Способ управления @ -фазным преобразователем с непосредственной связью

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях. Цель изобретения - улучшение гармонического состава напряжения сети. Из напряжений сети вьщеляют т-фазную систему напряжений неосновной гармоники , фиксируют моменты перехода напряжений через ноль. В указанные момен- .ты формируют импульсы, регулируют их фазу и используют их для управления вентилями. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (sg 4 Н 02 М 5,/27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4139393/24-07 (22) 27,10.86 (46) 23.05.88. Бюл. Н 19 (71) Институт электродинамики .АН УССР (72) В.С.Федий (53) 621.314.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 955441, кл. Н 02 М 5/27, 1982.

Авторское свидетельство СССР ., У 1164839, кл. Н 02 М 5/27, 1985.

I з лиВОы (54} СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ m-ФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях. Цель изобретения — улучшение гармонического состава напряжения сети. Из напряжений сети выделяют m-фазную систему напряжений неосновной гармоники, фиксируют моменты перехода напряжений через ноль. В указанные момен.ты формируют импульсы, регулируют их фазу и используют их для управления вентилями. 9 ил.

1398051

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано для снижения уровня не5

Основной гармоники произвольной кратности в общепромышленных и автономйых в1-фазных системах электроснабжения стабильной или изменяющейся частоты, I

Цедью изобретения является улучшение гармонического состава напряжения сети.

На. фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего споСоб; на фиг.2 — кривая напряжения реактора, формируемая из участков

Синусоид напряжений неосновной гармоники без постоянной составляющей," йа фиг.3 диаграмма импульсов управления вентилями при отсутствии фазового сдвига их относительно выбранного начала отсчета; на фиг.4 — кривая выпрямленного тока реактора; на фиг.5 — кривая напряжения реактора, содержащая постоянную составляющую; на фиг.6 — диаграмма импульсов управления вентилями, сдвинутых на угол О = 30 относительно выбранного начала отсчета; на фиг.7 — кри- 30 вая выпрямленного тока реактора (L =

oo ) на фиг.8 — кривые сетевого тока преобразователя; на фиг.9 — регулировочная характеристика устройства. 35

Способ управления преобразователем

I с непосредственной связью .применительно, к ш-фазной электрической се- т н частотой у заключается в формйровании последовательности распре- gO деляемых по вентилям импульсов управления путем поочередного выполненИя следующих операций: выделения из несинусоидального напряжения сети m-фазной системы напряжений неосновной гармоники частотой Q g, (где 1 — кратность гармоники); формирования из этой системы mканальной последовательности импульо сов управления длительностью 360; m и частотой 4 Q, синхронизации полученных импульсов с моментами перехода через нуль напряжений -й гармоники; одновременном регулировании фазы

Всех импульсов пропорционально измеренному уровню 4 -й гармоники в сети.

Устройство, реализующее способ (фиг.1), содержит известный вентильный преобразователь 1 частоты, выполненный, например, по трехфазной нулевой схеме на полностью управляемых ключах с принудительной коммутацией). Входные зажимы преобразователя подсоединены к фазам А, В, С сети с несинусоидальным напряжением U и частотой Я,, а выходные— к реактору 2.Устройство для управления преобразователем 1 состоит из измерителя 3, выделяющего из несинусоидального напряжения сети трехфазную систему фазных напряжений 1 -й гармоники, нуль-органов 4, выходы которых соединены с входом пересчетного блока 5. Два выхода блока 5 через коммутатор 6 подаются на фазосдвигающие блоки 7, а третий соединяется с одним из них непосредственно. Импульсы управления с выходов блоков 7 через усилитель 8 мощности подаются на управляемые ключи преобразователя 1. Кроме того, в устройство входит выпрямитель 9, на вход которого поступает m-фазная система напряжений 4 -й гармоники, а также фильтр 10 прямой последовательности -й гармоники, выходной сигнал которого используется для изменения порядка чередования импульсов управления вентилями с помощью электромеханического или бесконтактного коммутатора 6.

Устройство работает следующим образом.

При появлении в сети напряжения

U 1 -й гармоники на выходе измериФ теля 3 появляется трехфазная система напряжений этой гармоники, кото рая в общем случае может иметь порядок чередования фаз: А1В С1 либо обратный: А С1В1. В общем случае векторы неосновной гармоники сдвинуты на угол = 0-360 относительно векторов основной.

Далее трехфазная система напряжений А С В (фиг.2) поступает на вход нуль-органов 4, формирующих короткие (тактовые) импульсы в моменты перехода напряжений сети через нулевое значение, которые поступают затем на вход блока 5. На выходе блока 5 появляется три последовательо ности импульсов длительностью 120 и частотой 4 cg сдвинутых между со бой на 120 (фиг.3).

1398051

Если такие импульсы, синхронизированные с моментом перехода напряжения А> через нулевое значение, подавать, минуя блоки 7, через усилитель 8 на входы силовых ключей, то к реактору 2 будет прикладываться напряжение пилообразной формы (фиг.2), не содержащее постоянной составля,ющей (поскольку площади, ограниченные положительными и отрицательными участками кривой U Q(t) равны друг другу). Ток в реакторе при этом не протекает (фиг.4), поскольку в напряжении реактора U 4 отсутствует постоянная составляющая, а для переменной составляющей тока индуктивное сопротивление .реактора бесконечно большое (так как L = о ).

