Способ управления трехфазным преобразователем частоты с широтноимпульсным регулированием напряжения

 

рц655061

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.03.75 (21) 2114608/24-07 (51) М. Кл.-

Н 02Р 13/16 с присоединением заявки № (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (53) УДК 621 316 727 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Е. P. Дорошин и М. М. Абрамов (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С ШИРОТНОИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях частоты без явно выраженного звена постоянного тока с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения, предназначенных для частотно-регулируемого электропривода с двигательным и рекуперативным режимами работы, или в автономных инверторах.

Известный способ управления преобразователями частоты без явно выраженного звена постоянного тока предусматривает раздельное управление тиристорами катодных и анодных групп путем поочередного формирования сигналов для включения тиристоров катодных и анодных групп в выпрямительном и инверторном режимах в зависимости от сигналов генератора управления и индикаторов направления тока. При этом алгоритм импульсов, формируемых для включения тиристоров катодной группы в выпрямительном режиме, может быть определен выражением В„=Г„.Т„а в инверторном режиме И„=Т„Г„, где Ä— сигналы генератора управления (ГУ) на включение тиристоров катодной группы; Т„ и Т, сигналы индикатора направления тока (ИНТ) соответственно в катодной и анодной группах.

Государственный комитет (23) Приори

Недостатком известного способа управления является его приемлемость для статической нагрузки лишь для отдельных режимов работы в случае нагрузки преобразователя на асинхронный двигатель, так как при значительно отстающем сдвиге тока выходное напряжение преобразователя нестабильно, Наиболее близким техническим решением

1ð к предлагаемому является способ управления трехфазным преобразователем частоты с широтно-импульсным регулированием напряжения, заключающийся в том, что поочередно формируют сигналы для включения тиристоров катодных и анодных групп в выпрямительном и инверторном режимах в зависимости от сигналов генератора управления и индикаторов тока.

Недостатком данного способа являются ограничения в крайних пределах регулирования напряжения в преобразователях с широтно-импульсным регулированием (ШИР) ввиду конечного времени между очередными срабатываниями одного коммутирующего узла и зависимость выходного напряжения преобразователя от режима работы нагрузки.

Целью изобретения является получение

3р независимости выходного напряжения пре655061 образователя от режима работы нагру:ки и расширение диапазона регулирования напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что сигналы на включение тиристоров в выпрямительном и инверторном режимах дополнительно регулируют на интервалах между сигналами генератора управления путем замены сигналов инверторного режима сигналами выпрямительного режима в том случае, если направление тока в фазе противоположно формируемой полуволне напряжения.

Кроме того, две очередные искусственные коммутации тиристоров осуществляют разными узлами коммутации.

Схема устройства, реализующего описываемый способ управления трехфазным преобразователем для одной его фазы, приведена на фиг. 1; на фиг. 2, а даны диаграммы, поясняющие способ управления преобразователем в режиме потребления энергии; на фиг. 2, б — то же, в режиме генерирования, где М < и М вЂ” модулирующие сигналы генератора управления для катодной и анодной группы; Г„ и à — выходные сигналы генератора управления; Т« и Т, — сигналы индикатора направления тока; В„ и В,— сигналы на включение тиристоров в выпрямительном режиме; И„, И, — сигналы на включение тиристоров в инвертном режиме; АВ„, Л — сигналы выпрямительного режима, включаемые на интервалах между сигналами генератора управления.

Сигналы на срабатывание узлов искусственной коммутации тиристоров катодных и анодных групп ХК„и ZK, разделены по принципу совпадения с моментами окончания выпрямительных режимов В„, В, и

ЛВ„, Лв„т. е. соответственно ZK,,Ä

> К а< и К к„Z I(a, °

Устройство, реализующее описываемый способ управления трехфазным преобразователем (фиг. 1), содержит логические элементы ИЛИ вЂ 1 и 2 с одной группой прямых и второй группой инверсных входов, логические элементы И 3 — 6 с двумя прямыми и одним инверсным входом, логические элементы ИЛИ 7 — 12, логические элементы И вЂ” ИЛИ 13, 14 с двумя группами прямых и инверсных входов, элементы задержки 15 — 18.

Диаграмма на фиг. 2, а соответствует режиму работы преобразователя, когда отстающий сдвиг тока перекрывает интервал разрыва между сигналами генератора управления. При описываемом способе управления алгоритм формирования сигналов выпрямительного режима для катодной и анодной группы определяется выраженияМИ: в„=г, м,.т,- ьв„, в,=г, м„т„-+ьв„ где Ьвц: т, М«lа, ;Лва = 1à Mê ° I, — сигналы выпрямительного режима, 5

65 включаемые дополнительно на интервалах между сигналами ГУ взамен сигналов инверторного режима, соответственно в катодной и анодной группе.

Если управление инверторным режимом осуществляется через тиристоры, например, в преобразованиях с неявно выраженным звеном постоянного тока, то алгоритм включения инверторного режима определяется выражениями

И<<: Г<< М<< Т + TK Га М ) ,И, =.=- Г,. Т,. М, + Т,М„Г„.

Сигналы ZK„, и ZK,, управляют искусственными коммутациями, совпадающими с моментами окончания сигналов В„. и В„соответственно. В рассматриваемом режиме эти сигналы формируются через интервалы, равные периоду несущих сигналов, а коммутации, управляемые сигналами

ZK, и ZK,„совпадающие с моментами окончания дополнительных сигналов выпрямительного режима ЛВ«и ЛВ, — с вдвое меньшей частотой. Поскольку в одной конкретной фазе при наличии сигнала ЛВ коммутация, включаемая сигналом ХКн, или ХК... не производилась, то при крайних пределах регулирования напряжения, например предельно узких сигналах ЛВ, две очередные коммутации производятся в разных фазах преобразования, т. е. по изолированным контурам. Если при этом каждую из коммутаций производить отдельным узлом коммутации, то почти полное их совпадение не приведет к образованию короткозамкнутых контуров для перезаряда коммутирующих конденсаторов напряжением питающей сети, т. е. не нарушит работу узлов коммутации.

