SU1750002A1 - Непосредственный преобразователь частоты - Google Patents

Abstract

Использовано:дл  частотно-управл емых электроприводов с асинхронными электродвигател ми , получающими питание от многофазных источников нерегулируемого напр жени . Сущность изобретени : устр- во содержит основные подключающие вентили 13-30 и дополнительные управл емые вентили 31-36, соединенные попарно последовательно и своими свободными выводами подключенные между анодными и катодными выводами групп 7-12. Общие точки соединени  каждой пары дополнительных вентилей соединены между собой с помощью общей дл  них шины 37 и тем самым образуют контур внутренней циркул ции тока. Это позвол ет исключить инвер- торный режим ОПВ при углах задержки включени  а л/3 и при смене пол рности напр жений на ФВ при углах сдвига р 55°. 1 з.п. ф-пы . 3 ил.

Description

VJ

сл о о о

|N

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  частотно- управл емых электроприводов с асинхронными электродвигател ми, получающими питание от многофазных источ- ников нерегулируемого напр жени , особенно от трехфазных сетей переменного тока 50 Гц , ,

Известен непосредственный преобразователь частоты (НПЧ) с контуром внутрен- ней циркул ции энергии в виде трех пар встречно-параллельно подключенных управл емых вентилей, соединенных в треугольник , вершины которого присоединены к выходным фазным выводам (ФВ) НПЧ.

Однако такой преобразователь очень сложен, так как требует источник питани  (ИП) в виде трех раздельных трехфазных обмоток, фазы которых включены в звезду, а основные подключающие вентили (ОПВ) включены в количестве 36 шт в три пары мостовых выпр мителей, так что общее количество управл емых вентилей 42

Известен НПЧ, выполненный по более простой схеме, в которой используетс  18 ОПВ, по меньшей мере 12 дополнительных управл емых вентил  (ДУВ), при использовании в качестве этих вентилей обычных однбопера ционных тиристоров

Однако этот НПЧ предназначен дл  подключени  к автономному ИП, напр жение на котором регулируетс  пропорционально изменению напр жени , а сам НПЧ предназначен дл  работы только в режиме искусственной коммутации. В системе уп- равлени  таким НПЧ отсутствует фазовое управление импульсами включени  и режим инвертировани  тока асинхронной машины при работе ее в тормозном режиме.

Известен и серийно выпускаетс  НПЧ типаТТС, предназначенный дл  преобразовани  трехфазного напр жени  380 В 50 Гц в регулируемое по частоте f2 от 3 до 50 Гц трехфазное напр жение до 350 В на выходе

Преобразователь содержит шесть тири- сторных групп по три управл емых вентил  в каждой (18 вентилей), соедин ющих его входные выводы (ВВ) с его выходными фазными выводами (ФВ) и блок управлени  включением этих вентилей, который содер- жит датчики состо ни  производимое™ групп этих вентилей, датчики тока ФВ и систему импульсно-фазового регулировани  включением вентилей, позвол ющую плавно регулировать выходное напр жение и осуществл ть инвертирование тока при работе асинхронной машины в режиме торможени 

Преобразователи типа ТТС работают в режиме естественной коммутации и позвол ют получить на выходе плавно измен ющеес  по частоте и амплитуде основной гармоники напр жение в пределах от 3 до 20 Гц с дальнейшим быстрым переходом на частоту 50 Гц в режиме коммутатора, при котором каждый ФВ преобразовател  подключаетс  к соответствующему ВВ, соединенному с ИП с помощью двух встречно-параллельно подключенных вентилей . Хот  преобразователь обеспечивает плавное изменение частоты выходного напр жени  в диапазоне 3-20 Гц, однако длительна  работа асинхронного двигател  при частотах 3-10 Гц сопровождаетс  большими потер ми электрической энергии в двигателе и низким коэффициентом мощности на входе НПЧ. Работа же на частотах ниже 3 Гц становитс  вообще невозможной из-за прерывистого тока в фазах асинхронного двигател  и дальнейшего повышени  потерь в нем при одновременном снижении вращающего момента.

Именно высокой пульсацией фазных токов и вызванным этим повышением потерь в двигателе, при одновременном снижении вращающего момента и коэффициента мощности на входных выводах НПЧ объ сн етс  ограничение нижнего диапазона выходной частоты на уровне 3 Гц.

