Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях. Цель изобретения - стабилизация технологического процесса путем форсирования выходного тока преобразователя во всех фазах нагрузки поочередно в течение заданного времени. Преобразователь содержит три вентильных комплекта, состоящих из двух встречно-параллельно включенных прямой и обратной групп, соединенных выходами в треугольник. Нагрузкой может служить электропечь. В процессе управления преобразователем контролируют требуемый параметр нагрузки, сравнивают его с заданным, при равенстве формируют и подают на вентили преобразователя трехфазную систему импульсов с частотой ниже частоты сети. Подача при изменении параметра нагрузки в течении каждого полупериода низкой частоты импульсов управления на вентили прямой группы одного и обратной группы другого вентильных комплексов с изменением их подачи в каждом следующем полупериоде обеспечивает формировку тока в нагрузке без увеличения установленной мощности вентилей. 4 ил.

СПИНОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) А1 (504 Н 02 M 5 27

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:p

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 40001 7 2/24-07 (22) 02, 01,86 (46) 30. 04. 89. Бюл-. N- 16 (71) Всесоюзный научно — исследователь— ский, проектно — конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств (72) В.Г,Машьянов (53) 621.316.27(088.8) (56) Жемеров Т.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М.: Энергия, 1974.

Патент Швейцарии Ф 398773, кл. Н 02 M 13/16, 1966. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях. Цель изобретения — стабилизация технологического процесса путем форсирования выходного тока преобразователя во

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, ! например, в преобразователях частоты с непосредственной связью, предназначенных для питания электропечей.

Целью изобретения является стабилизация технологического процесса при изменении выделяемой в нагрузке мощности (например, из-за изменения сопротивления подэлектродного пространства) путем форсирования. тока всех фазах нагрузки поочередно в течение заданного времени. Преобразователь содержит три вентильных комплекта, состоящих из двух встречнопараллельно включенных прямой и обратной групп, соединенных выходами в треугольник, Нагрузкой может служить электропечь, В процессе управления преобразователем контролируют требуемый параметр нагрузки, сравнивают его с заданным, при равенстве формируют и подают на вентили преобразователя трехфазную систему импульсов с частотой ниже частоты сети.

Подача при изменении параметра нагрузки в течение каждого полупериода низкой частоты импульсов управления на вентили прямой группы одного н обратной группы другого вентильных комплектов с изменением их подачи в каждом следующем полупериоде обеспечивает форсировку тока в нагрузке без увеличения установленной мощности вентилей. 4 ил. поочередно во всех фазах нагрузки в течение заданного времени.

На фиг, ) а,б представлен пример алгоритма переключения вентильных групп при частоте переключений, меньшей частоты выходного тока (в данном случае при частоте переключений, равной 1/2 частоты выходного тока);. на фиг.1 в,г,д — временные диаграммы токов в фазах нагрузки в укаэанном режиме; на фиг.2 представлена функз 1476577 4 циональная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.3пример электрической схемы части ло- гического блока формирования импуль5 сов, реализующей 120- и 180-градусный алгоритм управления; на фиг.4 — диаграммы работы логического блока.

Сущность способа поясним на приме. ре его реализации в устройстве. 10

Устройство (фиг. 2) содержит питающий трансформатор 1 с двумя вторичНыми трехфаэными группами обмоток, к которым подключены три комплекта 2— 4 вентилей, выполненных по встречнопараллельной трехфаэной мостовой схеме. Выходными выводами А,Х; В, Y

С,Е комплекты вентилей соединены между собой в треугольник, а входные выводы одноименных мостов их подклю- 20 чены к одной из групп вторичных обмоток питающего трансформатора, К верши. нам А,В,С треугольника, образованного выводами вентильных комплектов, подключена трехфазная нагрузка 5. 25Кроме того, устройство содержит фазосмещающий блок б, последовательно соединенные первый задающий генератор 7 и первый счетчик-распределитель 8, блок 9 раздельного управления, один из выводов которого соединен с выходом задающего генератора 7, а две группы входов соединены соответ— ственно с выходами счетчика-распреде,лителя 8 и датчиками состояния венти- ,35 лей комплектов 2 — 4, а также логический блок IO формирования импульсов, первая группа входов которого подключена к выходам блока 9 раздельного управления, вторая группа входов к выходам фаэосмещающего блока 6, а третья группа входов — к выходам счетчика-распределителя 8.

Выходы «А, " В, +С блока 10 предназ-45 начены для. подключения к управляющим входам в ентилей комплек тов 2 — 4.

