Способ совместного управления вентильным преобразователем частоты

 

ОПИСАИИ

И 3 О Ь Р Е Т 1 .!1 И Я

К АВТОРС(<ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6 I } дополнительное к ввт, свил-ву (22} Зайвдено 210972 (21} 1829881./24-07 с ириеоеяииениеи Заявки М (23} ПриоритетОпубликовачо 50279- !.т»л четеи;.:Ф

Дата опубликования описании l 56279 (Я} м. кл, К 02 Р Я/gg

Государственный комитет ссср но делам изобретений и открытий (йЗ} У % б 2). „З 4,,27 (088.8) (72} Авторы изобретений

A.H.Àápàìoâ, В.B.!."pëHK,» И П,Чудинон (71} Заявитель

Новосибирский электротехнический HHc=..-..тут (54) СПОСОь СОВИЕСзНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕКТ»»ЛЬКЬМ

ПР ОБРАЗОВ а!ГЕ п»Й»4»» 5! !Г!«! Ы

Изобретение относится к сильноточной преобразовательной технике и предназначено для вентильных преобразователей частоты (ВПЧ) с совместным управлением, б

Известны два способа управления

ВПЧ: с совместным и раздельным управлением нентильными группами, формирующими на нагрузке полунолны тока противоположного направления. 10

Оба способа управления ВПЧ подробно исследованы и освещены н литературе )1), )2) .

Способ раздельного управления, несмотря на преимущество, заключающееся н меньшем потреблении сетевого тока вследствие отсутствия уравнительного тока между вентильными группами, имеет также и существенные недостатки, заключающиеся н появлении"® люфта в сквозной регулировочной характеристике и зависимости величины последнего от параметров нагрузки, наличия паузы в токе нагрузки при переключении вентильных групп, ограниченности диапазонов регулирования частоты и амплитуды выходного напряжения, Указанные недостатки раздельного управления наиболее ощутимы н ВПЧ, предHÂçHÂHPHHíõ для целей частотно р Ã »:»H»p»»p»=:o» о привода переменнОГО тока» T=-к как при»водят " су"»»»естне »»НО

»л» ot ра ниневию ча; -,Q " ÿo -- p»Hапа! зона

И,т УД»н»ЕНИЮ ао" »ОН ИЧЕСК»O> О СО» тана ныхаднОГО Ha : ряжениR е

В способах,,основанных на совместном упранленHH нентильны, .и группами, МЕЖДУ ПОСЗ-P H»1М»! -»Va-ЕаЕт УюаННИ еЕ»тЬный ток, котор и ограничивается с по" мОЩью ураннителh:-:ìõ р акторон и Обрат ных связей. Это принОдит к некоторому увеличению потребляемого тока, однако способ совместного управления улучшает гармонический состав выходного напряжения и увеличивает частотный

»ИаПаЗОН» КОТОP! l O»PßÍÈHHÂÂSÒOß сверху н основном при появлении субГармонических составляющих н уравнительном напряжении.

Известно„- =:òo уравнительная ЭДС н ренерсинных преобразователях пос=. îÿнного тока с совместным управлением не содержит постоянной составляющей и поэтому уравнительный ток быть o p ничен торов. В ВПЧ с совместным управлением в спектре уравнительной ЭДС по мере уменьшения кратности входной и выходной частоты появляются суб64 7838 гармонические составляющие, т,е. низкочастотные гармоники вплоть до постоянной составляющей, которые, не мотря на их относительно небольшую величину, могут вызвать появление недопустимых по величине соответсгнующих гармоник тока, так как последние уже не могут быть ограничены с помощью реакторов.

Известен способ, основанный на совместном управлении и ограничений тока уравнительного контура путем слежения эа отфильтрованным значением этого тока )3) . Применение этого способа для преобразователей переменного тока наталкивается на трудности, связанные с инерционностью укаэанкого способа, и с особенностью работы

ВПЧ переменного тока с совместным управлением, заключающейся н возникновении в контуре уравнительного тока, кроме уравнительной составляющей тока, дополнительной — циркуляционной, появление которой обусловленс протЙкакием переменного тока нагрузки через уравнительный реактор. Амплитуда циркуляционной составляющей тока в уравнительном контуре примерно ранна полони«е амплитуды тока нагрузки и может н номинальном режиме значительно пренышать уравнительную составляющую.

Инерционность указанного способа состоит н том, что сравнивают с заданной пороговой величиной среднее значение уравнительного тока, получаемое интегрированием.

При известных способах ограничения тока уравнительного контура не делается различия между указанными состанляющими„ что допустимо в ренерсивных преобразователях прстоянного тока, где циркуляционная составляющая может кратковременно появляться только в переходном режиме. В ВПЧ переменного тоха циркуляционная составляющая присутствует постоянно, протекает по цепи уравнительного контура и ее ограничение недопустимо, так как это приводит к росту выходного сопротивления преобразователя и значительному искажению выходного напряжения.

Целью изобретения янляется расширение частотного диапазона ВПЧ путем увеличения быстродействия ограничения уравнительной составляющей при сохранении жесткости внешней характеристики.

По предложенному способу совместного управления ВПЧ, основанному на включении вентилей обеих его групп из условия ограничения уравнительной составляющей тока путем сравнения ее с заданной пороговой величиной, включение очередного вентиля осуществляют в момент равенстна уравнитель60 сняэь по уравнительному току согласно предлагаемому способу, Из приведенных эпюров видно,что действие обратной связи проявляется только н те моменты, когда импульсы уравнительного тока превышают установленный

«ой составляющей тока зада«кой пороговой величине.

