RU1781805C - Способ асинхронного широтно-кодового управлени вентильным преобразователем дл электропривода - Google Patents

Abstract

Изобретение заключаетс  в периодическом и выключении с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл. град, основных вентилей преобразовател . В серединах полупериодов проводимости и закрытого состо ни  вентилей формируютс  разноименные с соответствующим полупериодом модулирующие сигналы управлени , за счет нелинейной модул ции продолжительно- стей которых обеспечиваетс  плавный переход от одного поддиапазона регулировани  к другому. На большей части диапазона регулировани  продолжитёЛьнбсТь тактовых подинтервалов, в центрах которых формируютс  модулирующие сигналы управлени  варьируетс  в функции выходной частоты по двум линейным зависимост м, граничные значени  которых задаютс  соответствующими коэффициентами, характеризующими режим управлени  При этом в серединах центральных на полуперйЬдах тактов ых интервалов формируютс  дополнительные модулирующие сигналы две адцатигрэдусныу продолжительностей, а формирование остальных модулирующих cHr H aKbe y npS tr ни  осуществл етс  по модифицированным нелинейным зависимост м относительно середин боковых двадцатичетырехградусны х Отр е з ко и - ггбоГ№етТт /ЙНЦИ5Гга1т) ЕГых интервалов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј 00

Description

Изобретение относитс  к силовой электронике и может быть использовано при разработке преобразователей на базе трехфазных автономных инверторов напр жени , предназначенных дл  питани  систем асинхронного частотно-регулируем ото электропривода.

Известны способы управлени  трехфазными преобразовател ми дл  электропривода , базирующиес  на поэтапном изменении количества импульсов в полуволне выходного напр жени , причем указанное изменение числа импульсовч происходит дискретно, что приводит к нежелательным броскам тока в силовых цеп х преобразовател  в моменты дискретного переключени . Известен также способ гибкого йел инейного управлени  широкорегулируемыми преобразовател ми, при котором благодар  специальной нелиней ной модул ции продолжительностей основных и модулирующих сйгналов управлени  формируемых Б тактовых точках, обеспечиваетс  плавный безударный переход от од00

о ел

ной формы выходного сигнала к другой. Средн   частота коммутации вентилей преобразовател  при этом посто нна, на всем диапазоне регулировани  обеспечиваетс  посто нство отношени  величины напр жени  к частоте. В спектре выходного напр жени  преобразовател  на всем диапазоне регулировани  присутствует порой значительна  по амплитуде п та  гармоническа  составл юща , негативно вли юща  на характер протекани  процессов в системе регулируемого электропривода и создающа , в частности значительный по величине тормозной момент асинхронному короткозам- кнутому электродвигателю, вход щему в состав таких систем, что особенно нежелательно в зоне пониженных частот, где двигатель наиболее чувствителен к вли нию таких факторов. Известно также, что дл  повышени  надежности осуществлени  ре жима пуска преобразовател , нагруженного на асинхронный двигатель, за кон управлени  в кратковременном пусковом режиме должен отличатьс  от базового закона управлени  с U/F const.

,-

Целью изобретени   вл етс  улучшение на всем диапазоне управлени  гармонического состава выходного напр жени  преобразовател , а также динамики системы в пусковом режиме и в диапазоне пониженных выходных частот, достигаемому за счет изменени  на начальной частоте F0 в К раз, а на частоте LFo в М раз продолжительности тактовых подинтервалов и соответствующего этому увеличени  количества импульсов в полуволне выходной кривой, а также повышение надежности осуществлени  процесса пуска преобразовател , нагруженного на асинхронный двигатель.

Это достигаетс  тем, что при управлении по указанному способу, обеспечиваще- му N-кратное, начина  с частоты F0. св занное регулирование выходных частоты и напр жени  преобразовател , заключающемс  в том, что основные вентили разных фаз и групп преобразовател  пери- одически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл. град, в последовательности +А, -С. +В. -А, +С, -В, при, этом дл  каждого вентил  в течение одного полупериода от 0 до 180 эл.град. формируют интервал проводимости вентил , в течение другого полупериода от 180 до 360 эл.град формируют интервал закрытого состо ни  веитил . на центральных внутри

25 щих сигналов управлени  с прод ностью А , в отмеченных такто формируют тактовый модулирую с длительностью Я, в диапазоне частот Fo - 0,8NF0 в центрах

30 тактовых интервалов формируют ные модулирующие сигналы уп продолжительностью, равной эл.град.), на каждой половине та тервала начало каждого первог

35 каждого последнего тактового п ла синхронизируют соответстве лом тактового интервала, с упом нутого центрального моду сигнала управлени  и с концом

40 интервала, местоположени  ука ше тактовых точек определ ют к эл. град., в диапазоне выходных образовател  Fo - LF0 продолж т тактовых подинтервалов приним

45 r (F-F0)(M-K) + KF0(L 6F|(L-1)N

зоне выходных частот преобразов 0.8NF0 продолжительность г опре 50 r-(F-FoL)(0,4-M) + MF0(N

