Способ асинхронного широтно-кодового управления вентильным преобразователем для электропривода

 

Изобретение заключается в периодическом и выключении с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл. град, основных вентилей преобразователя. В серединах полупериодов проводимости и закрытого состояния вентилей формируются разноименные с соответствующим полупериодом модулирующие сигналы управления, за счет нелинейной модуляции продолжительностей которых обеспечивается плавный переход от одного поддиапазона регулирования к другому. На большей части диапазона регулирования продолжитёЛьнбсТь тактовых подинтервалов, в центрах которых формируются модулирующие сигналы управления варьируется в функции выходной частоты по двум линейным зависимостям, граничные значения которых задаются соответствующими коэффициентами, характеризующими режим управления При этом в серединах центральных на полуперйЬдах тактов ых интервалов формируются дополнительные модулирующие сигналы две адцатигрэдусныу продолжительностей, а формирование остальных модулирующих cHr H aKbe y npS tr ния осуществляется по модифицированным нелинейным зависимостям относительно середин боковых двадцатичетырехградусны х Отр е з ко и - ггбоГ№етТт /ЙНЦИ5Гга1т) ЕГых интервалов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4950970/07 (22) 27.06.91 (46) 15.12.92, Бюл. N. 46 (71) Институт энергетики АН Молдовы (72) В,И.Олещук . (56) Калашников Б,Е, и др. Системы управления автономными инверторами. М., Энергия, 1974. Эпштейн И,И. Автоматизированный электропривод переменного тока. M., Энергоиздат, 1982, Авторское свидетельство СССР

М 1492434, кл, Н 02 М 7/48, 1989. (54) СПОСОБ АСИНХРОННОГО ШИРОТНОКОДОВОГО УПРАВЛЕНИЯ BEÍTÈË6ÍÛÌ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА (57) Изобретение заключается в периодическом вклю нии и выключении с взаимным фаэовым сдвигом в 60 эл, град, основных вентилей преобразователя, B серединах полупериодов проводимости и закрытого состояния .вентилей формируются разноИзобретение относится к силовой электронике и может быть использовано при разработке преобразователей на базе трехфазных автономных инверторов напряжения, предназначенных для питания систем асинхронного частотно-регулируемдгд электропривода;

Известны способы управления трехфазными преобразователями для электропривода, базирующиеся на поэтапном изменении количества импульсов в полуволне выходи зго напряжения, причем ука. И 1781805 А1 именные с соответствующим полупериодом модулирующие сигналы управления, за счет нелинейной модуляции продолжительностей которых обеспечивается плавный переход от одного поддиапазона регулирования к другому. На большей части диапазона регулирования продолжительность тактовых подинтервалов, в центрах которых формируются модулирующие сигналы управления варьируется в функции выходной частоты по двум линейным зависимостям, граничные значения которых задаются соотве ствующими коэффициентами, характеризующими режим управления. При этом в серединах центральных на полупериодах тактовых"интервалов формируются дополнительные модулирующие сигналы двенадцатиградусных продолжительностей. а формирование остальных модулирую@их сигналов уп 4ал4ния осуществляется по мбдифицированным нелинейным зависимостям относительно середин боковых двадцатйчетырехградусных бтрезкМ сдо1-вет"ствуВ@ИУ такгЬвых интервалов. 2 з,п, ф-лы, 4 ил. 1

Об

1 занное изменение чйсла импульсов происходитт дискретно, что приводит к "нежелательным броскам тока в силовых цепях преобразователя в моменты дискретного переклЮчения, Известен также способ гибкого Нелинейного управления широкорегулируемыми преобразователями, при котором благодаря специальной нелиней ной модуляции продолжительностей основных и модулирующих сйгналов уйравления. формируемых в тактовых точках, обеспечивается плавный безударный переход от од1781805

Lg l (K- 1) (М-K)(Q-4) (0,8М(Д, -{)+Д) i(R;- Цм-кф ((2; Цм-К ;= о

Йв (2е-б

)(м-к) ной формы выходного сигнала.к другой.

Средняя частота коммутации вентилей преобразователя при этом постоянна, на всем диапазоне регулирования обеспечивается постоянство отношения величины напряжения к частоте. В спектре выходного напряжения преобразователя на всем диапазоне регулирования присутствует порой значительная rio амплитуде пятая гармоническая составляющая. негативно влияющая на характер протекания процессов в системе регулируемого электропривоДа и создающая, в частностй зйачительный йо величине тормозной момент асинхронному короткозамкнутому электродвигателю, входящему в состав таких систем, что особенно нежелательно в зоне пониженных частот, где двигатель наиболее чувствителен к влиянию такиМ факторов. Известно также, что для повышения надежности осуществления режима пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двига те ль закон управления в кратковременном пусковом режиме должен отличаться от базового закона управления с О/F=const.

