Способ управления трехфазным преобразователем частоты

 

Союз Советских

Социалистических

Веспублип 686138 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлеио 260276 (21) 2325725/24 — 07 (S))Ah. Кл.

HP 13/16

Государственный коинтет

СССР но делаи нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.79. Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 15.09 79 (53) УДК 621.314.27 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Е. P. Дорошин, Г.С. Зиновьев, В.И ..Попо

Е.И. Уланов и М.M.. Абрамов (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в трехфазных преобразователях частоты с явно или неявно выраженным звеном постоянного напряжения, предназначенных для часТоТНо-регулируемого злектропривода.

Известны способы управления трехфазными преобразователями частоты для () регулируемого электропривода путем широтно-импульсной модуляции (ШИМ) выходного напряжения, по которым переключение управляемых вентилей производится путем сравнения треугольных или пилообразных несущих сигналов с трехфазными синусоидальными, трапецеидальньп и или треугольными модулирующими сигналами (1). Недостатками этих способов реализации ШИМ являются повышенная сложность осуществляющих их систем управления, увеличенные требования к быстродействию силовой части этих систем, ограничение верхнего предела регулирования выход- 25 ного напряжения, что приводит к раз« нице между максимальным выходным напряжением при ШИМ и напряжением в контуре постоянного тока преобразователя.

Известен также способ, реализуемый преобразователем с ШИМ выходного напряжения с синфазными прямоугольными модулирующими и несущими сигналами, имеющими соотношение периодов, выраженное целыми числами, и совпадающими по фазе (2). Такой способ регулирования напряжения называют широтно-импульсным регулированием (ШИР).

Преимуществами регулирования напряжения методом LTMP являются уменьшенная по сравнению с ШИМ частота переключения силовых ключей и отсутствие субгармонических составляющих, а недостатками — более низкий порядок высших гармонических составляющих в выходном напряжении, чем при НИМ, и их относительно высокое содержанке.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления трехфазным преобразователем частоты для регулируемого электропривода путем широтно-импульсной модуляции прямоугольными модулирующими и несущими сигналами с замыканием всех фаз нагрузки на один иэ полюсов питания на интервалах нулевых пауз между импульсами напряжения (3), 686138

Недостатками данного способа„основанного на ШИР, являются более низкий порядок высших гармонических составляющих в выходном напряжении и их относительно высокое содержание.

Цель изобретения — увеличение по. 5 рядка высших гармонических составля,ющих в выходном напряжении для уменьшения пульсаций вращающего момента двигателя привода и упрощение реализации. 10

Указанная цель достигается благодаря тому, что при формировании си-налов управления, не изменяя длительности несущих сигналов, формирующих первые (последние) две трети импульсов полуволны напряжения в каждой фазе, укорачивают со стороны заднего (переднего) фронта несущие сигналы, формирующие последнюю (первую) треть полуволны напряжения в каждой фазе.

На фиг. 1-5 представлены диаграммы сигналов управления, реализующих предлагаемый способ управления трехфазным преобразователем частоты, и соответствующие формы фазного напряжения, причем диаграммы на фиг. 1 и

2 соответствуют двуполярной системе сигналов управления; на фиг. 3 и 4 однополярной, диаграьв ы на фиг. 5 поясняют управление вентилями преобразователя при различных фазовых сдви-ЗО гах тока в случае однополярной системы сигналов; на фиг. 6 представлена блок-схема генератора управления, формирующего сигналы для реализации предлагаемого способа управления трех-35 фазным преобразователем частоты.

На фигурах приведены следующие обозначения: М„ и M — модулируюцие сигналы для катодной и анодной групп одной фазы, Н и дН вЂ” соответственно Щ несущий и укороченные несущие сигналы, Г и à — сигналы управления вентилями катодной и анодной групп, В, I à » И, Иц — сигналы включения вентилей в выпрямительном и инэерторном режимах соответственно для катодной и анодной групп, t: — выходное фазное напряжение, I. I — входной сигнал на регулирование частоты, Б †входн сигнал на регулирование напряжения.