6Fg(N-L)N

сковом режиме работы, при 2F0 чени  вышеупом нутых гранич переходных от одного поддиапа 55 лени  к другому, определ ют со но как

, i(2;- HM-KU D(2l-)(M-KLfl ti(21-0(M-K)(U-)0,8M(2;4)i.af

F.(2м)(м-к);

полупериодов тактовых интервалах от 60 до 120 и от 240 до 300 эл.град. симметрично относительно тактовых точек формируют модулирующие сигналы управлени , разно5 именные с соответствующим полупериодом управлени , число которых последовательно уменьшаетс  с ростом выходной частоты преобразовател  F, причем генерирование указанных модулирующих сигналов произ10 вод т в серединах тактовых подинтервалов с длительностью Г, формирование каждого 1-го от начала (и от конца) тактового интервала до указанных тактовых точек модулиру- ющего разноименного с полупериодом

15 управлени  сигнала управлени  осуществл ют при изменении выходной частоты преобразовател  от Fo до граничной частоты FI. при этом в номинальном режиме работы на поддиапазонах выходных частот, при кото- 20 рых Fi+Г (РГ Fi F1). продолжительность Я всех модулирующих сигналов управлени  равна между собой, а на частотных поддиапазонах, на которых FI F Fi, нар ду с основным массивом модулирую-.

25 щих сигналов управлени  с продолжительностью А , в отмеченных тактовых точках формируют тактовый модулирующий сигнал с длительностью Я, в диапазоне выходных частот Fo - 0,8NF0 в центрах указанных

30 тактовых интервалов формируют центральные модулирующие сигналы управлени  с продолжительностью, равной 1/30F (12 эл.град.), на каждой половине тактового интервала начало каждого первого и конец

35 каждого последнего тактового подинтерва- ла синхронизируют соответственно с началом тактового интервала, с границами упом нутого центрального модулирующего сигнала управлени  и с концом тактового

40 интервала, местоположени  указанных выше тактовых точек определ ют как 72 и 108 эл. град., в диапазоне выходных частот преобразовател  Fo - LF0 продолжительность т тактовых подинтервалов принимают равной

45 r (F-F0)(M-K) + KF0(L1) в диапа

6F|(L-1)N

зоне выходных частот преобразовател  LFo - 0.8NF0 продолжительность г определ ют как 50 r-(F-FoL)(0,4-M) + MF0(N-L)

6Fg(N-L)N

сковом режиме работы, при 2F0 FS F0. значени  вышеупом нутых граничных частот, переходных от одного поддиапазона управ- 55 лени  к другому, определ ют соответственно как

, C«-«K2i-0(M-KL)4A|(i-0(2;-i),)(;-()(-)(M-K)(L-0.o.6N(2;-i)

F rF°4(i-i)(2;-0(M-K)

1а в номинальном режиме работы преобрав этом режиме Я T-Q -) FN зовател  при LF0 5: F 2F0 значени  грапри РГ F F| ничных частот Fi и Fi наход т

1соответственно как

A 1/iSF-2(i-i)r-r(2|,1)FN;

..--.,.- ,.-.,. ,,--..- -.-,-„-. --м.- -. .& - I- П -

„ 4(g-.-()-((gi-Q(M-l(L)fL-G4l2,6.(Ј ,-)7(L-)(M-K)|v p. - F06i()

I 4(;.Q(2i-Q(M-lfL)(bO(gi-0(M-lfLl-LH % 2.8(i-0(2t-)2(L-0(/«-KlN Г °6U-0(2M)(M-kl

при 0,8NF0 F LF0 значени  частот Fi и Fi наход т соответственно как

iH)(0,U-MN)4N-LH 4i(-l)(0.4U-MN),8i((0.4-M {N41N F F°8Ka:-0 (0,4-м)J

i 4(t4K2;-0(0,4L-MN)4L-N4A/ 4(t-i)(2i4)(0 4L-MN) + L,.8(-0(2;Mf(N-L)(Ol4-M)N ; Q8(i-l)(e;-0(0,4-AA)

при этом на диапазоне номинального режи-ни  UAB. Приведенные здесь управл ющие ма работы преобразовател  до частотысигналы UY поступают на наход щийс  в 08NF0npnFi F F)5 положительном провод щем полупериоде 1управлени  вентиль + А катодной группы Я р |у| (21 - IVтрехфазной мостовой схемы преобразова- i1 i/i5F°-2(i-1)T- 1/12(2i-1)F0N .прител, при этом положительна  величина UY , 1 . (основной сигнал управлени ) соответству- FI F Fi-nA 24 (0,8/F-1/F0N),aKor-1Q ет пр0вод щему состо нию вентил , а нуле- па NF0 F 08NF0 A 1/6F-1/6F0N.вое значение Uv (модулирующий сигнал