Следовательно, наиболее близким по технической сущности, выполн емой функции и системе управлени ,  вл етс  НПЧ типа ТТС.

Цель изобретени  - улучшение качества напр жени  на выходе НПЧ и снижение входного тока по сравнению с выходным, а также расширение за счет этого диапазона регулировани  частоты выходного напр жени  в сторону получени  сколь угодно низких частот.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном НПЧ, содержащем шесть вентильных m-фазных групп из основных подключающих вентилей, св зывающих входные выводы преобразовател  и его выходные фазные выводы, и блок управлени , содержащий распределитель импульсов обеспечивающий формирование пол рности на фазных выводах преобразовател  систему фазоимпульсного регулировани , вход щую в формирователи включающих сигналов дл  основных подключающих вентилей , между каждой анодной и катодной группами основных подключающих вентилей , соединенных с каждым фазным выводом , подключены по два соединенных последовательно дополнительных управл емых вентил , общие точки соединени  которых соединены между собой, а блок управлени  дополнен датчиками состо ни 

проводимости дл  указанных дополнительных управл емых вентилей, включенными последовательно формирователем и выходными усилител ми включающих импульсов дл  этих дополнительных вентилей, причем указанный формирователь выполнен обеспечивающим включение дополнительных управл емых вентилей в моменты изменени  пол рности мгновенного значени  питающего напр жени  и своими входами подключен к указанному датчику состо ни  проводимости этих дополнительных управл емых вентилей, к формирователю пол рности напр жени  на фазных выводах преобразовател  и к выходам формирователей включающих сигналов основных подключающих вентилей.

Кроме того, у непосредственного преобразовател  частоты формирователь вклю- чающих импульсов дл  включени  дополнительных управл емых вентилей содержит элемент, обеспечивающий сравнение сигналов с выходов фазодвигател  выпр мительного режима длительностью, соответствующей углу задержки а и длительностью л /3 относительно момента ес- тественной коммутации и в случае Д « - л/3 0 формирующий сигнал на своем выходе, элемент запрета, формирующий сигнал запрета длительностью TI/6 перед моментом изменени  пол рности напр жени  на любом из фазных выводов преобразовател  при наличии в этом интервале провод щих ток дополнительных вентилей , св занный своими входами с соответствующими выходами формировател  пол рности напр жени  и с выходами датчика состо ни  вентилей, контролирующих проводимость дополнительных управл емых вентилей, и многоканальный ключ, через который сигналы длительностью А передаютс  на входы соответствующих выходных усилителей дл  включени  дополнительных вентилей в случае отсутстви  сигнала запрета на выходе элемента запрета .

Сущностью изобретени   вл етс  именно введение между каждой анодной и катодной группами основных подключающих вентилей, соединенных с каждым фазным выводом по два соединенных согласно последовательно дополнительных управл емых вентил , общие точки соединени  которых соединены между собой. Указанное введение дополнительных управл емых вентилей выполнено на самом простом и серийно выпускаемом 18-вентильном непосредственном преобразователе частоты, который обеспечивает все необходимые режимы работы л гинхронного привода Поэтому другой особенностью данного технического решени   вилось введение таких дополнительных блоков в систему управле- 5 ни  преобразователем, которые бы обеспечили не только включение указанных дополнительных управл емых вентилей в заданные моменты времени, но и сохранение всех положительных особенностей из0 вестного преобразовател  таких, например, как сохранение работоспособности при низких значени х коэффициента мощности /(/ 0,5), а также возможность автоматического перехода в режим электрического

5 торможени .

Наличие ДУВ и соответствующей схемы управлени , обеспечивающей их включение в заданные моменты, исключает возникновение импульсов обратного напр жени  в

0 фазных и линейных напр жени х на выходе за вл емого НПЧ в случа х, когда а  /3 и за счет этого повышаетс  его качество, снижаетс  пульсаци  тока в фазах асинхронного двигател  и, следовательно,

5 снижаетс  пульсаци  и его электромагнитного момента.

За счет протекани  тока по ДУВ в моменты , когда мгновенное значение напр жени  на выходе равно нулю, происходит

0 изменение соотношени  между токами на входе и выходе преобразовател  и ток, потребл емый от источника питани , становитс  меньше тока, протекающего по его ФВ.

