SU760338A1

SU760338A1 - Преобразователь частоты с непосредственной связью

Info

Publication number: SU760338A1
Application number: SU782569777A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr A Martynov; Vladislav F Shukalov
Original assignee: Le I Aviatsionnogo Priborostro
Priority date: 1978-01-10
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1980-08-30

Description

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, в которых ис-- 5 пользуется регулируемый электропривод, например, в электроприводах при проведении погрузочно-разгрузочных работ на судах торгового и рыболовного флотов, а также в электрбпри-10 водах подъемных кранов на строительстве.

Известны преобразователи частоты с непосредственной связью и звеном постоянного тока, осуществляющие 15

преобразование электрической энергии переменного тока фиксированной частоты в электрическую энергию переменного тока регулируемой частоты. Принцип работы и сземные решения 20

этих преобразователей существенно различны, поэтому и конкретные области применения их- различны.

Преобразователь частоты с непосредственной связью и естественной 25 коммутацией вентилей применяется в тех случаях, когда требуется низкая выходная частота напряжения (при £_в « £^), т.е. когда преобразователи частоты с промежуточным звеном пос- зд

Тоянного тока имеют значительную массу и габаритные .размеры £ΐ] .

Для передачи реактивной энергии нагрузки во входную сеть на вентили фазы преобразователя подаются отпирающие импульсы инверторного режима.

С целью устранения уравнительных токов, которые могут протекать при этом во внутреннем контуре преобра-. зователя, применяют раздельный способ управления [2] .

В преобразователях частоты с непосредственной связью при раздельном способе управления в фазах нагрузки устанавливают датчики тока для определения момента времени перехода тока нагрузки через ноль. Сигнал датчиков тока обрабатывается соответствующим образом системой управления.

Практически предельное значение существенно ниже теоретического значения и не превышает (0,4-0,5) £< .

В преобразователе частоты со звеном постоянного тока, возврат реактивной энергии во входную сеть в котором осуществляется посредством включения группы вентилей обратного тока и зависимого, инвертор^, рабо

760338 ‘ 4

чий диапазон изменения частоты выходного напряженияшире и может перекрывать значение частоты входной сети. Однако этот преобразователь обладает недостатками, свойственными преобразователям со эвеном постоянного тока:

двойное преобразование энергии, что приводит к уменьшению КПД, к увеличению установленной мощности и массы преобразователя;

Искусственная коммутация вентилей автономного инвертора уменьшает надежность работы преобразователя, так любой срыв коммутации вентилей автономного инвертора приводит к аварий7 ному режиму, опрокидыванию инвертора, отключению преобразователя от сети.

Включение зависимого инвертора и группы вентилей обратного тока в этом преобразователе [3] позволяет лишь увеличить КПД, обеспечить надежную работу в режиме рекуперации.

Известный преобразователь частоты с непосредственной связью и раздельным способом управления, взятый за прототип, содержит последовательно ' соединенные датчики нагрузочного тока, фильтр, нуль-орган, и инвертор £4] . Сигнал тока нагрузки, обработанный . этим устройством и переданный в систему управления, определяет моменты времени'подачи импульсов управления режимов выпрямления и зависимого инвёртйрования на управляемые вентили.

Работа преобразователя частоты с непосредственной связью при раздельном способе управления иМеет существенные недостатки:

7повышение верхнего предела частоты выходного напряжения приводит к значительному усложнению схё№1 управления,*

работа преобразователя затруднена прйпрерывистом характере тока нагрузки/

уменьшение длительности бестоковой паузы между полупёриодами за_Гру_{ЗОЧНОГО т}ока с целью повышения "'“" ^йёркйёго Прехгела частоты выходного напряжения повышает вероятность возникновения тока короткого закыкания между фазами питающей сети.

Цель изобретения - расширение ди' апазона регулирования частоты выхоЦ-· но’го Напряжения й повышение надёжности преобразователя.

Указ анная, цель' достигается тем,' ’· что в преобразователь частоты с непосредственной связью, содержащий управляемые вентили и блок управле'ния,введены последовательно соединенные многофазный выпрямитель, индуктивно-емкостной фильтр и зависимый инвертор, причем вход многофаз......нбго выпрямителя подключен к выходным выводам преобразователя, выход * зависимого инвертора соединен с вход' ними выводами преобразователя.

