RU2097904C1

RU2097904C1 - Method for composite control of thyristor frequency changer

Info

Publication number: RU2097904C1
Application number: RU96110156A
Authority: RU
Inventors: А.М. Галиновский; Е.А. Ленская; И.А. Иванов; В.И. Матросов; А.Т. Ивко
Original assignee: Предприятие "Сургутгазпром"
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; controlling frequency changer depending for its operation on conversion of voltage beats. SUBSTANCE: method for controlling thyristor frequency changer incorporating two groups of thyristors connected in parallel opposition and supplied with power from m-phase mains having beat voltage supply involves separation of beat carrier-frequency voltage from supply voltage, shaping of sync pulses cophasal with carrier frequency, setting of thyristor control signals, shaping of control pulses and their applying to groups of thyristor connected in parallel opposition at angle leading sync pulses by definite value, setting of load current, and if load current exceeds setting value, application of control pulses to one group of thyristors depending on desired polarity of output voltage. Phase current is measured at input of two groups of thyristors connected in parallel opposition and, if current level at input of one thyristor group proportional to load current exceeds setting value corresponding to load current setting value, control pulses are picked off other thyristor group. EFFECT: facilitated procedure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорным преобразователем частоты, работающим по принципу преобразования биений напряжения. The invention relates to electrical engineering and can be used to control a thyristor frequency converter operating on the principle of converting voltage beats.

Известен способ управления тиристорным преобразователем частоты с источником биения напряжений и двумя группами встречно-параллельно включенных тиристоров, питающимся от трехфазной сети (авт. св. N 1104639, H 02 P 13/00, 1983), заключающийся в том, что выделяют из напряжения питающей сети напряжение несущей частоты биений, формируют и подают на группы встречно-параллельно включенных тиристоров сигналы управления. A known method of controlling a thyristor frequency converter with a voltage beat source and two groups of on-parallel connected thyristors powered by a three-phase network (ed. St. N 1104639, H 02 P 13/00, 1983), which consists in the fact that they are isolated from the supply voltage network voltage carrier frequency of the beats, form and feed control groups of on-parallel connected thyristors.

Недостатком этого способа являются невысокие энергетические показатели преобразователя частоты за счет искажений выходного напряжения. The disadvantage of this method is the low energy performance of the frequency converter due to distortion of the output voltage.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления тиристорным преобразователем частоты с источником биения напряжений и с двумя группами встречно-параллельно включенных тиристоров, питающимся от трехфазной сети (авт. св. N 1339821, кл. H 02 M 5/42, 1985), заключающийся в том, что задают уставку тока нагрузки, измеряют ток нагрузки и, если ток нагрузки превышает уставку тока, подают сигналы управления на одну группу тиристоров в соответствии с требуемой полярностью выходного напряжения, а если ток нагрузки меньше уставки тока, то сигналы управления подают на обе группы тиристоров одновременно. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of controlling a thyristor frequency converter with a voltage beat source and with two groups of counter-parallel connected thyristors powered by a three-phase network (ed. St. N 1339821, class H 02 M 5/42 , 1985), which consists in setting the load current setting, measuring the load current and, if the load current exceeds the current setting, supplying control signals to one group of thyristors in accordance with the required output voltage polarity, and if load current is less than the current setting, the control signals fed to the two groups of thyristors simultaneously.

Недостатком этого способа является сложность его реализации, обусловленная тем, что измерение тока нагрузки производится при частотах меньших частоты скольжения, близких или равных нулю, то есть в диапазоне частот, где техническая реализация измерения тока при необходимости развязки электрических силовых цепей и цепей управления затруднена. The disadvantage of this method is the complexity of its implementation, due to the fact that the measurement of the load current is performed at frequencies lower than the slip frequency, close to or equal to zero, that is, in the frequency range where the technical implementation of the current measurement, if necessary, decoupling the electrical power circuits and control circuits is difficult.

Цель изобретения упрощение реализации способа управления тиристорным преобразователем частоты. The purpose of the invention is to simplify the implementation of the method of controlling a thyristor frequency converter.