5 Указанное увеличение угла а (при а  /3 } при снижении частоты f2 в известных НПЧ было ограничено высокой пульсацией напр жений и токов в фазах асинхронных двигателей, поскольку это

0 приводило к резкому снижению КПД. Именно поэтому частота Ь 3 Гц дл  преобразователей серии ТТС выбрана за минимально возможную.

5Введение указанных ДУВ снимает это

ограничение, так как непрерывность фазных токов при любых углах ее л/3 обеспечиваетс  его протеканием по включенным в соответствующие моменты ДУВ, частота включени  которых сохран ет

0 с  посто нной и равной fn 6fi и при fi 50 Гц fn 300 Гц, так что предлагаемый НПЧ становитс  аналогичным трехфазному йн вертору напр жени  с ШИМ на частоте fn 300 Гц. Таким образом, снимаетс  ограниче

5 ние, которое накладывалось на h (mln), ко тора  в предлагаемом НПЧ может быт сколь угодно низкой и установлена на лю бом необходимом уровне.

Поскольку таким комплектом ДУВ с предлагаемой гибкой системой управлени , обеспечивающей все необходимые режимы работы преобразовател , не обладает ни один из известных НПЧ, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличи ми, обеспечивающими достижение заданного положительного эффекта , данное техническое решение предложено к рассмотрению как изобретение.

На фиг,1 приведена принципиальна  схема силовой части преобразовател , на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу; на фиг.З - структурна  схема одного из возможных вариантов выполнени  систем управлени  НПЧ.

Преобразователь имеет три выходных фазных вывода (ФВ) 1-3 и, при m 3, три входных вывода (ВВ) 4-6, шесть групп 7-12 основных подключающих вентилей (ОПВ) 13-30, нечетные из которых вход т в нечетные (катодные) группы 7, 9,11, а четные ОПВ вход т в четные (анодные) группы 8, 10, 12. Шее .ч, дополнительных управл емых вентил  31-36 также включены в группы 7-12, а их общие точки соединени  соединены общей шиной 37. Датчики 38-40 тока контролируют ток ФВ 1-3 преобразовател  И, 2, з, соответственно.

Блок41 управлени  формирует на своих выходных выводах включающие сигналы дл  ОПВ и ДУВ. Его входные выводы подключены к ФВ 1-3 и ВВ 4-6, а также к выходам датчиков 38-40 тока. ФВ 1-3 через датчики 38-40тока подключены к выходным клемам А,В,С дл  подключени  тренхфаз- ной симметричной нагрузки 42 в виде асинхронного двигател .

На фиг.З приведена структурна  схема системы управлени , на которой показаны основные платы, вход щие в нее, и задающий генератор (ЗГ)43 частоты far- кратной частоте fa выходного напр жени  (faк Kfs, где К - целое число). Вход ЗГ 43 св зан с внешним управл ющим устройством. Выход ЗГ 43 подключен к входу платы 44 формировател  пол рности напр жени . Плата 45 синхронизации ПС имеет входы, св занные с входными выводами 4-6, и выходы, подключенные к платам 46 и 47 фазосдвига- телей ФС. Плата 48 датчиков состо ни  вентилей (ДСВ) своим выходом св зана с формирователем 49 режимом работы ФРР, Выходы указанных плат подключены к входам платы 50 управлени  фазой включени  (УФВ) основных вентилей, выходы с котррой подключены к выходным усилительным кас- кадам(ВУК)51-53дл  включени  ОПВ, подключенных к ФВ 1-3 соответственно. Выходной усилитель 54 дл  включени  ДУВ

(ВУД) своим входом подключен к выходу формировател  55 сигнала дл  ДУВ (ФСД), который своими трем  раздельными входами св зан с отдельным выходом ДСВ 48,

сигнал на выходе которого формируетс  при наличии провод щих ток ДУВ, и с выходами ФПН 44 и ФС 46. Известно, что даже при угле а задержки включени  управл емых вентилей, равном нулю ( о. 0), на выходе мостового

выпр мител  присутствует пульсаци  выпр мленного напр жени  Д U Umsin60 0,866Um, т.е. 13,4% от амплитудного значени  (фиг.2а).