На Фиг 1 приведена схема оснеовныхуправлени ) - закрытому состо нию (следу- соединении силовых цепей тиристорногоет помнить, что вентили  вл ютс  полно- преобразовател  напр жени , выполнен-стью управл емыми). Формирование погона базе полностью управл емых тири-15 разноименных с соответствующим пол- сторов нагруженного на асинхронныйупериодом управлени  модулирующих электродвигатель АД; на фиг. 2 - регулиро-сигналов управлени  с продолжительно- вочна  характеристика преобразовател  ист ми Я и Я1 , задающими величину выход- крива  изменени  относительной продол-ного напр жени  преобразовател , на всем жительности тактовых подинтервалов; на20 диапазоне регулировани  F0-NF0ocyiuecT- фиг 3 - временные диаграммы, иллюстри-вл етс  при этом внутри средних на полупе- рую щие опорные варианты формировани риодах тактовых интервалах (60-120 и управл ющих сигналов на вентили инверто-240-300 эл.град.) в центрах тактовых подин- ра-на фиг. 4-блок-схема системы управле-тервалов, показанных на фиг. 3 тонкими ни  преобразователем.25 дугами снизу, имеющих продолжительВременные диаграммы, построенныеность г. завис щую внутри частотного диа- на фиг 3 иллюстрируют три базовых алго-пазона F0 - 0.8NF0 от значений выходной ритма формировани  управл ющих сигна-частоты F и определ емую в диапазоне вылов на вентили преобразовател  в процессеходных частот преобразовател  Ро - -Lho

регулировани , а также соответствующие 30 г (F - г0) (МК) + Nr0 (L-L) а в

им кривые линейного выходного напр же-6 Fo (L - 1) N

диапазоне выходных частот преобразовател  LF0 - 0,8NF0 продолжительность г определ ют

как

г

F0L) (0.4 - М) + MF0(N - L)

6 F (N - L) N (см. построенные на фиг. 2 кривые зависимости изменени  относительной продолжительности г т/гт от частоты F применительно к величине диапазона регулировани  и значени м упом нутых коэффициентов К 0,5, L 5 и М 0,25). При этом на частоте 0,8NF0 конечна  величина продолжительности т определ етс  дл  всех режимов (при любом N) как т 0,4/6NF0, соответственно дл  анализируемого режима на начальной частоте F01 - 0,5/6NF0, а на частоте LF0(5F0) r 0,25/6NF0 (продолжительность тактовых подинтервалов при рассматриваемом способе упраавлени  измен етс  по двум линейным зависимост м (фиг. 2), границей перехода от одной зависимости к другой при этом  вл етс  частота LF0).

Особенностью рассматриваемого алгоритма формировани  управл ющих сигналов на вентили преобразовател   вл етс  тот факт, что на всем диапазоне регулировани  в середине каждого из упом нутых 60- градусных интервалов формируетс  центральный модулирующий сигнал, причем на большей части диапазона регулировани , в зоне F0 - 0,8NF0, продолжительность этого сигнала находитс  как 1/30F (12 эл.град.), а в зоне повышенных частот 0,8NF0 - NF0 указанна  величина находитс  как А 1/6F - 1/6NF0. При этом внутри тактовых интервалов в зоне F0 - 0,8NF0 на каждой половине тактового интервала начало каждого первого конец каждого последнего тактового подинтерва- ла синхронизируютс  соответственно с началом тактового интервала, с границами упом нутого центрального модулирующего сигнала управлени  и с концом тактового интервала. Формирование основного массива модулирующих сигналов производитс  в этом случае внутри крайних на тактовых интервалах отрезков 24-градусных продол- жительностей симметрично относительно тактовых точек с координатами в 72 и 108 эл.град.

Величины предварительно задаваемых упом нутых выше в выражени х дл  определени  продолжительности тактовых подинтервалов коэффициентов К и М, принимающих значени  от нул  до единицы, а также значени  коэффициента L(0, 1),  вл ютс  весьма важными параметрами рассматриваемого режима управлени . Так, значение , коэффициента К характеризует

собой степень изменени  продолжительности тактовых подинтервалов на начальной выходной частоте преобразовател  F0 по сравнению с продолжительностью тактового интервала 1/6F 60 эл.град., наблюдаемой в верхней точке частотного диапазона, на частоте NF0, на которой полуволна выходного напр жени  формируетс  из одного импульса. При этом чем меньше

0 абсолютное значение коэффициента К, тем короче на начальной выходной частоте продолжительность тактовых подинтервалов и тем больше количество модулирующих сигналов внутри тактовых интервалов, тем из

5 большего числа импульсов формируетс  на начальной выходной частоте полуволна выходного напр жени  преобразовател . Общее начальное число модулирующих сигналов (без центрального) внутри такто0 вых интервалов при этом определ етс  из выражени  0.8N/K, т.е., например, при N 10 и ,5 на начальной частоте внутри тактовых интервалов будет формироватьс  по шестнадцати модулирующих сигналов

5 управлени . В случае, когда указанное частное от делени   вл етс  дробной величиной , начальное количество модулирующих сигналов управлени  находитс  округлением в большую сторону. Кокретное значение

0 параметра К должно задаватьс , исход  в первую очередь из требований к динамическим свойствам преобразовательной системы и к гармоническому составу ее выходного напр жени  в области пусковых

5 выходных частот, руководству сь тем, что большее число импульсов в выходной полуволне на начальной частоте (меньшее К) способствует улучшению гармонического состава выходного напр жени  и динамиче0 ских свойств системы.