Поставленная цель достигается тем, что в способе комбинированного управления тиристорным преобразователем частоты с двумя группами встречно-параллельно включенных тиристоров, питающихся от III-фазной сети с источником биения напряжений, заключающемся в том, что выделяют из напряжения питающей сети напряжение несущей частоты биений, формируют синфазно несущей частоте импульсы синхронизации, задают сигналы управления тиристорами преобразователя частоты, формируют и подают на группы встречно-параллельно включенных тиристоров импульсы управления с углом, задают уставку тока нагрузки, измеряют фазный ток на входе двух групп встречно-параллельно включенных тиристоров и, если уровень тока на входе одной группы тиристоров, пропорциональный току нагрузки, превышает уставку, соответствующую уставке тока нагрузки, снимают импульсы управления с другой группы тиристоров. This goal is achieved by the fact that in the method of combined control of a thyristor frequency converter with two groups of counter-parallel connected thyristors powered from a III-phase network with a voltage beat source, which consists in isolating the voltage of the carrier frequency of the beats from the voltage of the supply network, they form in-phase carrier frequency synchronization pulses, set the control signals of the thyristors of the frequency converter, form and apply pulses to the groups of on-parallel thyristors control with an angle, set the load current setting, measure the phase current at the input of two groups of in-parallel connected thyristors and, if the current level at the input of one group of thyristors proportional to the load current exceeds the setting corresponding to the load current setting, control pulses are removed from the other group thyristors.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ комбинированного управления тиристорным преобразователем частоты отличается:
новой совокупностью действий, а именно при отсутствии тока в цепи нагрузки или при токе, меньшем тока уставки (например, при запуске системы с активно-индуктивной нагрузкой), сигналы управления подают на встречно включенные тиристоры, управление осуществляется по несущей частоте;
новой совокупностью элементов, а именно при измерении фазного тока на входах групп тиристоров применяются датчики тока, позволяющие осуществить развязку силовых цепей и цепей управления.A comparative analysis with the prototype shows that the proposed method for the combined control of a thyristor frequency converter is different:
a new set of actions, namely when there is no current in the load circuit or when the current is less than the set current (for example, when starting the system with an active-inductive load), control signals are fed to the on-board thyristors, control is carried out at the carrier frequency;
a new set of elements, namely, when measuring the phase current at the inputs of the groups of thyristors, current sensors are used to allow isolation of power circuits and control circuits.

Это дает возможность сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". This makes it possible to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и других областях техники не позволило выявить в них признаки в той совокупности, в которой они отличают заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this and other areas of technology did not allow us to identify the signs in the totality in which they distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences" .

На фиг.1 приведена блок-схема преобразователя частоты; на фиг.2 - принципиальная схема преобразователя частоты в однофазном исполнении; на фиг.3 временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя частоты. Figure 1 shows a block diagram of a frequency converter; figure 2 is a schematic diagram of a frequency converter in a single-phase design; figure 3 timing diagrams explaining the operation of the frequency Converter.

Тиристорный преобразователь частоты (фиг.1), управление которым может быть осуществлено предлагаемым способом, содержит источник m-фазного напряжения 1, модулятор 2, тиристорный переключатель 3, состоящий из двух n-фазных групп тиристоров 4 и 5, выполненных в виде встречно включенных мостовых или нулевых групп тиристоров, фазосдвигающий элемент 6, синхронизатор 7, датчики тока 8 и 9, элементы сравнения 10 и 11, реле 12 и 13, размыкающие контакты 14 и 15 которых включены в цепи, подающие сигналы управления на входы тиристорного переключателя 3, и нагрузку 16. В качестве модулятора 2 может быть использована асинхронная машина (фиг.2), m-фазная обмотка ротора 17 которой присоединена к источнику m-фазного напряжения 1, а n-фазная статорная обмотка 18 соединена через датчики тока 8 и 9 с выходами тиристорного переключателя 3. A thyristor frequency converter (Fig. 1), which can be controlled by the proposed method, contains an m-phase voltage source 1, a modulator 2, a thyristor switch 3, consisting of two n-phase groups of thyristors 4 and 5, made in the form of counter-connected bridge or zero groups of thyristors, phase-shifting element 6, synchronizer 7, current sensors 8 and 9, comparison elements 10 and 11, relays 12 and 13, opening contacts 14 and 15 of which are included in the circuit, supplying control signals to the inputs of thyristor switch 3, and the load16. As an modulator 2 can be used an asynchronous machine (figure 2), the m-phase winding of the rotor 17 of which is connected to the source of the m-phase voltage 1, and the n-phase stator winding 18 is connected through current sensors 8 and 9 to the thyristor outputs switch 3.

Способ комбинированного управления преобразоваталем частоты (например, изображенным на фиг.2) реализуется следующим образом. The method of combined control of the frequency converter (for example, shown in figure 2) is implemented as follows.

