Способ регулирования выходного напряжения трехфазно- трехфазного преобразователя частоты с непосредственной связью

 

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники. Целью изобретения является улучшение формы кривой выходного напряжения. Преобразователь, реализующий предлагаемый способ, содержит три основных моста на ключах переменного тока (ключи одного из мостов обозначены К1 - К6), а также два вспомогательных трехцелевых ключа в виде диодных мостов с ключами К7, К8 в цепи постоянного тока, которые позволяют увеличить число возможных комбинаций напряжений, подключаемых к нагрузке. Выходное напряжение регулируется в двух зонах: в первой зоне в течение каждого интервала коммутации путем многократного (или однократного) переключения нагрузки с изменяемой скважностью между нулевым уровнем и соответствующим фазным напряжением

во второй зоне путем аналогичного переключения между соответствующим фазным и опережающим его на угол φ/6 линейным напряжениями - в течение первой половины интервала коммутации и между соответствующим фазным и отстающим от него на угол φ/6 линейным напряжениями - в течение второй половины интервала коммутации. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 02 М 5/27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР лт ° Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4466787/24-07 (22) 06.06.88 (46) 30.12.90. Бюл. N 48 (71) Институт электродинамики. АН УССР, Специальное конструкторско-тсхнологическое бюро Института электродинамики АН

УССР и Киевский институт инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР (72) Б.Е.Пьяных, Э.М.Чехет, В.М.Михальский и,В.Н.Соболев (53) 621.314.27(088.8) (56) Патент США М 3493838, кл. 321/7, 1970.

Авторское свидетельство СССР

М 920992, кл. Н 02 М 5/27, 1981, Авторское свидетельство СССР

М 1292138, кл. Н 02 М 5/27, 1986. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-ТРЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ (57) Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники, Целью изобретения является улучшение формы кривой выходного

„„,Я „„1617574 А1 напряжения, Преобразователь, реализующий предлагаемый способ, содержит три основных моста на ключах переменного тока (ключи одного из мостов обозначены К1-К6), а также два вспомогательных трехцелевых ключа в виде диодных мостов с ключами К7, К8 в цепи постоянного тока, которые позволяют увеличить число возможных комбинаций напряжений, подключаемых к нагрузке.

Выходное напряжение регулируется в двух зонах: в первой зоне в течение каждого интервала коммутации путем многократного (или однократного) переключения нагрузки с изменяемой скважностью между нулевым уровнем и соответствующим фазным напряжением; во второй зоне путем аналогичного переключения между соответствующим фазным и опережающим его на угол т/6 линейным напряжениями в течение первой половины интервала коммутации и между соответствующим фаэным и отстающим от него на угол л/6 линейным напряжениями в течение второй половины интервала коммутации. 5 ил, 161 ?574

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к классу преобразователей частоты с непосредственной связью, и может быть использовано для питания частотно-управляемых электроприводов переменного тока и спецпотребителей.

Цель изобретения — улучшение формы кривой выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена схема силовой части трехфазно-трехфазного преобразователя частоты; на фиг. 2 — кривые коэффициентов гармоник напряжения на нагрузке при кратности широтно-импульсного регулирования k=8 для прототипа (кривая а) и для предлагаемого способа (кривая б); на фиг. 3 — структурная схема блока управления ключами одной фазы преобразователя; на фиг. 4 — временные диаграммы импульсов Y t-Y6 на выходе пересчетной цепи, импульсов Zi — на выходе первого компаратора, импульсов К1 — К8 - на выходе логического блока и эпюра выходного напряжения при регулировании его в первой зоне — от нуля до уровня Оф, на фиг. 5— временные диаграммы импульсов Х на выходе делителя частоты; Y>-Ye — на выходе пересчетной цепи; Zz — на выходе второго компаратора; импульсы К1" — К8" на выходе логического блока и эпюра выходного напряжения при регулировании его во гитарой зоне — от уровня Оф до уровня Л Оф, Трехфазно-трехфазный преобразователь (фиг, 1) состоит из трех фаэ, каждая иэ которых содержит шесть полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью К1 — К6, соединенных по мостовой схеме, вход которой подключен к фазным проводам трехфаэной сети переменного тока А, В, С, а выход — к нагрузке. Кроме того, дополнительно введены два трехфазных диодных моста, выводы переменного тока одного из которых подсоединены к одним, другого — к другим одноименным зажимам трехфазной нагрузки, а между выводами постоянного тока каждого из них включены полностью управляемые ключи с односторонней проводимостью К7, К8.

Структурная схема блока управления (фиг. 3) состоит из источника 1 регулируемого напряжения, включенного последовательно с генератором 2 пилообразного напряжения, выход которого соединен с первыми входами двух KoMllapBTOpoB 3 и 4.

