Способ управления однофазным вентильным преобразователем частоты

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц650202

Совэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.07.76 (21) 2386373/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет 18.02.76 (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М. Кл.

Н 02Р 13/16

Государстоеиим0 комитет

СССР по делам изобретений (53) УДК 621.314.27 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения А. К. Шидловский, В. С. Федий, А. В. Попов и А. В. Козлов (71) Заявитель Институт электродинамики АН Украинской ССР (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМ

ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления вентильными преобразователями, выходная частота которых равна разности частот сети 1и управления, нагруженных на реакторы с линейной характеристикой.

Оно может быть использовано для разработки средств повышения качества электрической энергии в одно- и многофазных сетях стабильной или изменяющейся час- 10 тоты с нелинейными нагрузками, в кривой потребляемого тока которых имеет место постоянная или низкочастотная составляющая (например, тиристорные регуляторы мощности с фазовым управлением, одно- 15 фазная сварка, дуговые печи, выпрямители для заряда емкостных накопителей, электротехнические источники асимметричного тока и др.) ..

Известные способы управления вентильными преобразователями частоты предлагают такое управление вентилями, при котором фазу импульсов управления не изменяют по отношению к максимуму питающего напряжения (1, 2).

Из известных способов управления наиболее близким по технической сущности является способ управления однофазным вентильным преобразователем частоты, где управление вентилями производят с частотой, равной половине частоты сети (3).

Недостатком известного способа управления является то, что импульсы управления жестко синхронизируют с фазой напряжения питающей сети. При таком способе управления преобразователь не может генерировать в сеть постоянную или низкочастотную составляющую тока, регулируемую по величине и знаку.

Целью изобретения является компенсация постоянной или низкочастотной составляющей тока, потребляемого из питающей сети нелинейной нагрузкой. При этом преобразователь генерирует в сеть постоянную или низкочастотную составляющую тока, равную по величине и противоположную по знаку току нелинейной нагрузки.

Для этого в известном способе управления однофазным вентильным преобразователем частоты, нагруженным на реактор с линейной характеристикой, управление вентилями которого производят с частотой, равной половине частоты сети, дополнительно формируют постоянную или низкочастотную составляющую тока, равную по величине и противоположную по знаку аналогичной составляющей в токе нелинейной нагрузки, а фазу импульсов управ650202 ления вентилями регулируют в пределах от — 45 эл. град. до +45 эл. град. по отношению к максимуму напряжения сети.

На фиг. 1 представлена схема одного из вариантов реализации предлагаемого спо- 5 соба управления преобразователем, когда последний используется в качестве компенсатора постоянной составляющей тока, потребляемого из сети однофазной нел-iнейпой нагрузкой, питаемой от генератора 1О переменного тока; фиг. 2 — то же, нагрузкой, питаемой от трансформатора; фиг. 3— кривые токов и напряжений в силовых элементах схемы .преобразователя; фиг. 4— за висимость относительной величины постоянной составляющей тока от начальной фазы импульсов управления вентилями преобразователя.

На фиг. 1, 2 обозначено: нелинейная нагрузка 1, подключенная непосредственно к генератору переменного тока 2, либо через согласующий трансформатор 3; однофазный вентильный преобразователь частоты, выполненный по трансформаторной 4, либо мостовой 5 схемам, на вентилях с двусторонней проводимостью 6; реактор с линейной характеристикой 7.

Система управления 8 вырабатывает импульсы управления вентилями с частотой, равной половине частоты сети, которые фазосдвигающим устройством 9 сдвигают на требуемый угол по отношению к максимуму напряжения питающей сети в зависимости от сигналов датчика тока 10.

Работу данного преобразователя, нагруженного на индуктивную нагрузку, можно описать следующим выражением (за начало отсчета принят момент времени, когда напряжение сети проходит через максимальное значение):

" sin2Q+ — " в1пЫ, WL WL где i> — мгновенное значение потребляемого тока;

U„, W — соответственно, амплитудное значение и угловая частота напряжения питающей сети;

L — индуктивность, реактора; начальная аза импульсов 50 управления.

Как видно из приведенного уравнения, в кривой потребляемого тока содержится постоянная составляющая

I " sin 2Q 55

WL и переменная составляющая

I — " sinrt, Б Л которая не зависит от величины угла Q.

Высшие гармоники в кривой тока отсутствуют, 4

В качестве примера (фиг. За) приведены кривые напряжения на реакторе Ур(() (фиг. Зб) — тока в реакторе iq(t) н (фиг. Ç,в) — сетевого тока,(t) соответственно для углов Q =+15 и Q=+45 .

В последнем случае уровень постоянной составляющей будет максимальным.

На фиг. 4 приведена кривая, изображающая зависимость величины постоянной составляющей (в относительных единицах) от величины и знака начальной фазы импульсов управления Q. Из этого графика следует, что, регулируя величину указанной фазы от — 45 до +45, можно плавно регулировать (от нуля до максимума), а также изменять знак постоянной составляющей в кривой сетевого тока преобразователя.

Аналогичным способом производят компенсацию низкочастотной составляющей сетевого тока нелинейной нагрузки: при этом фазу импульсов управления в зависимости от сигналов датчика тока 10 изменяют дискретно через период питающего напряжения.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить качество электрической энергии в сетях с нслинейными нагрузками за счет компенсации постоянной или низкочастотной составляющей тока, потребляемого этими нагрузками, а также четных гармоник, возникающих при подмагничивании постоянной составляющей магнитопроводов силовых трансформаторов.

Формула изобретения

Способ управления однофазным вентильным преобразователем частоты, нагруженным на реактор с линейной характеристикой, управление вентилями которого производят с частотой,,равной половине частоты сети, отличающийся тем, что, с целью компенсации постоянной или низкочастотной составляющей тока, потребляемого нелинейной нагрузкой, дополнительно формируют постоянную или низкочастотную составляющую тока, равную по величине и противоположную по знаку аналогичной составляющей в токе нелинейной нагрузки, а фазу импульсов управления вентилями регулируют в пределах от — 45 эл, град. до +45 эл. град. по отношению к максимуму напряжения сети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 48 — 44971, кл.

Н 02М 5/26, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ко 443446, кл. Н 02M 1/08, 1972.

3. Патент США М 18854, кл. Н 02М 5/30, 1973, 650202

Редактор Ю. Челюканов

Заказ 2709/13 Изд. № 158 Тираж 865 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель О. Наказная

Техред А. Камышникова

Корректоры: P. Беркович и А. Степанова