RU2532252C2 - Direct frequency converter with natural commutation control method - Google Patents
Direct frequency converter with natural commutation control method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2532252C2 RU2532252C2 RU2012149655/07A RU2012149655A RU2532252C2 RU 2532252 C2 RU2532252 C2 RU 2532252C2 RU 2012149655/07 A RU2012149655/07 A RU 2012149655/07A RU 2012149655 A RU2012149655 A RU 2012149655A RU 2532252 C2 RU2532252 C2 RU 2532252C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- frequency converter
- signals
- direct frequency
- control
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии трехфазного переменного тока для летательных аппаратов, в которых для достижения качественных показателей выходной энергии применяются статические преобразователи электрической энергии. Первичными источниками с нестабильными параметрами входной энергии в таких системах служит синхронный генератор с переменной скоростью вращения вала. Функция обеспечения качественных показателей генерируемой электрической энергии возлагается на непосредственный преобразователь частоты с естественной коммутацией и выходной силовой низкочастотный фильтр.The invention relates to the field of electrical engineering and power electronics and can be used in the construction of three-phase alternating current electric power generation systems for aircraft, in which static converters of electrical energy are used to achieve high-quality output energy indicators. The primary sources with unstable input energy parameters in such systems is a synchronous generator with a variable shaft speed. The function of ensuring quality indicators of the generated electric energy is assigned to the direct frequency converter with natural switching and the output power low-pass filter.
Для указанного применения систем генерирования важным показателем является масса всех элементов системы, при проектировании которых необходимо стремиться к ее уменьшению. Масса синхронного генератора при работе с непосредственным преобразователем частоты с естественной коммутацией в значительной степени определяется величиной входного коэффициента мощности преобразователя (χсг). Действительно
Известен способ управления непосредственным преобразователем частоты с естественной коммутацией [Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. М., Энергия, 1977], заключающийся в том, что формируют опорные сигналы и трехфазные прямоугольные сигналы управления, в моменты равенства этих сигналов вырабатываются импульсы управления тиристорами.A known method of controlling a direct frequency converter with natural switching [G. Zhemerov Direct coupled thyristor frequency converters. M., Energy, 1977], which consists in the fact that they form reference signals and three-phase rectangular control signals; at the moments of equality of these signals, thyristor control pulses are generated.
Данный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что в спектре выходного напряжения непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией в этом случае присутствуют большие по величине гармонические составляющие с частотами, кратными частоте управляющих сигналов. Это приводит к значительному увеличению массы и габаритов выходного силового низкочастотного фильтра.This method has the disadvantage that in the spectrum of the output voltage of the direct frequency converter with natural switching in this case there are large harmonic components with frequencies that are multiples of the frequency of the control signals. This leads to a significant increase in the mass and dimensions of the output power low-pass filter.
Кроме того, известен способ управления непосредственным преобразователем частоты с естественной коммутацией в составе системы, состоящей из синхронного генератора, непосредственного преобразователя частоты с непосредственной связью и выходного силового низкочастотного фильтра [Джюджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Теория, характеристики, применение. Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 400 с., ил.], который является прототипом предлагаемого изобретения, заключающийся в том, что формируют импульсы управления тиристорами в моменты равенства опорных сигналов с управляющими трехфазными сигналами синусоидальной формы.In addition, there is a known method of controlling a direct frequency converter with natural switching as part of a system consisting of a synchronous generator, a direct frequency converter with direct connection and an output power low-pass filter [Juji L., Pelly B. Power semiconductor frequency converters: Theory, characteristics, application . Per. from English - M .: Energoatomizdat, 1983. - 400 p., Ill.], Which is the prototype of the present invention, which consists in the fact that the control pulses of the thyristors are formed when the reference signals are equal to the three-phase control signals of a sinusoidal shape.
