Способ управления @ -фазным преобразователем частоты с непосредственной связью,питающим нагрузку с опережающим током и противоэдс

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) 1) 4 Н 02 М 5/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ьи-

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3412223/24-07 (22) 25.03.82 (46) 15.09.86. Бюл.У 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электротехники (72) В.С.Высочанский (53) 621,3)4.27(088.8) (56) Жемеров Г,Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М.: Энергия, 1977, с.18-, 35. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ .m-ФАЗНЬП1

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕД- .

СТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ, ПИТАЮЩИМ НАГРУЗКУ С

ОПЕРЕЖАЮЩИМ ТОКОМ И ПРОТИВОЗДС, путем периодической подачи на вентили выпрямителей преобразователя отпирающих импульсов при углах регулирования, соответствующих выпрямительному режиму работы, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью увеличения эффективности использования силового оборудования преобразователя и на. грузки, увеличивают интервалы времени, в течение которых подают .отпирающие импульсы на вентили очередного выпрямителя путем подачи в начале

1 полуволны тока одного или нескольких дополнительных отпирающих импульсов при углах регулирования, соответствующих инверторному режиму работы выпрямителя, а также путем удлинения интервалов времени, в течение которых подают отпирающие импульсы при углах регулирования, соответствующих выпрямительному режиму работы, так, что суммарный интервал времени указанной подачи импульсов становится равным или большим половины периода выходной частоты.

1257782

55

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к способам управления ш-фазным . преобразователем частоты с непосредственной связью (НПЧ), преобразующим напряжение частоты Й, в напряжение частоты К и используемым для питания нагрузки с опережающим током и противоЭДС для регулирования скорости синхронных двигателей (СД).

Цель йзобретения — увеличение эффективности использования силового оборудования преобразователя и нагрузки, На фиг,l приведена схема трехфазного мостового НПЧ, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие способ; на фиг ° 3 — диаграммы формирования управляющих импульсов при данном способе.

Преобразователь (фиг.l} содержит выпрямительные мосты 1 — 6; соединенные по известной схеме, и нагрузку 7 в виде синхронного двигателя (СД).

На фиг.2 приняты следующие обозначения: 8 и 9 — кривые напряжений выпрямительных мостов 1 и 4; 10 — ток фазы A СД; 11 — ЭДС фазы АСД; 12 и

13 — кривые напряжения выпрямительных мостов 3 и 6; 14 — линейное напряжение НПЧ; 15 - углы с (8). Кривые токов и напряжений построены из условия, что сеть и входной трансформатор — бесконечной мощности, синхронный реактанс — X — — 0,8, а коммутационный реактанс двигателя относительно велик, например, Х = 0,5 (под коммутационным реактансом двигателя понимаем тот реактанс, который при известном способе определял бы угол коммутации Ig }. При данном способе этот реактанс влияет только на степень фильтрации кривой тока двигателя: чем он больше, тем кривая ближе к синусоидальной, При указанной величине Х„ токи ближайших 5-й, 7-й, ll-й и 13-й гармоник составляют соответственно менее, чем 6,7; 4,8;

1,5; 1,3X ° Поэтому при построении кривой тока 10 высшие гармонические не учтены.

Пусть нагрузкой является синхронный двигатель.и на вентили выпрямителей НПЧ периодически подают отпирающие импульсы. Пусть в системе установился стационарный периодический процесс и к рассматриваемому моменту

45 времени t ток проводят вентили выпрямительных мостов 1 — 3, которые работают в выпрямительном режиме.

В момент t в очередной раз подают отпирающие импульсы, при угле регулирования по высокой частоте g = О, на соответствующие вентили мостов 2 и 3 и в последний раз за рассматриваемый период низкой частоты на очередной вентиль моста 1. Поскольку в интервале времени — t должен изменить направление ток 10 фазы 4 то в момент t, или несколько позже ° подают отпирающие импульсы на вентили моста 4, одновременные с вентилями моста 1, но при угле oc ""- -Т что соответствует инверторному режиму работы этого выпрямителя. Поэтому, как только в момент t ток iö спадает до нуля, он сразу же изменит знак и начнет по вентилям моста

4 навстречу напряжению питающей сети.