Целью изобретения является улучшение на всем диапазоне управления гармонического состава выходного напряжения преобразователя, а также динамики системы в пусковом режиме и в диапазоне пониженных выходных частот, достигаемому за счет изменения на начальной частоте Fp в К раз, а на частоте LFo в М раз продолжительности тактовых подинтервалов и соответствующего этому увеличения количества импульсов в полуволне выходной кривой, а также повышение надежности осуществления процесса пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двигатель.

Это достигается тем, что при управлении по указанному способу, обеспечиващему N-кратное, начиная с частоты Fp, связанное регулирование выходных частоты и напряжения преобразователя, заключающемся в том, что основные вентили разных фаз и групп преобразователя пери° одически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл. град. в последовательности +А, -С, +В, -А, +С, -В, при, этом для каждого вентиля в течение одного полупериода от О до 180 эл.град, формирувт интервал проводимости вентиля, в течение другого полупериода от 180 до

360 эл.град формируют интервал закрытого состояния вентиля, на центральных внутри полупериодов тактовых интервалах от 60 до

120 и от 240 до 300 эл.град, симметрично относительно тактовых точек формируют модулирующие сигналы управления, разноименные с соответствующим полупериодом управления, число которых последовательно уменьшается с ростом выходной частоты преобразователя F, причем генерирование указанных модулирующих сигналов произ10 водят в серединах тактовых подинтервалов с длительностью i, формирование каждого

I-ãî от начала (и от конца) тактового интервала до укаэанных тактовых точек модулирующего разноименного с полупериодом .

15 управления сигнала управления осуществ- ляютФрй"изменении выходной частоты преобразователя от Fp до граничной частоты Fi при этом в номинальном режиме работы на поддиапазонах выходных частот, при кото20 рых Fl" >Р > Fi+i (FI > Fi" > Р). продолжительность il, всех модулирующих сигналов управления равна между собой. а на частотных поддиапазонах, на которых Fi hF > Fi". наряду с основным массивом модулирую-.

25 щих сигналов управления с продолжительностью it,, в отмеченных тактовых точках формируют тактовый модулирующий сигнал . с длительностью il, в диапазоне выходных частот Fp — 0,8NFp в центрах указанных

ЗО тактовых интервалов формируют центральные модулирующие сигналы управления с продолжительностью, равной 1/30F (12, эл.град.), на каждой половине тактового ин--. тервала начало каждого первого и конец

З5 каждого последнего тактового подинтервала синхронизируют соответственно с началом тактового интервала, с границами упомянутого центрального модулирующего сигнала управления и с концом тактового

40 интервала, местоположения указанных выше тактовых точек определяют как 72 и 108 . эл. град., в диапазоне выходных частот преобразователя Fp — LFp продолжительность т тактовых подинтервапов принимают равной .

F — F М вЂ” +KF L — 1 т в диапа6 Fo (- 1) 1 зоне выходных частот преобразователя LFp—

0,8NFp продолжительность г определяют как

50 т — .: .,впуF FpL 0,4 — + МЕо

66(й — 2 ) сковом режиме работы. при 2Fp > F> Fp. значения вышеупомянутых граничных частот, переходных от одного поддиапазона управ55 пения к другому, определяют соответственно как

1781805 (.(4-<) {а- )(л -Ч) +(- )(2 - ) (М- к) (Ь- Я0.ВК {а + 3

4(i-1)(Д;-1) (М- К)

1 а в номинальном режиме работы преобраi — 1) FN зователя при LFp > F > 2Fp значения граничных частот Fi и Fi находят

1 соответственно как (i-i) (2 4(м-к1) о

B этОм режиме il = х-б (2 при Fi Й F > Fi"

Л =1/15 F — 2 (i — 1)х

6(2! — 1)РИ

»»..м Ф.ФФааеВ * азз." -" - .- -- з4(@-1)(М-KL)+L-<+ f4;(2i-i) (М-а)+Ь-<) +1,6 (2 -() (Ь-1)(М-К) О . л

О (Æ-1) (М-К}

4(-<){2 - )(М-Щ-Ь1 (4(- )(В-фМ-КЬ)-Ь i)+<2,8(;i)(2 -1) (-<)(М-К)й о е 1

5{i-1)(З-1) (g- к) и Fi находят соответственно как при 0,8NFp F > LFo значения частот Fi" и 4i(2i-<)(0

F=F

°, у

8 (2.: — i) (0,4- М) о

4(i-i)(2 -<) (0,4 -МИ)+ Ь-М+ E4 (i-<)(

И -1) (2;-1) {0,4-М) при этом на диапазоне номинального режима работы преобразователя до частоты

0,8NFo при Fi oF> Fi" 5.

