RU1817216C - Способ управлени непосредственным преобразователем частоты и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к сйловбй образовательной технике, е частности; к преобразовател м частоты венной св зью (НПЧ), преобразующим на пр йсениё Частоты ft в напр  кенйе частбтмл fz, например, дл  регулирований скорбетИ; элеетрических двигателей. ;

Цель изобретени  - повышение Коэффициента мощности преобразователи И уменьшение искажени  напр жени  щей сети при снижении его напр жени  до

величины, равной или меньшей :дт

максимального напр жени .

Положительный эффект от применени  изобретени  заключаетс  в том; что оно повышает Км преобразовател  в области женных значений напр жени , причём повышает в тем большей степени, чем боль- ше глубина регулировани  напр жени . Одновременно заметно снижаетс  искажение напр жени  питающей сети.

Дли достижени  цели в способе управ- л:енй ( НПЧ на рснрве выпр мителей, содер ЖащЩД-ветвейс бентил ми, питающимис  . О т-фазнбй с.етй пут ём.периодической под- ачи fia вентили выпр мителей пакетов отпи- ра о1цих ймНульсбв, промодуЛированных напр жением выходной частоты, при снижении его напр жени  до упом нутой вышб ёелйчйньГ. НоДачу отпирающих импульсов й р ойзв6 д т н а;вейтйли Д -Г ветвей, где , 2,.,,., Д. Кроме этйго мен ют момент подачи бтНираЮщёго импульса в сторону его упреждени  на вентиль, подключенный к фазе питающей бетИ, следующей за той фазой, на; вентиль кбторой подают отпирающий импульс , так 4fи ир ёмТиГ упреждени  равно  /т (а .где Й1 2   f i.

Дл  более равномерной загрузки сети упом нутую подачу отпирающих импульсов вентилей выпр мителей, относ щихс  к разным фазам нагрузки, производ т на вентили подсоединенные к различным фазам питающей сети.

00

XI N5

-А

О

Как и при способе -прототипе, пакеты отпирающих импульсов, промодулировэи- ныо напр жением выходной частоты, периодически подают на аентили его т-фззных выпр мителей. Однако, в отличие от него, импульсы управлени  при формировании выпр мительного и инверторного режимов работы отдельных выпр мителей НПЧ подают на вентили того числа ветвей выпр мителей , которое необходимо дл  формировани  заданного напр жени  при минимальном угле регулировани  а ,

Дл  достижени  цели в известное устройство дл  реализации способа, содержащее СУ вентил ми, в состав которой вход т фазосдвигающее устройство, распределитель импульсов и выходные устройства, введено пороговое (логическое) устройство, со входами задани  напр жени  управлени  и задани  порогового напр жени . Выход порогового устройства подключен к управл ющему входу распределител  выходных импульсов.

Пусть Д - число ветвей m-фззного выпр мител . (Если выпр митель выполнен по нулевой схеме, то , если по мостовой, то ). Отпирающие импульсы могут подаватьс  либо на вентили всех Д ветвей, либо на вентили Д-Г ветвей, где Г принимает значени  р да чисел 1,2,..., Д. Г тем больше, чем меньше величина требуемого напр жени . С изменением Г в трехфазной мостовой схеме относмтельнал|величина напр жени  в первом приближении образует р д: 1,5/6, 4/6,... Промежуточные значени  напр жени  можно получить воздейству  известным способом на величину угла а . Естественно , что при таком комбинированном регулировании диапазон изменени  угла а существенно уменьшаетс  по сравнению с тем случаем, когда число ветвей выпр мител  неизменно.

Еще большее уменьшение диапазона изменени  угла а может быть получено циклическим изменение числа Г (при неизменной средней величине напр жени ), например , через период частоты f i или через другой, более прот женный отрезок времени . Этот прием особенно целесообразен при частоте fa« fi.

На фиг. 1 и 2 в качестве примера приве- .дены схемы известных НПЧ с трехфазным питанием и с трехфазным выходом; схемы выполнены соответственно на трехфазных нулевых и трехфазных мостовых выпр мител х; пунктирной линией на схемах обозначены те ветви, на вентили которых при напр жении НПЧ, лежащем в области 1/3- 2/3 от максимального дл  схемы фиг. 1 и

1/2-2/3 дл  схемы фиг. 2, не подаютс  импульсы управлени ; на фиг. 3 приведена структура СУ одной фазы НПЧ. СУ других фаз аналогичны; на фиг. 4 приведены кривые напр жени  НПЧ по схемам фиг.1 и 2 при угле а 0 (фиг. 4 - дл  БИ).

