SU1252880A1 - Способ управлени преобразователем частоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к элек-L тротехнике и может быть использовано дл  питани  асинхронных электродвигателей . Цель изобретени  - повышение коэфф.мощности преобразовате- л  частоты. Преобразователь содержит многоэонный управл е1« Й ш mp  fитeль 1, автономный инвертор 2 напр жени  с промежуточгелм звеном 3 посто нного напр жени , в качестве нагрузки - асинхронный двигатель 4, трансформатор 5. Устр-во управлени  преобразователем содержит блок управлени  (БУ) 6 выпр мителем и БУ 7 инвертором . БУ 6 состоит из формировател  8 минимального угла регулировани , задатчика интенсивности 9, блока распределени  импульсов 10, блока выбора зоны 1I, блока фазового уп (Л

Description

равлени  12 и элемента И 13. БУ 7 состоит из генератора пилообразного напр жени  15, блока регулирова ш  частоть 16 и блока распределени  импульсов 17. СпЬсоб отличаетс  тем, что формируют импульсы на включение вентилей первой зоны выпр мител  с углом регулировани , соответствуюИзобретение относитс  к электротехнике , а точнее к преобразовател м частоты, предназначенным дл  питани  асинхронных электродвигателей в т говых приводах электрического подвижного состава, получающего питание от контактной сети переменного тока.

Цель изобретени  - повышение коэффициента мощности преобразовател  частоты.

На чертеже представлена схема преобразовател  частоты.

Преобразователь частоты состоит из многозонного управл емого выпр мител  1 и автономного инвертора 2 напр жени  с промежуточным звеном 3 посто нного напр жени , к выходу преобразовател  подключена нагрузка 4, например асинхронный электродвигатель , а вход преобразовател  через трансформатор 5 подключен к питающей сети. Устройство управлени  преобразователем содержит блок 6 управлени  выпр мителем и блок 7 управлени  автономным инвертором, выходы которых соединены с управл ющими электродами соответствующих вентилей выпр мител  и инвертора. Дополнительно выход управл ющего сигнала блока 7 соединен с входом на разрешение включени  второй и последующих зон выпр мител  блока 6.

Блок 6 управлени  состоит из последовательно соединенных формировател  8 минимального угла регулировани  и задатчнка интенсивности 9, выход которого подключен к первому информационному входу блока распределени  импульсов 10, его управл ющий вход подсоединен к выходу блока выбора зоны П, а второй информацион252880

и1им макс .значению коэфф. мощности выпр мител . При увеличении коэфф. заполнени  пр моугольных импульсов до макс, значени  формируют сигнал включени  второй и последующих зон управл емого выпр мител , что обеспечивает снижение потерь мощности. 1 ил.

ный вход подключен к выходу блока фазового управлени  12, при этом сигнал , пропорциональный заданному уровню выходного напр жени , поступает

одновременно на входы формировател  8 минимального угла регулировани , блока выбора зоны I1 и на первьй вход элемента И 13, выход которого подключен к входу блока фазового управлени  12, а второй вход объединен с входом блока выбора зоны 11 и подключен к первому выходу импульсного модул тора 14 блока 7 управлени , который , кроме последнего, содержит

генератсгр пилообразного напр жени  15, блок регулировани  частоты 16 и блок распределени  импульсов 17, при этом информационный вход последнего подключен к второму выходу импульсного модул тора 14, тактовый вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напр жени  15, вход которого подсоединен к первому выходу блока регулировани  частоты 16,

второй выход которого подключен к управл ющему входу блока распределени  имцульсов 17, а на вход блока , регулировани  частоты 16 поступает сигнал, пропорциональный заданному

значению частоты напр жени  на выходе инвертора 2. С выхода блоков распределени  импульсов 10 и 17 импульсы управлени  поступают соответственно на управл ющие электроды

тиристоров вьшр мител  и инвертора.

Управление тиристорным преобразователем частоты при двухзонном выпр мителе с естественной коммутацией тиристоров осуществл етс  следующим образом.

