RU2642819C2 - Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током - Google Patents
Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642819C2 RU2642819C2 RU2016113261A RU2016113261A RU2642819C2 RU 2642819 C2 RU2642819 C2 RU 2642819C2 RU 2016113261 A RU2016113261 A RU 2016113261A RU 2016113261 A RU2016113261 A RU 2016113261A RU 2642819 C2 RU2642819 C2 RU 2642819C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hysteresis
- phase
- current
- summation unit
- switches
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
- H02P27/10—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation using bang-bang controllers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления, реализующих прямое управление током в мостовых преобразователях частоты. Техническим результатом является повышение качества формирования фазных токов за счет увеличения степени согласованности работы устройства и упрощение. Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током, представляющим собой m-фазный мост, содержит m плечей, составленных из полупроводниковых ключей и обратных диодов, и m выходов для подключения m-фазной нагрузки, соединенной в звезду; датчики фазных токов нагрузки, формирователь заданных токов, сумматоры, каждый из которых имеет первый и второй входы и выход и реализует формулу , где , и Uвых - напряжения, соответствующие сигналам на первом и втором входах и выходе соответственно. На первый вход каждого сумматора подается сигнал мгновенного значения тока соответствующей фазы, ко второму входу каждого сумматора подключен выход формирователя заданного тока соответствующей фазы. Система управления содержит m гистерезисных переключателей, каждый из которых имеет один вход и два выхода; вход каждого из m-1 гистерезисного переключателя подключен к выходу соответствующего сумматора, а выходы связаны через согласующие устройства с соответствующими входами управления полупроводниковых ключей. Величина гистерезиса каждого из гистерезисных переключателей определяет ширину «токового коридора» соответствующего фазного тока, при этом число сумматоров и каналов формирователя заданных токов равно m-1. Система управления содержит дополнительный сумматор, имеющий m-1 входов и выход. Каждый из m-1 входов дополнительного сумматора подключен к выходу одного из m-1 сумматоров, а выход - ко входу га-го гистерезисного переключателя. Дополнительный сумматор реализует формулу .
Каждый из гистерезисных переключателей может иметь дополнительный вход регулировки ширины петли гистерезиса, на которые подается сигнал с регулируемым уровнем, что обеспечивает регулируемую ширину «токового коридора». 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам управления, реализующим прямое управление током в мостовых преобразователях частоты.
Известен преобразователь частоты с прямым управлением током (см. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. Учебник. Высшее профессиональное образование. Москва, Academia, 2006. 265 с., С. 102-104.).
Описанный в данном источнике преобразователь представляет собой автономный 3-фазный мостовой инвертор напряжения, нагруженный на 3-фазную нагрузку, например, на обмотку трехфазного электродвигателя, соединенную в «звезду». Полупроводниковые ключи каждого фазного плеча инвертора управляются от двухпозиционных регуляторов, имеющих гистерезисную характеристику. Управляющими сигналами являются синусоидальные сигналы задания фазных токов , , , генерирующиеся в 3-х каналах формирователя сигналов задания фазных токов и подающиеся на сумматоры, на вторые (инверсные) входы которых подаются измеренные значения фазных токов нагрузки инвертора , , . На выходах сумматоров появляются сигналы рассогласования , , , которые, в свою очередь, подаются на входы гистерезисных регуляторов.
Гистерезисный регулятор имеет два выхода, каждый из которых управляет одним из ключей фазного плеча инвертора. Регулятор может находиться в одном из двух устойчивых состояний, каждому из которых соответствует активное состояние одного из выходов и пассивное - другого. При этом ток в фазе нагрузки следует за сигналом задания тока с максимальным рассогласованием, зависящим от ширины петли гистерезиса. Другими словами, форма фазного тока представляет собой «токовый коридор», средней линией которого является синусоидальный сигнал задания фазного тока, а ширина его определяется шириной петли гистерезиса гистерезисного регулятора.