В момент t по-прежнему подают отпирающие импульсы на вентили выпрямительных мостов 2 и 3 при ц — О, и .впервые за этот такт низкой частоты на одноименные с ними вентили моста также при М = О. Выпрями тель 4 сразу же переходит в выпрямительный режим. Дальчейшая работа выпрямительных мостов 1 — 6 НПЧ происходит аналогично рассмотренному.

Как следует из кривых 8,9,12,13, выпрямительные мосты НПЧ работают при углах регулирования g,, соответствующих выпрямительному режиму в течение интервалов времени, равных половине периода частоты t (с точностью до такта несущей частоты) и, кроме того, в начале каждого пакета отпирающих импульсов — при углах регулирования, соответствующих инверторному режиму работы. Поэтому эти кривые и кривая 14 стабильны и не зависят от величины Х .

При применении данного способа кривая выходного напряжения преобра зователя становится стабильное и повышается коэффициент мощности НПЧ.

Степень этого повышения тем больше, чем больше величина Х1, и чем больше ток нагрузки. Величина угла опережения тока нагрузки может быть уста новлена минимальной: ф = о вне зависимости от величины Х и тока наk грузки, При этом запас по коммутационной устойчивости превышает величину выбранного угла в тем большей з !257 степени, чем больше величина Х (Как это следует из кривых 8 9,10, мгновенная величина ЭДС 11 в течение времени, соизмеримого с углом (у превышает максимальную величину выпрямленного напряжения и после того, как произошел перевод выпрямителя из инверторного режима работы в выпрямительный режим).

С увеличением времени работы выпря-10 мителей НПЧ увеличивается использование вентилей по току. Только за счет уменьшения коэффициента формы тока К использование увеличивается на 10Х. Благодаря же одновременному 15 уменьшению угла и стабилизации кривой напряжения степень использования вентилей увеличивается еще больше.

Минимизация угла Р особенно заметная в режиме перегрузки или при 20 питании НПЧ от источника созимеримой мощности, приводит к уменьшению времени совместной работы противофазных выпрямителей (в пределе до одного такта несущей частоты — фиг.2). Поэтому данный способ позволяет осуществлять непрерывный перевод тока нагрузки с одних вентильных групп на противофазные без уравнительного тока между ними. C применением данного За способа исключаются периодические режимы двухфазного короткого замыкания СД, что вместе с повышением его К повышает эффективность использования двигателя, уменьшает пульсации .З5 момента на его валу и улучшает виброакустические характеристики двигателя и механизма, снижает их износ.

Способ позволяет исключить из состава НПЧ сглаживающий реактор.

782

Вместе со снижением коэффициента формы тока К н увеличением К> это приводит к увеличению КПД системы источника питания — НПЧ-СД, Принцип построения системы управленйя определяется временными диаграммами формирования управляющих импульсов. На фиг.З приняты следующие обозначения: 16, 17 — последовательности импульсов управления вентильным мостом 1 для работы соответственно в выпрямительном и инверторном режимах; 18, 19 — то ь,е, но для моста 4; 20 — суммарное напряжение управления мостами 1,4; 21 — напряжение управления мостом 1; 22 — напряжение управления мостом 4; 23 и

24 — соответственно последовательности управляющих импульсов мостов и 4 при известном способе; 25 и 26 — на-. пряжения управления мостами 1,4 при общеизвестном раздельном управлении.

Смена полярности кривой напряжения при предлагаемом способе совпадает с моментом перевода очередного

BN из инверторного режима работы в выпрямительный и определяется моментом подачи первого огпираюшего импульса каждой пачки из последовательностей импульсов j 6i18. Поэтому изменение знака напряжения прсисходит. скачкообразно. По этой же причине способ не накладывает ограничений на кратность входной и выходчой частот. Отношение частот может быть выражено дробным числом. На фиг.З для наглядности иллюстрации способа соотношение частот выбрано 2:1.

1257782

1 Ф

4 < z

И

Составитель Г,Иыцык

Редактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор И.Лароши

Заказ 503á!54

Тирах 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, )Москва,Ж-35, Раушская . наб., д.4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород,ул.Проектная,4