5О

На фиг. lа приведены синфазные прямоугольные модулирующие сигналы М< и Мд для одной фазы трехфаэной систем л и несущие сигналы H при кратнос — 55 ти отношений их периодов, равном 12.

Все управляющие сигналы Г„, и l;,, приведенные иа фиг. 1 — 5, сформированы на основе модулирующих и несущих сигналов, приведенных на фиг. la. Ha ЬО фиг. 1 представлены двуполярные сигналы управления с укороченными со стороны заднего фронт а нес, t Ièìè сигналами, формирующими последнюю треть полуволны напряжения. Г1ри этом на 65

Фиг. I а укорочен один несущий сигнал, формирующий последний импульс напряжения, а на фиг. I б — оба несущих сиги а11а.

На фиг. 2а и б приведены двуполярные управляющие сигналы Г и Г соотк ветственно с одним и двумя укороченными со стороны передних фронтов не сущими си гн алами, Формирующими первую треть полувалны напряжения. Формы фаз ного напряжения Ц на фиг. 1 и 2 соответствуют приведенным на каждом из них сигналам управления.

На фиг. За и б приведены однополярные сигналы управления Г„и Г эквивалентные двуполярным сигналам на фиг. la и б, т. е. соответственно с укорочением одного и двух несущих сигналов, формируюцих последнюю треть полуволны напряжения. Однополярные сигналы управления с укорочением несущих сигналов, формируюцих первую треть полуволны напряжения, эквивалентные сигналам на фиг. 2а и б, приведены соответственно на фиг. 4а и б, разные напряжения () не зависят от гого, применена одно- или двуполярная система управляющих сигналов, т.е. идентичны соответственно на фиг. la и За, фиг. lб и Зб и т.д.

На примере однополярных сигналов управления, приведенных на фиг. За, диаграмма на фиг. 5 поясняет включение вентилей одной фазы в эыпрямительном и инверторном режимах в зависимости от величины отстающего сдвига сигналов индикаторов направления тока.

Согласно предлагаемому способу управления трехфазным преобразователем частоты широтно-модулированное напрях.ение формируется следующим образом.

В преобразователях с явным звеном постоянного напряжения — автономных инэерторах напряжения управление производится, как правило, двуполярными управляющими сигналами.

Включение управляемых вентилей катодных и анодных групп c«ловой схемы производится согласно управляющим сигналам без слежения эа фазой тока.

В моменты пауз между импульсами напряжения включаю-. ñÿ все венти.ли одной группы, а замыкание тока нагрузки всех фаэ производится по контурам, содержащим обратные диоды вентилей данной группы.

Сигналы управления, сформированные из синфазной системы моду.:ирующих и несущих сигналов одинаковой ширины для всех трех фаэ, образуют напряжение, регулируемое способом

IiIHP, т.е. не модулированную по дли— тельности последовательность импуль— соВ напряжения в трехфазной сист ме.

Сужение одного несущего сигнала, формируюцего последний э .ог:уэолнe

686138 импульс напряжения (фи=. lа), приводит к модуляции, т.е. перемене знака или изменению амплитуды, каждого второго импульса, если период напряжения выходной частоты формируется из

12-ти импульсов. Модуляция всех им- 5 пульсов напряжения происходит в том случае, если сужаются все несущие сигналы на последней трети полуволны, при данной кратности несущих и модулирующих сигналов — два сигнала 10 (фиг. 1б) .

Сужен ие импуль сов, формирующи х первую треть полуволны напряжения (фиг. 2в и б), приводит к аналогичным формам напряжения, но имеющим по отношению к исходным, регулируемым способом ЦИР, фазовый сдвиг в противоположную сторону.

Однополярные сигналы управления могут применяться только при наличии индикаторов направления тока, которые принципиально необходимы в преобразователях частоты без явно выраженного звена постоянного напряжения непосредственных преобразователях частоты с искусственной коммута..ией, где ток инверторного режима про .ускается через управляемые вентили.

