Способ управления преобразователем частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией

 

6 @ нетям МЙА

ОйиСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик оп765981 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 09 ° 01 ° 78 (21) 2567358/24-07 (51}м Кп 3 с присоединением заявки ¹â€”

Н 02 P 13/30

Государственный коМитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230980. Бюллетень М- 35

Дата опубликования описания 23. 09 . 80

{53} УДК 621. 314. .27(088.8) (72) Авторы изобретения

А. A Мартынов., В. Ф. Шукалов, Е. Н. Шолков, В. П ° Малыгин, Е. N. Ïåâçíåð и А. Г. Яуре (71) Заявитель

Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ

И ЕСТЕСТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах тиристорного частотно-регулируемого привода во всех отраслях народного хозяйства, в которых 5 используется регулируемый привод, например, в электроприводах при проведении погрузоразгрузочных работ на судах торгового и рыболовного флотов, в приводах подъемных кранов на строи- 10 тельстве.

В настоящее время известны два способа управления преобразователями частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией (раздельный 15 и совместный способы), Раздельный способ подразделяется íà два способа: раздельный непрограммный и раздельный программный.

Раздельный программный способ уп- 20 равления заключается в том, что вводится задержка по времени подачи импульсов управления на включение очее редного моста управляемых вентилей (1»

Требуемое время задержки опреде- 25 ляется величиной и коэффициентом мощности нагрузки. Поэтому раздельный программный способ управления неприемлем для большинства электроприводов переменного тока, для которых величи-30 на и коэффициент мощности нагрузки изменяются в широких пределах.

Раздельный непрограммный способ управления заключается в том, что при протекании тока через один из мостов управляемых вентилей фазы преобразователя запрещается подача импульсов правления на вентили другого моста

2J и (3) .

Скважность управляющего (модулирую" щего) сигнала при этом способе управления не является заданной (или это имеет место при раздельном программном способе управления), а изменяется в процессе работы преобразователя в зависимости от величины и характера нагрузки.

Реализация этого способа сложна, требует включения чувствительных датчиков тока на выходе преобразователя.

Сложность реализации способа сдерживает внедрение тиристорных преобразователей частоты с.непосредственной связью в народное хозяйство.

Совместный способ управления заключае .я в том, что одновременно на ф@4" ста управляемых вентилей фазы пт .разователя могут быть поданы ива,льсы управления, причем, если на первый мост управляемых вентилей по765981 даются импульсы, управления выпрямительного режима, на второй мост управляемых вентилей — импульсы управления инверторного режима j4).

По сравнению с раздельным способом совместный способ управления обладает лучшими. регулировочными характеристиками, более простой и надежной схемой уПравления. Однако совместный способ . управления имеет и серьезный недостаток — наличие значительных по величине уравнительных токов, ограничивающих диапазон регулирования частоты выходного напряжения, а также и область его применения.

Величина уравнительного напряжения значительна в интервалах смены поляр- 15 ности фазного напряжения (при переходе с положительной на отрицательную полуволну и наоборот). Причем, с увеличением частоты выходного напряжения по отношению к частоте питаю- щ щей сети, величина и длительность уравнительного напряжения, возникающего при смене полярности выходного напряжения, увеличивается.

Под воздействием уравнительных

25 напряжений протекают уравнительные токи, дЛя уменьшения величины которых до допустимых значений необходимо установить в преобразователе так называемые ограничительные (или уравнительные) реакторы. Чем выше амплитуда и длительность положительной полуволны уравнительного напряжения, тем больше должна быть установленная мощность ограничительного реактора.

Из-эа значительных уравнительных напряжений и токов применение преобразователей частоты с непосредственной связью, в системах управления которых применен совместный способ управления со скважностью управляющего 40 (модулирующего) сигнала, равной двум, лишено практического смысла уже при частоте, выходного напряжения равной - †„ частоте напряжения питаю1 щей сети.

Совместный способ управления преобразователем частоты с непосредственной связью, взятый за прототип, который рассмотрен в (5), заключается в том, что, с целью ограничения величины динамического уравнительного тока между силовыми вентильными группами, т.е. уравнительного тока, возникающего при смене полярности фаэного выходного напряжения, управляющему (модулирующему) напряжению придают тра- 5S .пецеивидную форму.Исключение постоянной составляющей статического уравнительного тока обеспечивается разбежкой углов зажигания вентильной группы, работающей а инверторном режиме. щ

Способ управления преобразователем частоты с непосредственной связью, взятый эа прототип, эффективен лишь .в нижнем диапазоне регулирования частоты выходного напряжения, так как с увеличением частоты выходного напряжения уменьшается действующее значение выходного напряжения по причинам.

