SU1023627A1

SU1023627A1 - High-frequency converter control method

Info

Publication number: SU1023627A1
Application number: SU813283698A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Викторович Старцев; Шамиль Бариевич Вагапов; Виктор Васильевич Карташев; Ринат Низамович Киямов; Евгений Васильевич Токарев
Original assignee: Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1983-06-15

Description

дd

fjfj

tsdtsd

шsh

00 О)00 O)

1one

ND ND

мm

ffj. Изобретение относитс к электро технике и может быть использовано в преобразовател х повышенной и высокой частоты дл питани различ электротехнологичес.ких установок. Известен способ управлени автономным инвертором (АИ) с широтно импульсным регулированием (ШИР, при котором обеспечивают периодиче кое прерывание питани инвертора по цепи посто нного тока. Входное напр жение АИ имеет вид пр моуголь ных импульсов . Основным недостатком данного сп . соба ШИР АИ вл етс сложность , обеспечени устойчивости инвертора в переходных режимах при периодических коммутаци х входного напр ж ни инвертора. В известном способе это решаетс путем обеспечени непрерывного режима по входному току инвертора, что достигаетс повышением частоты прерывани при значительном увеличении индуктивности входного дроссел . Повьааение частоты прерывани входного напр ж ни св зано с возрастанием коглмута ционных потерь в прерывателе и сни жением выигрыша в КПД, а увеличени индуктивности входного дроссел со значительным ростом весо-габари ных показателей АИ. 1 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс способ управлени преобразователем высокой частоты, состо щим из выпр мител и автономного инвертора, заключающийс в том, что периодиче ки подают и снимают пачки импульсо управлени автономным инвертором с частотой ниже частоты работы автономного инвертора 2. Недостатком данного способа вл етс то, что при питании АН от сет переменного тока через выпр митель возможны низкочастотные колебани выходного напр жени АИ. Это объ с н етс тем, что в общем случае частота прерывани € п, кратна выходной частоте АИ i , не кратна частоте пульсаций { выходного на пр жени выпр мител , из-за чего возникают биени выходного напр же ни АИ с частотой, определ емой разностью частот fg, - i , т,е. на рушаетс устойчивость работы ЛИ. Кроме того, недостатком данного способа ШИР АИ вл етс непосто нство во времени значени фазового сдвига первой гармоники .потребл емого из сети тока относительно сетевого напр жени , что приводит к снижению коэффициента мощности уст новки со стороны питающей сети. . Особенно это про &л етс при g Цель изобретени - обеспечение устойчивой работы АИ при широтноиlvlпyльcнoм регулировании в случае питани АИ от сети переменного тока через выпр митель, а также повышеНИИ коэффициента мощности установки со стороны питающей сети. Поставленна цель достигаетс тем, что частоту следовани пачек иглпульсов управлени синхронизируют с сетью и выбирают посто нной и равной частоте пульсаций напр жени выпр мител или отличающейс от нее в целое число раз. На чертеже приведена блоксхема устройства, реализующего пред|лагаеМЕЛй способ управлени АИ с ШИР Устройство состоит из последовательно соединенных неуправл емого выпр мител 1, автономного инвертора 2, технологической нагрузк1и 3. К управл ющему входу инвертора подключена последовательна ц епь из прерывател 4 работы инвертора а, регул тора 5 скважности и синхронизации 6. реали уетс Способ управлени АИ следующим образом. Сетевое переменное напр жениепреобразуетс выпр мителем 1 в :;тотой посто нное, пульсирующее с ча fjj , напр жение, которое пода етс 2 и на вход автономного инвертора преобразуетс им в выходное вЬгсокочастотное напр жение, поступаощее нл нагрузку 3. Регулирование выходного напр жени осуществл ете измераЬоты нением соотношени времени инвертора -fcp и времени пауза при посто нной длительности п эриода прерывани Т -tp -1 . Периодическое прерывание работы инвертора осуществл етс прерывателем 4, который управл етс напр жением, поступающим с регул тора 5. Регул тор 5 преобразует входное напр жениэ управлени в пр моугольные импульсы длительность которых равна длитель-ности времени работы -fcp и пропорциональна значению входного напр жени регул тора 5. На второй вход регул тора 5 подаетс напр жение синхронизации с выхода блока синхронизации 6. Это напр жение имеэт вид узких импульсов и служит дл синхронизации начала периода лрерывани Т . Синхронизатор б ооуьдествл ет выделение из сетевого н апр жбчи Импульсов синхронизации, регулирование фазы этих импульсов относительно сетевого напр жение изменени напр жени , подаваемого на управл ющий вход синх:эонизатора б, и изменение частоты следовани импульсов синхронизации в целое число раз (умножение де ление) . При этом в каждом периоде йрерыВс1ни длительностью Tj, cpeд: ee значение тока, потребл емого ртffj. The invention relates to electrical engineering and can