12 FpN (2i — 1)

1/15F — 2(i 1) х — 1/12(2i 1)FpN, при

Fi" >F> F1+1k =24 = (0,8/F — 1/FpN);аког- 10

24i да NFp> F 0,8МГ, Л=1/6F — 1/6FpN.

На фиг. 1 приведена схема оснеовных соединений силовых цепей тиристорного преобразователя напряжения, выполненного на базе полностью управляемых тири- 15 сторов, нагруженного на асинхронный электродвигатель АД; на фиг. 2 — регулировочная характеристика преробразователя и кривая изменения относительной продолжительности тактовых подинтервалов; на 20 фиг, 3 — временные диаграммы, иллюстрирующие опорные варианты формирования управляющих сигналов на вентили инвертора; íà фиг, 4 — блок-схема системы управления преобразователем, 25

Временные диаграммы, построенные на фиг. 3, иллюстрируют три базовых алгоритма формирования управляющих сигналов на вентили преобразователя в процессе регулирования, а также соответствующие 30 им кривые линейного выходного напряжения Одв. Приведенные здесь управляющие сигналы Uy поступают на находящийся в положительном проводящем полупериоде управления вентиль + А катодной группы трехфазной мостовой схемы преобразователя, при этом положительная величина Uv (основной сигнал управления) соответствует проводящему состоянию вентиля, а нулевое значение UY (модулирующий сигнал управления) — закрытому состоянию (следует помнить, что вентили являются полностью управляемыми). Формирование разноименных с соответствующим полупериодом управления модулирующих сигналов управления с продолжительностями Л и Л, задающими величину выходного напряжения преобразователя, на всем диапазоне регулирования Fo — NFp осуществляется при этом внутри средних на полупериодах тактовых интервалах (60-120 и

240-300 эл,град.) в центрах тактовых подинтервалов, показанных на фиг, 3 тонкими дугами снизу, имеющих продолжительность х, зависящую внутри частотного диапазона Fo — 0.8NFp от значений выходной частоты F и определяемую в диапазоне выходных частот преобразователя Ро — -LFo

F Fp М- +KFp L 1

-,ав

6 Ро (б — 1) N

1781805

25 градусных интервалов формируется центральный модулирующий сигнал, при- 30

1/30F (12 эл.град.). а в зоне повышенных частот 0,8NFo" — NFo . указанная величина 35 тервала начало каждо) о йервого и конец каждого последнего тактового подинтерва- 40 ла синхронизируются соответственно с наинтервала. Формирование основного мас- 45 сива модулирующих сигналов производится

55 диапазоне выходных частот преобразователя

LFo — 0,8NFo продолжительность т определяют

F — РА 0,4 — + MFo N — 1 как х6F (N — ) N (см. построенные на фиг. 2 кривые зависимости изменения относительной продолжительности t = т/т от частоты F применительно к величине диапазона регу. лирования. ¹10 и значениям упомянутых коэффициентов К = 0,5, 1 = 5 и M = 0,25). При этом на частоте 0,8NFo конечная величина продолжительности t определяется для всех режимов (при любом N) как

=0,4/6NFo, соответственно для анализируемого режима на начальной частоте Fo t =

-0,5/6NFo, а на частоте LFo(5Fo) f =

- 0,25/6ИРО (продолжительность тактовых подинтервалов при рассматриваемом способе упраавления изменяется по двум линейным зависимостям (фиг, 2), границей перехода от одной зависимости к другой при этом является частота LFo).

Особенностью рассматриваемоro алгоритма формирования управляющих сигналов на вентили преобразователя. является тот факт, что на всем диапазоне регулирования в середине каждого из упомянутых 60чем на большей части диапазона регулирования, в зоне Fo — 0,8NFo, продолжительность этого сигнала находится как находится как А = 1/6F — 1/6NFo. При этом внутри тактовых интервалов в зоне Fo—

0,8NFo на каждой половине тактового инчалом тактового интервала, с границами упомянутого центрального модулирующего сигнала управления и с концом тактового в этом случае внутри крайних на тактовых интервалах отрезков 24-градусных "продолжительностей симметрично относительно тактовых точек с координатами в 72 и t08 эл.град.