Для управления вентилями зависимого инвертора в преобразователь введены блок управления с выходными узлами, . формирующими импульсы управления режима зависимого инвертирования в со5 ответствии с частотой и порядком следования фаз входной сети, а также в . соответствии со схемой соединения вентилей зависимого инвертора, поэтому на управляемые вентили преобразоΙθ вателя поданы импульсы управления только выпрямительного режима. Длительность интервала времени, в течение которого на отдельные группы вентилей, составляющие фазы преобразователя, поступают импульсы выпря'5 мительного режима, а также очередность их работы определяются частотой выходного напряжения и порядком следования фаз его.

Для устранения возможности воз20 никновения токов короткого замыкания между вейтилями двух групп, образующих одну выходную фазу преобразователя, длительность подачи импульсов управления выпрямительного 25 режима на каждую из групп управляемых вентилей в течение одного периода выходного напряжения (Т₂ ) должна быть меньше 1/2 Т₂ .

На фиг, 1 приведена электрическая ,0 схема преобразователя, содержащая управляемые вентили 1-18, соединенные в трёхфазно-трехфаэную схему преобразователя) управляемые вентили 19-24, соединенные в трехфазно-мосто^в^^го схему - зависимый инвертор, вход которого подключен к С-фильтру, а выход - к входу преобразователя; неуправляемые вентили 25-30 соединенные по схеме трехфазного мостового выпрямителя,' вход которого подклю40 чен к выходу преобразователя, а

выход - к IС-фильтру,' конденсатор 31 1.С-фильтра) индуктивности 32,33 I.С-фильтра; выходные узлы 34-51 блока управления 52, формирующего им45 Пульсы управления выпрямительного режима вентилей 1-18, подключены к управляющим переходам управляемых вентилей 1-18; выходные 53-57 узлы блока управления 59, формирующего ел импульсы управления инверторного режима вентилей 19-24, подключены к ' ; управляющим ¹ переходам 'Этих управляемых вентилей.

Работа предлагаемого преобразова_ теля происходит следующим образом,

55 с выходных узлов 34-51 блокё управления 52 импульсы управления 7 поступает на управляющие переходы групп управляемых вентилей 1-18 в соответствии с частотой и порядком 60 следования фаз выходного направления. Причем импульсы управления, поступающие на вентили 1-18, синхронизированы с фазными напряжениями входной сети, а угол регулирования об 65 ^изменяется в пределах 0°ά се 4 90°

76033$

Импульсы управления подаются на каждую из групп, управляемых вентилей ' в течение интервала времени, равного, 6/2 Т_г.

Таким образом, в соответствии с очередностью работы включаются группы управляемое вентилей, причем каждая из них работает в это время только в выпрямительном режиме, т.е. 'передает энергию на входной сети в выходную сеть преобразователя.

При активно-иНдуктивной или активно-емкостной нагрузке ток Лазы нагрузки не совпадает по фазе с фазньвя напряжением. В интервалы времени, когда фазные напряжения и ток имеют разные знаки, начинают проводить ток вентили 25-30 многофазного выпрямителя. Пульсация выпрямленного тока сглаживается индуктивно-емкостным, фильтром (31-33). Затем постоянный ток инвертируется посредством зависимого инвертора. Вентили 25-30 проводят ток также и в том случае, когда мгновенные значения выходных фазных напряжений выше величины напряжения конденсатора 31 фильтра.

Вентили зависимого инвертора 1324 управляются импульсами с выходных узлов 53-57 блока управления 59, причем их угол регулирования о( >90° <или£^ 90°). Инвертируемый ток поступает во входную сеть.

На фиг.2а построены кривые фазного выходного напряжения и_вь„,<рИ фазного тока ϊ_ΒΒιΧ._φ преобразователя. Уровень упрощения кривой выходного напряжения определяется величиной напряжения на стороне постоянного тока зависимого инвертора (напряжением конденсатора), определяемого как = к_сх и<р_ч соэ/а.