Дл  регулировани  выходного напр жени  используетс  введение угла задержки ( а 0), что приводит к увеличению глубины пульсации выходного напр жени  и снижению его среднего и амплитудного значений При а тг/3 (и условии мгновенной коммутации ) мгновенное значение напр жени  перед коммутацией достигает нул , а амплитуда напр жени  после коммутации составл ет 0,866Um. При а л/3 мгновенное значение напр жени  на выходе мостового

выпр мител  измен ет пол рность (фиг,2а). Напр жение между двум  ФВ противоположной пол рности (например, между ФВ 1 и ФВ 2 в интервале от 0 t Ti/З, см. фиг.2б,в)  вл етс  напр жением на выходе

мостового выпр мител  Ud( а.}. Фазным напр жением (на ФВ 1, ФВ 2, ФВ 3 фиг.2б,в,г соответственно)  вл етс , в зависимости от рассматриваемого момента Ud( #)/3 и 2Ud( О- )/3. Поэтому в моменты, когда на

выходе выпр мител  по вл етс  обратное напр жение, это напр жение по вл етс  и на всех ФВ. При по влении обратного напр жени  происходит быстрое снижение фазного тока. Поэтому максимально возможный угол а существующих НПЧ ограничен возникновением прерывистого тока по ФВ НПЧ, соответственно, пофазам асинхронного двигател , что в свою очередь приводит как к пульсации и снижению

вращающего момента, так и к существенному росту потерь в асинхронной машине, в том числе и на гистерезис.

За счет наличи  инверторного режима работы ОПВ 13-30 имеет место низкий коэффициент мощности, потребл емой НПЧ от ИП (на ВВ 4-6).

Существенно улучшить положение можно за счет использовани  ДУВ 31-36, включение которых необходимо осуществл ть

при а ж/3 на угол А «- /3 0 , при изменении пол рности напр жени  Включение ДУВ приводит к образованию контура внутренней циркул ции тока, по которому происходит в момент изменени  пол рности линейного напр жени  ИП замыкание всех ФВ НПЧ в провод щем дл  протекающего по ним тока напр жении. Это приводит к поддержанию мгновенных значений тока, протекающего по ФВ, и самозапиранию равнее проводивших ток ОПВ. При этом включаютс  и провод т ток те из ДУВ, которые подключены к ФВ одноименным силовым электродом, что и проводивший ток ОПВ. Иначе говор , если проводили ток ОПВ 17,22 и 29, то при изменении пол рности включаетс  ДУВ 31,34 и 35. Новое включение ОПВ с заданным углом приводит к запиранию ранее проводивших ток ДУВ. Таким образом включение ДУВ при изменени х пол рности напр жени  при углах о;  /3 исключает по вление импульсов обратной пол рности в линейном и фазном напр жении НПЧ и снижает пульсацию тока в фазах асинхронной машины. Од- новременно за счет исключени  кратковременных инверторных режимов повышаетс  коэффициент мощности потребл емой НПЧ от ИП и снижаетс  входной ток НПЧ. Поскольку при каждом включении ДУВ одновременно происходит запирание всех ОПВ, то при изменении пол рности напр жени  на любом i-м ФВ НПЧ должно производитьс  включение ОПВ (с тем же заданным углом ), но из противоположной подключенной к этому i- му ФВ группы Так, если проводили ток ДУВ 31, 34 и 35, то при смене пол рности напр жени  на ФВЗ и очередном включении ОПВ 17, 24 и 30, по сохранении направлени  то- ков Н,з + - к фазам нагрузки 42, a h - - от фазы нагрузки 42, ДУВ 31 запираетс , ОПВ 30 не включитс , но останутс  проводить ток ДУВ 34 и 35. Пол рность напр жени  на ФВ 3 изменитс  на обратную, но реактивный ток з ФВ 3 потечет от ФВ 2 через ДУВ 34 по шине 37 к ДУВ 35 и ФВ 3 к фазе С нагрузки 42. За счет тока, протекающего по этой цепи, ток через ОПВ 24 (i24) снизитс  на величину тока з i2, протекаю- щего по ФВ 2 (i24 ) При этом за счет протекани  тока по контуру внутренней циркул ции происходит снижение тока через ОПВ и исключение режима инвертировани  реактивного тока асинхронного двигател .