Величины предварительйозадаваемых упомянутых выше в выражениях для определения продолжительности тактовых подинтервалов коэффициентов К и М; принимающих значения от-нуля до единицы, а также значения коэффициента L(0,8N>L >1), являются весьма важными параметрами рассматриваемого режима управления. Так, значение; коэффициента К характеризует

15 собой степень изменения продолжительности тактовых подинтервалов на начальной выходной частоте преобразователя Fo no сравнению с продолжительностью тактового интервала 1/6 = 60 эл,град., наблюдаемой в верхней точке частотного диапазона, на частоте NFo, на которой полуволна выходного напряжения формируется из одного импульса. При этом чем меньше абсолютное значение коэффициента К, тем короче на начальной выходной частоте продолжительность тактовых подинтервалов и тем больше количество модулирующих сигналов внутри тактовых интервалов, тем из большего числа импульсов формируется на начальной выходной частоте полуволна выходного напряжения преобразователя, Общее начальное число модулирующих сигналов (без центрального) внутри тактовых интервалов при этом определяется из выражения 0,8N/К, т.е., например, при

N= 10 и К=0,5 на начальной частоте внутри тактовых интервалов будет формироваться по шестнадцати модулирующих сигналов управления. В случае, когда указанное час- тное от деления является дробной величиной, начальное количество модулирующих сйгналов управления находится округлением в большую сторону; Кокретное значение. параметра К должно задаваться, исходя в первую очередь из требований к динамическим свойствам преобразовательной системы и к гармоническому составу ее выходного напряжения в области пусковых выходных частот, руководствуясь тем, что большее число импульсов в выходной полуволне на начальной частоте. (меньшее К) способствует улучшению гармонического состава выходного напряжения и динамических свойств системы.

Важными параметрами режима управления, характеризующими работу системы в средней части частотного диапазона, являются коэффициенты М и L. Заданием требуемого значения L выбирается точка (зона) диапазона регулирования, в которой необходимо обеспечить требуемую частоту коммутации вентилей и соответствующий гармонический состав выходного напряжения, что задается соответствующим значением вышеупомянутого коэффициента М, При этом наиболее целесообразно производить выбор близких к оптимальному значений коэффициентов 1 и М для той части диапазона регулирования, в которой система электрспривода с преобразователем частоты в качестве исполнительного органа функционирует наиболее продолжительно.

Процесс регулирования частоты выходного сигнала преобразователя как в пуско10

1781805

1{2!-1) {М- КЦ4 ((2 -4) (М-kLQ + i (2 -!) (Я-K}(i,-i}(0,8 g (2, -() +д) 2; (а;-i} (м-к) c (- ) ®4{М-М+ }(-<)(2;-И)(М-"l )) +(-<)(2 - )(М-К) (Ь- )ф8Д(О,- )-2)

F=

9(- ) (Я - ) (М- К) в этом режиме на всей зоне 2Fp oF > Fp В номинальном режиме работы преобразо1 „45 вателя при LFp o F> 2Fp значения гранич6(2i — 1) F N Р . ных частот Fi" и Fi находят соответственно

1 как

il. = 1/15 F — 2 (i — 1) r

6(2! — 1) ŠN

4 (а-Д)(М-КЬ) Ь-1+ (4 (Ж-i)(М-КЬ)+Ь- ) +а,Ь (2 -Ц (g-1)(М-К)У ф, ) з б (2:-i) (М-к) вом так и в номинальном режимах работы базируется в рассматриваемом случае, как показано стрелками на фиг, 3, а, б, на постоянной поэтапной вариации длительностей основных и модулирующих сигналов управ- 5 ления, формируемы в тактовых точках, соответствующих центрам упомянутых отрезков двадцатиградусных. продолжительностей (в точках 72 и 108 применительно к полупериоду проводящего состояния вентилей и в 10 точках 252 и 288 на полупериоде закрытого состояния ключей), Отмеченный принцип формирования управляющих сигналов. существенной особенностью которого является непрерывное отождествление 15 (кодирование) продолжительностей формируемых в тактовых точках основных и модулирующих управляющих сигналов с длительностью основного массива сигналов, за счет чего осуществляется плавный 20 безударный переход от одного поддиапазона управления к другому, может быть поэтому определен как широтно-кодовый. Ввиду того, что на начальной (пусковой) частоте вы-, бор продолжительности тактовых подинтер- 25 валов, задаваемых величиной коэффициента

К, может осуществляться произвольно, и поэтому соответственно произвольным может быть начальное число модулирующих сигналов и количество выходных импульсов в 30 полуволне выходного напряжения, расматриваемый способ формирования управляющих сигналов на вентили преобразователя может быть определен как асинхронный, Внутри поддиапазонов регулирования, 35 на которых, как показано на фиг. З,а, в отмеченных тактовых точках формируются основные сигналы управления, регулирование величины выходного напряжения осуществляется путем изменения продал- 40 жительностей А модулирующих сигналов по определенным зависимостям. На поддиапазонах, на которых, как показано нэ фиг. 3, б, в тактовых точках формируются модулирующие сигналы управления с варьируемой длительностью Я, продолжительность А остальных модулирующих сигналов находится в соответствии с другими функциональными зависимостями, Граничные значения частот Fi и F переходных от одного поддиапазона регулирования к другому. определяются при этом через соответствующие параметры режима управления.