Важными параметрами режима управлени , характеризующими работу системы в средней части частотного диапазона,  вл ютс  коэффициенты М и L Заданием требу5 емого значени  L выбираетс  точка (зона) диапазона регулировани , в которой необходимо обеспечить требуемую частоту коммутации вентилей и соответствующий гармонический состав выходного напр же0 ни , что задаетс  соответствующим значением вышеупом нутого коэффициента М. При этом наиболее целесообразно производить выбор близких к оптимальному значений коэффициентов L и М дл  той част

5 диапазона регулировани , в которой система электрспривода с преобразователем частоты в качестве исполнительного органа функционирует наиболее продолжительно. Процесс регулировани  частоты выходного сигнала преобразовател  как в пусковом так и в номинальном режимах работы базируетс  в рассматриваемом случае, как показано стрелками на фиг, 3, а, б, на посто нной поэтапной вариации длительностей основных и модулирующих сигналов управлени , формируемы в тактовых точках, соответствующих центрам упом нутых отрезков двадцатиградусных продолжительностей (в точках 72 и 108° применительно к полупериоду провод щего состо ни  вентилей и в точках 252 и 288° на полупериоде закрытого состо ни  ключей). Отмеченный принцип формировани  управл ющих сигналов, существенной особенностью которого  вл етс  непрерывное отождествление (кодирование) продолжительностей формируемых в тактовых точках основных и модулирующих управл ющих сигналов с длительностью основного массива сигналов , за счет чего осуществл етс  плавный безударный переход от одного поддиапазона управлени  к другому, может быть поэтому определен как широтно-кодовый. Ввиду того, что на начальной (пусковой) частоте выбор продолжительности тактовых подинтер- валов, задаваемых величиной коэффициента К, может осуществл тьс  произвольно, и поэтому соответственно произвольным может быть начальное число модулирующих сигналов и количество выходных импульсов в полуволне выходного напр жени , расмат- риваемый способ формировани  управл ющих сигналов на вентили преобразовател  может быть определен как асинхронный.

Внутри поддиапазонов регулировани , на которых, как показано на фиг. 3,а, в отмеченных тактовых точках формируютс  основные сигналы управлени , регулирование величины выходного напр жени  осуществл етс  путем изменени  продолжительностей А модулирующих сигналов по определенным зависимост м На поддиапазонах , на которых, как показано на

ьЧ

i(2,-lUM-KL 4-J l(2;-0(M-KLnV.(21I-()(M-K)(U-i)0.8N(

----- - - у

2;(2ы)(м-к)

, (i-i(2i-0(M-KLbA|(i-Q(2i-l)()S((-))(M-K)(L-0.0.8N(2;-)-23

°bf. -lUO lWAA.

МИ(2И(№-К)

в этом режиме на всей зоне 2Fo F F0

6 (2i - 1) F N

при F, F

A 1/15F-2(i--1)r-gT2TZlTyFKr.

F;-F,

4t(2NQ(M-KL)(2j4)(M-KL)ttM34lg.8U2bOtt(L4KAA:K

161(21- () (М- К) --.

фиг. 3, б, в тактовых точках формируютс  модулирующие сигналы управлени  с варьируемой длительностью Я , продолжительность А остальных модулирующих

сигналов находитс  в соответствии с другими функциональными зависимост ми. Граничные значени  частот FI H Fi переходных от одного поддиапазона регулировани  к другому, определ ютс  при этом через соответствующие параметры режима управлени .

Известно, что одним из наиболее экономичных и часто примен емых в номинальных режимах работы законов управлени 

преобразовател ми дл  систем частотно- регулируемого асинхронного электропривода  вл етс  управление по закону посто нства отношени  величины напр жени  к частоте, при котором, как показано на

фиг. 2 дл  частотного диапазона номинального регулировани  2F0 - NF0 10F0, величина напр жени  растет пр мо пропорционально с увеличением выходной частоты преобразовател . Известно также,

что в кратковременном пусковом режиме работы преобразовател , нагруженного на асинхронный электродвигатель, относительна  величина напр жени  должна быть существенно повышена по сравнению с номинальным режимом, в этом случае в диапа- зоне пусковых частот целесообразно поддерживать величину напр жени  повышенной и посто нной, а в качестве верхней границы диапазона пусковых частот прини5 мать частоту, равную удвоенной начальной частоте F0 (см. диапазон F0 - 2F0 на фиг. 2). Таким образом, в пусковом режиме работы преобразовател , в диапазоне частот FO - 2F0, вышеупом нутые значени  гра0 ничных частот и параметров управл ющих сигналов, через которые реализуетс  требуемый закон управлени , должны быть определены как:

В номинальном режиме работы преобразо- 45 вател  при LF0 F 2F0 значени  граничных частот Ff и FI наход т соответственно как

Fs-F,

4(;H)(gi4)(M-kL))()(M-KL).8(i4(2;)L-i)(M-W

б()(М-10

При O.SNFo Ј:F LF0 значени  частот РГ и F

Fi наход т соответственно как

-« 4Uei4)()(0.4b-MNbN-L g-+(g.&i((Q.4-AA)(N4Ur (2.:-О (од-М)

4(i4l(2Nl()4.)(2i4)(ol4L-MN) + .8(i-0(2i-02(N-L}(Ol4-MlN

.... .....i ,.

8(И)(а;При этом на диапазоне номинального режима работы преобразовател  до частоты 0,8NF0

при РГ F Fr r-tfFoNpl-l) А 1/15 F -2 (i - 1)г - 1/12 (21 - 1) FoN .

п ри РГ F R+1 Я 23F (qr - ) a когда NF0 F 0,8NF0 Я 1 /6F - 1 /6F0N.

Во всех вышеприведенных зависимост х параметр i характеризует количество модулирующих сигналов управлени , формируемых внутри половин упом нутых 24- градусных отрезков, включа  центральный на каждом отрезке модулирующий сигнал на поддиапазонах регулировани , на которых R F Fi.

На первом, начина  с пусковой частоты FO, поддиапазоне регулировани , алгоритм формировани  управл ющих сигналов и начальное число управл ющих модулирующих сигналов i внутри половин отрезков должны определ тьс  следующим образом. В первую очередь находитс  чайное от делени  0,2N/K, характеризующее начальное значение i, при этом в случае дробной величины 0.2N/K полученное значение округл етс  до ближайшего целого числа в большую сторону . Исход  из полученного значени  i, опре- дел ютс  соответствующие данным значени м i.N.K.L и М величины граничных частот РГ и Fi , причем определени  указанных величин должно производитьс  по представленным выше зависимост м, описывающим пусковой режим работы преобразовател . В случае, когда найденное таким образом первое значение РГ окажетс  меньше пусковой частоты F0, алгоритм формировани  управл ющих сигналов на первом поддиапазоне регулировани , в зоне FT F Fo. должен соответствовать варианту управлени  при Fi F Fi (фиг. 3,6). в противном случае управл ющие модулирующие сигналы должны формироватьс  в зоне РГ по второму из упом нутых алгоритмов (фиг. З.а). Следует еще раз отметить, что в диапазоне пусковых частот преобразовател  F0 - 2F0 все параметры режима управлени  должны опредеО (О.Ф-АЛ)

л тьс  в соответствии с соотношени м описывающими именно пусковой режим р боты,

5В соответствии с вышесказанным пр

менительно к выбранному в качестве прим ра режиму управлени  с . ,5; ,25 начальное значение параметра i д анализируемого варианта определитс  ка 10 0.2N/K 4, которое в данном конкретн случае  вл етс  целым числом (в случ дробной величины частного от делени  н чальное i находитс  округлением в больш сторону). Поскольку в первой зоне управл 15 ни  FA F & Fo, начальный алгоритм фо мировани  соответствует фор управл ющих сигналов, приведенных фиг 3,а, который после частоты F4 1,0 FO сменитс  вторым опорным алгор 20 мом (фиг. 3,6), границей которого буд частота FV 1,343F0, после которой зна ние индекса i уменьшаетс  на единицу 3) Дальнейший переход от одного подд пазона регулировани  к другому в пусков 25 режиме производитс  на частоте Рз 1,491F0. Значение следующей по пор  граничной частоты Рз1 лежит выше верхн границы пускового режима (выше часто 2Р0), поэтому дальнейшее определение 30 и РГ должно производитьс  уже по друг из вышеприведенных зависимостей, хар теризующим номинальный режим управ ни  применительно к диапазону част ограниченному сверху частотой LF0. Со 35 ветственйо по другим зависимост м, на на  с частоты 2, должны определ т продолжительности модулирующих сиг лов управлени  А и А , Определенные добным образом значени  следующих 40 пор дку граничных частот в номиналь режиме работы преобразовател  соотве венно равны: Рз 2,232F0, F2 3,OOO Следующее по пор дку значение гранич частоты лежит выше базового значени  45 5Ро, поэтому, начина  с отмеченной ча ты, на верхнем частотном диапазоне из нение и определение значений гранич частот должно осуществл тьс  по дру приведенным в тексте описани  выше, за

Fi наход т соответственно как

.....i ,.