Поэтому при угле р запаздывани  тока относительно напр жени  менее 60° (л/3 по частоте выходного напр жени ) форма напр жени  на фазах симметричной нагруз- ки будет такой, как показана на фиг.26,в,г. Дл  удобства изображени  выбрана частота h 0,25fi, т.е. Та 4Ti. Кроме того, на тех же ос х, чтд и фазные напр жени , низкими

гф моугольнмками показаны сигналы Ui,U2,l)3 (выше соответствующих осей t) и Ui,L)2,U3 (ниже этих же осей t) на выходе распределител  импульсов РИ в системе управлени  НПЧ, которые задают пол рность напр жени  на соответствующих ФВ 1 и ФВ 3. Чтобы не затен ть все диаграммы фазных напр жений UA.UB.UC, ток протекающий по ФВ, показан только дл  ФВ 1 - и (фиг.2в) наложенным на фазное напр жение UA (ФВ 1). За момент to 0 выбран момент равенства нулю мгновенного напр жени  UA, после изменени  пол рности напр жени  на выходе РИ с - на +. Считаем, что к этому времени реактивный ток i2 ФВ 2 уже успел снизитьс  до нул  и все ДУВ выключены . Включение ДУВ дл  замыкани  всех ФВ между собой приводит к запиранию проводивших ток ОПВ и образованию нулевой площадки в кривых мгновенных значений всех фазных напр жений и наклонных площадок в кривых мгновенных значений фазных токов.

В момент t 0 (t Д А/ОД , где од - углова  частота напр жени  на выходе НПЧ, в данном случае 0,25«1 ) на ОПВ групп 7,10 и 11 подаетс  включающий сигнал с заданным углом а. л/3 , но включаютс  только два ОПВ из групп 10 и 11, которые подключают ФВ 2 и ФВ 3, например , к ВВ 6,5. ОПВ из группы 7 не включаетс , несмотр  на подачу включающего сигнала, так как ДУВ 32 и 35 остаютс  включенными и через них с ФВ 1 кФВ 3 протекает реактивный ток, снижающий ток, протекающий по включенному ОПВ группы 11. Далее процесс происходит описанным выше образом , вплоть до момента Т2/6. Считаем, что к этому времени реактивный ток И снизилс  до нул  и к моменту Т2/6 - очередного изменени  пол рности напр жени  Use (между ВВ 5 и 6) ДУВ 32 и 35 заперлись.

Последующа  подача включающего сигнала на соответствующие ОПВ приведет лишь к включению двух ОПВ, по одному в группах 7 и 10, а ДУВ 34 и 35 останутс  проводить реактивный ток is ФВ®3, подключив соответственно ФВ 3 к ФВ 2.

После момента t 2 Tg/6 T2/3 должна произойти смена пол рности напр жени  на ФВ 2 и при этом ФВ с помощью ДУВ 31 и 34 будет подключен к ФВ 1, а реактивный ток Н будет снижать ток, протекающий чпо включенному ОПВ группы 7 в соответствии с вертикально заштрихованной частью в кривой тока in (фиг.26). В зависимости от режима работы асинхронного двигател  42 нагрузки (фиг.1) фазный ток перед изменением пол рности может быть по мгновенному значению близок к амплитудному значению тока той фазы, к которой производитс  подключение , однако, при р 60° этот ток всегда меньше тока той фазы, к которой осуществл етс  подключение. Поэтому, когда происходит включение ОПВ, реактивный ток быстро снижаетс .

Таким образом контур внутренней циркул ции тока (КВЦТ), который образуетс  каждый раз при включении ДУВ, обеспечивает сглаживание пульсаций тока в фазах асинхронного двигател  и исключает необходимость перевода ОПВ в инверторный режим .

Очевидно, что набором соответствующего числа интервалов проводимости Atn Ti/6 внутри интервалов Т2/6 можно получить любое значение частоты f2 f 1/n. Если n - целое число, в напр жении на ФВ НПЧ будет отсутствовать несимметри , средние и действующие значени  полуволн напр жени  на всех. ФВ будут равны между собой, а в фазных токах будет отсутствовать посто нна  составл юща  и субгармонические.

