SU748793A1 - Способ управлени трехфазным мостовым инвертором - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано в вентильных преобразс вател х частоты с широтно-импульсной модул цией выходного напр жени  дл  питани  двигателей переменного тока.

Известен способ управлени  тиристорами автономного трехфазного мостового инвертора с групповой коммутацией путем широтно-импульсной модул ции выходного напр жени  с одновременным выключением по окончании импульса управлени  тиристоров двух фаз одной группы. .1 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ управлени  трехфазным преобразователем частоты, основанный на формировании синусоидальных выходных напр жений в инверторе с индивидуальной коммутацией. При данном способе управлени  в течение каждой шестой части периода выходного напр жени  одну фазу, имеющую экстремальное (положительное или отрицательное) значение , непрерывно подключают к соответствующему (положительному или отрицательному) зажиму источника .питани , а две другие фазы в течение

указанной одной шестой части периода . переключают в соответствии с прин - тым законом модул ции от одного зажима источника к другому, причем вкачестве непрерывно подключаемой фазы поочередно через шестую часть периода используют каждую из фаз нагрузки. При данном способе управлени  также используют нулевой режим работы

10 вентилей в течение одной шестой части периода поочередно дл  1 аждой фазы. В течение указанной одной шестой части периода в двух других фазах осуществл ют поочередное управление

15 вентил ми на каждом тактовом интервале 2 .

Недостатками известного способа  вл ютс  значительное число переключени  силовых вентилей, что ухудшает

20 энергетические показатели преобразовател , а также возможность реализации данного способа только в инверторах с индивидуальной коммутацией.

25 Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и улучшение энергетических показателей за счет снижени  числа переключений силовых вентилей трехфазного мостового инвертора.

Поставленна  цель достигаетс  тем что н способе управлени  трехфазным мостоБЬ7М инвертором, заключающемс  в том,что непрерывно подключают в течение каждой шестой части периода выходного напр жени  фазу, имеющую экстремальное значение, к -соответствующему зажиму источника питани , а также переключают в течение указанной шестой части периода фазу, опережающую непрерывно подключаемую фазу на 120 эл.град., от одного зажима источника питани  к другому и фазу, отстающую от -непрерывно подключаемой фазы на 120 эл.град., в конце указанной шестой части периода к соответствующему зажиму источника питани , причем в качестве непрерывно подключаемой фазы поочередно через шестую часть периода используют каждую из фаз нагрузки, задерживают подключение фазы, отстающей от непрерывно подключаемой фаз на 120 эл.град., в течение указанной шестой части периода на врем , равное минимальной паузе в выходном линейном напр жении к зажиму, противоположному соответствующему зажиму источника питани .

На фиг. 1 представлен вариант схемы HriBepTopa, реализующий данный .способ управлени , на фиг. 2 - диа раммы импульсов управлени  вёнтил ми , фазных и линейных напр  сений при глубине модул ции, равной единице , на фиг. 3 - аналогичные диаграммы ..при глубине модул ции, равной 0/5, на фиг. 4 - схемы замещени  .инвертора на интервалах импульса и паузы.

Схема автономного трехфазного мос .тового инвертора напр жени  сгруп .повой коммутацией (см.фиг. 1) содержи вентили 1 и 2 фазы А, вентили 3 и 4 фазы В, вентили 5 и 6 фазы С, мост обратного тока на диодах 7-12, а также анодный 13 и катодный 14 узлы гашени  (условно показаны в виде ключей. К выходным зажимам инвертора присоединена трехфазна  нагрузка 15-17 соответственно фаз А, В и С, соединенна  в звезду.Схема включает также источник 18 питани  инвертора.

На фиг.. 2 приведены-диаграммы 19-24 импульсов управлени  соответственно вентил ми 1-6 инвертора (см. фиг.1), диаграммы 25-27 фазовых напр жений соответственно фаз А, В и С, диаграммы 28-30 линейных напр жений соответственно линий АВ,ВС и СА. Моменты 31-33 времени соответствуют О эл.град., 90 эл.град., и 180 эл.град. выходного линейного напр жени  АН (см.фиг.2, диаграмма 28), моменты 34-39 времени на одной шестой .части выходного напр жени  соответствуют переключению хот  бы одного вентил . .

При данном способе управлени  на интервале от О до 90 эл.град каж

дои фазы вентили этой фазы переключают поочередно, на интервале от 90 до 180 эл.град. переключают только один вентиль фазы, причем на интервале от 90 до 150 эл.град. используют режим работы этого вентил  в качестве нулевого, а на первом такте интервала (от О до 30 эл.град полупериода каждой фазы длительностью в одну шестую часть полупериода осуществл ют поочередное переключение вентилей в течение времени, равного по длительности переключению только одного указанного вентил  на Последнем тактовом интервале (От 150 до 180 эл.град.) полупериода этой фазы. Дл  реализации способа управлени  в инверторе с групповой коммутацией модул цию длительности импульсов управлени  осуществл ют перемещением переднего фронта этих импульсбв.