( О.Ф-АЛ)

л тьс  в соответствии с соотношени ми, описывающими именно пусковой режим работы ,

5В соответствии с вышесказанным применительно к выбранному в качестве примера режиму управлени  с . ,5; и ,25 начальное значение параметра i дл  анализируемого варианта определитс  как i 10 0.2N/K 4, которое в данном конкретном случае  вл етс  целым числом (в случае дробной величины частного от делени  начальное i находитс  округлением в большую сторону). Поскольку в первой зоне управле- 15 ни  FA F & Fo, начальный алгоритм формировани  соответствует форме управл ющих сигналов, приведенных на фиг 3,а, который после частоты F4 1,041 FO сменитс  вторым опорным алгорит- 20 мом (фиг. 3,6), границей которого будет частота FV 1,343F0, после которой значение индекса i уменьшаетс  на единицу (I 3) Дальнейший переход от одного поддиапазона регулировани  к другому в пусковом 25 режиме производитс  на частоте Рз 1,491F0. Значение следующей по пор дку граничной частоты Рз1 лежит выше верхней границы пускового режима (выше частоты 2Р0), поэтому дальнейшее определение РГ 30 и РГ должно производитьс  уже по другим из вышеприведенных зависимостей, характеризующим номинальный режим управлени  применительно к диапазону частот, ограниченному сверху частотой LF0. Соот- 35 ветственйо по другим зависимост м, начина  с частоты 2, должны определ тьс  продолжительности модулирующих сигналов управлени  А и А , Определенные подобным образом значени  следующих по 40 пор дку граничных частот в номинальном режиме работы преобразовател  соответственно равны: Рз 2,232F0, F2 3,OOOF0. Следующее по пор дку значение граничной частоты лежит выше базового значени  LFo 45 5Ро, поэтому, начина  с отмеченной частоты , на верхнем частотном диапазоне изменение и определение значений граничных частот должно осуществл тьс  по другим, приведенным в тексте описани  выше, зависимост м . Соответствующа  величина верхней граничной частоты, лежащей в этом поддиапазоне , равна F21 5,662 F0. Начина  с этой частоты и до частоты 0,8NFo внутри каждой половины каждого из 24-градусных отрезков формируетс  по одному модулирующему сигналу управлени  () с продолжительностью Я 1/24 (0,8/F - 1/FoN) - 1/24 (0.8/F - 1/10F0). уменьшающейс  до нул  на частоте 0,8NF0.

Следует отметить, что изменение продолжительности тактовых подинГервалов по второй из базовых линейных зависимостей вплоть до субверхней частоты 0.8NF0 приводит к тому, что в диапазоне повышенных выходных частот преобразовател , интервалы между соседними коммутаци ми быстро уменьшаютс , что может привести к срыву инвертировани  и снижает тем самым надежность функционировани  преобразовательной системы. С целью частичного устранени  указанного недостатка , а также улучшени  спектрального состава выходного напр жени  преобразовател , целесообразно, начина  с частоты F (Fa F 0,8NF0), на которой продолжительность тактовых гюдинтервалов становитс  равной половине длительности 24-градусных отрезков, и до выходной частоты 0,8NF0 преобразовател  продолжительность тактовых подинтервалов (двух подинтервалов внутри каждого указанного отрезка) принимать равной г 1/30F (см.

пунктирное изменение кривой т на фиг.

2). Определение величины F применительно к конкретному режиму управлени  при этом производитс  из соотношени 

г,,, 2,4 F2 FoN -r

F о л г- ,-FT Так, дл  анализируеЈ ,Ц rolM - г2

мого режима (, F21 5,662F0) расчетное значение F 7,410F0. Определение значени  Я при этом продолжает производитьс  по базовой зависимости, при этом Я 0 на частоте 0,8NF0.

Временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формировани  сигналов управлени  на верхней части диапазона регулировани , когда 0,8NF0 F F0, изображены на фиг, З.в. В этом случае в центрах тактовых интервалов формируетс  по одному центральному модулирующему сигналу управлени  с последовательно уменьшающейс  длительностью, определ емой как Я 1 /6F - 1 /6F0N. В этом режиме работы целесообразно обеспечить улучшение гармонического состава выходного напр жени  (исключение из спектра п той гармонической составл ющей) путем формировани  дополнительной последовательности модулирующий сигналов управлени  (пунктир на фиг. 3,в). Указанные дополнительные сигналы формируютс  при этом на крайних тридцатиградусных участках полупериодов управлени , внутри зон 0-30, 150-180, 180-210 и 330-360 эл.град. При этом местоположени  ближних к границам полупериодов фронтов дополнительных модулирующих сигналов управлени  определ ют соответственно как 12 и 168 и как 192 и 348 эл.град. Длительность у упом нутых дополнительных сигналов управлени  определ етс  при этом в соответствии с за12 (F - 0,8 NF0 висимостью у чп 0 , эл.град.

U, 1Мго

Достаточно сложные преимущественно нелинейные зависимости, характеризующие режим проведени  приемов описанного способа управлени , целесообразно

осуществл ть при помощи современных цифровых (микропроцессорных) средств управлени . На фиг. 4 представлена блок-схема системы управлени  преобразователем, выполненной по вертикальному принципу,

базовые блоки которой стро тс  на цифровой основе. Ниже приводитс  характеристика состава системы и принципа ее функционировани .