Данный способ управления при обращенном режиме работы преобразователя (фиг.

2, б) соответствует работе двигателя в режиме рекуперации энергии. В этом режиме работы отстающий сдвиг тока перекрывает все интервалы между сигналами ГУ, формирующими одну полуволну напряжения, каждый из которых заполняется дополнительным сигналом ЛВ, которые одни в данном случае формируют сигналы выпрямительного режима. В соответствии с этим включение искусственных коммутаций производится только сигналами ZK, и ZK, При осуществлении двух очередных искусственных коммутаций разными узлами или разделении сигналов включения искусственных коммутаций по указанному принципу на две группы (ZK... ZK,, и ZK<Ä

ХК, ) при условии, что каждая группа сигналов управляет отдельным узлом коммутации, частота срабатывания каждого из узлов не будет превышать частоты несущих сигналов, а взаимный фазовый сдвиг моментов коммутации может быть произволь655061

6 ным, не ограничивающим пределы регулирования напряжения i:ðñîáðà:îâàòñ.":

Логическое устройство, реализующее описываемый способ управления трехфаным преобразователем, принципиальная схема которого приведена »а фиг. 1, работает следующим образом.

Входные сигналы элементов 1 и 2 соответственно для катодной и анодной группы появляются при наличии сигналов гене- 10 ратора управления в случас отсутствия сигнала индикатора направления тока противоположной группы в течение всего полупериода формируемой полуволны напряжения, что определяется инверсны,; входом 15 модулирующего сигнала противоположной полуволны. Сигналы с выходов элементов

1 и 2 направляются соответственно на элементы 7 и 8 для формирования сигналов выпрямительного режима катодной и анод- 20 ной групп В„- и В, и на элементы задержки 15 и 16, формирующие сигналы управления коммутаций соответственно катодных и анодных групп данной фазы. На элементах 5 и 9 суммируются аналогичные 25 сигналы всех трех фаз, и на их выходах формируются сигналы включения одного узла искусственной коммутации ХК,, и

ZKa, соответственно для катодных и анодных групп тиристоров. 30

Элементы 3 и 4 формируют дополнительные сиг",àлы ьключения выпрямительного режима соответственно для катодной и анодной группы, которые появляются на интервалах между сигналами генератора 35 управления при наличии модулируюшего сигнала и сигнала ИНТ противоположной группы данной фазы. Элементы задержки

16 и 18 формируют сигналы данной фазы на включение второго узла коммутации. 40

Сформированные сигналы включения искусственной коммутации проходят через элементы 5, 6 только в том случае, если окончание сигналов ЛВ не совпало с исчезновением тока формируемой голуволны, 45 так как в этом случае нет надобности в искусственной коммутации. Элементы 11 и !

2 суммируют эти сигналы со всех трех фаз, формируя сигналы включения второго узла искусственной коммутации ХК, 50 и ZKa,.

Сигналы на включение инверторного режима катодных и анодных групп формирую-. я "-лсментамп 13 и 14. каждый из которых имеет две группы входов соответственно с модулирующим сигналом своей и противоположной группы.

На интервале формируемой полуволны напряжения инверторный режим включается в интервалах между сигналами генератора управления данной группы и сигналамп ЛВ противоположной группы. На интервале противоположной полуволны напряжения инверторный режим включается при наличии сигнала ИНТ за исключением периодов наличия сигнала ЛВ данной группы.

Применение описанного способа решает задачу управления и улучшения гармоничс кого состава выходного напряжения и тока в обратимом преобразователе частоты с широтно-импульсным регулированием, предназначенным для частотно-регулируемого электр опривода, позволяя получить независимость выходного напряжения преобразователя от режима работы нагрузки.

Формула изобретения

1. Способ управления трехфазным преобразователем частоты с широтно-импульсным регулированием напряжения, заключающийся в том, что поочередно формируют сигналы для включения тиристоров катодных и анодных групп в выпрямительном и инверторном режимах в зависимости от сигналов генератора управления и индикаторов напряжения тока, о т л и ч а ющи и с я тем, что, с целью получения независимости выходного напряжения преобразователя от режима работы нагрузки, сигналы иа включение тиристоров в выпрямительном и инверторном режимах дополнительно регулируют на интервалах между сигналами генератора управления путем замены сигналов ипвсртор ного режима сигналамп выпрямптельного режима в том случае, если направление тока в фазе противоположно формируемой полуволне напряжения.

2. Способ по п. 1, о тли и а ющи йся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования напряжения, две очередные искусственные коммутации тиристоров осуществляют разнымп узлами коммутации.

655061

Рог

ggо 77gî 7ggo а

Ми, Тк о17 7т7 7а0 т каг а иг.2

Ма, Та

Тк

Та

Ик

Иа

4 ° з77/Г

Юа,лба

ГКК7 7tà7

zкк гка

/"/к, Тк 7а, Та

Тк

7а

Ик

Иа зал аза ткк7 тка7 г кк2

Составитель О. Наказная

Редактор В. Левятов

Техред А, Камышникова

Корректор 3. Тарасова

Заказ 850/б Изд. № 220 Тираж 865

Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2