Трехфазно-трехфазный непосредственный преобразователь частоты

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть Фиг.-f СО к 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1292138 А1 с50 4 Н 02 М 5/27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Киев: Вища школа, головное изд-во, l983, с. 431.

Карташов P.Ï.,Êóëèø А.К., Чехет Э.M.

Р, Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. †. Киев:

Техника, 1979, с. 150

Авторское свидетельство СССР

920992, кл. Н 02 М 5/27.

Авторское свидетельство СССР N 1107249, кл. Н 02 M 5/27, 1983.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3940387/24-07 (22) 13.08.85 (46) 23.02.87. Бюл. М« 7 (71) Институт электродинамики АН УСС

Специальное конструкторско-технологическое бюро Института электродинамики АН УССР и Киевский институт инженеров гражданской авиации им, 60-летия СССР (72) Б.Е. Пьяных, В.М. Михальский, В.Н. Соболев и Э.М. Чехет (53) 621.314.27(088.8) (56) Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. Преобразовательная техника. Изд. 2-е перераб. и доп. (54) ТРЕХФАЗНО-ТРЕХФАЗНЫЙ НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть

1292138 использовано для частотного управления электроприводом и для автономных систем электроснабжения. Целью является уменьшение искажений выходного напряжения при широтно-импульсном регулировании его величины, Устройство содержит три трехфазно-однофазных преобразователя 1-3, каждый из которых собран на шести полностью управляемых ключах (4-9) с двусторонней проводимостью. Ключи 4-9 соединены по мостовой схеме и подключены к соответствующим нагрузкам 10-12.

Изобретение относится к преобра= зовательной технике и может быть использовано при построении непосредственных преобразователей частоты, предназначенных, например, для частотного управления электроприводом и для автономных систем электроснабжения.

Цель изобретения — уменьшение искажений выходного напряжения при широтно-импульсном регулировании его величины.

На фиг. 1 представлена блок-схема непосредственного преобразователя частоты (НПЧ); на фиг. 2 — один из возможных вариантов функциональной схемы логического блока, на фиг. 3— временные диаграммы работы системы управления; на фиг. 4 — временные диаграммы работы ключей и эпюра выходного напряжения одной фазы преобразователя при различной глубине регулирования; на фиг. 5 — графики зависимостей коэффициента гармоник выходного напряжения от глубины регулирования для известного преобразователя и для предлагаемой схемы.

Обозначения временных диаграмм на фиг. 3 и 4 соответствуют обозначениям элементов на фиг. 1 и 2.

НПЧ (фиг. 1) содержит три трехфазно-однофазных преобразователя

1-3, каждый из которых собран на шести полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью (например, для первого — ключи 4-9), сое5

f5

ЗО

Одни выводы нагрузок 10-12 подключены к входам трехфазного вентильного моста 13 с управляемым ключом 14 на выходе, а другие выводы нагрузок к входам аналогичного моста 15 с ключом 16. НПЧ позволяет разбить диапазон регулирования выходного напряжения на две части, в первой из которых напряжение регулируется чередованием приложенных к нагрузке фазных напряжений с нулевыми паузами, а во второй — чередованием фазных и линейных напряжений. 5 ил. диненных по мостовой схеме с входными фазами А,В и С питающей сети и нагрузками 10-12. Одни одноименные зажимы нагрузок подсоединены к входам трехфазного вентильного моста

13 с управляемым ключом 14 на его выходе;" а другие одноименные зажимы— к входам вентильного моста 15 с управляемым ключом 16 на выходе.

Выход задающего генератора 17 системы управления соединен со счетным входом 18 триггера 19 и с входом 20 пересчетной цепи 21, выходы

22-27 которой подсоединены к входам логического блока 28. Выходы 29 и 30 триггера соединены с входами дифференцирующих цепей 31 и 32, выходы

33 и 34 которых подсоединены к входам генераторов 35 и 36 пилообразного напряжения. Выходы 37 и 38 генераторов пилообразного напряжения соединены с входами 39 и 40 компараторов 41 и 42, входы 43 и 44 укаэанных компараторов соединены с источником опорного напряжения, а выходы

45 и 46 — с входами логического блока 28. Выходы логического блока 28 подключены к входам управляемых ключей 4-9 и 14-16(на фиг. 3 показано формирование управляющих импульсов для ключей одной фазы трехфазнотрехфазного преобразователя). Управление ключами двух других фаз осу/ ществляется теми же импульсами 4 -9 с обеспечением сдвига импульсов упПереключением ключей 14, 16 и 4-9 (временные диаграммы 4а-9а, 14а и