Число переключателей силовых вентилей дл  одного периода выходного напр жени  определ етс  в предлагаемом способе выражением (2N+2), где N - число импульсов в полупериоде выходного линейного напр  : ени .

Интервал от О до 90 эл.град. дл  каждой фазы состоит из трех тактовых интервалов длительностью 30 эл.град каждый. На каждом указанном тактовом интервале длительность импульсов управлени  равна среднему значению синусоидальной кривой на этом же тактовом интервале (см.фиг.2, диаграмма импульсов 19). В начале первого и последнего (шестого) тактовых интервалов формируетс  в соответствии с законом модул ции пауза, равна  по длительности минимальной пауз В выходном линейном напр жении.

Последовательности импульсов 2124 управлени  (см.фиг.2) соответственно дл  фаз В и С сдвинуты от последовательности импульсов 19 и 20 соответственно на +120 эл.град.

Импульсы 19-24 управлени  (см. фиг.2) подают на вентили 1-6 соответственно инвертора (см.фиг.1). Фазное напр жение 25-27 (см.фиг.2) получают при использовании графоаналитического метода при пЪследовательном рассмотрении эквивалентных схем замеидени , составленных дл  каждого интервала работы инвертора по предложенному способу. Выходные линейные напр жени  28-30(см.фиг.2) инвертора образуютс  путем векторного сложени  соответствующих фазных напр жений .

Рассмотрим работу инвертора (см. фиг.1) на нагрузку с коэффициентом мощности 0,707 (-Рн 45 эл.гра пользу сь диаграммами 19-24 импульсов управлени  (см.фиг.2). Отсчет времени ведетс  с нулевой отметки времени (фиг.2). Работу инвертора рассмотрим на одной шестой части периода выходного напр жени  дл  всех фаз одновременно, поскольку полна  картина фазных напр жений может быть получена при помощи круговых перестановок (рассматриваемые моменты 34-39 времени условно показаны стрел- 5 ками на фиг,2).

По задним фронтам импульсов управлени  (см,фиг.2) вентил ми анодной (катодной) группы срабатывает анодный 13 (катодный 14) (см,фиг.1) узел д гашени  и выключают соответственно вентили анодной (катодной) группы, В моменты 31 и 34 (см,фиг,2) импульсы управлени  подают на вентили 3 и 5 анодной группы инвертора (см,фиг,l), , Такое включение вентилей приводит к формированию нулевой паузы в кривых всех трех фазных напр жений, так как все фазы нагрузки при этом подключены к одному (положительному) зажиМу источника питани  (см,фиг,4а), 0 В течение этого интервала токи фаз направлены следующим образом: ток фазы А направлен от узла нагрузки через обратный диод 7 к положительному зажиму источника питани ; токи 25 фаз В и С направлены через открытые вентили 3 и 5 от положительного зажима источника питани  к узлу нагрузки , В течение этого интервала времени происходит обмен реактивной 30 энергии нагрузки между всеми фазами,

В моменты 31 и 34 (см,фиг,2) импульсы управлени  подают на вентили 2, 4 и 5, В течение этого интервала токи фаз направлены следующим обра- 35 зом: ток фазы А направлен от узла нагрузки через открытый вентиль 2 к отрицательному зажиму источника питани , ток в направлен от отрицательного зажима источника питани  40 через обратный диод 10 (вентиль 4 закрыт вследствие индуктивного вли ни  нагрузки) к узлу нагрузки, ток фазы С направлен or положительного зажима источника питани  через от- д крытый вентиль 5 к узлу нагрузки (см,фиг.46), При этом в двух фазах А и В модуль фазного напр жени  на нагрузке равен -1/3 Е (Е - напр жение источника питани  инвертора), « а в фазе С равен +2/3 Е . (сг4,фиг,2, диаграм1«м 25-27), После перехода тока фазы В через нуль он направлен от узла нагрузки через открытый вентиль 4 к отрицательному зажиму источника питани , Это переключение не вли ет на. распределение фазных напр жений и оно остаетс  прежним до конца рассматриваемого интервала (см, фиг,2, диаграммы 25-27), На этом интервале происходит обмен реактивной 60 энергии нагрузки между фазами А и В, В моменты 35 и 36 импульсы управлени  подают на вентили 1, 4 и 5, В течение этого интервала токи фаз на-. . правлены следующим образом: ток фазы; 65

А направлен от узла нагрузки через обратный диод 7 (вентиль 1 не открываетс  Лоскольку направление тока в фазе А остаетс  неизменным) к положительному зажиму источника питани / ток фазы В направлен от узла нагрузки через открытый вентиль 4 к отрицательному зажиму источникапитани , ток фазы С направлен от положительного зажима источника питани  через открытый вентиль 5 к узлу нагрузки (см,фиг,4в). При этом в двух фазах А и С модуль фазного напр жени  на нагрузке равен +1/3 Е, а в фазе В равен -2/3 Е (см,фиг,2, диаграммы 25-27), На этом интервале происходит обмен реактивной энергии между, фазами А и С,