be used in high and high frequency converters for powering various electrotechnological installations. The known method of controlling an autonomous inverter (AI) with pulse-width regulation (WID, which ensures the intermittent power supply of the inverter along the DC circuit. The input voltage of an AI has the form of rectangular pulses. The main disadvantage of this type is WIDA the complexity of ensuring the stability of the inverter in transient modes with periodic switching of the input voltage of the inverter. In the known method this is solved by providing a continuous mode on the input current of the inverter that is increased by the interruption frequency with a significant increase in the inductance of the input throttle. The closest in technical essence to the present invention is a method of controlling a high frequency converter, consisting of a rectifier and an autonomous inverter, consisting in that Periodic signals are fed and removed bursts of control by an autonomous inverter with a frequency lower than the frequency of the autonomous inverter 2. The disadvantage of this method is that when supplying AN from the AC mains through a rectifier, low-frequency oscillations of the output voltage of the AI are possible. This is due to the fact that, in general, the frequency of interruption п p, a multiple of the output frequency of the AI i, is not a multiple of the frequency of the pulsations {of the output of the rectifier at the time of the rectifier, because of which the beating of the output direction does not occur. frequency difference fg, - i, t, e. The stability of the work of LEE is crumbling. In addition, the disadvantage of this WIDEA method is the inconvenience in time of the phase shift value of the first harmonic of the current consumed from the mains relative to the mains voltage, which leads to a decrease in the power factor of the installation from the mains side. . This is especially true & g g. The purpose of the invention is to ensure stable operation of AI at latitude-lvl regulation in the case of AC power supply from the AC mains through a rectifier, as well as increasing the power factor of the installation from the supply side. The goal is achieved by synchronizing the frequency of the needles of control pulses with the network and choosing a constant and equal to the frequency of the pulsations of the rectifier voltage or differing from it by an integer number of times. The drawing shows a block diagram of a device that implements the proposed method of controlling the AIR with WIDD. The device consists of a series-connected uncontrolled rectifier 1, an autonomous inverter 2, a process load 3. An inverter a, connected to the control input of the inverter, is connected to the control input of the inverter controller 5 of the duty cycle and synchronization 6. The method of controlling the AI is implemented as follows. AC mains voltage is converted by rectifier 1 to:; this constant, pulsating from fjj, voltage that is applied to 2 and is converted by it to output autonomous inverter to output voltage, voltage applied to voltage 3. The output voltage is regulated by by measuring the ratio of the time of the inverter -fcp and the pause time at a constant duration n of the interruption period T -tp -1. Periodic interruption of the inverter operation is carried out by the chopper 4, which is controlled by the voltage coming from the regulator 5. The regulator 5 converts the input control voltage into square pulses whose duration is equal to the duration of the operating time -fcp and is proportional to the value of the input regulating voltage 5 to the second input of the regulator 5 is supplied with the synchronization voltage from the output of the synchronization unit 6. This voltage has the form of narrow pulses and serves to synchronize the beginning of the trap time T. The synchronizer uses the allocation of synchronization pulses from the mains on the network, regulates the phase of these pulses relative to the mains voltage, and changes the synchronization frequency of the synchronization pulses by an integer (multiplication division) . At the same time, in each period of the YreriVs1i with a duration Tj, cf: ee is the value of the current consumed p

выпр мител инверторе, имеет посто нное значение дл заданной длительН ности Ьр . Так как среднее значение этого тока однозначно св зано с эффективным входным напр жением инвертора , то и среднее за период прерывани значение действующего выходного напр жени инвертора будет величиной посто нной.rectifier inverter, has a constant value for a given length Lp. Since the average value of this current is unambiguously related to the effective input voltage of the inverter, then the average actual value of the output voltage of the inverter during the interruption period will be constant.