При помощи блока задани  частоты 1 осуществл етс  задание требуемой выходной частоты преобразовател , на его выходе формируетс  сигнал Ui, пропорциональный значению выходной частоты, который поступает на входы тактового генератора 2 и N/K-канального по выходу функционального преобразовател  3. Частота следовани  импульсов генератора 2 определ ет частоту выходного сигнала блока развертки (генератора симметричного 24-градусн ого пилеоб- разного напр жени  Ъ паузами в 120 на каждом периоде) 4, котора  на всем диапазоне регулировани  в 6 раз выше выходной частоты преобразовател . Сигнал блока 4

посто нно сопоставл етс  в блоке формировани  управл ющих импульсов 5 с выходными сигналами Уз функционального преобразовател  3, величина которых пропорциональна текущим значени м положений фронтов управл ющих сигналов и выходных импульсов «1 - аг внутри тактовых интервалов (см, временные диаграммы UAB на фиг, 3). Указанные значени  а предварительно определ ютс  расчетным

путем из соотношений, характеризующих режим формировани  управл ющих сигна- лов как дл  пускового, так и дл  номинального диапазонов регулировани . При этом следует учитывать, что:

а - 60° Л- (т -Я)/2 , с& «i +A, оз «1 + гаи «21 -1 + Я

В моменты равенства текущих значений сигналов блоков 3 и 4, как показано на внутренней временной диаграмме на фиг. 4, блоком 5 вырабатываютс  команды на формирование фронтов управл ющих (и выходных ) импульсов) которые распредел ютс  по соответствующим вентил м преобразовател  в соответствии с прин тым опорным законом 180-градусного управлени  при помощи логического распределител  управл ющих импульсов 6, соединенного своими тактовыми входами с соответствующими выходами трехразр дного регистра 7, работа которого на всем диапазоне регулировани  синхронизируетс  тактовыми импульсами генератора 2 (отмеченные блоки  вл ютс  типовыми широкоизвестными схемами.

Таким образом, описанный закон формировани  управл ющих сигналов на вентили трехфазного мостового преобразовател  позвол ет обеспечить на всем диапазоне регулировани  полное исключение из спектра выходного напр жени  наиболее нежелательной п той паразитной гармоники, причем на большей части диапазона регулировани  указанный эффект обеспечиваетс  наиболее экономичным фа- зо-импульсным методом, без осуществлени  дополнительных коммутаций в силовой схеме. Также достигаетс  за счет увеличенного количества управл ющих и выходных сигналов на полупериоде в зоне низких и средних выходных частот, улучшаетс , за счет увеличенного количества управл ющих и выходных сигналов на полупериоде в зоне низких и средних выходных частот, улучшение динамических свойств системы в указанных зонах. При этом на всем диапазоне регулировани  осуществл етс  плавный безударный переход от одного поддиапазона регулировани  к другому, Благодар  двухзонному заданию продолжительности тактовых подинтервалов описанный способ обладает достаточной универсальностью, позвол   обеспечивать требуемые частоту переключени  вентилей и спектральный состав выходного сигнала- в практически любых желаемых зонах управлени , Описанное видоизменение номинального закона управлени  в зоне пусковых частот позвол ет повысить надежность осуществлени  весьма важного и сложного режима пуска преобразовател , нагруженного на асинхронный электродвигатель Отмеченные преимущества могут быть с эффектом использованы при создании преобразователей как дл  специальных, так и дл  общепромышленных систем частотно-регулируемого электропривода, в том числе высоковольтных преобразовательных систем.

Claims (3)

1. Способ асинхронного широтно-кодового управлени  вентильным преобразователем дл  электропривода с М-кратным, начина  с частоты F0, диапазоном регулировани  частоты и величины выходного напр жени , при котором основные вентили

разных фаз и групп преобразовател  периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл.град. в последовательности +А, -С. +В, -А, +С, -В, при этом дл  каждого вентил  в течение

одного полупериода от 0 до 180 эл.град, формируют интервал проводимости вентил , в течение двугого полупериода от 180 до 360 эл.град. формируют интервал закрытого состо ни  вентил , на центральных внутри

указанных полупериодов тактовых 60-градусных по длительности интервалах от 60 до 120 и от 240 до 300 эл.град. симметрично относительно тактовых точек формируют модулирующие сигналы управлени , разноименные с соответствующим полупериодом управлени , число которых последовательно уменьшаетс  с ростом выходной частоты преобразовател  F, причем генерирование указанных модулирующих сигналов производ т в серединах тактовых подинтервалов с длительностью г. формирование каждого i-ro от начала (и от конца) тактового интервала до указанных тактовых точек модулирующего разноименного с полупериодом