На фигурах прин ты следующие обозначени : 1, 2, 3, 4, 5, 6 - отдельные выпр мители НПЧ ; 7,8,9- вентили отдельных

выпр мителей преобразовател  по схеме фиг. 1 (индексы при номерах вентилей указывают на принадлежность к соответствующему выпр мителю); 10 - нагрузка; 11 - система управлени  одной фазы; 12-фазос5 двигающее устройство (ФСУ); 13 - усилитель и распределитель импульсов (РЙ); 14, 15,16 -выходные устройства (ВУ); 17-усилитель (У); 1.8 - пороговое (логическое) устройство (ЛУ); 19, 20 - потенциальные

0 диаграммы соответственно точек А и С преобразовател  по фиг. 1 при , построенные относительно потенциала нулевой точки питающей сети ( на фиг. 1 она не показана); 21 - напр жение UAC этого НПЧ.

5 (Кривые 1.9, 20, 21 соответствуют интервалу времени, на прот жении которого зада нна  величина напр жени  НПЧ неизменна); 22, 23 - потенциальные диаграммы соответственно точек А и В преобразовател  по схеме

0 фиг. 2, построенные относительно потенциала общего провода, соедин ющего все вы-. пр мители этого НПЧ, при 24,....29 - фазы мостовых выпр мителей 1,...,б, на вентили которых при не подаютс  импульсы

5 управлени  (возможно и другое взаимное расположение вентилей, на которые не подаютс  импульсы управлени ; 30 - напр жение UAB, соответствующее кривым 22, 23; 31, 32, 33 - потенциальные диаграммы и

0

крива  напр жени  соответствующие кривым 19, 20, 21, но построенные по средним значени м выпр мленного напр жени  и в другом масштабе времени.

Способ управлени  преобразователем

5 по схеме фиг. 1 при относительной величине напр жени  НПЧ U (U U/IW). лежащей в пределах U 1, когда в работе участвуют все вентили НПЧ,  вл етс  общеизвестным и не нуждаетс  в пр сне0 нии. Новым по отношению к известному способу управлени  вентил ми, при котором пакеты отпирающих импульсов, промо- дулированные, например, по пр моугольному закону, поочередно под5 ают на вентили из числа 7, 8, 9 выпр мителей 1..... б.  вл етс  лишь пор док подачи импульсов на эти вентили при U 0,666. Известно, что при пр моугольном законе управлени  вентил ми и при поочередной подаче отпирающих импульсов на все вентили выпр мителей при а 0 ,.а при ,666 а arccos 0,666  48 зл.грэд. При использовании всех вентилей НПЧ, как это имеет место в известном способе и снижении заданного напр жени , начина  с ве- личины меньшей 0,666, угол а устанавливаетс  более 48 эл.град. Вместо этого , согласно предложенному способу, уменьшают число вентилей, на которые продолжают подавать отпирающие импульсы. Это позвол ет уменьшить угол регулировани  а у оставшихс  в работе вентилей на упом нутые 48 эл.град, и, соответственно, увеличить Км преобразовател .

С изменением числа Г увеличиваетс  интервал времени работы вентил  той ветви выпр мител , за которой следует ветвь, на вентиль которой отпирающий импульс не подаетс  или подаетс  со значением а существенно отличным от значени  а , прин того дл  вентилей всех других ветвей. Во избежание св занного с этим некоторого снижени  Км целесообразно изменить момент подачи отпирающего импульса из вентиль той ветви, куда будет осуществл тьс  коммутаци  тока с вентил , продолжительность работы которого оказалась увеличенной. Упом нутую подачу импульса следует произвести с упреждением на величинул /т рад. Например, если в вентильной группе 1 (фиг. 1) подача отпирающего импульса на вентиль 9i не провидитс , то подача отпирающего импульса на вентиль 8t производитс  в тот же момент, как и при работе вентил  9i, а на вентиль 7i - производитс  с упреждением на величину и /3. Благодар  этому уравниваетс  врем  работы вентилей 7t и 8i. Кривые 19, 20, 21 построены с учетам этого обсто тельства.

Изменение числа вентилей, на которые подаютс  отпирающие импульсы и величины угла а с изменением этого числа производитс  с помощью СУ (11) фиг. 3 в зависимости от величины задающего сигна- лауправлени  Uy, подаваемого на вход ФСУ (12). При Uy, соответствующем величине ,666, напр жение Uy с помощью усилител  У (17) воздействует на ФСУ. На другой вход ФСУ подаетс  опорное напр жение Uon, синхронизированное с сетью. Распределитель импульсов 13 поочередно воздействует на выходные устройства 14, 15, 16, подава  отпирающие импульсы соответственно на вентили 7,8,9 выпр мителей 1,..., 6. (Усилитель 17 может входить в состав ФСУ, а распределитель импульсов 13 может быть совмещен с объединенными ВУ).