Известно, что одним из наиболее экономичных и часто применяемых в номинальных режимах работы законов управления преобразователями для систем частотнорегулируемого асинхронного электропривода является управление по закону постоянства отношения величины напряжения к частоте, при котором, как показано на фиг. 2 для частотного диапазона номинального, регулирования 2Fp — NFp = 10Fp, величина напряженйя - растет прямо пропорционально с увеличением:выходной частоты преобразователя. Известно также, что в кратковременном пусковом режиме работы преобразователя, нагруженного на асинхронный электродвигатель, относительная величина напряжения должна быть существенно повышена по сравнению с номинальным режимом, в этом случае в диапазоне пусковых частот целесообразно поддерживать величину напряжения повышенной и постоянной, а в качестве верхней границы диапазона пусковых частот принимать частоту, равную удвоенной начальной частоте Fp (см. диапазон Fp — 2Fp на фиг. 2), Таким образом, в пусковом режиме работы преобразователя, в диапазоне частот

F — 2Fp, вышеупомянутые значения граничных частот и параметров управляющих сигналов, через которые реализуется требуемый закон управления, должны быть определены как;

1781805

4(;-<)(6-«) (Ю-КЦ-Ь+«+ (4(i-«) (а-«) {М-КЬ) -L+(j + «гВ(-«) (n-i) (L-i) (hh-К) и

Г= 1

Fo б(-«)(В-«) (hh- kl

При О,SMFp ="Е > LFp значения частот Fl" и Fl находят соответственно как

4sgl-«ОЯ,-hAN «й-Ь+ (4i(Ql-f) 044-hAN)EH- +«Рgj(Qi-« (04-М)(- ) g п )() ()

В (Й -«) (0,4-М)

F -F

4(1-«)(21-i)(04t -Мй) Ь-М (Ф(1-«)(R«-«)(0

8(«- «) (2 -(При этом на диапазоне номинальйого режима работы преобразователя до частоты 0,8NFp

ТЙ Р 5Т= I

Л =1/15 F — 2 (1 — 1) т — 1/12 (2l — 1) Fpg

1 08» 1 а ( —.4 — FpN да йЕо > F > О,8NFp Л= 1/6F — 1/6Еой.

Во всех вышеприведенных зависимостях параметр i характеризует количество модулирующил сигналов управления, формируемых внутри половин упомянутых 24градусных отрезков, включая центральный на каждом отрезке модулирующий сигнал на поддиапазонах регулирования, на которых F F > Fi".

На первом, начиная с пусковой частоты

Fp, поддиапазоне регулирования, алгоритм формирования управляющих сигналов и на. чальное число управляющих модулирующих сигналов i внутри половин отрезков должны определяться следующим образом. В первую очередь находится частное от деления

0,2N/К, характеризующее начальное значение «, при этом в случае дробной величины

0,2N/К полученное значение округляется до ближайшего целого числа в большую сторону. Исходя из полученного значения i, определяются соответствующие данным знаЧениям i,N,Ê,L и М величинй граничных частот F " и Fi, причем определения указанных величин должно производиться по представленным выше зависимостям, описывающим пусковой режим работы преобразователя. В случае, когда найденное таким образом первое значение Fi" окажется меньше пусковой частоты Fp, алгоритм формирования управляющих сигналов на первом поддиапазоне регулирования, в зоне Е1 > F Ео. должен соответствовать варианту управления при Fi F >Fi" (фиг, 3,6); в противном случае управляющие модулирующие сигналы должны формироваться в зоне F<" > F Fp по второму из упомянутых алгоритмов (фиг, З,а). Следует еще раэ отметить, что в диапазоне пусковых частот преобразователя Fp — 2Fp все параметры режима управления должны опреде) (0,4.-М) ляться в соответствии с соотношениями, описывающими именно пусковой режим ра- боты, 5 В соответствии с вышесказанным применительно к выбранному в качестве примера режиму управления с M=10, K=0,5; L=5 и

M=0,25 начальное значение параметра!для. .анализируемого варианта определится как!

