SU1398051A1 - Способ управлени @ -фазным преобразователем с непосредственной св зью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в статических преобразовател х. Цель изобретени  - улучшение гармонического состава напр жени  сети. Из напр жений сети вьщел ют т-фазную систему напр жений неосновной гармоники , фиксируют моменты перехода напр жений через ноль. В указанные момен- .ты формируют импульсы, регулируют их фазу и используют их дл  управлени  вентил ми. 9 ил.

Description

со со

00

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к силовой преобразовательной технике, и может быт йЬпользовано дл  снижени  уровн  не- основной гармоники произвольной крат йости в общепромышленных и автоном- йых п-фазных системах электроснабжени  стабильной или измен ющейс  частоты .-

Целью изобретени   вл етс  улуч1ае ние гармонического состава напр жени сети.

На. фиг. 1 представлена структурна  Схема устройства, реализующего спо- на фиг.2 - крива  напр жени  реактора, формируема  из участков ёинусоид напр жений неосновной гар- «гоники без посто нной составл ющей; йа фиг.З диаграмма импульсов уп- йавлени  вентил ми при отсутствии фазового сдвига их относительно выбран rtoro начала отсчета; на фиг.4 - крива  выпр мленного тока реактора; на фиг.5 - крива  напр жени  реактора, содержаща  посто нную составл ющую; на фиг.6 - диаграмма импульсов управлени  вентил ми, сдвинутых на УГОЛ 9 30 относительно выбранного начала отсчета; на фиг.7 - кри- в-а  рыпр мленного тока реактора (L   00 ); на фиг.8 - кривые сетевого iloKa преобразовател ; на фиг.9 - регулировочна  характеристика устройства . Способ управлени  преобразователе Ъ; непосредственной св зью .примени- ,; к т-фазной электрической се- т частотой со, заключаетс  в формировании последовательности распре- дёл емых по вентил м импульсов уп- Р1авлени  путем поочередного выполнени  следующих операций:

выделени  из несинусоидального напр жени  сети т-фазной системы на- пр жений неосновной гармоники частотой tt,; (где - кратность гармоники ) ;

формировани  из этой системы тканальной последовательности импуль-

,,.о сов управлени  длительностью 360 ; m

и частотой , ;

синхронизации полученных импульсов с моментами перехода через нуль напр жений -и гармоники;

одновременном регулировании фазы всех импульсов пропорционально измеренному уровню ) -и гармоники в сети.

Устройство, реализующее способ (фиг.1), содержит известный вентильный преобразователь 1 частоты, выполненный , например, по трехфазной нулевой схеме на полностью управл емых ключах с принудительной коммутацией ) . Входные зажимы преобразовател  подсоединены к фазам А, В, С сети с несинусоидальным напр жением и, и частотой СО, , а выходные - к реактору 2.Устройство дл  управлени  преобразователем 1 состоит из измерител  3, выдел ющего из несинусоидального напр жени  сети трехфазную систему фазных напр жений ) -и гармоники, нуль-органов 4, выходы которых соединены с входом пересчетного блока 5. Два выхода блока 5 через коммутатор 6 подаютс  на фазо- сдвигающие блоки 7, а третий соедин етс  с одним из них непосредственно . Импульсы управлени  с выходов блоков 7 через усилитель 8 мощности подаютс  на управл емые ключи преобразовател  1. Кроме того, в устройство входит выпр митель 9, на вход которого поступает т-фазна  система напр жений ) -и гармоники, а также фильтр 10 пр мой последовательности -и гармоники, выходной сиг нал которого используетс  дл  изме- нени  пор дка чередовани  импульсов управлени  вентил ми с помощью электромеханического или бесконтактного коммутатора 6.

Устройство работает следующим образом .

При по влении в сети напр жени  и 5 -и гармоники на выходе измерител  3 по вл етс  трехфазна  система напр жений этой гармоники, котора  в общем случае может иметь пор док чередовани  фаз: либо обратный: . В общем случае векторы неосновной гармоники сдвинуты на угол V 0-360 относительно векторов основной.

Далее трехфазна  система напр жений (фиг.2) поступает на вход нуль-органов 4, формирующих короткие (тактовые) импульсы в моменты перехода напр жений сети через нулевое значение, которые поступают затем на вход блока 5. На выходе блока 5 по вл етс  три последовательности импульсов длительностью 120 и частотой 5 сз , сдвинутых между со бой на 120 (фиг.З).

Если такие импульсы, синхронизированные с моментом перехода напр жени  А через нулевое значение, подавать , мину  блоки 7, через усилитель 8 на входы силовых ключей, то к реактору 2 будет прикладыватьс  напр жение пилообразной формы (фиг.2) , не содержащее посто нной составл ющей (поскольку площади, ограничен- IQ ные положительными и отрицательными частками кривой Uj(t) равны друг другу). Ток в реакторе при этом не протекает (фиго4), поскольку в напр жении реактора U отсутствует посто- 5  нна  составл юща , а дл  переменной составл ющей тока индуктивное сопротивление реактора бесконечно большое (так как L оо ).

Если пор док чередовани  напр же- jn НИИ -5 -гармоники в сети (а, следовательно , и на выходе измерител  3) изменитс  на обратный, на выходе фильтра 10 по вл етс  сигнал, воздейст- вующий на коммутатор 6 импульсов, пе- 25 реключающий две (из трех) последовательности импульсов управлени ,формируемых блоком 5. Таким образом, не зависимо от пор дков чередований фаз . основной и неосновной гармоник в сети, на ключи преобразовател  1 всегда поступают импульсы управлени , пор док чередовани  которых совпадает с пор дком чередовани  фаз

-й гармоники.Без этого услови  нельз  осуществить процесс выпр млени  -й гармоники.