При U 0,666 (Un - пороговое напр жение) срабатывает ЛУ (18), которое воздействует на РИ (13) так, что отпирающие импульсы поступают только на два из

5 трех ВУ, например, на 14 и 15, HQ зато при величинах угла а меньших той величины, котора  была бы при том же напр жении, но при питании выпр мител  от всех трех фаз сети. Дл  этого ЛУ мен ет коэффициент пе0 редачи усилител  17/Тем самым, несмотр  на снижение напр жени  НПЧ, его Км увеличиваетс  и становитс  примерно таким же, каким он был при максимальном напр -i жении НПЧ. Естественно, что при реализа5 ции способа можно исключать из работы как одноименные вентили выпр мителей, так и разноименные. Последнее предпочтительнее , поскольку при этом обеспечиваетс  равномерность загрузки различных фаз пи0 тающей сети и, кроме того, уменьшаетс  глубина высокочастотных пульсаций кривой выходного напр жени  НПЧ.

Аналогично выполн етс  СУ и дл  НПЧ по фиг. 2. Разница состоит в том, что с уве5 личением числа вентилей (числа Д) увеличиваетс  число выходных устройств и, одновременно, мен етс  величина Un, a Tajc- же число пороговых напр жений. Соответственно мен етс  число входов ЛУ или

0 общее число ЛУ.

В схеме фиг. 2 величина Д в два раза больше, чем в схеме фиг. 1, поэтому диапазон изменени ; угла а при переходе от одного значени  Г к другому оказываетс 

5 существенно меньше и минимальное значение Км при заданной величине напр жени  Здесь оказываетс  более высоким.

Способ полезен как при задании величины напр жени  НПЧ, так и при формиро0 вании промежуточных уровней кривой напр жени  НПЧ. Когда он используетс  в обоих случа х, выигрыш от увеличени  Км оказываетс  максимальным.

Использование в НПЧ вспомогательных

5 вентилей дл  улучшени  Км, например так, как это предусмотрено в (4) еще большеуве- личивает эффективность применени  рассматриваемого способа.

Способ может быть использован также

0 при управлении отдельным выпр мителем, однако эффективность от его применени  в этом случае уступает эффективности его применени  в НПЧ, где выпр мители обра зуют симметричную систему, что позвол ет

5 обеспечить равномерность загрузки всех . фаз сети.

Claims (4)

1. Формулаизобретени  1. Способ управлени  непосредственным преобразователем частоты на основе

   выпр мителей, содержащих Д ветвей с вентил ми , питающимис  от m-фазной сети, путем периодической подачи на вентили выпр мителей пакетов отпирающих импульсов , пррмодулированных напр жением выходной частоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  коэффициента мощности преобразовател  и уменьшени  искажени  напр жени  питающей сети при снижении его напр жени  до величины,

   равной или меньшей д от максимального напр жени , подачу отпирающих им- Нульеой производ т на вентили Д-Г деталей, где Г-1, 2,..., Д, a m 2 - целое число.
2. 2. Способ по п. 1, отличающийс  1гЈм,что мен ют момент подачи отпирающего импульса в сторону его упреждени  на вентиль, подключенный к фазе питающей 5бти, следующей за той фазой, на вентиль которой не подают отпирающий импульс fiSK что врем  упрждени  равно   /mwi, где wt- частота напр жени  сети.
3. 3. Способ по п. 1 и 2, отличающй fr- Uit тем, что а выпр мител х, относ щихс  к разным фазам нагрузки, упом нутую подачу (Ьтпйраю1Цих импульсов производ т на вен- ШИг подсоединенныё-к различным фазам йитающёй сети, вследствие чего обеспечиваетс  ее более равномерна  загрузка.

   0

   5

   0
4. 4. Устройство дл  управлени  непосредственным преобразователем частоты, выполненным на основе выпр мителей, включающих в себ  Д ветвей с вентил ми, содержащее фазосдвигающее устройство, распределитель импульсов, усилитель и выходные устройства, причем информационный вход фазосдвигающего устройства  вл етс  первым входом устройства, управл ющий вход- подключен к выходу усилител , а выход фазосдвигающего устройства подключен к информационному входу распределител  импульсов, выход которого подключен к входам-выходных устройств, выходы которых  вл ютс  выходами устройства , информационный вход усилител   вл етс  вторым входом устройства, отличающеес  тем, что, с целью повышени  коэффициента мощности преобразовател  и уменьшени  искажени  напр жени  питающей сети при снижении его напр жени 

   Д-Г

   до величины, равной или меньшей

   Д

   от максимального напр жени , в него вве- депо пороговое (логическое) устройство, вход задани  напр жени  управлени  которого объединен с информационным входом усилител , вход задани  порогового напр жени   вл етс  третьим входом устройства, а выходы подключены к управл ющим входам усилител  и распределител  импульсов .соответственно , , 2,.... Д.

   фс/&/

   о- об фиь.2

   f-v

   фи 5.5 .

   .

   7/I

   ч

   30

   гз

   Фи 2. Л..