Недостатком данного устройства является избыточное число датчиков тока и каналов формирователя управляющих синусоидальных сигналов задания фазных токов, что, с одной стороны, увеличивает стоимость устройства, а с другой, увеличивает степень несогласованности работы. Такая несогласованность имеет объективную природу, связанную с тем, что число регуляторов больше, чем число независимых переменных, как и отмечено в прототипе.
Известно, что сумма мгновенных значений токов нагрузки при соединении в «звезду» без нулевого провода равна нулю, а сумма сигналов с выходов реальных датчиков тока никогда не будет идеально равна нулю из-за разброса характеристик датчиков тока и согласующих усилителей. Сумма управляющих сигналов также должна быть равной нулю, а следовательно, и сумма сигналов рассогласования:
так что разброс характеристик каналов формирователя управляющих сигналов задания фазных токов и разброс характеристик сумматоров лишь усугубляет ситуацию.
Как отмечено в вышеуказанном источнике, это может в ряде случаев приводить к появлению нежелательных комбинаций состояний коммутируемых ключей, что, в свою очередь, приводит к возможности возникновения автоколебательных режимов с устойчивым предельным циклом и, как следствие, к превышению ошибкой регулирования границы, определяемой шириной петли гистерезиса, т.е. к выбросам фазного тока за ширину «токового коридора».
Известна также система управления с релейным контуром тока (см. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Иваново, 2008. 298 с. ISBN, С. 110). Здесь рассматривается аналогичная система, но число датчиков фазного тока равно 2 (на 1 меньше числа фаз), а ток третьей фазы вычисляется в сумматоре, реализующем функцию .
Недостатком данного устройства также является избыточное число каналов формирователя управляющих синусоидальных сигналов задания фазных токов, что, с одной стороны, увеличивает стоимость устройства, а с другой, увеличивает степень несогласованности работы.
Другим недостатком описанных устройств является невозможность регулировать ширину «токового коридора» из-за нерегулируемой ширины петли гистерезиса в гистерезисном регуляторе.
Предлагаемое изобретение направлено на упрощение и удешевление устройства за счет устранения одного канала формирователя управляющих сигналов задания фазных токов и на повышение качества формирования фазных токов за счет увеличения степени согласованности работы устройства. Устранив из системы избыточный канал формирователя и сумматор, добавляем лишь один добавочный сумматор, и теперь только неидеальность его характеристик, то есть одного элемента вместо двух, определяет несогласованность устройства.
Предлагаемое изобретение направлено также на повышение гибкости системы управления за счет применения гистерезисного регулятора с регулируемой петлей гистерезиса.
В системе управления преобразователе частотам с прямым управлением током, представляющим собой m-фазный мост, содержащий m плечей, каждое из которых содержит верхний и нижний полупроводниковые ключи, каждый из которых имеет вход управления, на которые подаются сигналы управления через согласующие устройства (драйверы ключей), и обратные диоды, причем точки соединения верхнего и нижнего полупроводниковых ключей образуют m выходов для подключения m-фазной нагрузки, соединенной в звезду, содержащей m-1 датчиков фазных токов нагрузки (далее - токов), формирователь сигналов, имеющий выходы, сигналы на которых соответствуют заданному мгновенному значению фазных токов нагрузки (далее - формирователь заданных токов), сумматоры, каждый из которых имеет первый и второй входы и выход и реализует формулу , где , и Uвыx - напряжения, соответствующие сигналам на первом и втором входах и выходе соответственно, причем на первый вход каждого сумматора поступает сигнал мгновенного значения тока соответствующей фазы, ко второму входу каждого сумматора подключен выход формирователя заданного тока соответствующей фазы, а также m гистерезисных переключателей, каждый из которых имеет один вход и два выхода, причем вход каждого из m-1 гистерезисного переключателя подключен к выходу соответствующего сумматора, а выходы связаны через драйверы с соответствующими входами управления полупроводниковых ключей преобразователя, при этом величина гистерезиса каждого из гистерезисных переключателей определяет ширину «токового коридора» соответствующего фазного тока, согласно данному заявлению, число сумматоров и каналов формирователя заданных токов равно m-1, при этом система управления содержит дополнительный сумматор, имеющий m-1 входов и выход, причем каждый из m-1 входов дополнительного сумматора подключен к выходу одного из m-1 сумматоров, а выход - ко входу m-го гистерезисного переключателя, при этом дополнительный сумматор реализует формулу .