Если сигналом, пропорциона льным уровню напр жени  - -и гармоники, полученным на выходе выпр мител  9, 40 с помощью фазосдвигающих устройств 7 одновременно сместить импульсы управлени  на угол 9 (например, в сторону отставани , фиг.6), то в кривой напр жени  реактора Uj . 45 по вл етс  посто нна  составл юща  (фиг.5), а в реакторе начинает протекать вьтр мленньй ток значительной величины (фиг.7), ограничиваемый лишь активными сопротивлени ми проводов, 50 вентилей, контактов, обмотки реактора и т.п. Поскольку сумма этих сопротивлений очень мала и составл ет доли ома, то даже незначительное увеличение угла 0 (от нул  до нескольких 55 градусов) будет вызывать резкое изменение тока в реакторе (от нул  до его номинального тока). Крива  сетевого тока дл  рассматриваемого варианта

30

Q 5

n

5 .

0 5 0 5

0

силовой схемы с преобразовател  1 (фнг.8) имеет вид пр моугольника частотой -JtO, и длительностью 120° (подобно сетевому току выпр мител , собранного по трехфазной нулевой схеме и подключенного к сети частотой И, ) .

Амплитуда сетевого тока (1;)д, , фиг.8) плавно регулируетс  (вручную или автоматически) путем изменени  фазы Q импульсов управлени . При этом за счет проте- канид, данного тока возникает падение напр жени  на элементах сети (обмотках генераторов и трансформаторов , лини х, реакторах и т.д.), благодар  чему уровень v -и гармоники в данной точке сети может быть существенно снижен (практически до нескольких вольт). Регулировочна  характеристика 1, F i (6) (фиг.9) представл ет собой отрезок синусоиды и при малых угла 0 будет линейной .

Если несинусоидальность напр жени  возникает от нелинейной нагрузки , подключенной к тем же шинам,что и преобразователь, то ток 1 -и гар-. МОНИКИ этой нагрузки будет почти весь замыкатьс  на преобразователь и только незначительна  его часть, создающа  напр жение . на шинах, распростран етс  по элементам се-, ти. Отношение между токами -и гармоники , ответвл ющимис  в сеть и преобразователь, равно отношению их эквивалентных проводимостей.

В случае однофазной сети устройство управлени  упрощаетс , так как из нее исключаютс  фильтр 10 и коммутатор 6. Сетевой ток однофазного преобразовател , имеет вид пр моугольников длительностью 180° и частотой со, . Однофазные устройства могут быть использованы и в многофазных сет х (по одному на каждую фазу сети), однако установленна  мощность ключей и реакторов при таком пофаз- ном включении будет выше, чем в мно- гофазньк устройствах, где можно ис- ;Пользовать один общий преобразователь и реактор на все фазы .

Независимо от причин по влени  -и гармоники в напр жении одно- или многофазной сети, ПЧ представл ет дл  источника напр жени  1/ на- грг зку с очень малым, не завис щим от частоты, активным сопротивлени5

ем в виде управл емого выпр мител , короткозамкнутого на реактор.

Применение предлагаемого способа управлени  позвол ет по сравнению с известным улучшить качество электрической энергии в сети путем создани  вентильньгх фильтров, эффективность работы которых благодар  частотному преобразованию фильтруемой гармоники не зависит от колебаний частоты в сети, а также изменени  параметров реактивных элементов .Вентильные фильтры могут быть легко перестроены (по цепи управлени ) на фильтрацию любой гармоники в напр жении сети, начина  от субгармоиик, где обычные ЬС-фш1ьтры вообще неработоспособны, вплоть до очень высоких. Перестраиваемые фильтры в первую очередь не- бЙходимы. дл  обеспечени  качества электрической энергии в сет х с мощными нелинейными нагрузками, работающих в переходных режимах (управл емые вьтр мители прокатных станов, тиристорные регул торы напр жени  с фазовым управлением, дуговые пе- чи и т.п.), вследствие чего уровни гармоник тока на их зажимах непрерывно измен ютс . Предлагаемый способ позвол ет настраиватьс  на ту гармонику спектра, уровень кото;рой в данный момент времени максиIмален .

980516

Кроме того, способ обеспечивает возможность плавного регулировани  коэффициента ослаблени  фильтруемой g гармоники и этот коэффициент всегда можно поддерживать на заданном уровне .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  т-фазным преоб10 разователем частоты с непосредственной св зью, нагруженным реактором, заключающийс  в том, что формируют импульсы управлени  вентил ми преобразовател , длительность которых рав15 на длительности провод щего состо ни  вентилей соответствующей фазы, с частотой $2 , отличной.от частоты сети $7,, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  гармоническо20 го состава сети, вьщел ют из напр - . жений сети га-фазную систему напр жений неосновной гармоники частотой ,, где -V - кратность гармоники в каждой фазе, фиксируют моменты пе25 рехода через ноль напр жени  -и гармоники , в указанные моменты формиру- ют импульсы длительностью 21Г/т частотой S7 , , измер ют напр жение )-й гармоники и используют его дл 

   20 регулировани  фазы сформированных импульсов , после чего используют эти импульсы в качестве указанных импульсов управлени  вентил ми преобразовател  .

   t

   Фиг,

   -а

   JL:.J.

   Фиг. 5

   Фиг.В

   Фие.7

   1

   %

   I

   2Х

   0.8

   ОА

   J20

   м1

   Va/jf

   Уй//

   u4t

   Ijf.epoff

   30

   60

   90

   Фиг.З