RU1816341C - Способ управлени мостовым преобразователем в пусковом режиме - Google Patents

Abstract

Способ управлени  базируетс  на 180- градусном алгоритме несимметричного управлени  трехфазным одномостовым преобразователем, при котором основна  последовательность модулирующих сигналов управлени  формируетс  асимметрично центрам полупериодов управлени  внутри средних на полупериодах тактовых интервалов 60-градусных продолжительнрстей, а продолжительность сигналов управлени  в номинальном режиме обеспечивает посто нство отношени  величины напр жени  к частоте. В пусковом режиме управлени  модернизированные функциональные зави- симости,св зывающие параметры управл ющих сигналов с каждой точкой диапазона регулировани , обеспечивают требуемое относительное превышение величины выходного напр жени , плавно снижающеес  до нул  в точке выхода на номинальный режим работы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. СО

Description

Изобретение относитс  к области силовой электроники и может быть использовано при построении систем управлени  трехфазными мостовыми преобразовател ми , питающими системы частотно-регулируемого электропривода.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества и увеличение надежности осуществлени  режима пуска преобразовател , нагруженного на асинхронный электродвигатель .

На фиг.1 изображена упрощенна  структура силовых цепей трехфазного вентильного мостового преобразовател  на базе инвертора напр жени  на полностью управл емых ключах, нагруженного на асинхронный двигатель АД: на фиг. 2 - полна  регулировочна  характеристика преобразовател ; на фиг, 3 - временные диаграммы , иллюстрирующие процесс формировани  управл ющих сигналов; на фиг. 4 - блок-схема системы управлени  преобразователем .

Одним из наиболее экономичных и часто использующихс  законов управлени  преобразовател ми дл  систем частотно- регулируемого электропривода  вл етс  закон регулировани  с посто нством отношени  величины выходного напр жени  к частоте. При этом величина напр жени , как показано на фиг.2 дл  номинального N-кратного диапазона выходных частотMFn-MNFn, растет пр мо пропорционально с увеличением выходной частоты F преобразовател . Процесс регулировани  преобразовател  на базе автономного ин00

CN

Cv Ь

СО

ровани  при FI , Так, задава сь конкретными значени ми и , суммарна  величина диапазона регулировани  преобразовател  составит М . При этом от частоты Fn до формирование управл ющих сигналов на вентили преобразовател  будет осуществл тьс  в соответствии с за вл емым законом пускового управлени , а от частоты 2Fn до частоты режим св занного регулировани  частоты и напр жени  должен соответствовать номинальному закону управлени  с посто нством отношени  величины напр жени  к частоте. Обозначенное выше начальное число модулирующих сигналов управлени  находитс  при этом

дл  четного значени  М -N как 7

(в случае нечетной величины произведени  М N начальное значение I определ етс 

как --у--). При этом при четных М -N

первой граничной частотой будет FI . а при нечетных М N-F,

Соответственно дл  конкретного анализируемого варианта (, ). дл  при Fn 5F F

F -2 -(2 -6 -6 1)71 с 2-6-1166

At -

1 FR

Г 11 U FnM 2(I-1)FJ

JL

Fn

1 6F

r-2(i-1)N-1 2i-3 12 (i - 1) F N 6FnMN

дл  при

.F6..Fn -2( -5 + 1), 61

Ј О I IDO

i N - 15 . ..,...., 59 ,-

Я Т2ТП 1 ЖбТ при 45Fn

j- 1 /1 0 / 59 1 (Р„ 5FJt/l 360F Ж

дл  при

..||Fn,

при /o

з (

1

Fn

Claims (2)

1 4F

r 47 7 . A 288F

дл  при 5 .