Структура предлагаемого устройства показана на прилагаемом чертеже (фиг. 1).
В частных случаях, описанных ниже, преобразователь частоты может дополнительно характеризоваться тем, что каждый из гистерезисных переключателей имеет дополнительный вход регулировки ширины петли гистерезиса, и на дополнительные входы всех гистерезисных переключателей подается сигнал с регулируемым уровнем, что обеспечивает регулируемую ширину «токового коридора».
Предлагаемая система управления может быть реализована как на основе микроконтроллера, так и на аналоговых и цифровых дискретных элементах. Формирователь заданного напряжения может быть реализован программно, а выходы его каналов могут представлять собой цифроаналоговые преобразователи (ЦАП). Сумматоры могут быть реализованы на операционных усилителях, гистерезисный регулятор - на компараторе с положительной обратной связью и цифровых или аналоговых элементах, формирующих два взаимно инверсных сигнала для полупроводниковых ключей плеча преобразователя с вырезкой из них «мертвого времени». Гистерезисный регулятор с регулируемой шириной петли гистерезиса может быть собран на двух компараторах, RS-триггере и операционном усилителе, формирующем из сигнала регулировки ширины токового коридора (ШТК) пороговые уровни для обоих компараторов.
Технический эффект настоящего изобретения состоит в упрощении, удешевлении, улучшении качества работы и увеличении гибкости системы управления.
Claims (3)
1. Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током, представляющим собой m-фазный мост, содержащий m плечей, каждое из которых содержит верхний и нижний полупроводниковые ключи, каждый из которых имеет вход управления, на которые подаются сигналы управления через согласующие устройства (драйверы ключей), и обратные диоды, причем точки соединения верхнего и нижнего полупроводниковых ключей образуют m выходов для подключения m-фазной нагрузки, соединенной в звезду, содержащая m-1 датчиков фазных токов нагрузки (далее - токов), формирователь сигналов, имеющий выходы, сигналы на которых соответствуют заданному мгновенному значению фазных токов нагрузки (далее - формирователь заданных токов), сумматоры, каждый из которых имеет первый и второй входы и выход и реализует формулу , где и - напряжения, соответствующие сигналам на первом и втором входах и выходе соответственно, причем на первый вход каждого сумматора подается сигнал мгновенного значения тока соответствующей фазы, ко второму входу каждого сумматора подключен выход формирователя заданного тока соответствующей фазы, а также m гистерезисных переключателей, каждый из которых имеет один вход и два выхода, причем вход каждого из m-1 гистерезисного переключателя подключен к выходу соответствующего сумматора, а выходы связаны через драйверы с соответствующими входами управления полупроводниковых ключей преобразователя, при этом величина гистерезиса каждого из гистерезисных переключателей определяет ширину «токового коридора» соответствующего фазного тока, отличающаяся тем, что число сумматоров и каналов формирователя заданных токов равно m-1, при этом система управления содержит дополнительный сумматор, имеющий m-1 входов и выход, причем каждый из m-1 входов дополнительного сумматора подключен к выходу одного из m-1 сумматоров, а выход - ко входу m-го гистерезисного переключателя, при этом дополнительный сумматор реализует формулу
2. Система управления преобразователем частоты по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из гистерезисных переключателей имеет дополнительный вход регулировки ширины петли гистерезиса, и на дополнительные входы всех гистерезисных переключателей подается сигнал с регулируемым уровнем, что обеспечивает регулируемую ширину «токового коридора».