Устройство содержит также последовательно соединенные второй задающий генератор 11, второй, счетчик — распределитель 12, блок 13 формирования

50 управляющих импульсов, выходы О„, Ua,, U

55 блока 10 формирования импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Сетевое напряжение через питающий трансформатор 1 подается иа входы комплектов 2 — 4, С помощью блоков

6 — 13 задается алгоритм работы комплектов, характеризующийся тем, что в любой момент времени отпираются вентили только двух вентильных комплектов, Фаза импульсов отпирания вентилей изменяется с помощью блока 6.

Частота выходного тока во всех режимах задается блоками 7 и 8. Блок 9 раздепьного управления формирует сигналы разрешения на включение вентильных групп + А, + В, С в соответствии с сигналами блока 8. Логический блок 10 формирования импульсов формирует импульсы отпирания вентилей в соответствии с заданным алгоритмом при наличии разрешающих сигналов блока 9 раздельного управления, В каждом вентильном комплекте поочередно отпираются вентили моста прямого направления тока {+А, +В, +С) в течение 1/3 периода выходной частоты, а затем — вентили моста обратного направления тока (-А, -В, -С) также в течение 1/3 периода выходной часто". ты.

Таким образом, формируются выходные напряжения, сдвинутые одно относительно другого на 1/3 периода выходной частоты и приложенные к нагрузке 5. При этом в нагрузке 5 протекают линейные токи i A, а на выходе комплектов 2 — 4 — фазные токи i+A, i б, i+ . При таком .алгоритме работы при симметричной нагрузке токи в фазах нагрузки 5 равны и определяются параметрами нагрузки, питающего трансформатора и установленной мощностью вентильных комплектов, Ъ

Пр едположим, ч то в ре з уль та те нарушения технологического процесса сопротивление нагрузки 5 резко уменьшилось. В известных решениях для того, чтобы не допустить перегрузки вентилей по току, снижают напряжение на выходе вентильных комплектов, изменяя фазу импульсов отпирания, что в свою очередь приводит к снижению мощности нагрузки и дальнейшему уменьшению сопротивления. Это может иметь место, например, при питании ферросплавной электропечи, Чтобы ограничить процесс уменьшения сопротивления нагрузки, в предложенном

5 1 способе кратковременно увеличивают мощность, поочередно в каждой фазе нагрузки за счет увеличения тока; увеличение тока в свою очередь достигается путем изменения алгоритма переключения вентильных комплектов и изменения длительности протекания тока. Но при этом амплитуда тока вентильных комплектов не превышает допустимую, а увеличивается проводи мость вентильных мостов с 1/3 периода выходной частоты до 1/2 периода.

В нагрузке 5 при этом формируются импульсы тока пачки импульсов с частотой f4 меньшей частоты выходного тока с большей амплитудой. Это приводит к увеличению мощности в фазах нагрузки в течение 1/3 периода заданной частоты f и в конечном счете к повышению напряжения на нагрузке, выравниванию технологического процесса, после чего алгоритмы переключения вентильных комплектов переводят в прежний номинальный режим, Рассмотрим, как формируется алгоритм переключения в блоке 13 (фиг.4).

Счетчик-распределитель 8 формирует развернутые в пространстве прямоуголь ные импульсы длительностью 60 эл. град. с частотой работы генератора

7 (фиг.4а), которые поступают на входы блока 9 раздельного управления и логического блока 10 формирования импульсов. Выходные разрешающие сигналы блока 9 (РУ+А, РУ-А, РУ+В, РУ-В, РУ+С, РУ-С) появляются при условии, что в заданных зонах отсутствуют запрещающие сигналы соответствующих датчиков состояния вентилей (ДСВ).

Импульсы фазосмещающего блока 6, поступая на входы блока 10, проходят на его выходы (+А, -А, +В, -В, +С,.

-С) при условии, что в заданных зонах присутствуют разрешающие сигналы блока 9, В описанном устройстве возможны два режима работы: при 120-градусной проводимости вентильных групп; при

180-градусной проводимости вентильных групп.

Режим работы задается с помощью блоков 7,8,11,12,13. При этом на задающем генераторе 7 (ЗГ7) подается напряжение U, определяющее частоту

ФI выходного тока в ентиль ных комплек тов, а на задающем генераторе 11 (ЗГ11) напряжение U, с помощью которого

% задается нужная частота переключения

476577

55 пар вентильных комплектов при изменении режима работы, При этом частота, задаваемая блоком 11, по крайней мере втрое меньше частоты, задаваемой блоком 7, Счетчик-распределитель

12 аналогичен счетчику †распределите

8 и формирует развернутые в пространстве прямоугольные импульсы длительностью 60 эл, град. с помощью которых в блоке 13 формируются управляющие напряжения Ug П д, U в,, Пвд, Uci U ca (фиг, 4в, г, д, е, ж, з), представляющие собой импульсы прямоугольной формы длительностью 120 эл. град, Эти шесть управляющих напряжений

1 совместно с выходными импульсами счетчика-распределителя 8 задают режим работы при 180-градусной проводимости вентильных групп в соответст вии с.фиг.4и,к при изменении режима работы преобразователя.