Если порядок чередования напряжений -гармоники в сети (а, следова.— тельно, и на выходе измерителя 3) изменится на обратный, на выходе филь тра 10 появляется сигнал, воздействующий на коммутатор 6 импульсов, переключающий две (из трех) последовательности импульсов управления,формируемых блоком 5. Таким образом, не зависимо от порядков чередований фаз основной и неосновной гармоник в сети, на ключи преобразователя 1 всегда поступают импульсы управления, порядок чередования которых совпадает с порядком чередования фаз

1-й гармоники.Без этого условия нельзя осуществить процесс выпрямления

1-й гармоники.

Если сигналом, пропорциональным уровню напряжения 1 -й гармоники, полученным на выходе выпрямителя 9, с помощью фазосдвигающих устройств

7 одновременно сместить импульсы управления на угол 9 (например, в сторону отставания, фиг.6), то в кривой напряжения реактора U +. появляется постоянная составляющая (фиг.5), а в реакторе начинает протекать выпрямленный ток значительной. величины (фиг.7), ограничиваемый лишь активными сопротивлениями проводов, вентилей, контактов, обмотки реактора и т.п. Поскольку сумма этих.сопротивлений очень мала и составляет доли ома то даже незначительное увеличение угла 9 (от нуля до нескольких градусов) будет вызывать резкое изме -. нение тока в реакторе (от нуля до его номинального тока). Кривая сетевого тока для рассматриваемого варианта

35

40 ство управления упрощается, так как гут быть использованы и в многофазных сетях (по одному на каждую фазу сети), однако установленная мощность ключей и реакторов при таком пофаз50 ном включении будет выше, чем в мно-: гофаэных устройствах, где можно ис,пользовать один общий преобразователь и реактор на все фазы сети.

25 силовой схемы с преобразователя 1 (фиг.8) имеет вид прямоугольника частотой ?и, и длительностью 120 (подобно сетевому току выпрямителя, собранного по трехфазной нулевой схеме и подключенного к сети частотой 4M ).

Амплитуда сетевого тока (Х, 1, I, фиг.8) плавно регулируется (вручную или автоматически) путем изменения фазы 9 g импульсов управления. При этом эа счет протекания данного тока возникает падение напряжения на элементах сети (обмотках генераторов и трансформаторов, линиях, реакторах и т.д.), благодаря чему уровень 1 -й гармоники в данной точке сети может быть существенно снижен (практически до нескольких вольт), Регулировочная характеристика I 4 (6@) (фиг.9) представляет собой отрезок синусоиды и при малых угла 9 g будет линейной.

Если несинусоидальность напряжения возникает от нелинейной нагрузки, подключенной к тем же шинам,что и преобразователь, то ток -й гармоники этой нагрузки будет почти весь замыкаться на преобразователь и только незначительная его часть, создающая напряжение,3 на шинах, распространяется по элементам сети. Отношение между токами 4 -й гармоники, ответвляющимися в сеть и преобразователь, равно отношению их эквивалентных проводимостей.

В случае однофаэной сети устройиз нее исключаются фильтр 10 и коммутатор 6 ° Сетевой ток однофазного преобразователя имеет вид прямоугольо ников длительностью 180 и часто.той co, . Однофазные устройства моНезависимо от причин появления

1 -й гармоники в напряжении одноили многофазной сети, ПЧ представляет для источника напряжения и нагр зку с очень малым, не зависящим от частоты, активным сопротивлени1398051 ем в виде управляемого выпрямителя, короткозамкнутого на реактор.

Применение предлагаемого способа управления позволяет по сравнению с известным. улучшить качество электрической энергии в сети путем создания вентильных фильтров, эффективность работы которых благодаря частотному преобразованию фильтруемой гармоники не зависит от колебаний частоты в сети, а также изменения параметров реактивных элементов .Вентильные фильтры могут быть легко перестроены (по цепи управления) на фильтрацию любой гармоники в напряжении сети, начиная от субгармоник, где обычные

LC-фильтры вообще неработоспособны, вплоть до очень высоких. Перестраиваемые фильтры в первую очередь необходимы для обеспечения качества электрической энергии в сетях с мощными нелинейными нагрузками, работающих в переходных режимах (управляемые выпрямители прокатных станов, тиристорные регуляторы напряжения с фазовым управлением, дуговые пе-" чи и т.п.), вследствие чего уровни гармоник тока на их зажимах непрерывно изменяются. Предлагаемый способ позволяет настраиваться на ту гармонику спектра, уровень которой в данный момент времени максимален.

Кроме того, способ обеспечивает возможность плавного регулирования коэффициента ослабления фильтруемой гармоники и этот коэффициент всегда можно поддерживать на заданном уровне.

Формула и з обретения

Способ управления т-фазным преобразователем частоты с непосредственной связью, нагруженным реактором, заключающийся в том, что формируют импульсы управления вентилями преобразователя, длительность которых равна длительности проводящего состояния вентилей соответствующей фазы, с частотой Q, отличной от частоты сети

g отличающийся тем, что, с целью улучшения гармоническо2О ro состава сети, выделяют из напря.жений сети m-фазную систему напряжений неосновной гармоники частотой где 4 — кратность гармоники в каждой фазе, фиксируют моменты пе25, рехода через ноль напряжения -й гармоники, в указанные моменты формируют импульсы длительностью 2Т/гп частотой Q g, измеряют напряжение

1-й гармоники и используют его для регулирования фазы сформированных импульсов, после чего используют эти имВ пульсы в качестве указанных импульсов управления вентилями преобразователя.

1398051

1398051

1398051

Составитель В,Миронов

Редактор А.Ворович Техред И.Дидък Корректор О.Кравцова, ;.Закал .3275/54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретейий и открытий

113035, Москва, й-35 Рауаская наб., д. 4/5

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