Недостатком этого способа является относительно малое значение входного коэффициента мощности непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией и, как следствие, высокая масса синхронного генератора.The disadvantage of this method is the relatively small value of the input power factor of the direct frequency converter with natural switching and, as a result, the high mass of the synchronous generator.
Задача изобретения заключается в снижении массы системы генерирования электрической энергии за счет снижения массы синхронного генератора, что обеспечивается повышением входного коэффициента мощности непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией.The objective of the invention is to reduce the mass of the electric power generation system by reducing the mass of the synchronous generator, which is achieved by increasing the input power factor of the direct frequency converter with natural switching.
Это достигается тем, что в известном способе управления формируют три сдвинутых на 120° синусоидальных сигнала, формируют сигнал, который в каждый момент времени равен среднему значению сформированных синусоидальных сигналов, полученный сигнал масштабируют и каждый управляющий сигнал формируют в виде суммы полученного путем масштабирования сигнала и соответствующего синусоидального сигнала.This is achieved by the fact that in the known control method, three sinusoidal signals shifted by 120 ° are generated, a signal is generated, which at each moment of time is equal to the average value of the generated sinusoidal signals, the received signal is scaled and each control signal is generated as the sum obtained by scaling the signal and corresponding sinusoidal signal.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ управления непосредственным преобразователем частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией.Figure 1 presents the structural diagram of a device that implements the proposed method of controlling a direct frequency converter with direct connection and natural switching.
Структурная схема устройства включает: генератор опорных сигналов (1), количество опорных сигналов равно количеству тиристоров непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией, генератор управляющих трехфазных синусоидальных сигналов (2), схему выделения средних значений (3), блок масштабирования (4), сумматор (5) и схему сравнения (6), их количество равно количеству тиристоров непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией.The block diagram of the device includes: a reference signal generator (1), the number of reference signals is equal to the number of thyristors of a direct frequency converter with natural switching, a three-phase sinusoidal control signal generator (2), an average value allocation circuit (3), a scaling unit (4), an adder ( 5) and a comparison circuit (6), their number is equal to the number of thyristors of a direct frequency converter with natural switching.
Выходы генераторов опорных сигналов (1) подключены ко вторым входам схем сравнения (6). Выходы генератора управляющих трехфазных синусоидальных сигналов (2) подключены ко входам схемы выделения средних значений (3) и вторым входам сумматоров (5). Выход схемы выделения средних значений (3) подключен к первому входу блока масштабирования (4), чей выход подключен к первым входам схемы сравнения (6). Выходные сигналы схем сравнения (6) далее подаются на тиристоры.The outputs of the reference signal generators (1) are connected to the second inputs of the comparison circuits (6). The outputs of the control three-phase sinusoidal signal generator (2) are connected to the inputs of the average value allocation circuit (3) and the second inputs of the adders (5). The output of the average value allocation circuit (3) is connected to the first input of the scaling unit (4), whose output is connected to the first inputs of the comparison circuit (6). The output signals of the comparison circuits (6) are then fed to the thyristors.
Блоки функционируют следующим образом. Генератор опорных сигналов (1) формирует линейные или косинусоидальные опорные сигналы с амплитудным значением Uon max, синхронизированные с напряжением синхронного генератора, количество этих сигналов равно количеству тиристоров в непосредственном преобразователе частоты с непосредственной связью. Генератор управляющих трехфазных синусоидальных сигналов (2) формирует три синусоидальных сигнала (фиг.2)Blocks operate as follows. The reference signal generator (1) generates linear or cosine reference signals with an amplitude value of U on max synchronized with the voltage of the synchronous generator, the number of these signals is equal to the number of thyristors in a direct frequency converter with direct coupling. The generator of the control three-phase sinusoidal signals (2) generates three sinusoidal signals (figure 2)
где Uym - амплитудное значение управляющего сигнала, Ω - циклическая частота управляющих сигналов.where U ym is the amplitude value of the control signal, Ω is the cyclic frequency of the control signals.