Это происходит иэ-за трапецеидальнос-, ти формы кривой управляющего (модулирующего) напряжения и из-за раэбежки углов. зажигания вентильной группы, работающей в инверторном режиме.

Для уменьшения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования частоты выходного напряжения преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией при совместном способе управления импульсы управления выпрямительного и инверторного режимов моделируют со скважностью, равной трем.

Это достигается уменьшением длительности интервалов, в течение которых на группы управляемых вентилей подаются импульсы управления, т.е. увеличением скважности управляющих (модулирующих) сигналов (О„„и U ) как для выпрямительного, так и для инверторного режимов работы групп вентилей.

Благодаря этому уменьшается интервал времени, в течение которого на обе группы управляемых вентилей, образующих одну выходную фазу преобразовате- ля, подаются импульсы управления.

Чем больше скважность управляющего сигнала, тем меньше уравнительный ток.

Однако с увеличением скважности управляющего сигнала происходит уменьшение первой гармоники выходного напряжения.

Оптимальным, с точки зрения уменьшения уравнительных токов до приемлемой величины, при сохранении первой гармоники выходного напряжения на достаточно высоком уровне, является совместный способ управления со скважностью управляющего (модулирующего) сигнала, равной трем.

Предлагаемый способ поясняется диаграммами, показанными на фиг. 1 и фиг. 2. При скважности управляющего сигнала, равной трем, при смене полярности кривой фазного выходного напряжения уравнительные напряжения отсутствуют, а уравнительные напряжения в интервале полупериода выходного напряжения существенно ограничены.

Предлагаемый способ может быть реализован во всех силовых схемах преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией.

Предлагаемый способ управления, существенно уменьшая величину уравнительных токов по сравнению с прототипом, позволяет увеличить верхний предел регулирования частоты выходного напряжения, уменьшить загрузку вентилей по току, повысить энергетические показатели преобразователя (увеличение коэффициента мощности на входе преобразователя, повышение „ КПд).

Кроме того, существенное уменьшение величины уравнительных напряжений позволяет уменьшить величину индуктив765981 ности ограничительного реактора, следовательно уменьшить установленную мощность его. Схема управления преобразователем частоты, выполненная с применением предлагаемого способа, отличается простотой, надежностью, хорошей помехоустойчивостью.

Перечисленные выше достоинства предлагаемого способа позволяют успешно решить вопрос ускорения внедрения тиристорных преобразователей в народное хозяйство, повысить производительность рабочих механизмов, повысить производительность труда.

Применение предлагаемого способа управления преобразователем частоты с, непосредственной связью в электроприводе грузоподъемных механизмов на судах торгового и рыболовного флотов позволит ускорить погрузку и разгрузку судов, уменьшить время пребывания их у причалов морских портов, увеличить грузооборот судов.

Применение предлагаемого способа управления преобразователем частоты в электроприводе подъемных кранов на строительстве жилых и промышленных зданий позволит уменьшить время подъема строительных материалов (особенно при строительстве высотных зданий), ускорить темпы строительства.

Формула изобретения

Способ управления преобразователем частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией путем совместной подачи импульсов управления выпрямительного и инверторного режимов на мосты управляемых вентилей фазы преобразователя и модулирования их в соответствии с частотой, фаэностью и порядком следования фаз выходного напряжения с заданной скважноствю, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования частоты выходного напряжения, импуль- сы управления выпрямительного и инверторного режимов модулируют со скважностью, равной трем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ситник Н. Х., Силовая полупроводниковая техника. М., "Энергия", 1968, с. 216, 217.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю у 230957 кл. Н 02 Р 13/30, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 541251, кл. Н 02 М 5/27, 1973.

4. Быков Ю. М. Непосредственные преобразователи частоты с автономны ми источниками энергии. М., "Энергия"

1977, с. 8-13.

5. Биленко В. Я. и др. Автоматизированный электропривод переменного тока шахтной подъемной машины с тиgO ристорным преобразователем частоты для режимов торможения и дотяжки.

В сб. "Автоматизированный электропривод в народном хозяйстве". ° М., "Энергия", 1971, т. 2, с. 268, 269.

765981 г о

Тираж 783 Подписное,.

ЦНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 аказ филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г. Мыцык

Редактор Т. Шагова ТехредМ. Левицкая Корректор С. Шекмар