Снижение частоты fa выходного напр жени  достигаетс  при увеличении числа п, Так, при fi 50 Гц и п 17 h 3 Гц, а при п 20-fa 2,5 Гц. Чем ниже частота выходного напр жени , тем больше должен быть угол а и больше угол Д включенного состо ни  ДУВ. Однако глубина пульсаций фазного тока асинхронного двигател  42 возрастает незначительно, так как частота включений ОПВ сохран етс  посто нной fn 6 fi 6 х 50 300 Гц, а фазный ток на любой низкой частоте путем соответствующего изменени  угла а может поддерживатьс  на любом необходимом уровне.

Таким-образом низкий предел частоты выходного напр жени  и его значение могут быть снижены до любого наперед заданного значени .

Система управлени  предлагаемым НПЧ может быть выполнена на основе выпускаемых серийно преобразователей частоты серии ТТС, имеющих два типоисполнени  ТТС-63-350-50 ОМ (с естественным охлаждением) и ТТС-160-350-50 Ом (с принудительным воздушным охлаждением ). Опуска  р д плат, не имеющх принципиального значени  дл  работы НПЧ, структурна  схема блока управлени  41 (фиг. 1) примет вид, приведенный на фиг.З. Она содержит следующие основные платы (фиг.З): с задающего генератора (ЗГ) 43, сигнал на выходе которого в виде импульсов частотой far, например, в шесть раз выше выходной частоты h преобразовател , поступает на плату 44 формировател  пол рности напр жени  (ФПН) на ФВ 1-3 НПЧ.

На этой плате установлен распределитель импульсов (РИ) в виде пересчетного кольца на триггерах, преобразующий сигнал far в парафазных сигналов UiDi: U2U2;

1)з11з длительностью Т2/2, взаимный сдвиг между которыми Ui; 1)2; Ua и Ui; 1)2: Оз составл ет 120° по частоте.

Кроме того, на ФПН 44 поступают р д сигналов: fMaKc - ограничивающего предельную частоту far, при которой НПЧ переходит в режим коммутатора, при котором каждый из ФВ подключаетс  к соответствующему ВВ с помощью двух встречно-параллельно соединенных ОПВ; ВП - НЗ - эти сигналы

определ ют пор док следовани  фазных напр жений, соответствующий вращению асинхронного двигател  вперед и назад.

Дл  управлени  напр жением на ФВ 1-3 НПЧ предназначен канал дл  формировани  системы сигналов, каждый из которых синхронизирован относитепьно положительной или отрицательной полуволны напр жени  на ВВ 4-6, подключенных к /1П.; Эти сигналы имеют подвижный передний

фронт и неподвижный задний фронт, совпадающий с моментом изменени  пол рности питающего напр жени . Канал содержит плату 45 синхронизатора (ПС) и две платы 46 и 47 фазосдоигателей (ФС), определ ющих

момент включени  ОПВ в группах 4-12 (фиг.1) в выпр мительном (углы а ) и в ин- верторном (углы /) режимах. ПС формирует сигналы пол рности питающего напр жени  1Ц+), U4-); UsH, Us(-): U6(+), UG(-), которые подаютс  на входы плат ФС 46 и 47. Кроме того, на отдельные входы этих плат 46 и 47 подаетс  сигнал управлени  углом аи/ соответственно. Канал раздельного управлени  тиристоров содержит плату 48

датчиков состо ни  вентилей (ДСВ), в которую вход т датчики состо ни  ОПВ, вход щих в группы 7-12, и дополнительный датчик дл  контрол  состо ни  проводимости ДУВ. Канал раздельного управлени 

ОПВ содержит также плату 49 формировани  режимов работы (ФРР) групп ОПВ соответственно выпр мительного и инверторного, При низком cos f (p 60°) или при тормозном режиме подключенного

к НПЧ асинхронного двигател  запрещаетс  включение ДУВ 31-36 (фиг.1), и НПЧ переходит в основной заложенный в нем режим работы, при котором после смены пол рности напр жени  на каждом ФВ

РПВ проводившей ранее группы переход т в инверторный режим и передают в ИП ре- активныйток каждой данной фазы нагрузки. Сигналом с необходимости перехода НПЧ в основной режим работы с инвертированием

реактивного тока  вл етс  сигнал с соотет- ствующего выхода ДСВ 48 о наличии, по меньшей мере двух, провод щих ток, ДУВ и сигнала необходимости изменени  пол рности напр жени  на одном из ФВ.