Выходной сигнал
Выходной сигнал блока масштабирования (Umidl) определяется соотношением видаThe output signal of the scaling unit (U midl ) is determined by the ratio of the form
Как следует из фиг.2 и соотношений (1), (2), сигнал Umidl изменяется с частотой 3Ω и содержит гармоники порядка (2k-1)Ω, k=1,2,3,…As follows from figure 2 and relations (1), (2), the signal U midl changes with a frequency of 3Ω and contains harmonics of the order of (2k-1) Ω, k = 1,2,3, ...
Выходные сигналы сумматора (5) определяются соотношениемThe output signals of the adder (5) are determined by the ratio
Осциллограмма выходного сигнала сумматора для j=А представлена на фиг.3.The waveform of the output signal of the adder for j = A is shown in Fig.3.
При таком управляющем сигнале расширяется линейный диапазон изменения амплитудного значения Uym, при этом его максимальное значение может быть равным в
При этом происходит увеличение основной гармоники выходного напряжения непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией (Eн(1)). В соответствии с ГОСТ 19880-74 коэффициент мощности определяется как отношение активной мощности к полной мощности, пренебрегая активными потерями в преобразователе частоты и полагая, что нагрузка симметрична, выражение для входного коэффициента мощности непосредственного преобразователя частоты примет видIn this case, the fundamental harmonic of the output voltage of the direct frequency converter with natural switching increases (E n (1) ). In accordance with GOST 19880-74, the power factor is defined as the ratio of active power to apparent power, neglecting active losses in the frequency converter and assuming that the load is symmetrical, the expression for the input power factor of the direct frequency converter takes the form
где: Eн(1), I н(1) - действующее значение основных гармоник фазного напряжения и тока на выходе преобразователя частоты, ϕн(1) - фазовый сдвиг между выходными током и напряжением преобразователя частоты, E1i, I1i -действующие значения фазных напряжений и токов синхронного генератора.where: E n (1) , I n (1) is the effective value of the fundamental harmonics of the phase voltage and current at the output of the frequency converter, ϕ n (1) is the phase shift between the output current and voltage of the frequency converter, E 1i , I 1i are values of phase voltages and currents of the synchronous generator.
Как следует из соотношения (4) происходит увеличение входного коэффициента мощности непосредственного преобразователя частоты.As follows from relation (4), the input power factor of the direct frequency converter increases.
Результаты расчетов приведены на фиг.4, где показано как изменяются относительные значения действующих значений основных гармоник напряжений на выходе преобразователя частоты при использовании способа прототипа (обозначено «Sin») и в заявляемом способе (обозначено «Midl») и их отношения в функции глубины модуляции
Как следует из фиг.4б в предложенной системе, действующее значение основной гармоники напряжения на нагрузке увеличивается на 8.5-44.5%. Настолько же процентов происходит увеличение входного коэффициента мощности непосредственного преобразователя частоты (χcn) в соответствии с соотношением (1). И, т.к.
Наличие в сигналах Uyкомj гармоник нулевой последовательности порядка (2k-1)Ω, k=1, 2, 3,… приведет к их появлению в выходных напряжениях непосредственного преобразователя частоты, однако, если нагрузка не имеет нулевого провода, то в напряжении на нагрузке эти гармоники будут отсутствовать.The presence of harmonics of the zero sequence order (2k-1) Ω in the signals U ykjj , k = 1, 2, 3, ... will lead to their appearance in the output voltages of the direct frequency converter, however, if the load does not have a neutral wire, then the voltage at the load these harmonics will be absent.
