совр. сист. электропривода, Л., 1982, с. 31-36. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗHbIN ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫ1 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, выполненным в виде управляемых бивен„„Я0„„1176428 тильных элементов, включенных между входными и выходными выводами преобразователя, предназначенным для регулирования асинхронного электропривода, заключающийся в том, что для изменения отношения частоты 1 входного напряжения к частоте 1 выходного напряжения импульсы, управляющие бивентильными элементами, модулируют тактовым сигналом в каждой фазе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона выходных частот, . улучшения энергетических характеристик электропривода, тактовые сигналы второй и третьей фаз выходного напряжения сдвигают по времени по отношению к модулирующему сигналу первой (опорной) фазьi на углы (p>

Т. Т, 61тг и у,, равные,,< - — 2 — cooT

2 6 12 ветственно, где Т и Т вЂ” периоды ,соответственно входного и выходного напряжений, Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано для управления однополупериодными (маловентильными) непосредственными преобразователями частоты, предназначеннымй преимущественно для регулирования асинхронного электроприво да вентиляторов, насосов и других турбомеханизмов, имеющих "кубическую" зависимость мощности от частоты вращения.

Целью изобретения является расширение диапазона выходных .частот, улучшение энергетических характеристик асинхронного электропривода и повышение надежности преобразователя.

На фиг.1 изображена временная диаграмма выходных напряжений преобразователя при 4 =4, на фиг.2 — в комплексной плоскости векторы напряжений прямой А, обратной А и

I нулевой А последовательности для о первой гармоники выходного напряжения"на фиг.3 — в комплексной плос1 кости векторы напряжения 3-й гармоники А А А на фиг.4 — механи2 о. ческие характеристики электродвигателя и рабочего механизма (вентилятор)<, на фиг.5 — устройство, реализующее предлагаемый способ.

Согласно предлагаемому способу каждая из гармоник выходного напряжения образует вращающие потоки.

При этом в силу несимметрии системы образующееся вращающееся поле гармоники представляет собой сумму от векторов МДС, вращающихся в разные стороны.

Сущность способа рассмотрим для выходной частоты с кратностью =4.

Амплитуда к-й гармоники выходного напряжения прямой последовательности

А< равна к

",= /»(»"- "со (— "+ 1 " со» вЂ” 1)

L .) при А" =В =С "

4 ° »(»(<.z»»,(»» 1) < »

Амплитуда к-й гармоники обратной последовательности А равна к г к,= /qA (>-2»ов(— » Я

Как видно из уравнений 1-2, для гармонических составляющих с номек ром гармоники к «1 всегда А > A г

Следовательно, вращающий момент от

76428

35 (3) (4) 40

ЗО г вектора напряжения А" прямой после1 довательности больше, чем момент от вектора напряжения A обратной послег довательности. Поэтому данный способ всегда обеспечивает разворачивание электродвигателя в заданном направлении. Кроме того, предлагаемый способ позволяет создавать в электриS ческой машине вращающие потоки от каждой гармонической составляющей, если ее амплитуда не равна нулю.

Зто обеспечивает вращение ротора электродвигателя на частотах, кратных гармоникам выходного напряжения.

Из механической характеристики (фиг.4) видно, что при соответствующем управлении углом К, включения тиристоров силовой схемы, можно получить устойчивые частоты вращения, кратные первой и третьей гармоникам выходного напряжения (амплитуда второй гармоники равна нулю). Известный способ не позволяет подобным образом регулировать частоту вращения электродвигателя, так как вектор третьей гармоники А имеет нулевой порядок чередования фаз, в силу чего не образует вращающего магнитного потока, Таким образом, предложенный способ увеличивает число ступеней регулирования электропривода.

Выбор величины углового сдвига между фазой А и фазами В и С, равным (фиг. 1) .

Тъ Т, 64 i<

Ч 9" (> ) 2 6 12fé

4 Т И2 ((с) Z 6 1г.4 позволяет реализовать разворачивание машины в одном направлении при изменении коэффициента счета, и не требует специальных фазосдвигающих устройств в цепях фаз. Таким образом, в основе силовой части преобразователя лежит шестивентильная силовая схема.

Устройство, реализующее предложенный способ включает три группы тиристоров 1., соединяющих обмотки электродвигателя 2 с тремя фазами А, В, С питающей сети 3, систему 4 импульсно-фазового управления, блок 5 формирования кривой выходного напряже-. ния, содержащий делители 6-8 частоты, задатчик 9 коэфф циента счета и элементы 10 запрета. з 1

Устройство работает следующим образом.

Блок 5 вырабатывает синхронизированные с питающей сетью импульсы, подающиеся на управляющие электроды тиристоров t через элементы 1О запрета. Циклическое переключение тиристоров с частотой осуществля2 ется благодаря подаче на запрещающие входы элементов 10 тактового сигнала с выхода формирователя 5. Формирование исходного состояния тактового сигнала производится питающей сетью эа счет соответствующей синхронизации фаз питающего и модулирующего . напряжений (фиг.1). Требуемый коэффициент 1 задается эадатчиком 9, угол включения тиристоров задается в зависимости от требуемой частоты вращения и нагрузки на электропривод.

Формирование модулирующего напряжения с частотой 12 для фазы А произво176428 дится от положительных полунолн, а для В и С вЂ” от отрицательных полуволн питающей сети.

Использование предлагаемого способа управления непосредственным полупроводниковым преобразователем частоты позволяет ступенчато регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя нормально го исполнения в диапазоне O,S-0,9 от паспортной (синхронной) частоты при вентиляторном характере нагрузки, что принципиально невозможно при известном способе. Потери в

15 электрической машине при частоте вращения ротора, близкой к синхронной от потоков, образованных к-гармониками, т.е. устойчивой части кривой механической характеристик, значи20 тельно ниже, чем при параметрическом способе регулирования угловой скорости ротора.

117б428

1176428

88 фие. 3

1176428

Составитель Г.Мыцык

Техред.М.Пароцай Корректор А,Тяско

Редактор Т.Веселова

Филиал Ш1П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5373/53 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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