Выходы рассмотренных формирователей 44,46,47 и 49 подключены к входам платы 50 управлени  фазой включени  (УФВ) дл  ОПВ 13-30, на которой осуществл етс  формирование 18-ти сигналов (по числу ОПВ), реализующих заданный алгоритм управлени  НПЧ. Указанные сигналы формируютс  на выходе УФВ 50, в результате логического суммировани  выходных сигналов с плат: пол рности напр жени  - платы 44 при заданной частоте, среднего значени  напр жени  плат 46 и 47 и раздельного управлени  режимом работы - платы 49. Дл  обеспечени  надежного включени  ОПВ каждый импульс на выходе УФВ 50 усиливаетс  по мощности на платах выходных усилительных каскадов (ВУК) 51-53 (отдельно дл  каждого ФВ 1-3 НПЧ соответственно ВУК1, ВУК2,ВУКЗ. Кроме упом нутых плат, содержащихс  в блоке 41 управлени , аналогичных таковым известного НПЧ, конкретное исполнение которых измен етс  и совершенствуетс  в соответствии с последними разработками, блок 41 (фиг.1) дополнен выходным усилителем 54 дл  включени  ДУВ (ВУД) и формирователем 55 сигналов дл  включени  ДУВ (ФСД).

В наиболее простом случае необходимо и достаточно дл  работы предлагаемого НПЧ подавать включающие импульсы на все ДУВ 31-36 в моменты изменени  пол рности соответствующего линейного напр жени , на которое подключены провод щие ток ОПВ. Поэтому ВУД 54 может быть выполнен в виде импульсного усилител  с шестью раздельными выходами (по числу ДУВ 31-36), который усиливает сигнал, поступающий на его вход с выхода ФСД 55. При длительности tone бЬпв/fth каждого включающего ОПВ сигнала, установленной из услови  его об зательного сн ти  при изменении пол рности линейного напр жени  дл  трехфазной сети и мостового выпр мител  вопв - 2  /3 - а и приа л/3 + А пол- учаем, что А - допустимое врем  включенного состо ни  ДУВ - лежит в пределах 0 А л/3, где 9опв и А - углы проводимости ОПВ и ДУВ соответственно, практически совпадающие по дпительности с длительностью соответствующих включающих сигналов, отсчитываемые по напр жению частотой fi ИП и при этом всегда вопв ui Ti/6. Поэтому дл  формировани  сигналов, подаваемых на

вход ВУД 54, ФСД 55 может содержать элемент 6ИЛИ-НЕ, входы которого св заны с выходами формирователей включающих сигналов длительностью Gone дл  каждой 5 пол рности каждой фазы ИП, содержащемс  в ФС 46. Кроме того, ФСД 55 должен содержать элемент запрета, запрещающий подачу сигнала с выхода упом нутого элемента 6ИЛИ-НЕ на вход ВУД 54 в случае,

0 когда на двух его входах, св занных соответствующими выходами ДСВ 48, и ФПН 44 присутствуют сигналы проводимости ДУВ при наличии сигнала о необходимости изменени  пол рности напр жени  на одном из

5 ФВ НПЧ. Этот элемент может быть выполнен на основе логических элементов 2И, входы ФСД 55 которого св заны с упом нутыми выходами ДСВ 48- и ФПЧ 44, выход которого подключен к первому входу эле0 мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 2ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу рассмотрен-; ного ранее 6ИЛИ-НЕ, а выход этого элемента уже подключен ко входу ВУД 54.

Очевидно, что запрет на включение ДУВ

5 приводит к автоматическому переходу на инверторный режим работы ОПВ. После завершени  инверторного режима и при а л:/3восстанавливаетс  включение ДУВ и непосредственна  передача реактивного

0 тока с фазы на фазу нагрузки.

По мере роста частоты f2 выходного напр жени  и, соответственно, среднего значени  напр жени  в течение каждого полупериода на ФВ НПЧ, уменьшаетс  угол

5 а запаздывани  включени  ОПВ и при включени . ДУВ прекращаетс . От этого момента НПЧ работает в режиме всех известных НПЧ и инвертирует реактивный ток после изменени  пол рности на0 пр жени  на соответствующем ФВ.