В этом случае управляемые вентили включаются либо в выпрямительном, либо в инверторном режиме. ЗО

При наличии модулирующего сигнала катодной (анодной) группы М„(Мц) выпрямительный режим катодной (айодной) группы вентилей В„(B ) включается при наличии сигнала управления Г„(Гц ), если отсут ст вует си гн ал индикатора направления тока анодной (катодной) группы Тд (Т ), а при формировании противоположной полуволны напряжения, т. е. при действии сигнала Мс, (М ), о выпрямительный режим включается йа интервалах между сигналами управления Ia(Г ) при наличии сигнала индикатора направления тока катодной (анодной) группы T„(T ) .

Инверторный режим катодной (анодной) группы вентилей И„(Иц) при действии сигнала М (М ) включается на интервалах между управляющими сигналами Г (Гц), если отсутствуют сигналы индикатора направления тока анодной (катодной) группы То(Т ), и на интервале отстающего сдвига тока при действии сигнала 1 (М„) — при наличии управляющих сигналов Г (Г„ ) .

Управление вентилями преобразователя по описанному алгоритму при различных величинах отстающего сдвига тока иллюстрируют диаграммы на фиг. 5а, б, в, г и д, а формируемое в этом случае фазное напряжение — на фиг. 5е 6Q

Для формирования управляющих сигналов, реализующих предлагаемый способ управления трехфазным преобразователем частоты путем широтно-импульсной модуляции, может быть применен 65 несколько видоизмененный генератор управления (фиг. 6), применяемый для преобразователей с МИР. Входной сигнал Ha per ynr pcvaH e aczoTv U< тупает на ведущий генератор 1. Его выходной сигнал поступает на кольцевую пересчетную схему 2 и синхрониэирующий вход генератора 3 несущих си налов. Ra другой вход генератора 3 поступает входной сигнал на регулирование напряжения преобразователя U„ . Сигналы с выхода пересчетной схемы 2 з апу с кают ше сти к ан ал ьны е формирователи 4 модулир,:-:.-:цих М и 5 вспомогательных М (сдвинутых по фазе на

30 по отношению к модулирующим) сигналов. Формирователь 6 сигналов управления логическа 1 обработкой поступающих на его входы сигналов М, М, t

Н и 6Н формирует управляющие сигналы Г.

Предложенный способ управления увеличивает порядок высших га.. монических составляющих в выходном напряжении, что уменьшает пульсации Bp h ющего момента двигателя привода и упрощает систему управления.

Формула изобретения

Способ управления трехфа-.íüì преобразователем частоты для регулирования электропривода путем широтноимпульсной модуляции выходного напряжения прямоугольными модулирующими и несущими сигналами с замыканием всех фаз нагрузки на один из полюсов питания на интервалах нулевых пауз между импульсами напряжения, о тл и ч а ю шийся тем чтор с целью увеличения порядка высших гармонических составляющих в выходном напряжении для уменьшения пульсации вращающего момента двигателя привода и упрощения реализации, при формировании сигналов управления, не изменяя длительности несущих сигналов, формирующих первые (последние) две трети импульсов полуволны напряжения в каждой фазе, укорачивают со стороны заднего (переднего) фронта несущие сигналы, формирующие последнюю (первую) треть полуволны напряжения в каждой фа-е.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сандлер А.C. Гусяцкий Ю.М.

Тиристорные инверторы с LIHpoTHQ-èìпульсной модуляцией, М., Энергия, 1968, с. 20-23.

2. Тренихин В.В. Преимущества синхронного способа регулирования частоты в инверторе с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения. Сб.трудов ЛИИБТ, вып. 336, Л.,1972

3. Дорошин E.Р. Принципы широтноимпульсного регулирования напряжения преобразователей астоты. Э.П, Преобразовательная техника, Информ-научно-технический .б., вып.6 (65), 1975, с. 17 — 20 — прототип

686138

Q го е

Редактор Т. Юочикова

Заказ 5482/54

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

i,т,, а:а а В, Ва

И

Иа

, тк а,Tg

Вл

Ва

Ик

Иа к,Т„

Га, 7а

Вк

Ва

Ик

Иа

tA K и la

В Д

Ва

Ик

Иа

/g, Тк д аГа

Вк

Ва

И„

Иа

Составитель О. Наказная

Техоед М. Пет ко Корректор >Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж35 Раулская наб. д. 4/5