На вторые входы компараторов поступают опорные сигналы О, и Оома, а выходы Z>, Tt, Zz, Fz подключены к входам логического блока 5. Выход X задающего генератора 6 соединен с одним иэ входов логического блока 5, а также с входом пересчетной цепи

7 выходы Y>-Yr, которой подключены к ше5

55 сти входам логического блока 5. Выходы К1—

KO логического блока 5 предназначены для управления одноименными полностью управляемыми ключами (фиг, 1).

Принцип формирования напряжения на нагрузке заключается в том, что замыкая ключи К1 — К8 (фиг. 1) по определенному апгоритму, подключают к нагрузке фазные напряжения питающей сети, реализуя циклический способ управления. Диапазон регулирования выходного напряжения разбивают на две зоны. В первой зоне напряжение регулируют от 0 до Оф. во второй — от

Оф до Л Оф. При этом во второй зоне регулирования при использовании широтно-импульсного регулирования (ШИР) в течение первой половины интервала коммутации нагрузку переключают между фазным и отсасывающим от него на 30 эл.град. линейными напряжениями.

На временных диаграммах фиг. 4 приведены импульсы управления К1 — К8 ключами

К1 — K8 одной фазы преобразователя (фиг. 1) при регулировании напряжения в первой зоне (от нуля до Оф). Единичный уровень сигнала на временных диаграммах соответствует открытому состоянию ключа.

Управление ключами двух других фаэ преобразователя осуществляется такого же вида импульсами К1 — К8 с обеспечением сдвига их на 120 эл.град, для второй фазы и нэ 240 эл.град. для третьей фазы.

На интервале to-ti постоянно замкнут ключ К1 и поочередно замыкаются ключи К4 и К8. При замыкании ключа К8 к нагрузке прикладывается фазное напряжение фазы

А, а при замыкании ключа К4 нагрузка оказывается закороченной (эпюра на фиг, 4). На интервале t1-t2 с помощью постоянно замкнутого ключа К6 и попеременно замыкающих ключей КЗ и К7 к нагрузке прикладывается фазное напряжение фазы

С, чередующееся с нулевой паузой.

На интервале t."-тз чередование подключаемой к нагрузке фазы В с эакорочиванием нагрузки осуществляется замкнутым ключом К2 и поочередно включаемыми ключами К5, К8. После этого к нагрузке аналогичным образом прикладываются напряжения фаэ — А, С, — В и т.д„чередуясь с нулевой паузой в выходном напряжении, длительность которой зависит от глубины регулирования напряжения. Таким образом, на эпюре (фиг. 4) показана форма выходного напряжения преобразователя при регулировании его от нуля до уровня, определяемого действующим значением фазного напряжения питающей сети. Кратность

LLIMP здесь выбрана k=4.

< 617574

На фиг. 5 приведены воеменные диаграммы K1 — К8" работы ключей первой фазы преобрэзователя и эпюрэ выходного напряжения при регулировэнии его от значения фазного напряжения до значения линейного напряжения питающей сети, На интервалето — t1постоянно замкнут кл<оч К1. вместе с ним на первой половине интервало поочередно включаютгя ключи K5, KH посредством которых к нагрузке приклад,«вэ- 10 ется линейное напряжение АВ (замкнут ключ K5) и фаэное напояжение фазы A {за -<кнут ключ К8). На второй половине интервала to — t1 попеременно включ=.,отся ключи К6 и К8, подавая на нагрузку линейное н пря- 15 жение — СА (замкнут клю . К6) или напряжение той же фазы А (замкнут ключ К8).

На интервале t1 tz при постоянно замкнутом ключе К6 в первой половине поочеред<- ым замыканием ключей К1 и К7 сбеспечивается по- 20 дача на нагрузку линейного напряжения — СА (замкнут ключ К1) и;.апряжения фа «ь — С {,":эмкнут ключ К7), а во вгорой полов: .«е инте„вала. поочередная подача на нагрузку линейного напряжения ВС и ««апряжения фазы — С о-.ущест- 25 вляется замыканием; ключей К2 г К7 соответственно. Далее к нагрузке поочередно прикладываются фаоные и линейные напр жения: ВС и С, В и -AB,— AB и -А,-Аи СА. "A и С, Си-БС, — ВСи — В,-" иАВ ит.д. Соотношен 1е 30 длительности подк«ючения фаэных и линейных напряжений завигит от глубины регулирова ия, Структурная схема блока управления ключами преобразователя j-, иг. 3) работает следующим образом.

Задающий генератор 6 формирует госледовательность импульсов Х .фи<. 5) с ч;стотой, в 6 раз превышающей «ас o у управления преобразователем Р. Пепег .o«.ная цепь 7 на вь«ходах Y1 — Уе формирует 4(. шесть последовательностей прямоугольных импульсов длительност ью 60 эл. град., сдвинутых между собой на 60 эп,град. и следующих с частотой управления 0{фиг. 4 и 5). П ри нулевом значении напряжения на «<ыходе 45 регулируемого источника 1 н,",прямсния сумл1а этого напряжени.«и пилоо разного напряжения генератора 2 1казывается меньше уровня опорного нап ря>;е«-.ия Uo«1, подаваемого на вход компаратора 3, Компо- 50 ратор 3 остается в нулевом положении, п",и котором на прямом выходе Z1действует нулевой, а на инверсном Z1 — единичный потенциал. В таком же положении остается и компаратор 4, т,е. на его прямом выходе Z: 55 действует нулевой, а на инверсном Zz — единичный потенциалы. При это,« нагрузка оказывается постоянно закоро снной (ключи

К7, К8 не замыкаются).