Напряжение сети 1 (фиг.3, а) поступает на обмотку фазного ротора 17 модулятора 2, в статорных обмотках 18 которого наводится ЭДС, промодулированная по частоте вращения (фиг.3, б), напряжение сети 1 в фазосдвигающем элементе 6 сдвигается в сторону упрощения (фиг.3, в) и синхронизируется в синхронизаторе 7 таким образом, что передний фронт сигнала управления сдвинут относительно нуля напряжения несущей частоты биений напряжения на угол А, причем на тиристоры 19, 22 и 23, 26 тиристорного переключателя 3 поступают сигналы управления, изображенные на фиг.3, г, а на тиристоры 20, 21 и 24, 25 сигналы управления, изображенные на фиг. 3,д. На входе блоков 4 и 5 тиристорного переключателя 3 протекают токи, изображенные на фиг. 3,е и 3,ж. Указанные токи измеряются датчиками тока 8 и 9, причем выходные сигналы датчика тока 8 поступают на один из входов элемента сравнения 10, а датчика тока 9 на один из входов элемента сравнения 11, на вторые входы элементов сравнения 10 м 11 подаются сигналы уставки тока I (фиг.3,е,ж). При превышении тока на входе одной из групп тиристоров 4 или 5 величины уставки 1 на входе соответствующего элемента сравнения 10 (11) появляется сигнал, включающий соответственно реле 12 или 13, что проводит к размыканию соответствующего размыкающего контакта 14 или 15 в цепи управления, при этом снимается сигнал управления с соответствующей группы тиристоров 4 или 5, зона подачи управляющих сигналов на группы тиристоров 4 и 5 больше 180 и меньше 360 (фиг. 3,з и 3, и), сигналы управления показаны на фиг.3,к и 3,л. По нагрузке 16 протекает ток, изображенный на фиг. 3,м. The voltage of the network 1 (Fig. 3, a) is fed to the winding of the phase rotor 17 of the modulator 2, in the stator windings of which 18 an EMF modulated by the rotation frequency is induced (Fig. 3, b), the voltage of the network 1 in the phase-shifting element 6 is shifted towards simplification (FIG. 3, c) and is synchronized in the synchronizer 7 in such a way that the leading edge of the control signal is shifted relative to zero the voltage of the carrier frequency of the beat voltage by an angle A, and the control signals shown in the thyristors 19, 22 and 23, 26 of the thyristor switch 3 figure 3, g, on the thyristors 20, 21 and 24, control signals 25 shown in FIG. 3, d. At the input of blocks 4 and 5 of the thyristor switch 3, the currents shown in FIG. 3, f and 3, g. These currents are measured by current sensors 8 and 9, and the output signals of the current sensor 8 are fed to one of the inputs of the comparison element 10, and the current sensor 9 is sent to one of the inputs of the comparison element 11, and signals of the current setpoint I are sent to the second inputs of the comparison elements 10 m 11 ( figure 3, e, g). When the current at the input of one of the groups of thyristors 4 or 5 is exceeded, the setpoint 1 at the input of the corresponding comparison element 10 (11) exceeds a signal, which includes a relay 12 or 13, respectively, which leads to the opening of the corresponding NC contact 14 or 15 in the control circuit, while the control signal is removed from the corresponding group of thyristors 4 or 5, the zone for supplying control signals to the groups of thyristors 4 and 5 is greater than 180 and less than 360 (Fig. 3, h and 3, and), the control signals are shown in Figs. 3, 3 and 3, l The current 16 shown in FIG. 3m.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет осуществить реализацию способа комбинированного управления тиристорным преобразователем частоты при частоте меньшей частоты скольжения и электрической развязки силовых цепей и цепей управления. Thus, the proposed technical solution allows the implementation of a method for the combined control of a thyristor frequency converter at a frequency of a lower slip frequency and electrical isolation of power circuits and control circuits.

Claims

A method for the combined control of a thyristor frequency converter with two groups of countercurrently connected thyristors powered from an m-phase network with a voltage beat source, which consists in extracting the voltage of the carrier frequency of the beats from the voltage of the supply medium, generating synchronization pulses in phase with the carrier frequency, and setting control signals thyristors of the frequency converter, form and feed control pulses with an angle ahead of the pulses to groups of thyristors connected in parallel synchronization at a given angle, set the load current setting and, if the load current exceeds the current setting, control pulses are applied to one group of thyristors in accordance with the required output voltage polarity, characterized in that the phase current is measured at the input of two groups of thyristors connected in parallel and connected if the current level at the input of one group of thyristors proportional to the load current exceeds the setting corresponding to the setting of the load current, then control pulses are removed from the other group of thyristors.