Иа фиг ° 1 представлена блo.:<-схема преобразователя, реализующая работу

«о предложенному способу; «а фиг. 2

5 (а б, н) даны зпюры напряжений и токов, иллюстрирующие работу ВПЧ по предлагаемому способу.

ВПЧ содержит две группы вентилей

1 и 2, нагрузку 3, подключен«ую к средней точке уран«ительного реактора 4, пропорциональные датчики тока

5, 6, 7, пиковый детектор 8, сумматор 9, схему сраннекия 10, oGU «óþ систему импульсно-фазового управ .åния вентилями 11, Рассмотрим работу блок-схемы,. начиная с режима холостого хода, при котором ток нагрузки ране« нулю, В этом случае между нентилькыми группами 1,2 протекает только уравнительный ток, .поэтому 1 — )<-i р „ Сигналы с выхода датчика тока б и пикового детектора 8 равны нулю, поэтому «а выходе сумматора 9 возникает сигнал, равный удвоенному значению величины > уравнительного тока. Этот сигнал поступает ка один иэ нходсн схемы сравнения 10, на другой вход которой поступает сигнал задания порога ограничения уравнительного тока в .

30 В моменты, когда уравнительный ток превышает порог ограничения, импульсом с ныхода схемы сравнения

10 запрещается прохождение очередного импульса отпирания вектиля ВПЧ, нырабатываемого системой импульснофаэового управления 11.

Таким образом, осуществляется задержка момента очередной коммутации до момента, когда уравнительный ток

40 не уменьшится до пороговой величины

4П °

Такой способ работы позволяет увеличить отрицательную площадь н уран« .-тельной ЭДС эа счет затягивания ра45 боты вентиля в инверторном режиме и, тем самым, уменьшить уравнительную

ЭДС, а вместе с тем и уравнительный ток.

На фиг. 2 (а, б, в) показаны эпюры напряжений на выходе нентилькых групп 01 и U,ópàâíèòeëüíîå напряжение ЧЧр и уравнительный ток цр при синусоидальной модуляции углов управления вентилями ВПЧ. Жирной линией показан режим работы ВПЧ при способе совместного управления, когда нет ограничения уравнительного тока.

Штриховыми линиями отмечены моменты, когда работу совместной системы управления 11 корректирует обратная

647835

Формула изобретения порог ограничений (в данном примере нулевой)

При протекании тока нагрузки ограничение уравнительного тока происходит аналогичным образом и эпюры, приведенные на фиг, 2, не меняются, так как на вход схемы сравнения 10 попрежнему будет поступать только уравнительная составляющая тока уравнительного контура.

Выделение уравнительной составляющей тока в уравнительном, контуре )О для случая., когда ток нагрузки не равен нулю, основывается на особенностях работы ВПЧ с совместным управлением вентильными группами.

Как показывает анализ электромаг- )5 нитных процессов, уравнительная составляющая может быть определена согласно уравнению УР 1+ g (н.м.1 1 уравнительная составляющая тока уравнительного контура; токи вентильных групп;

I „ — модуль амплитуды тока нагрузки.

Согласно этому уравнению с помощью 25 пропорционального датчика тока 6 и пикового детектора 8 определяется максимум тока нагрузки, с помощью датчиков тока 5 и 7 - значения токов вентильных групп t 1 и <2 . Алгебраи- 30 ческое суммирование всех трех величин выше приведенного уравнения осуществляется в сумматоре 9, на выходе которого возникает сигнал, определяющий уравнительную составляющую тока уравнительного контура.

Ограничение уравнительной составляющей по ее мгновенным значениям на каждом межкоммутационном интервале, при отсутствии в отличие от известных способов фильтрующих звеньев в контуре ограничения, обусловливает предельное быстродействие и тем самым расширение частотного диапазона, так как задержка получается меньше периода пульсации преобразователя, а ограничение только уравнительной составляющей тока (беэ уменьшения циркуляционной) обеспечивает слабую зависимость основной гармоники выходного напряжения от корректирующего действия обратной связи.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить частотный диапазон ВПЧ при сохранении жесткоСти внешней характеристики.

Испытания предлагаемого способа на стенде мощностью 400 квт показали, что в мощном ВПЧ при относительно небольшом активном сопротивлении уравнительного контура увеличение уравнительного тока при возникновении субгармоник или постоянной составляющей в уравнительной ЭДС становится недопустимым (срабатывает защита) уже на частоте меньшей 25 Гц (при частоте питающей сети 50 Гц). При введении обратной связи по уравнительной составляющей по предлагаемому способу преобразователь надежно работал до частоты 40 Гц. При этом постоянная составляющая тока в уравнительном контуре и ток, потребляемый иэ сети, уменьшились в 1,2 — 1,5 раза.

Предельный момент АД при работе по предлагаемому способу не изменялся, что свидетельствует о сохранении жесткости внешней характеристики.

Способ совместного управления вентильным преобразователем частоты, основанный на включении вентилей обеих групп из условия ограничения уравнительной составляющей тока путем сравнения ее с заданной пороговой величиной, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона при сохранении жесткости внешней характеристики, включение очередного вентиля осуществляют в момент равенства мгновенного значения уравнительной составляющей тока, упомянутой заданной пороговой величине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Шипилло В.П. Автоматизированный вентильный электропривод, И., Энер» гия, 1969, с,124-145.

2. Грабовецкий Г.В, Некоторые вопросы динамики вентильных преобразователей частоты. M., Электричество, 1975, 9 2 °

3. ETZ - A Bd. 90 (1969) Н 14, 647835

Составитель Г,йыцык

Техред -3. Чужик Корректор Л.Веселовская

Редактор Д,Зубов

Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 332/50 Тираж 85б Подлисное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по.. делам изобретений и открытий.

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5