37 P -2jFn

A при F4 F 2Fn

252 F

J- 1 Г1 - М Г - 3FJ A35 5 216 F 72 Fn

10 После достижени  выходной частоты , граничной между пусковым режимом и режимом номинального регулировани , формирование управл ющих сигналов на вентили преобразовател 

15 осуществл етс  по зависимост м, характеризующим режим номинального управлени . В частности, на частотном поддиалазоне

2°2F .-- 20-1)MNF Л-n SKI-4 2(,1)() + 1 31 N

25

 

21-3

12 (i - 1) Fn M N 432 Fn

Г L 2 (i - 1) (2 i - 3) + 1 6F 12(i-1)FnMN

0

5

31

0

5

0

5

J 6F 432Fn1

Таким образом, на граничной частоте 2Fn продолжительности модулирующих сигналов, определ емые по каждой из четырех вышеприведенных зависимостей, равны между собой и тождественны значе5 НИЮ 4321V

Начина  с частоты процесс дальнейшего увеличени  выходной частоты преобразовател  вплоть до верхней выходной частоты сопровождаетс  формированием управл ющих сигналов в соответствии с вышеприведенными зависи- мост ми; характеризующими номинальный закон управлени  с посто нством отношени  величины напр жени  к частоте.

Дл  улучшени  спектрального состава выходного напр жени  преобразовател  в процессе пуска может быть использован принцип формировани  дополнительных компенсирующих импульсов. При этом на периоде выходной частоты, внутри интервалов 0-30(150-Я/2 .180-210 и (330-Я/2)-360 эл.град формируютс  дополнительные модулирующие сигналы управлени . При этом мес- тополож-ение ближних к границам полупериодов фронтов 1-х по счету дополнительных модулирующих сигналов на интервалах 0-30 и 180-210 эл,град определ ем соответственно как - Цггтг и

Fn M N

180+ -с ил м } эл.град., а на других

Гр IVI PJ

интервалах указанные ближние к границам полупериодов фронты формируют путем сдвига на 60 эл.град в сторону опережени  ближних к середине полупериодов фронтов соответствующих основных модулирующих сигналов управлени  с продолжительностью Я.

Продолжительность у дополнительных модулирующих сигналов определ етс  как ,27 (г-А), она вызывает соответствующее , как показано пунктиром на кривой UAB на фиг. 3, изменение формы выходного напр жени , что позвол ет обеспечить в пусковом режиме значительное, вплоть до нулевых значений, уменьшение амплитуд п той и седьмой гармонических составл ющих спектра выходного напр жени  преобразовател  и улучшить тем самым качество протекани  режима пуска питающегос  от преобразовател  асинхронного двигател , крайне чувствительного на пусковых частотах к возмущающим воздействи м.

Обобщенна  блок-схема системы управлени  преобразователем, реализующей требуемую последовательность формировани  управл ющих сигналов на вентили преобразовател , представлена на фиг.4, Система выполнена по вертикальному принципу, в качестве элементной базы здесь наиболее целесообразно использовать цифровую микроэлектронику. Выходной сигнал 1И блока 1 задани  выходной частоты преобразовател , величина которого пр мо пропорциональна значению частоты , поступает на входы тактового генератора 2 и функционального М N-ка- нального по выходу преобразовател  3. Частота следовани  импульсов генератора 2 определ ет частоту выходного сигнала блока развертки 4, котора  при этом на всем диапазоне регулировани  в 6 раз выше выходной частоты преобразовател .. Сигнал блока 4 посто нно сопоставл етс  в блоке формировани  управл ющих импульсов 5с выходными сигналами 1)з функционального преобразовател  3, величина которых пропорциональна текущим значени м положений фронтов at- «21 - 1 управл ющих импульсов внутри тактовых интервалов (см. временные диаграммы на фиг.З). Указанные значени  а предварительно определ ютс  расчетным путем в соответствии с вышеуказанными зависимост ми, характеризующими режим проведени  рассматриваемого способа управлени . В моменты равенства текущих значений сигналов блоков 3 и 4 блоком 5 вырабатываютс  команды на

формирование фронтов управл ющих (и выходных ) импульсов, которые распредел ютс  по соответствующим вентил м трехфазной мостовой схемы при помощи логического распределител  6.

Характерной особенностью структуры системы управлени , реализующей описанный режим несимметричного управлени ,  вл етс  наличие специального канала на выходе блока 5, по которому, как показано

в выделенной части на фиг,4, осуществл етс  выделение тактовых импульсов в моменты равенства наименьшего по амплитуде выходного сигнала функционального преобразовател  3 и сигнала развертки. Указанные импульсы формируютс  при этом в моменты, тождественные точкам 0, 60, 120, 180, 240, ... эл.град на временной диаграмме синхронизируют работу трехразр дного регистра 7, выходы всех разр дов

которого св заны с тактовыми входами логического распределител  6.