Управление фазой моментов периодических включений инвертора относительно фазы сетевого напр жени , осуществл емое изменением нгшр жени управлени синхронизатора в, и позвол ет регулировать фазовый сдвиг первой гармоники тока, потребл емого из сети, относительно фазы сетевого напр жени , что обеспёчи-; вает получение близкого к единице . коэффициента мощности, установки со стороны питающей сети. При малой скважности работы инвертора () возможно получение отрицательного значени фазового сдвига первой гармоники тока, потребл емог из сети. В этом случае преобразовательна установка работает в режиме компенсации реактивной мощности сет Регулирование фазового угла мОжет быть как ручньм, так и автоматическим . В автоматическом режиме напр жение управлени синхройизатора б определ етс скважностью работы инвертора (-fcp (Тр , чем обеспечиваетс посто нное значение фазовогоThe phase control of the moments of the inverter's periodic switching on with respect to the phase of the mains voltage, carried out by changing the synchronizer control ngshr control, allows the phase shift of the first harmonic current consumed from the network to be adjusted relative to the phase of the mains voltage, which is ensured; It gets close to one. power factor, installation from the mains side. With a low duty cycle of the inverter (), it is possible to obtain a negative value of the phase shift of the first current harmonic consumed from the network. In this case, the converter unit operates in the mode of reactive power compensation. The set of the phase angle control can be either manual or automatic. In the automatic mode, the control voltage of the synchronizer b is determined by the duty cycle of the inverter (-fcp (Tp, which ensures a constant value of the phase

сдвига первой гармоники потреб ет ог го тока, относительно сетевого напр жени .. The first harmonic shift requires a high current, relative to the mains voltage.

Частота прерьюани , -f fTp работы инвертора выбираетс исход из требований по быстродействию регулировани , предъ вл емых технолог гической нагрузкой, С увеличением частоты прерыва ни if, бьютродействие возрастает. С целью у страненн посто нной составл ющей в токе, потребл емом из сети выпр мителем установкиj частоту пре щвани при f „ S f g следует выбирать из услови fg/iT, где 1, 3, 5, 7...целое нечетное число. В случае ,The frequency of the interrupting, -f fTp operation of the inverter is chosen based on the requirements for the control speed imposed by the technological load. With an increase in the interruption frequency, if, the action increases. In order to strangely have a constant component in the current consumed by the rectifier installation from the network, the stop frequency when f "S f g should be chosen from the condition fg / iT, where 1, 3, 5, 7 ... is an odd integer. When ,

f и f в частота $у €& « и - любое целое число.f and f in the frequency of $ y € & “- any integer.

Способ применим при пит4ний установки от сети любой фазности hi Г, 3, 6 ... .The method is applicable to power supply from the mains of any phaseness hi H, 3, 6 ....

Реализаци данного способа управлени АИ в преобразовател х .частоты, питающегос от трехфазной сети, позвол ет полностью устранить коле5 байи выходного напр жени на низкой частоте 1-10 Тд, увеличить коэффициент мощности установки до 0,9 во всем диапазоне регулировани .The implementation of this method of controlling AIs in frequency converters powered by a three-phase network allows completely eliminating the output voltage coils at a low frequency of 1-10 Td, increasing the installation power factor to 0.9 over the entire control range.

Кроме того, данный способ по сравнению с фазовьм регулированием выпр мител позвол ет повысить быстродействие регулировани до необходимого значени путём выбора частоты прерывани м j.7 5 g. .In addition, this method, in comparison with the phase control of the rectifier, allows to increase the control response to the required value by selecting the interrupt frequency j.7 5 g. .

Claims

METHOD OF CONTROL A HIGH FREQUENCY CONVERTER, consisting of a rectifier and an autonomous inverter, which consists in the following: periodically packs of pulses of control of an autonomous inverter with a Frequency lower than the frequency of operation of the autonomous inverter, about τη and more so that In order to increase the stable operation of the autonomous inverter, synchronize the frequency of the supply of bursts of control pulses of the autonomous inverter with the network and set it equal to the ripple frequency of the output voltage of the rectifier or different from it in whole h layer again. "