10 = 0,2N/K = 4, которое в данном конкретном случае является целым числом (в случае дробной величины частного от деления начальное i находится округлением в большую сторону), Поскольку в первой зоне управле15 ния F4" > F Fp, начальный алгоритм формирования соответствует форме управляющих сигналов, приведенных на фиг. З,а, который после частоты F4" = 1,041

Fp сменится вторым опорным алгорит20 мом (фиг, 3,б), границей которого будет частота F4 = 1,343Fp, после которой значение индекса i уменьшается на единицу (i =

3). Дальнейший переход от одного поддиапаэона регулирования к другому в пусковом

25 режиме производится на частоте Еэ"

1,491Fp. Значение следующей по порядку граничной частоты Еэ лежит выше верхней границы пускового режима (выше частоты

2Fp), поэтому дальнейшее определение Fi"

30 и F должна производиться уже по другим иэ вышеприведенных зависимостей, характеризующим номинальный режим управления применительно к диапазону частот, ограниченному сверху частотой LFp, Соот- .

35 ветственйо по другим зависимостям, начиная с частоты 2F, должны определяться продолжительности модулирующих сигналов управления Л и Л . Определенные nof добным образом значения следующих по

40 порядку граничных частот в номинальном режиме работы преобразователя соответственно равны: Еэ = 2,232Fp, Fg" = З,ОООЕО.

Следующее по порядку значение граничной частоты лежит выше базового значения ЕЕО

45 = 5Fp, поэтому, начиная с отмеченной частоты, на верхнем частотном диапазоне изменение и определение значений граничных частот должно осуществляться по другим, приведенным в тексте описания выше, зави1781805 симостям, Соответствующая величина верх- ности модулирующий сигналов управления ней граничной частоты, лежащей в этом под- (пунктир на фиг, Ç,в). Указанные дополнидиапазоне, равна Fg = 5,662 Fo. Начиная с тельные сигналы формируются при этом на этой частоты и до частоты 0,8NFo внутри крайних тридцатиградусных участках полкаждой половины каждого из 24-градус- 5 упериодов управления, внутри зон 0-30, ных отрезков формируется по одному 150-180, 180-210 и 330-360 эл.град, При модулирующему сигналу управления (i=1) с этом местоположения ближних к границам продолжительностью Л = 1/24 (0,8/F — полупериодов фронтов дополнительных

1/FpN) = 1/24 (0.8/F — 1/10 ). Уменьшаю- модулирующих сигйалов Управления бпре-щейся до нуля на частоте 0,8NFO. 10 деляют соответственно как 12 и 168 и как

Следует отметить, что изменение про- 192 и 348 эл.град. Длительность у упомянд жительности тактовых подинтервалов тых дополнительных сигналов управления по второй из базовых линейных зависимо- определяется при этом в соответствии с застей вплоть до субверхней частоты 0.8NFo 12 F — 0,8NF, приводитк-тому, что вдиапазоне-повышен- 15 " и остью У вЂ” эл Рад.

0,2 NF() ных выходных частот преобразователя, ин- Достаточно сложные преимущественно тервалы между соседними коммутациями . нелинейные зависимости хара е 3 р уменьшаются, что может привести щие режим проведения приемов описаннок срыву инвертирования и снижает тем го способа управления, целесообразно самым надежность функционирования 20 осуществлять при помощи современных преобразовательной системы. С целью ча- цифровых {микропро ессо ны ) стичного устранения указанного недостат- равления. На фиг. 4 представлена блок-схека, а также улучшения спектрального ма системы управления преобразователем, состава выходного напряжения преобразо- выполненной по вертикальному принцип, Е" > Ег > F". > 0,8NFp, на кото ой и о опвателя, целесообразно, начиная с частоты 25 базовые блоки которой строя с ятся на цифро(г ., О), на которой продол- вой основе. Ниже йриводится характеристисистемы и принципа ее жительность тактовых подинтервалов ста- - ка состава системы и новится равной половине длительности функционирования.

24-градусных отрезков. и до выходной частоты 0,8ИРО преобразователя продолжи- 30 При помощи блока задания частоты 1, . тельность тактовых подинтервалов (двух осуществляется задание требуемой выходподинтервалов внутри каждого указанного: ной частоты преобразователя, на его выходе отрезка) принимать равной r = 1/30F (см. формируется сигнал U<, пропорциональный

3)4 пунктирное изменение кривой т.- на фиг. значению выходной частоты, КотоРый по2). ()пределение величины F " примени- 35 стУпает на входы тактового генеРатоРа 2 и тельно к конкретному режиму управления Й/К-канального по выходу функциональнопри этом производится из соотношения ro преобРазователЯ 3. Частота следованиЯ

2 4 р F, импульсов генератора 2 определяет частоту

ТаК длЯ анализируе выходного сигнала блока развертки(генерамого режима (К=10, F> = 5,662F ) расчет- 40 тора симметРичного 24-гРадУсного пилеобное значение F" = 7,410F,. определение Разного напРЯжениЯ с .йаУзами в 120 на значения при этом продолжает произ- каждом периоде) 4, которая на всем диапаводиться по базовой зависимости, при зоне РегУлиРовайиЯ в 6 Раз вь!ше выходной этом = 0 на частоте 0,8ИЕ . " частоты пРеобРазователЯ. Сигнал блока 4