Таким образом, описанный алгоритм формировани  управл ющих сигналов на вентили трехфазного преобразовател .

нагруженного на асинхронный электродвигатель , обеспечивает повышенное относительное значение выходного напр жени  в пусковом режиме, улучша  тем самым качество и повыша  надежность осуществлени 

процесса пуска,  вл ющегос  одним из самых ответственных динамических режимов в системах частотно-регулируемого электропривода переменного тока на базе преобразователей частоты инверторного типа с

неуправл емыми выпр мител ми. . Ф о р м у л а и з.о бр ете н.и   1. Способ управлени  мостовым преобразователем в пусковом режиме при М-крат- ном диапазоне св занного регулировани 

частоты F и напр жени  по закону посто нства отношени  величины напр жени  к частоте , заключающийс  в том, что 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, -8, 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  вентил , внутри тактовых интервалов проводимости от 60 до 120 эл.град и внутри тактовых интервалов закрытого состо ни  от 240 до 300 эл.град несимметрично относительно середин тактовых интервалов фор мируют разноименные с соответствующим интервалом модулирующие сигналы управлени , количество которых уменьшаетс  с ростом выходной частоты пресЗрээовател  F, причем на начальной (пусковой) выходной частоте преобразовател  FN каждый тактовый интервал разбивают на М N подынтервалов

продолжительностью . ме 8 в

процессе регулировани  (увеличени ) выходной частоты формирование каждого 1-го по направлению от конца к середине тактового интервала модулирующего сигнала уп- равлени  (каждого (Ы)-го от начала тактового интервала сигнала), каждый из которых формируетс  в крайней правой части соответствующего тактового подынтервала с продолжительностью т, начало каждого первого из которых и конец каждого последнего из которых на. всем диапазоне регулировани  синхронизируют соответственно с началом и концом тактового интервала, осуществл ют при изменении выходной частоты преобразовател  от Fn до FI, при этом при изменении выходной частоты от FI+I до FI (Fi+1 ) внутри каждого тактового подынтервала формируют модулирующие сигналы управлени  с длительностью Я, при FI F F| на каждой половине тактовых интервалов формируют по (1-1)-п модулирующих сигналов управлени  с длительностью А , а I модулирующий сигнал управлени  с продолжительностью А синтезируют в середине каждого тактового интервала левее центра, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества проведени  и повышени  надежности пуска трехфазного преобразовател , нагруженного на асинхронный электродвигатель, в процессе пуска в диапазоне пусковых частот Fn-MFn значени  граничных частот, переходных от одного диапазона регулировани  к другому, определ ют как

F.FnMЈ2(-1)N-13 1 2(f-1)(2l-3)

(-1)N-H 1 2 (1-1) (2 1-1)

при FI F| +1

продолжительность А модулирующих сигналов управлени  принимают равной

тактового интервала левее центра модулирующего сигнала управлени  определ ют из функциональной зависимости

,. 2(i-1)N-1 2i-3

Л ff Л Iе 14 I f Г™ ft

12(2i-1)FN 6FnMN

где i - количество модулирующих сигналов управлени , формируемых внутри половин тактовых 60- градусных интервалов, счита  от конца тактового интервала к середине.

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что на периоде управлени  внутри интервалов 0-30, (150-A/2J-180, 180-210 и (330- А/2)-ЗбО эл.град формируют дополнитель

ные модулирующие сигналы управлени  с продолжительностью у 0,27(г-А), местоположени  ближних к границам полупериодов фронтов 1-х по счету которых на интервалах 0-30 и 180-210 эл.град определ ютсоответ-- $№ №Ј

эл.град, на других указанных интервалах упом нутые ближние к границам полупе- риодов фронты формируют путем сдвига на 60 эл.град в сторону опережени  ближних к середине полупериодов фронтов соответствующих основных модулирующих сигналов управлени  с продолжительностью А. где т х г- .... длительность о Fn М N

тактовых подынтервалов.

Фиг. I

Фиг г

1 I I