При наличии сигнала, пропорционального уровню выходного напр жени  инвертора 2, миро ват ель 8 кш- нимального угла регулировани  формирует импульсы регулировани  с посто нной фазой в моменты П (,2 . , .) кривой напр жени  сети, т.е. им- пульсы с минимальным (нулевым) значением фазоЬого угла регулировани  относительно моментов перехода кривой напр жени  сети через П. За- датчик интенсивности 9 осуществл ет плавньш фазовый сдвиг сформированных импульсов в пределах полупериода кривой напр жени  сети от максимального к минимальному значению угла регулировани . При этом, пока сиг- нал, пропорциональный уровню выходного напр жени  инвертора 2, меньше половины его максимального значени , на выходе блока выбора зоны 11 сформирован сигнал с уровнем логи- . ческого О, что соответствует работе выпр мител  1 на первой зоне регулировани , и под воздействием этого сигнала, поступающего на управл ющий вход блока распределени  им- пульсов 10, импульсы с минимальным углом регулировани  от формировате . л  8 через задатчик интенсивности 9 и через первый информационный вход блока распределени  импульсов 10 по- ступают на управл ющие электроды тиристоров выпр мител . При этом на- пр жение на выходе выпр мител  1 плавно возрастает от минимального значени  до максимального дл  первой зоны напр жени . На входь: блока выбора зоны 11 и блока фазового управлени  12 поступает сигнал с нулевого уровн  с первого выхода импульсного модул тора 14 блока 7 уп- равлени  инвертором, выпр митель 1 с естественной кo {мyтaциeй тиристоров работает с полным выпр мленным напр жением на первой зоне регулировани , т.е. с соответствующим макси- мальньш значением коэффициента мощности , а регулирование величины напр жени  на выходе инвертора 2 осуществл етс  импульсами с вшротно-им- пульсной модул цией (ШИМ), поступа- ющими с первого выхода импульсного модул тора 14 через информационньш вход блока распределени  импульсов 17 на управл ющие электроды тиристоров инвертора 2,

До тех пор, пока коэффициент заполнени  широтно-модулированных им пульсов на втором выходе импульсного

5 10 15 20 25

зо -, , 5

5

модул тора 14 меньше максимального значени , на его первом выходе сформирован уровень логического О, которьш запрещает работу блока фазового управлени  12 и переключени  блока выбора зоны I1 блока 6. Коэф- (}ициент заполнени , пропорциональный заданному уровню выходного напр жени  в импульсном модул торе 14, определ етс  путем сравнени  сигнала, пропорционального уровню выходного напр жени  инвертора 2, и сигнала пилообразного напр жени  с выхода генератора пилообразного напр жени  15. Когда сигнал, пропорциональный уровню выходного напр жени  инвертора 2, больше текущего значени  пилообразного напр жени , на выходе импульсного модул тора формируютс  управл ющие пр моугольные импульсы, первые фронты (0/1) которых определ ютс  нулевым значением пилообразного напр жени , а обратные фронты (1/0) пр моугольных импульсов - моментом превьппени  пилообразного напр жени  с выхода генератора пилообразного напр жени  15 сигнала, пропорционального уровню выходного напр жени  инвертора 2. По пр мым и обратным фронтам управл ющих пр моугольных иьтульсов формируют импульсы на включение и выключение соответствующих вентилей инвертора. Частота следовани  этих импульсов определ етс  величиной сигнала, пропорционального заданному значению частоты напр жени  на выходе инвертора и поступающего на блок регулировани  частоты 16. Частота импульсов на первом выходе блока регулировани  частоты 16 определ ет частоту развертки генератора пилообразного напр жени  15 и, в конечном итоге, количество коммутаций (кратность ШИМ) на периоде выходного напр жени  ннверто- ра 2. Частота импульсов на первом выходе устройства регулировани  частоты 16 измен етс  дискретно так, что частота генератора пилообразного напр жени  15 на 1/6 части периода частоты выходного напр жени  инвертора 2 измен етс  в целое число раз (1, 2,3...). На втором выходе блока управлени  регулировани  частоты 16 формируетс  циклическа  последовательность импульсов с частотой, большей в 6 раз, чем на его первом выходе . При длительности каждого из