16а, фиг. 4а) к нагрузке 10 прикладываются фазные напряжения Гд,-Бд, и т.д., чередуясь с нулевой паузой в выходном напряжении, длительность которой зависит от глубины регулирования напряжения. Таким образом, на эпюре 10а (фиг. 4а) показана форма выходного напряжения преобразователя при регулировании его от нуля до уровня, определяемого действующим значением фазного напряжения питающей сети. Временные диаграммы 4б-9б, 14б и 16б работы ключей преобразователя и эпюра выходного напряжения 10б на нагрузке показана (фиг. 4б) для случая, когда нулевая пауза в выходном напряжении отсутствует. На интервале t -t> к нагрузке 10 приложено фазное напряжение U, на интервале -t6 — фаз-. ное напряжение-U, затем напряжения

U,-U, U,-U и т.д. В этом случае .действующее значение напряжения на .нагрузке равно фазному напряжению питающей сети.

На фиг. 4в показаны временные диаграммы 4в-9в, 14в и 16в работы ключей преобразователя и эпюра 10в выходного напряжения при регулирова3 12921 равления на 120 эл. град. для второй фазы и на 240 эл.град. для третьей фазы.

Рассмотрим порядок формирования импульсов управления. Задающий генератор 17 (фиг. 1) вырабатывает последовательность импульсов, частота которых в шесть выше частоты управления преобразователя (диаграмма 18, фиг, 3). Эти импульсы поступают на 10 вход 20 пересчетной цепи 21, на шести выходах 22-27 которой формируются шесть последовательностей прямоуголь ных импульсов длительностью 60 эл. град. и следующих с частотой, в шесть раз 15 меньшей частоты задающего генератора (диаграммы 22-27, фиг. 3).

Кроме того, импульсы с выхода задающего генератора поступают на счетный вход триггера 19, а выходные им- 20 пульсы триггера (диаграммы 29 и 30, фиг. 3) укорачиваются с помощью диф— ференцирующих цепей 3 1 и 32 (фиг. 1) с последующим выделением импульсов положительной полярности. Импульсы с выходов дифференцирующих цепей (диаграммы 33 и 34, фиг. 3) поступают на входы генераторов 35 и 36 пилообразного напряжения (фиг. 1), которые формируют линейно нарастающие 30 напряжения, сдвинутые между собой на

l80 эл.град. (диаграммы 37 и 38, фиг. 3). Эти напряжения поступают на первые входы 39 и 40 компараторов 41 и 42 (фиг. 1), на вторые входы 43 и 4435 которых поступает опорное напряжение для сравнения (диаграммы 43 и 44, фиг. 3).

В моменты равенства пилообразного 40 и опорного напряжений компараторы опрокидываются, в результате на их выходах формируются прямоугольные импульсы, длительность которых при изменении уровня опорного напряжения

Урд изменяется (диаграммы 45 и 46, фиг. 3).

Импульсы 22-27 с выходов пересчетной цепи поступают на входы логического блока 28 (фиг. 2). В логическом блоке эти импульсы складываются попарно на шести ячейках ИЛИ, и на выходах этих ячеек формируется шесть последовательностей импульсов (диаграммы 4 -9", фиг. 3). Каждая иэ этих последовательностей импульсов поступает на один из входов ячеек И, на другие входы которых. подаются импульсы с выходов компараторов 41 и 42.

На выходах указанных ячеек формируются последовательности импульсов с (диаграммы 4 -9 «а фиг. 3), поступающие на входы управляемых ключей

4-9 (фиг. 1). Последовательности имI I пульсов по диаграммам 14 и 16 (фиг. 3), поступающие на входы ключей 14 и 16 (фиг. 1), формируются в логическом блоке путем инвертирования импульсов 45 и 46 (фиг. 2).

Рассмотрим работу фазы 1 преобразователя при регулировании выходного напряжения на нагрузке 10.

Выходное напряжение (эпюра 10а, фиг. 4а) формируется следующим образом. На интервале времени замкнуты ключи 4 и 16 и к нагрузке 10 прикладывается фазное напряжение UA

На интервале С вЂ” t> замкнуты ключи

14 и 16 и в напряжении на нагрузке формируется нулевая пауза. На интервале, - замкнуты ключи 9 и 14

I и к нагрузке 10 прикладывается фазное напряжение-U . .На интервале на нагрузке 10 формируется пауза с помощью замкнутых ключей 14 и 16.

92138 6 диапазоне регулирования по сравнению с известным.