Таким образом, предложенный способ управления непосредственным преобразователем частоты с естественной коммутацией позволяет уменьшить массу синхронного генератора за счет повышения входного коэффициента мощности непосредственным преобразователем частоты.Thus, the proposed method for controlling a direct frequency converter with natural switching allows to reduce the mass of the synchronous generator by increasing the input power factor of the direct frequency converter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012149655/07A RU2532252C2 (en) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | Direct frequency converter with natural commutation control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012149655/07A RU2532252C2 (en) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | Direct frequency converter with natural commutation control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012149655A RU2012149655A (en) | 2014-05-27 |
RU2532252C2 true RU2532252C2 (en) | 2014-11-10 |
Family
ID=50775148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012149655/07A RU2532252C2 (en) | 2012-11-21 | 2012-11-21 | Direct frequency converter with natural commutation control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2532252C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2127630A (en) * | 1982-09-17 | 1984-04-11 | Eaton Corp | Microprocessor controlled phase shifter |
SU1737673A1 (en) * | 1988-08-01 | 1992-05-30 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Clock generator for controlling frequency converter |
RU2107982C1 (en) * | 1996-09-27 | 1998-03-27 | Всероссийский электротехнический институт им.В.И.Ленина | Method for controlling converters by means of microprocessor system |
-
2012
- 2012-11-21 RU RU2012149655/07A patent/RU2532252C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2127630A (en) * | 1982-09-17 | 1984-04-11 | Eaton Corp | Microprocessor controlled phase shifter |
SU1737673A1 (en) * | 1988-08-01 | 1992-05-30 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Clock generator for controlling frequency converter |
RU2107982C1 (en) * | 1996-09-27 | 1998-03-27 | Всероссийский электротехнический институт им.В.И.Ленина | Method for controlling converters by means of microprocessor system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012149655A (en) | 2014-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106787918A (en) | A kind of random SVPWM method of Five-phase inverter | |
Mounika et al. | Sinusoidal and space vector pulse width modulation for inverter | |
Joksimović et al. | Stator current spectral content of inverter-fed cage rotor induction motor | |
RU2532252C2 (en) | Direct frequency converter with natural commutation control method | |
RU2011140153A (en) | MOTOR CONTROL DEVICE | |
US20160336750A1 (en) | A controller for a voltage source converter | |
Dybko et al. | Harmonic analysis of the output voltage of parallel multilevel converters with clamping diodes under different methods of PWM | |
Tunyasrirut et al. | Grid connected based PWM converter applied a self-excited induction generator for wind turbine applications | |
RU2521419C2 (en) | High-voltage three-phase alternating current generating system | |
RU2507670C2 (en) | System of generation of electric energy of three-phase alternating current | |
Tripathi et al. | Influence of three-phase symmetry on pulsating torque in induction motor drives | |
RU2517298C2 (en) | Method for control of pwm-controlled voltage inverter included into alternating-current generation system | |
Alzuabidi | Study and implementation sinusoidal PWM inverter fed 3-phase induction motor | |
RU2379819C2 (en) | Method to control three-phase bridge converter | |
Dementyev et al. | Stabilization of Electrical Parameters of Machine-Converter Voltage Source | |
Anuchin et al. | Simulation of power converter control system with compensation of harmonic distortion in output voltage waveform | |
KR20130077679A (en) | Grid-connected inverter controller using dft(discrete fourier transform) method for measurement of grid voltage and grid-connected inverter having the controller | |
Yu et al. | Performance analysis and comparison for the five-phase inverter SVPWMs | |
JP5464704B2 (en) | AC signal phase detection method | |
Stumpf et al. | Effect of subharmonics on the operation of ultrahigh speed induction machines | |
RU2402867C1 (en) | Method of direct to quasisinusoidal voltage conversion with vector pulse-width modulation | |
Mansouri et al. | Experimental analysis of the space vector PWM control of two-level inverter to feeding an induction motor | |
Tahri et al. | Instantaneous active and reactive power measuring method in three phase power system | |
KR20130077678A (en) | Grid-connected inverter controller for current control using dft(discrete fourier transform) method and grid-connected inverter having the controller | |
Sakthisudhursun et al. | Simplified center aligned SVPWM for multi-phase inverter using voltage dispersion |