В моменты 36 и 37 импульсы управлени  подают на вентили 2 и 4, В: течение этого интервала токи ф.аз направлены следующим образом: токи фаз А и В направлены через открытые вентили 2 и 4 соответственно от узла нагрузки к отрицательному зажиму источника питани ; токи фазы С направлены от отрицательного зажима источника питани  через обратный диод 12 к узлу нагрузки (см, фиг,4г), Такое включение вентилей приводит на этом интервале к формированию нулевой паузы в кривых всех трех фазных напр жений,так как все фазы нагрузки при этом подключают к одному отрицательному зажиму источника питани ,В течение этого интервала происходит обмен реактивной энергии нагрузки между всеми фазами,

В моменты 37 и 38 импульсы управлени  подают на вентили 2, 4 и 5, В течение этого интервала токи фаз направлены следующим образом: токи фаз А и В направлены через открытые вентили 2 и 4 соответственно от узла нагрузки к отрицательному зажиму источника Питани , ток фазы С направлен через открытый вентиль 5 от положительного зажима источника питани  к узлу нагрузки (см,фиг,4д). При этом в двух фазах А и В модуль фазного напр жени  на нагрузке равен -1/3 Е, а в фазе С равен +2/3 Е (см,фиг,2, диаграммы 25-27),

В моменты ЗВ и 39 импульсы управлени  подают на вентили 1, 4 и 5, В течение этого интервала токи фаз направлены следующим образом: ток фазы. А направлен от узла нагрузки через обратный диод 7 .(вентиль 1 не открываетс , так как направление тока в фазе А не мен етс ) к положительному зажиму источника питани . ток фазы В направлен от узла нагрузки через открытый вентиль 4 и к отрицательному зажиму источника питани  ток фазы С направлен от положительного зажима источника питани  через окрытый вентиль 5 к узлу нагрузки

(см.фиг.4е). При этом в двух фазах А и С модуль фазного напр жени  на нагрузке равен +1/3 Е, а фазы В равен -2/3 Е (см.фиг.2, диаграммы 25-27). В течение этого интервала происходит обмен реактивной энергии нагрузки между, фазами А и С.

Таким образом, в моменты 31, 3439 , что соответствует одной шестой части периода выходного напр жени , рассмотрена работа интервала на активно-индуктивную нагрузку по данному способу управлени  и построены кривые всех фазных напр жений. Полна картина фазных напр жений на периоде получаетс  путем круговойПерестановки напр жений, полученных нд одной шестой части периода (см.фиг.2, диаграммы 25-27). Линейные напр жени  (см.фиг.2, диаграммы 28-30) получают из соответствующих фазных напр жений , полученные выходные линейные напр жени  автономного трехфазного мостового инвертора напр жени  с групповой коммутацией представл ют собойпЬследЬвательнЬсть ш рбтномод;улированных импульсов, попарно Симметричных относительно друг (см.фиг.2, диаграммы 28-30).

.Форма выходных линейных напр жений не зависит от характера нагрузки в диапазоне изменени  ее коэффициёнта мощности от единицы до нул . Относительна  длительность импульсов выходного линейного йапр женй  на каждомтактовом иНтерваЯе даитёльностью одну шестую часть полупериода равна среднему значению синусоидальной кривой на этом же Ta.iffoBOM интервале и измен етс  пр мо пропорционально глубине модул ции (см.фиг.2 и фиг.З, диаграммы 28-30) .

Следов-ательно, данный способ управлени  позвол ет сформировать на выходе инвертора с групповой, коммутацией напр жение в виде последовательности импульсов, длительность которых модулирована по синусоидальному закону,и улучшить энергетические показатели трехфазного МостЬвого

инвертора за счет снижени  числа переключений силовых вентилей и реализовать его как в инверторах с индивидуальной коммутацией, так и в инверторах с групповой коммутацией. Эти преимущества позвол ют расширить область применени  трехфазных мостовых инверторов.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

5 515245, кл. Н 02 Р 13/18, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР №471646, кл. .Н 02 Р 13/24, 1975.

3 ii6 «SJ 3f35

t

yyzpizrm

II I .1

t

ItT

t

Ut

Stf

il

сШЖ

SLLV

№nn ,, , I -KfdUr

nmnnr

IS

mjuuuu

55

i I П

Ttftf

ЬпгггтЩР

АЛИЙ

iff

тшл MJ

bWF

II ПППП г

шпл

П

iUUUUi

/9

Tlfi

LIgp

та I I f I П

S «.

 нь

чуии

АИЫ

ihF

гШ

юишг

II ПППП г

ПППП

V.3

t

i /. 1/7

/б

-.

Ф

б

- о )

- ff.