При повышении нэпряж<;<«ия но выходе регулируемого источника 1 напряжения суммарное напряжение на входе компэратор 3 «вчинает превышать ypoBl".нь Up«1 и на IlpAMoM выходе Z1этого компаратора появляются короткие единичные, а на инверсном Z1 — нулевые импульсы (фиг, -1). При этом . а упрэвг«ение ключал;и преобраэовэгеля с зыходоо К1 — K3 логического блока 5 поцаютI я последова<ельности импульсов К1 — К8

{фиг. 4).

Ври пргвышении суммарным напряжением .«а зыходе . енератора 2 пилообразного напряжения уровня Uor

sblxoj"= Zz компаp3Topl 4 появляются кор07кие единичнь<е, а нэ инвер чом Zz — нулевые импуль"ы (фи<. 5) Г!ри этом на г<;>ямом выходе Z1 ксмпэратора 3 .-Станавл««вэется едиНИн«<Ы;1, а НО ИНВЕРС< .О. ВЬ«ХОДЕ21 — НУЛЕВОЙ потенциалы и но упр..в««еь е ключами преобрs5oâý

Таким Образол1„, г«< < регулировании напряжения «<а «эгрузке на выходах логического блока 5 формируются импульсы в

cQol ве; ствии со с;«едрощими логическими

3rlF<È< 1МОСТЯMl :

jKl,, Y1i («11, Yz (Y5) < ii

) !, К3, <5 «1, Ур к с.2Y< «х 22 У4 °

< 4< 1,Y5(Уз

K51 Уб « «I Y1< 5!

j Y Y5i jY «! Y1!

K> < <- У4+У5 ! K>3j =-7<72 v ; + Y„ Y5,. 1спользовэ<«и изобретения позволяет существенно улуч..:ит, форл«у коивой выходног < папряжпния во L,гоой части диапазона р«.«у:«ировa<«ия {при регулировании от уровя U,Ô;,äоа ЫФ)

1- <э< фиг. 2 приведе ы графики зависимогти коэффицие««та гармоник выходного напряже<«èß K<<«от Отно < ;ь«и<«U(1;/U<1) макс, где Лц — действую цее з «ачение перBGA гармоНИКИ ВЫХОДНОГО Напр <. «; ЕНИЯ, 0(1 «макс — МаКсимальная вел и 4«1<«l действующего

" à <е <ия первой сор<.;еники аыходного напряжения при кратности регулирования (.,Э

Кривая а отн сится к известному cnocoby, использованному в прототипе, кривая б— к и 1-<образователю с использовснием предлагаел ого способа.

Из сравнения графиков видно, что предлагэел ый способ позволяет получить значитсль> е снижсн<ив коэфф,гцие««та гармоник в,< втс ой час-и д;«аг;г-,о<«а регулирования;

1617574

Кги

100

Ф)мах и cs

®ue.2 аг

Формула изобретения

Способ регулирования выходного напряжения трехфвзно-трехфазного и реобразователя частоты с непосредственной связью, каждая фаза которого построена по трехфазно-однофаэной мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, снабженного дополнительно двумя трехфазными диодными мостами, выводы переменного тока одного из которых подсоединены к трем, другого— к трем другим одноименным выходным выводам преобразователя, а между выводами постоянного тока каждого иэ них включены полностью управляемые ключи с односторонней проводимостью, заключающийся в разбиении всего диапазона регулирования

Н8 Q8B 30Hbl: OT HER до 0ф M OT 0ф до Л Оф. где Оф — фаэное напряжение питающей сети, и попеременного однократного или многократного переключения выходных выводов с помощью указанных ключей в течение каждого интервала коммутации для первой

5 зоны — между нулевым уровнем и соответствующим фазным напряжением, для второй эоны — между фазным и линейным напряжениями соответствующих фаз питающей сети, отличающийся тем, что, с целью

10 улучшения формы кривой выходного напряжения, при регулировании во второй зоне в течение первой половины интервала коммутации выходные выводы переключают на основе испольэова15 ния способа. широтно-импульсного регулирования между фаэным и опережающим его на 30 эл.град., а в течение второй половины интервала коммутации — между фаэным и отстающим от него на 30 эл.град.

20 линейными напряжениями.

1617574

1617574

Составитель Г, Мыцык

Редактор M. Келемеш Техред М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Заказ 4126 Тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и ри ГКНТ СССР

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

Пооияволственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгппол. чл.Гагяпиня. 101