На фиг. 26 и 2в построены управляющие (модулирующие) импульсы блока управления 52, разрешающие подачу импульсов управления на вентили группы с общим катодом и_ак и группы с общим анодом и _α . Длительность управляющего (модулирующего) сигнала в рассматриваемом примере выбрана равной 1/э Т₂ . В общем случае она может быть и иной.

На фиг. 2г и 2д представлены составляющие фазного выходного тока 'бых.ф ^ток 'к проходит через группу вентилей с общими катодами, а ток ΐ д проходит через группу вентилей с общими анодами.

На фиг. 2е представлена положительная полуволна фазного тока многофазного выпрямителя ΐ'_{& φ} , обусловленная активно-реактивным характером нагрузки. Ток ΐ_Βφ- пропускается вентилями многофазного выпрямителя в цепь постоянного тока зависимого инвертора.

На фиг. 2ж представлена положительная составляющая фазного тока

многофазного выпрямителя ί'_{Β ф} , обусловленная разностью мгновенных значений положительной полуволны фазного выходного напряжения и напряжения цепи постоянного тока зависи5 мого инвертора и_в« .

На фиг. 2з и 2и представлены результирующие кривые токов групп вентилей с общими катодами 5_К и с общими анодами ΐ _я , образующих фазу.

Ю преобразователя. Здесь штриховкой раз-*' мечены токи, проходящие через управляемые вентили прёобразователя (Ц ,

• 2 > · з · · 6 ) ·

ι .

. _ На фиг. 2к представлена положи’³ тельная составляющая результирующей 'кривой фазного тока многофазного выпрямителя ί_Βφ .

Предлагаемый преобразователь работоспособен при любом характере наг20 рузки-активная,* активно-индуктивная, активно-емкостная, асинхронная или синхронная машина в двигательном или генераторном режимах.Это свойство , предлагаемого преобразователя явля25 ется очевидным достоинством, особент но по сравнению с преобразователями с раздельным.программным способом управления.

Коммутация вентилей преобразова30 теля естественная, что существенно повышает надежность работы преобразователя по сравнению с преобразователем со звеном постоянного тока.

Практически ток нагрузки в момен35 ты времени, когда ток и напряжение фазы нагрузки имеют разные знаки, автоматически прекращает прохождение через группу управляемых вентилей и инвертируется через последовательно соединенные многофазный вы⁴⁰ прямитель, индуктивно-емкостный

фильтр и зависимый инвертор во входую сеть. В это время вентили группы, бывшей в работе, восстанавливают свои запирающие свойства, и последующее включение соседней группы вентилей (той же выходной фазы преобразователя) проходит без сквозных уравнительных токов.

Применение преобразователя позво50 ляет, не проводя измерений токов наг- " руэки, не применяя датчиков тока,

• фильтров, нуль-органа, инвертора, осуществлять работу преобразователя при любом характере тока нагрузки.

55 При этом существенно упрощается схема управления, повышается ее помехоустойчивость, надежность работы преобразователя в целом, расширяется диапазон регулирования частоты 60 выходного напряжения. Все это позволяет успешно решить вопрос повышения производительности рабочих механизмов, ускорять внедрение тиристорных преобразователей частоты в народное ,

65 Хозяйство.

760338

Claims

Формула изобретения

Преобразователь частоты с непосредственной связью, содержащий управляемые вентили и блок управления

. с выходными узлами для формирования импульсов управления выпрямительного режима, подключенными к управляющим переходам управляемых вентилей, о тл и ча ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты выходного напряжения и повышения надежности, в преобразователь введены блок управления с выходными узлами для формирования импульсов управления режима зависимого инвертирования и последовательно соединенные многофазный выпрямитель, индуктивно-емкостный фильтр, зависимый Инвертор,причем, вход многофазного выпрямителя подключен к выходным выводам преобразователя, выход зависимого инвертора соединен с входными выводами преобразователя, а выходные узлы блока управления для формирования импульсов управления режима зависимого инвертирования подключены

е к управляющим переходам управляемых вентилей зависимого инвертора.