Временные диаграммы, иллюстрирую- 5 осто нно сопоставлЯетсЯ в блоке фоРми45 щие процесс формирования сигналов уп- РованиЯ УправлЯюЩих импульсов 5 с выходравления на верхней части диапазона ными сигналами Оз функционального регулирования когда 0,8NFp « (Fo изо преобразователЯ 3, величина которых проражены на фиг. З,в, В этом случае в цент- поРциональна текУщим зйачейиЯм положеых HTepsa oa форми

50 одному центральному модулирующему в д пу со 1 @ у сигналу управления, с последовательно товых интеРвалов (см, вРеменные диаграмуменьшающейся длительностью, определя- мы Одв на фиг, 3). указанные значения емой как 1=1/6р — 1/6Е,М. В этом режиме апредварительноопределяются Расчетным . пе ить yny UJe nyTeM s соотношении хаРактеризующих

55 ние гармонического состава выходного на- режим формирования управляющих сигнапряжения (исключение из спектра пятой . лов как для пускового так и-для номинальгармонической составляющей) путем фор- ного д"апазонов Регулиро ания. При этом мирования дополнительной последователь- следует учитывать, что

1781805

16 а = 60 + (г — Л)б2, аг = а + Л, аз = а1 + t..., . аз = ал — > + Л, 5

В моменты равенства текущих значений сигналов блоков 3 и 4, как показано на внутренней временной диаграмме на фиг. 4, блоком 5 вырабатываются команды на формирование фронтов управляющих (и выходных) импульсов, которые распределяются по соответствующим вентилям преобразователя в соответствии с принятым опорным законом 180-градусного управления при помощи логического распределителя управляющих импульсов 6; соединенного своими тактовыми входами с соответствующими выходами трехразрядного регистра 7, работа которого на всем диапазоне регулирования синхрониэируется тактовыми импульсами генератора 2 (отмеченные блоки являются типовыми широкоизвестными схемами.

Таким образом. описанный закон формирования управляющих сигналов на вентили трехфазного мостового преобразователя позволяет обеспечить на всем диапазоне регулирования полное исключение иэ спектра выходного напряжения наиболее нежелательной пятой паразитной гармоники, причем на большей части диапазона регулирования указанный эффект обеспечивается наиболее экономичным фазо-импульсным методом. без осуществления дополнительных коммутаций в силовой . схеме. Также достигается. за счет увеличенного количества управляющих и выходных сигналов на полупериоде в зоне низких и средних выходных частот, улучшается, за счет увеличенного количества управляющих и выходных сигналов на полупериоде в зоне низких и средних выходных частот, улучшение динамических свойств системы в указанных зонах. При этом на всем диапазоне регулирования осуществляется плавный безударный переход от одного поддиапазона регулирования к другому. Благодаря двухэонному заданию продолжительности тактовых подинтервалов описанный способ обладает достаточной универсальностью. позволяя обеспечивать гребуемые частоту переключения вентилей и спектральный состав выходного сигнала в практически любых желаемых зонах управления, Описанное видоизменение номинального закона управления в зоне пусковых частот позволяет повысить надежность осуществления весьма важного и сложного режима пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный электродвигатель. Отмеченные преимущества могут быть с эффектом использованы при создании преобразователей как для специальных, так и для общепромышлечных систем частотно-регулируемого электропривода, в том числе высоковольтных преобразовательных систем.

Формула изобретения

1, Способ асинхронного широтно-кодового управления вентильным преобразователем для электропривода с Й-кратным, начиная с частоты F0, диапазоном регулирования частоты и величины выходного напряжения, при котором основные вентили разных фаз и групп преобразователя периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл,град, в последовательности +А, -С, +8, -А, +С, -8, при этом для каждого вентиля в течение одного полупериода от 0 до 180 эл.град, формируют интервал проводимости вентиля. в течение двугого полупериода от 180 до

360 эл.град, формируют интервал закрытого состояния вентиля, на центральных внутри укаэанных полупериодов тактовых 60-градусных по длительности интервалах от 60 до

