Способ управления трехфазным преобразователем частоты

 

(i ц 752748

ОП И(:АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.01.78 (21) 2576386(27-07 с присоединением заявки Ме (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень Ме 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М 1 л з

H 02Р 13/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.26 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. P. Дорошин и М. М. Абрамов (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕг1ИЯ ТРЕХФАЗйЫМ

ПРЕОБРАЗОВА1 ЕЛ ЕМ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в трехфазных преобразователях частоты с явно или неявно выраженным звеном постоянного напряжения, предназначенных для частотно-регулируемого электропривода.

Известные способы управления трехфазными преобразователями частоты со звеном постоянного напряжения для регулируемых 10 электроприводов с широтно-импульсным регулированием (ШИР) напряжения при соединении нагрузки в звезду реализуются либо путем коммутаций тиристоров в двух выходных фазах, подключенных параллель- 15 но к одному выводу питающей сети, либо путем коммутации тиристоров третьей фазы нагрузки, последовательной. к двум параллельным и подключенной к фазе сети противоположной полярности (1). 20

Сигналы управления, реализующие эти способы ШИР, формируются суммированием нерегулируемой и регулируемой частей.

Нерегулированная часть сигнала при первом из указанных способов ШИР составля- 25 ет интервал 60 — 120, а при втором — сумму интервалов 0 — 60 и 120 — 180 полуволны выходного напряжения.

Известен способ управления преобразователямн, в котором управляющие сигналы 30 формируются только прп наличии модулирующего сигнала, относящегося к данной полуволне напряжения (2). В таком способе с помощью датчиков направления тока включение выпрямительного режима вентилей катодной Ва (анодной В,.) группы фазы А, например, произведено не только при наличии сигнала управления катодной Г, (анодной 1.,) группы и отсутствии сигнала датчика тока противоположной группы T„. (Т,), но и на интервале отстающего сдвига тока на противоположную полуволну при наличии модулирующего сигнала аноднои

М,. (катодной Ма) группы и отсутствии управляющего сигнала Г„(Г,), т. е.

В, = Г,Т +1И„Г Т, и В = Г„Т,+М,Г,Т„.

Прп таком алгоритме управления, если отстающий сдвиг сигнала датчика направления тока на противоположную полуволну напряжения нс превышает длительности первой части сигнала управления, то искусствснныс коммутации производятся в моменты окончания импульсов напряжения.

Если отстающий сдвиг тока превышает указанное граничное значение, т. е. к моменту окончания первой части управляющего сигнала вентили фазы включены в инверторном режиме, то выпрямптельный режим включен на момент паузы между

752748

3 управляющими сигналами. В этом случае момент искусственной коммутации совпадает не с окончанием, а с началом импульса, формирующего полуволну напряжения данной фазы. Однако в таком способе в случае значительных фазовых сдвигов тока нагрузки увеличивается число искусственных коммутаций и появляются свойственные двухполярным, т. е. формируемым непрерывно, управляющим сигналам ограничения в крайних пределах регулирования ширины импульсов напряжения и пауз между ними.

Наиболее близок к описываемому способ управления трехфазным преобразователем частоты для регулирования электропривода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения, состоящий в том, что замыкают все фазы нагрузки на один из полюсов питания на интервалах нулевых пауз между импульсами напряжения путем формирования сигналов нерегулируемой длительности, регулируемых несущих и укороченных несущих сигналов (31.

Указанный способ управления позволяет увеличить порядок высших гармонических составляющих в выходном напряжении по сравнению с ШИР и уменьшить благодаря этому пульсации вращающего момента двигателя привода, а также упростить реализацию широтно-импульсной модуляции (ШИМ) напряжения преобразователя. Недостатком этого способа управления, при известном методе реализации которого сигнал нерегулируемой длительности так же, как и при первом из перечисленных способов ШИР, формируется на участке 80 — 120, являются ограничения в крайних пределах регулирования ширины импульсов напряжения и нулевых пауз, а также зависимость частоты искусственных коммутаций от фазового сдвига тока нагрузки при описанном алгоритме управления.

Целью описываемого способа управления является расширение функциональных возможностей путем увеличения пределов регулирования напряжения. Поставленная цель достигается посредством того, что сигналы, формирующие полуволну напряжения, заполняют нерегулируемыми сигналами на интервалах 0 — 30 и 90 — 150, интервал между ними заполняют несущими сигналами, а интервал 150 — 180 — несущими сигналами, укороченными со стороны задних фронтов.

На фиг. 1 приведена схема устройства для формирования сигналов, реализующего описываемый способ управления; на фиг.

2 — диаграмма сигналов по описываемому способу управления; на фиг. 3 — диаграмма, иллюстрирующая формирование сигналов управления для описываемого способа.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 — 4 — логические элементы И;

5 — логический элемент ИЛИ (фиг. 1);

à — сигналы управления; M — модулиI0

Зо

4 рующие сигналы; а, х, b, у, с, z — вспомогательные сигналы, упреждающие модулирующие по фазе на 30"; Т вЂ” сигналы датчиков направления тока.

Все перечисленные сигналы, относящиеся к катодным группам вентилей, в соответствии с их принадлежностью к фазам отмечены индексами а, b, с, а к анодным — х, у, 1ХК, 2ХК... — моменты искусственных коммутаций вентилей преобразователя, соответствующие сигналам датчиков направления тока 1 1, 2Т, и т. д.; U„— выходное напряжение фазы А; Н и ЬН вЂ” соответственно несущий и укороченный со стороны заднего фронта несущие сигналы.