5

,шести импульсов 180 эл.град. отно- ситель15ый сдвиг между импульсами 120 эл.град. Под воздействием этих импульсов, поступающих на у;правп ю- щий вход блока распределени  импульсов 17, последний распредел ет управл ющие пр моугольные импульсы, поступающие на его информационный вход, по шести вентильным плечам инвертора 2, т.е. частота импульсов на втором выходе блока регулировани  частоты 16 определ ет частоту выходного напр жени  инвертора 2.

При изменении (например, увеличении ) сигнала задани  по напр жению в импульсном модул торе 14 проис ходит изменение (увеличение) коэффициента заполнени  управл ющих пр моугольных импульсов и соответственное изменение величины напр жени  на выходе инвертора 2. При достижении коэффициентом заполнени  максимального значени  на втором выходе импульсного модул тора 14 на его первом выходе формируетс  сигнал логической 1 на разрешение включени  второй зоны выпр мител  1 и на прохождение через элемент И 13 сигнала, пропорционального заданному уровню выходного напр жени , на вход блока фазового управлени  12, Таким образом , после достижени  коэффициента заполнени  максимального значени  регулирование выходного напр жени  инвертора 2 осуществл етс  амплитудным регулированием посредством выпр мител  1 в промежуточном звене 3 посто нного напр жени , а при коэффициенте заполнени  меньшего максимального регулирование выходного напр жени  преобразовател  частоты осу ществл етс  методом ШИМ инвертора 2. При многозонном вьтр мителе ПММ в инверторе 2 осуществл етс  на первой зоне регулировани , а на пос- ледующих зонах регулирование выходного напр жени  преобразовател  частоты осуществл етс  амплитудным способом посредством вьтр мйтел  1. При этом устройство выбора зоны 1 может иметь несколько выходов, по которым информаци  о зоне поступает в блок

ВНИИПИ Заказ 4628/54 Тираж 631 Подписное Проиэв-полигр., пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектн.а , Л

25

528806

распределени  импульсов 10. Так, при четырехзонном ВИЛ при увеличении сигнала, пропорционального заданно- му уровню выходного напр жени  пре- 5 образовател  частоты, на двух выходах устройства выбора зоны последовательно формируетс  код 00,10,01,11.

Устройство может быть реализовано как на аналоговых, так и на циф- 10 ровых микросхемах.

Технико-экономическа  эффективность предложенного способа определ етс  повьш1ением коэффициента мощ- 15 ности преобразовател  частоты и снижением потерь мощности в нем.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   20 Способ управлени  преобразователем частоты, состо щим из многозонно- го управл емого выпр мител  и автот- номного инвертора напр жени , заключающийс  в том, что задают сигналы , пропорциональные заданному уровню выходного напр жени  преобразовател , и в зависимости от их значений формируют импульсы управлени  вентил ми выпр мител , формируют уп30 равл ющие пр моугольные импульсы, коэффициент заполнени  которых пропорционален заданному уровню выходного напр жени , и по переднему и заднему фронтам указанных импульсов

   35 формируют импульсы на включение и выключение вентилей инвертора, а частоту указанных импульсов регулируют в зависимости от сигнала, пропорционального заданному значению

   40 частоты, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  коэффициента мощности преобразовател  частоты , фop fflpyют импульсы на включение вентилей первой зоны вьтр мите45 л  с углом регулировани , соответствующим максимальному значению коэффициента мощности вьтр мйтел , при увеличении коэф4 1циента заполнени  пр моугольных импульсов до максималь50 ного значени  формируют сигнал включени  второй и последующих зон управл емого выпр мител .