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113261A RU2642819C2 (ru) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113261A RU2642819C2 (ru) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016113261A RU2016113261A (ru) | 2017-10-11 |
RU2642819C2 true RU2642819C2 (ru) | 2018-01-29 |
Family
ID=60120206
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016113261A RU2642819C2 (ru) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2642819C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU208820U1 (ru) * | 2021-10-19 | 2022-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Устройство управления ключами стабилизированного источника тока в имитаторе солнечной батареи |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7746039B2 (en) * | 2003-08-06 | 2010-06-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for controlled application of a stator current set point value and of a torque set point value for a converter-fed rotating-field machine |
EP2579452A1 (en) * | 2010-06-07 | 2013-04-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control method and control device for an electric power regulator |
RU152038U1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Система управления асинхронным электроприводом передвижения |
RU152678U1 (ru) * | 2014-08-12 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Система автоматизированного управления асинхронным электроприводом передвижения |
-
2016
- 2016-04-06 RU RU2016113261A patent/RU2642819C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7746039B2 (en) * | 2003-08-06 | 2010-06-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for controlled application of a stator current set point value and of a torque set point value for a converter-fed rotating-field machine |
EP2579452A1 (en) * | 2010-06-07 | 2013-04-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control method and control device for an electric power regulator |
RU152038U1 (ru) * | 2014-07-30 | 2015-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Система управления асинхронным электроприводом передвижения |
RU152678U1 (ru) * | 2014-08-12 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" | Система автоматизированного управления асинхронным электроприводом передвижения |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
US 7746039 B2, 04.2003. * |
ВИНОГРАДОВ А.Б. Векторное управление электроприводои переменного тока, Иваново, ГЩУВПО Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2008, с.110. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU208820U1 (ru) * | 2021-10-19 | 2022-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Устройство управления ключами стабилизированного источника тока в имитаторе солнечной батареи |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016113261A (ru) | 2017-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8643354B2 (en) | Multi-phase switching regulator and driver circuit and control method thereof | |
US8929111B2 (en) | System and method for common-mode elimination in a multi-level converter | |
US10700601B2 (en) | Power conversion device and power conversion system with adjustable and continuous output voltage | |
KR102009509B1 (ko) | 3상 인버터의 옵셋 전압 생성 장치 및 방법 | |
JP6792718B2 (ja) | 直流電圧コンバータの制御装置、直流電圧コンバータおよび直流電圧コンバータの制御方法 | |
CN109463030B (zh) | 电压源转换器的控制 | |
KR102009512B1 (ko) | 3상 인버터의 옵셋 전압 생성 장치 및 방법 | |
KR101783121B1 (ko) | 인버터 | |
JP6331925B2 (ja) | マトリクスコンバータ、発電システムおよび電力変換方法 | |
RU2018107570A (ru) | Виртуальная емкость | |
US20160094139A1 (en) | Matrix convertor, power generation system, and method for converting power | |
RU2642819C2 (ru) | Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током | |
CN105391309A (zh) | 矩阵变换器、矩阵变换器的控制装置及矩阵变换器的控制方法 | |
JP5506619B2 (ja) | インバータ装置及び制御方法 | |
JP5327313B2 (ja) | 電流形インバータ装置 | |
Trégouët et al. | Optimal secondary control for dc microgrids | |
US9236805B2 (en) | System and method for controlling DC-DC converter | |
Seltzer et al. | Multi-mode control of series and parallel converters for bidirectional power systems | |
JPWO2023058196A5 (ru) | ||
JP4775101B2 (ja) | 交流−交流直接変換装置 | |
JP6228057B2 (ja) | 電力制御装置及び電力制御方法 | |
Torres et al. | Gain scheduling scheme assisting the control strategy for three-level NPC VSC-HVDC transmission system | |
RU2675626C1 (ru) | Устройство управления преобразователем постоянного напряжения в постоянный ток | |
RU2566668C1 (ru) | Регулятор переменного напряжения | |
US11121640B2 (en) | Systems, methods, and apparatus for controlling a voltage source converter |