управлени  сигнала управлени  осуществл ют при изменении выходной частоты преобразовател  от FO до граничной частоты РГ, при этом в номинальном режиме работы на поддиапазонах выходных частот, при которых FI F Fj+i (Fi1 Fj Fi+i ), продолжительность . А всех модулирующих сигналов управлени  равны между собой, а на частотных поддиапазонах, на которых Ff F Ff. нар ду с основным массивом модулирующих сигналов управлени  с продолжительностью А , в отмеченных тактовых точках формируют тактовый модулирующий сигнал с длительностью А , о т л и- чающий с  тем, что, с целью улучшени 

5 на всем диапазоне регулировани  гармонического состава выходного напр жени  пре- образовател , в пусковом режиме и в диапазоне пониженных и средних выходных частот динамических характеристик си17 1781805: 18

стемы электропривода, питаемой от преоб-интервала, местоположени  указанных такразовател , а также с целью повышени товых точек определ ют как 72 и 108

надежности осуществлени  процесса пус-эл.гоад., в диапазоне выходных частот прека преобразовател , нагруженного наобразовател  F0-LFo продолжительность г

асинхронный двигатель, в диапазоне вы-5 тактовых подинтервалов принимают равходных частот F0 - 0.8NF0. в центрах ука-(F - F0) (М - К) +К F0 (L - 1)

занных тактовых интервалов формируют6Fo(L-1)N

центральные модулирующие сигналы уп-апазоне выходных частот преобразовател 

равлени  с продолжительностью, равнойLF0-0,8NF0 продолжительность т определ ют

1 /30F (12 эл.град.). на каждой половине так-10 /р ро т4 - М) + N F0 (N - L)

тового интервала начало каждого первого и как г , .-

конец каждого последнего тактовых подин-о го (N - L) N тервалов синхронизируют соответственно св пусковом режиме работы, при 2F0 F F0, началом тактового интервала, с границамизначени  упом нутых граничных частот, неупом нутого центрального мрдулирующего15 реходных от одного поддиапазона управлени  сигнала управлени  и с концом тактовогок другому, определ ют соответственно как

(-)((g -0(M-Kl(.814(2i-)

.а;(2;-0(м-к)

, (.-0(gi-(M-KLbAl(i-0(gi-)((i-()(2i-)(M-K)(b-).6N(2i-Q-gl

ГоKM(2i-0(M-K)

, 1; а в номинальном режиме работы преобрав этом режиме Я - т - 6()FN1 призовател  при LF0 F 2F0 значени  граничr- ... I 1 /чес пг, м 1ных частот FI и FI наход т соответственно

Fi Я 1/15F 2t 6r2l lVFN 20

.к

4(2i-0(M-NL) + L-H-J 4;(2i-()(M-kL),6i(2i-)1(i14)(M-K)

FI FO6Ч2« -О (АЛ-К)

1 4(;-|)tg - UM-KL)-L.(i-0(a-.-0(M-KL).a(i-0(2i-02(L-i( р. - F0&(i-i)(2;-0(M-4

при 0,8NF0 F LF0 значени  частот Fi наход т соответственно как

.-MN)4N-l44 4; :-0(0,,6U2 - 2(0.-M(N-t)N F F°8Ц2 -0(0,4-М)

i 4(WlK2 -0()4L-M + (i-)(2i-)(0.4L-MN) + .8(iH)((N-L)(0,4-M)N

i °8(i-)(e;-n(o,4-M)

при этом на диапазоне номинально- 25 значение граничной частоты F определ го режима работы преобразовате-,-.,.

2.4 F2 F0N

ют как г - . .. .

л  до частоты 0,8 NF0 при Fi1 A i « ° «

3. Способ по п. 1, отличающииЯ 1/15F - 2(1-1-) г - 1/12(21-1) F0N, при с   тем, что на поддиапазоне регулировани 

с Ь. .- ; - 1 г 0-81л а„пгпа 30 0.8NF0 F NF0 формируют внутри интерваh 24U F F0NJ Длов 0-30. 150-180, 180-210 и 330-360 эл.град.

NF0 F 0,8NF0 A 1 /6F - 1 /6F0N.дополнительные модулирующие сигналы управлени , при этом местоположени  ближних

2. Способ по п. 1, отличающийс  к границам полупериодов фронтов дополни- тем, что в диапазоне выходных частот пре- 35 тельных модулирующих сигналов управлени  образовател  F - 0,8NF0 продолжитель- определ ютсоответственно как 12 и 168 и как ность г тактовых подинтервалов 192 и 348 эл.град., а продолжительность у принимают равной г 1/30F. при этомотмеченных сигналов наход т как

12 (F - 0,8 N FO) 40 42NFo -эл-гРад

фие. 1

1 2

fO(ff)

лК-М -NНИ

п п rW п п , р п а 5

w) п г

0& -&Ъ

и П П П П П П П .. П Л

«1 3 i

tfri

ruf

/.

п

5 СЙ

tLTL. JLJ1 . (UI ЛЛ ЛПЛП

w) п г

0& -&ЪГ П .. П Л

/.

п

v