На фиг. 5 приведены графики зависимости коэффициента гармоник выходного напряжения К„ц от отношения

U /U x, где U — действующее значение первой гармоники выходного напряжения1 U>z — действующее значение линейного напряжения питающей сети;

10 кривая T относится к известному преобразователю, кривая TT — к преобразователю по предлагаемой схеме. Из сопоставления этих кривых видно, что коэффициент гармоник выходного напряжения предлагаемого НПЧ существенно ниже, чем в известной схеме, во всем диапазоне регулирования.

Использование предлагаемого изобретения позволяет улучшить форму кривой выходного напряжения во всем

5 12 нии его от значения фазного напряжения до значения линейного напряжения питающей сети, На интервале замкнуты ключи 4 и 16 и к нагрузке 10 прикладывается фазное напряжение UA. На интервале t,-t замкнуты ключи 4 и 9 и к нагрузке приложено линейное напряжение-П (эпюра 10в, фиг. 4в). На интервале

t>-t с помощью замкнутых ключей 9 и 14 к нагрузке прикладывается фазное напряжение-U, а на интервале с помощью ключей 6 и 9 — линей

4 6 ное напряжение U . Далее к нагрузке поочередно прикладываются фазные и линейные напряжения U,-UA>,-UA, Пс, -Пьс,-0,, Б„о и т.д.

Таким образом, в этой части диапазона регулирования выходного напряжения нулевая пауза отсутствует, регулирование ведется подключением на нагрузку фазных и линейных напряжений поочередно, причем длительность подключения фазных и линейных напряжений зависит от глубины регулирования.

На фиг. 4г приведены временные диаграммы 4г-9г работы ключей преобразователя и эпюра выходного напряжения 10 г для случая, когда к на- грузке прикладывается полное линейное напряжение, т.е. кривая выходного напряжения состоит из участков синусоид линейных напряжений питающей сети. На интервале t --t> через замкнутые ключи 4 и 9 к нагрузке при ложено линейное напряжение -Бс„, на интервале -t< через ключи 6 и 9 линейное напряжение U, далее — линейные напряжения -UAB UcA,-Usc U и т.д. Ключи 14 и 16 не замыкаются.

На нагрузках 11 и 12 регулируемов напряжение формируется аналогично трех@азно-однофазными преобразователями 2,3 и управляемыми ключами 14 и 16.

Таким образом, предлагаемый НПЧ. позволяет разбить диапазон регулирования выходного напряжения преобразователя на две части, в первой из которых напряжение регулируется чередованием приложенных к нагрузке фазных напряжений с нулевыми паузами а во второй — чередованием фазных и линейных напряжений.

Формула изобретения

Трехфазно-трехфазный непосредственный преобразователь частоты, содержащий три основных трехфазных моста на йолностью управляемых клю25 чах с двусторонней проводимостью, а также систему управления, включающую в себя последовательно связанные между собой задающий генератор и блок распределения импульсов, выпол30 ненный, например, на основе последовательно включенных шестиразрядного кольцевого регистра и логического узла на шести двухвходовых логических элементах ИЛИ и на шести двухвходовых логических элементах 2И, одни входы каждого из которых подключены к выходу одного из логических элементов 2ИЛИ, а вторые входы — к выходу блока изменения длительности управ40 ляющих импульсов, включающего в себя по крайней мере один первый модулятор ширины импульсов, вход которого связан с выходом задающего генератора, а также второй модулятор ширины

45 импульсов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений выходного напряжения при широтно-импульсном регулировании его величины, он снабжен двумя трехфазными

50 вентильными мостами с полностью управляемыми ключами на их выходах, причем входы одного из них подключены к одним, а входы другого — к дру гим одноименным выходным выводам

55 основных трехфазных мостов, система управления снабжена триггером, вход которого подключен к выходу задающего генератора, прямой и инверсный его выходы подсоединены к тактовым

12921 входам упомянутых первого и второго модуляторов ширины импульсов, управляющие входы последних объединены, а их выходы подключены к вторым входам соответственно одной и второй 5

38 8 половин упомянутых логических элементов 2И и через введенные логические элементы НЕ связаны с управляемыми входами двух указанных полностью управляемых ключей.

22 2324 25 28 27

1292138

1 292138

ТФ4 ба

5а ба

74

t0a

Тбб

Тб6

46

rod

Тб

1 292138 ru (4

10Р

f0

Заказ 283/56

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

О О1 02 03 04 OS 0S 07 ОВ ОУ 10 (Риг,5

Составитель Г.Мыцык

РедактоР Н.МаРголина ТехРед A.Кравчук Корректор С.Шекмар

Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

У1

Урр