На диаграммах фиг. 2, а, б, в приведены управляющие сигналы Г, Г, Г, и Г„, Г„, 1„сформированные по описываемому способу (для кратностей модуляции К=1, К=2 и К=4). Для всех кратностей моду.ляции приведено напряжение U„a для

К=1, К=2 (фиг. 2,а и 2, б) сигнал датчиков направления тока фазы А и моментов искусственных коммутаций ХК соответственно для двух и трех различных отставаний по фазе тока от напряжения.

На фиг. 3 приведены модулирующие сигналы катодных М„М, М, и анодных групп вентилей M„., Мц, М„а также вспомогательные, упреждающие их по фазе на 30 сигналы а, b, с и х, у, z. На диаграмме приведены также произведения модулирующих и вспомогательных сигналов, образующих нерегулируемые участки сигналов управления, произведения модулирующих, вспомогательных и несущих сигналов, а также модулирующих, вспомогательных и укороченных со стороны задних фронтов несущих сигналов, которые образуют регулируемые участки сигналов управления. На диаграмме приведены также сигналы Г„

Гь, Г, и ÄÄ, Г„сформированные суммированием соответствующих регулируемых и нерегулируемых сигналов.

Способ управления трехфазным преобразователем частоты реализуется следующим образом.

Участки управляющих сигналов нерегулируемой длительности формируются на интервалах 0 — 30 и 90 — 150, интервал

30 — 90 заполняется несущими сигналами, а интервал 150 — 180 — несущими сигналами с укороченными задними фронтами (фиг. 3, а, б, в). При управляющих сигналах, сформированных таким образом, нулевые паузы между импульсами напряжения образуются коммутацией вентилей одной фазы, последовательной с двумя другими, подключенными параллельно друг другу к выводу источника питания другой полярности. При описанном алгоритме управления увеличение фазового сдвига между током и напряжением приводит к переносу момента коммутации с момента окончания импульса выходного напряже752748

<о

IS

5 ния на момент его начала (1ZK и 22K на фиг. 2, а, 12K и 2ХК, 2ХК и ЗХК на фиг. 2, б). Поскольку при таком способе формирования сигналов управления в каждый момент коммутируется одна фаза, то перенос моментов коммутации не влияет на их число, следовательно, частота коммутаций не зависит от фазового сдвига между током и напряжением.

Управляющие сигналы для данного способа управления формируются следующим образом (фиг. 3).

Произведением соответствующих модулирующих и сдвинутых по отношению к ним на 30 вспомогательных сигналов выделяют нужные интервалы нерегулируемой длительности сигналов управления. Произведение относящихся к формируемой полуволне модулирующего и вспомогательного сигналов на несущий сигнал заполняет регулируемую часть сигнала управления на интервале 30 — 90, а произведение модулирующего сигнала на вспомогательный, относящийся к противоположной полуволне той же фазы, — укороченный несущий сигнал на интервале 150 — 180 . Логические выражения для формирования сигналов управления, например фазы А, определяются следующими выражениями:

Г,=М, с+М,.а Н+а Ь+М, х АН

Г„=М» +М„х Н+ х у+М„.а ЬН.

Формирование управляющих сигналов для настоящего способа управления производится выходным блоком генератора управления, содержащим шесть одинаковых логических элементов И вЂ” ИЛИ. Схема одного такого элемента, входы которого подключены для формирования сигнала Г, приведена на фиг. 3. Указанный элемент содержит четыре элемента типа И, каждый из которых формирует сигнал соответственно на интервалах 0 — 30, 30 — 90, 90 †1 и 150 — 180 . Суммирование этих сигналов элементом ИЛИ формирует сигнал управления вентиля (вентилей) катодной или анодной группы одной фазы.

Преобразователь частоты для регулируемого электропривода с применением настоящего способа управления имеет улучшенные функциональные возможности благодаря увеличению пределов регулирования напряжения и снижению частоты искусственHblx комм таций.

Формула изобретения

Способ управления трехфазным преобразователем частоты для регулируемого электропривода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения, состоящий в том, что замыкают все фазы нагрузки на один из полюсов питания на интервалах нулевых пауз между импульсами напряжения путем формирования сигналов нерегулируемой длительности, регулируемых несущих и укороченных несущих сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения пределов регулирования напряжения, сигналы, формирующие полуволну напряжения, заполняют нерегулируемыми сигналами на интервалах 0 — 30 и 90 — 150, интервал между ними заполняют несущими сигналами, а интервал 150—

180 — несущими сигналами, укороченными со стороны задних фронтов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лабунцов В. А., Забродин Ю. С., Сытин A. П. Широтно-импульсный способ регулирования автономных инверторов с независимой от параметров нагрузки формой кривой выходного напряжения. М., «Труды

МЭИ», вып. 275, 1975, с. 27 — 35.

2. Авторское свидетельство СССР

Ne 547029, кл. Н 02Р 13/30, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Хо 2325725/07, кл. Н 02Р 13/18, 1976.

752748

1 т Г т 1

1 1

II

Л

1 ех » у

Составитель О. Наказная

Редактор В. Левятов

Техред В. Серякова

Корректор А. Галахова

Изд. № 406

Заказ 1221/20

Тираж 798

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 имч», м» »i» >» wc aх».«swMцw»:

Ь лц 5 Л kl Ь а ъ ыы 4 Фчс» ь»н иъ