120 и от 240 до 300 эл.град. симметрично относительно тактовых точек формируют модулирующие сигналы управления, разноименные с соответствующим полупериодом управления, число которых последовательно уменьшается с ростом выходной частоты . преобразователя F, причем генерирование указанных модулирующих сигналов производят в серединах тактовых подинтервалов с длительностью г, формирование каждого

i-го от начала (и от конца) тактового интервала до указанных тактовых точек модулирующего разноименного с полупериодом управления сигнала управления осуществляют при изменении выходной частоты преобразователя от Fp до граничной частоты F, при этом в номинальном режиме работы на поддиапазонах выходных частот, при которых Р;" F >FR+1 (Fi >FI" >F1+1 ), продолжительность Л всех модулирующих сигналов управления равны между собой, а на частотных поддиапазонах, на которых Fi >F >Fi". наряду с основным массивом модулирующих сигналов управления с продолжительностью il в отмеченных тактовых точках формируют тактовый модулирующий сигнал с длительностью Л, отл и1 ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения на всем диапазоне регулирования гармонического состава выходного напряжения преобразователя, в пусковом режиме и в диапазоне пониженных и средних выходных частот динамических характеристик си18

1781805

17 стемы электропривода, питаемой от преоб- интервала, местоположения указанных такразователя, а также с целью повышения товых точек определяют как 72 и 108 надежности осуществления процесса пус- эл.rоадД в диапазоне выходных частот прека преобразователя, нагруженного на образователя Fo LFp продолжительностью асинхронный двигатель, в диапазоне вы- 5 тактовых подинтервалов принимают равходных частот Fp — 0.8NFp, в центрах ука- F — Fo М вЂ” +К Fo 1 — 1 ной г—, вдизанных тактовых интервалов формируют 6 р (— 1) „„ центРальные модУлирующие сигналы Уп апазоне выходных частот преобразователя

РавлениЯ с продолжительностью Равной LF — 0 8NF продолжительность г определяют

1/ЗОР(12 эл.град.). на каждой половине так- 10 F — р L ()4 — + N тового интервала начало каждого первого и — как t — конец каждого последнего тактовых подин- 6 Fp (N — L) N тервалов синхронизируют соответственно с в пУсковом Режиме работы, при 2Fp> F ГО, началом тактового интервала, с границами значения упомянутых граничных частот, пеупомянутого центрального мрдулирующего 15 Реходнйх отодного поддиапазона управления сигнала управления и с концом тактового кдругому, определяютсоответственно как ц 4(21-4(М-KL)4 p(2i-l)(hh-kL)j +1(2(-4)(М-К)(Ь-))(08М(2,-()+Д)

2 (2;-l)(М-К) с (<-l)(2i-4)(М-КЬ)+ ((1)(2 -()(М-Щ3 +(i- )(Ж- )(М-К)(L-4) (ОЯК(21+2) о )

7.(l)(2i-1) (М- К) 1 --:--. „- -; а в номинальном режиме работы преобра6 (2I — 1) F М зователя при LFo >F > 2Fo значения гранич р >, у 1/15 2(1 1) . 1 ных частот Fi u Fi находят cooTBGTcTBeHHo

6 (2l — 1) F N 20 как

4(2 -1)(М-NL)L-1+ (4l(2l-l)(hh-Ц.) 4,-1) +12,8;(2, ) (g 1)(Р k) о

В(2, -1) (М-К)

4(-1)(214(М-КЦ-L,+1+ 54(i-l)(2 -l)(М-КЬ)- +1 +

F0 »

>(i- l)(2,-<) (г- Ч) при 0,8NFp > F >LFp значения частот Fi" и Fi находят соответственно как

4igi-<)(04L-MN)t М-L (4 (2;-t)(04L-MN)

) 8; (2Л-1) (0,4- М) 4(1-1)(21-1)(ОФЬ-MN)

8(l-l) (2;-1) (0,4--М) у—

40, эл.град. при этом на диапазоне номинально- 25 го режима работы преобразователя до частоты 0,8 NFp при Fi F>Fi" А =

Г = 1/15Р— 2(l 1-) г= — 1/12(21-1) FoN, при

Fi" 2 F > Fi+g A. — — -(). а когда

1 08 I 30 о 1

NFp > F 0,8NFp if= 1/6F — 1/6FpN.

2. Способ по и, 1, о тл и ч à ю щи и ся тем, что в диапазоне выходных частот пре- З5 образователя F — 0,8NFp продолжительность Х тактовых подинтервалов принимают равной t = 1/30F, при этом значение граничной частоты F" определя2,4 12 FoN ют как Р "—

3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на поддиапазоне регулирования

0,8NFp < F NFp формируют внутри интервалов 0-30. 150-180, 180-210 и 330-360 эл,град, дополнительные модулирующие сигналы управления, при этом местоположения ближних к границам полупериодов фронтов дополнительных модулирующих сигналов управления определяют соответственно как 12 и 168 и как

192 и 348 эл.град., а продолжительность у отмеченных сигналов находят как

12 F OBNF

1781805

1781805

Фиг. 4

Составитель В.Олещук

Техред М;Моргентал Корректор О. Густи

Редактор Н. Коляда

Заказ 4281 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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