Таким образом обеспечиваетс  не только режим инвертировани  реактивного тока асинхронного двигател  при больших углах ( (р ((f 55°), но и автоматический переход

5 НПЧ в режим возбуждени  асинхронной машины при генераторном торможении, а также самосто тельный возврат к включению ДУВ при снижении р 55° и увеличении а (р/3. Дл  низких частот fa, при которых

0 а р/3 угол сдвига р между током и напр жением , как правило, значительно меньше 55°, и за счет включени  ДУВ обеспечиваетс  существенное улучшение качества выходного напр жени  и сглажи5 вание тока, протекающего по фазам нагрузки . Это приводит к снижению потерь в асинхронном двигателе на гистерезис, к снижению пульсаций вращающего момента и среднего значени  момента при одинаковом действующем значении фазных токов и напр жений, к общему повышению КПД и коэффициента мощности на входе предлагаемого НПЧ по сравнению с аналогичными режимами работы асинхронного двигател  от известного НПЧ на тех же частотах Это, в свою очередь, позвол ет снизить минимальное значение частоты fa выходного напр жени  ирасширить экономически целесообразный диапазон регулировани  частоты с помощью НПЧ.

Claims (1)

1. Формула изобретени  1. Непосредственный преобразователь частоты, содержащий шесть вентильных т- фазных групп основных подключающих вентилей, одни соответствующие одноименные выводы каждой группы которых соединены с входными выводами, а другие объединены и подключены к соответствующему фазному выходному выводу, блок управлени , состо щий из распределител  импульсов с формирователем напр жени  на фазных выводах преобразовател  и сис- темь фазоимпульсного регулировани , вход щей в формирователи включающих сигналов дл  основных подключающих вентилей , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества напр жени  на выходе преобразовател  и снижени  входного тока по сравнению с выходным, а также расширени  за счет этого диапазона регулировани  частоты выходного напр жени  в сторону получени  сколь угодно низких частот , между каждой анодной и катодной группами основных подключающих вентилей , соединенных с каждым фазным выводом , подключены по два соединенных последовательно введенных дополнительных управл емых вентил , общие точки которых соединены между собой, а блок управлени  дополнен датчиками состо ни  проводимости дл  указанных дополнительных управл емых вентилей и включенными

   последовательно формирователем и выходными усилител ми включающих импульсов дл  этих дополнительных вентилей, причем указанный формирователь выполнен обеспечивающим включение дополнительных управл емых вентилей в моменты изменени  пол рности мгновенного значени  питающего напр жени  и своими входами подключен к указанному датчику состо ни 

   проводимости этих дополнительных управл емых вентилей, к формирователю пол рности напр жени  на фазных выводах преобразовател  и к выходам формирователей включающих сигналов основных подключающих вентилей.

   2 Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что формирователь включающих импульсов дл  включени  дополнительных управл емых вентилей содержит

   элемент, обеспечивающий сравнение сигналов с выходов фазосдвигател  выпр мительного режима длительностью, соответствующей углу задержки а , и длительностью тс /3 относительно момента естественнной коммутации, и в случае - -л: /3 0 формирующий сигнал на своем выходе, элемент запрета, формирующий сигнал запрета длительностью л /6 перед моментом изменени  пол рности напр жени  на любом из фазных выводов преобразовател  при наличии в этом интервале провод щих ток дополнительных вентилей, соединенный своими входами с соответствующими выходами формировател  пол рности напр жени  и с выходами датчиков состо ни  вентилей, контролирующих проводимость дополнительных управл емых вентилей, и многоканальный ключ, обеспечивающий передачу сигналов длительностью Л на входы соответствующих выходных усилителей дл  включени  дополнительных вентилей в случае отсутстви  сигнала запрета на выходе элемента запрета.

   d.S

   NN

   I

   MA

   Tnzrzn

   А АЛ л

   JXINNN

   АЛЛА

   4JA

   sJN

   УП/1И/1

   Z

   JLZ

   JA

   sJNNNN

   , i i i i NNN

   ЫААА/

   NNJMN r -f

   Ј. Ј. Ii i 5t

   /7

   i А Л / А ™ Я Ј ™ К К 9 № -L6 L Ы i9 JL$ J.

   l/ f/ Kli4 К IV К i Ч