В примере реализации (фиг.3) при-, ведена часть схемы блока 10, формируЮщая управляющие воздействия +А, -А, +В, -В, +С, -С, которые при наличии разрешающих сигналов блока раздельного управления 9 (РУ+А...РУ-С) пропускают на входы вентильных комплектов управляющие импульсы U> „-U фазосмещающего блока 6. При переходе в номинальный режим, т.е. при включении блока 11, импульсы на выходе счетчика-распределителя 12 отсутствуют и на выходе блока 13 отсутствуют управляющие напряжения

U», Пд в,, U в U« U, но при этом в блоке 13 появляется выходное напряжение в виде логической единицы (это легко реализовать с помощью последовательно включенных элементов

ИЛИ и инвертора; на выходе инвертора получают сигнал Пд, а на входы элемента ИЛИ подключают выходные импульсы блока 12), Как видно из фиг,3, при этом формируются управляющие воздействия + А, +В, +С, определяющие режим работы при 120-градусной проводимости вентильных групп, т.е. номинальный режим, Таким образом, задавая нужную частоту с помощью блока 11, подключая и отключая его, мы имеем возможность получить любой из двух режимов работы, а в режиме работы при 180-градусной проводимости вентильных групп получить в нагрузке нужные пачки импульсов тока с амплитудой, вдвое большей, чем у импульсов тока между пачками.

1476577

Предложенный способ позволяет при питании трехфазной нагрузки током низкой частоты обеспечить в течение заданного времени форсировку тока поочередно в каждой фазе нагрузки без увеличения установленной мощности вентилей преобразователя, б

В известных решениях для того, 10 чтобы не допустить перегрузки вентилей по току при снижении сопротивления нагрузки и, как следствие, увеличения тока, снижают напряжение на выходе вентильных комплектов путем 15 изменения фазы импульсов отпирания, а это в свою очередь приводит к снижению мощности нагрузки и дальнейшему уменьшению сопротивления.

Чтобы ограничить процесс уменьшения сопротивления нагрузки, в предложенном способе кратковременно увеличивают мощность поочередно в каждой фазе нагрузки за счет увеличения 25 тока; увеличение тока в свою очередь достигается путем изменения алгоритма переключения вентильных комплектов и изменения длительности протекания тока. Но при этом амплитуда тока 30 вентильных комплектов не превьппает допустимую, а увеличивается проводимость вентильных мостов (с 1/3 пери— ода выходной частоты до 1/2 периода), 35

В нагрузке при этом формируются импульсы тока или пачки импульсов с частотой Е», меньшей частоты выходного тока с большей амплитудой. Это приводит к увеличению мощности в 40 фазах нагрузки и выравниванию технологического процесса", после чего пере-. ключают вентильные комплекты IIQ алгоритму номинального режима, Ф о р м у л а и з о б р е. т е н и я

Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты электротермической установки, содержащим три вентильных комплекта, состоящих из двух встречйо-параллельно включенных прямой и обратной групп и соединенных выходными выводами в треугольник, заключающийся в том, что контролируют параметр нагрузки, сравнивают его с заданным значением, при их равенстве формируют и подают на вентили трехфазную систему импульсов с заданной частотой, более низкой, чем частота сети, причем за полупериоды низкой частоты импульсы подают на вентили всех трех вентильных комплектов, меняют порядок формования и подачи импульсов управления при изменении параметра нагрузки, отличающийся тем,что,с . целью стабилизации технологического процесса путем обеспечения форсирова-. ния тока поочередно во всех фазах нагрузки в течение заданного времени, при изменении параметра нагрузки указанное изменение порядка формирования и подачи импульсов управления осуществляют путем подачи импульсов управления в течение каждого полупериода низкой частоты одновременно на вентили прямой группы одного и обратной группы другого вентильных комплектов с изменением их подачи на

Противоположные группы в каждом следующем полупериоде работы данных вентильных комплектов и подают импульсы управления на другую пару вентильных комплектов по истечении интервала времени, равного 1/2 периода, перио— ду и большего числа периодов низкой частоты.

1476577

1476577 и

ui

Й ис

ui ui

Й з и

Редактор A.Ìàêaâñêàÿ

Заказ 2166/55 Тираж 647 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Ца

Цм г д

Цл е

)К

49t. 4

Составитель С,Лузанов

Техред М ° Ходанич Корректор М.Макснмншинец