SU858200A1 - Способ управлени непосредственным преобразователем частоты дл регулируемого электропривода с широтно-импульсным регулированием (шир) выходного напр жени и непосредственный преобразователь частоты дл регулируемого электропривода - Google Patents

Description

ловой цепи тиристорного коммутатора включены три тиристора: два в катодных группах выходных фаз Л и С и один в анодной группе выходной фазы В. При таком включении тиристоров фазы нагрузки оказываютс  подключенными к двум лини м сети переменного тока . При этом входное линейное напр жение может быть представлено как мгновенное значение выпр мленного на«пр зхени  U{j в трехфазной схеме Ларионова (фиг. 2) . Выходное напр жение на рассматриваемом интервале образуетс  как дол  напр жени  . Аналогично описанному формируютс  импульсы стационарной последовательности на других интервалах времени.

Нестационарна  последовательность импульсов выходного напр жени  обусловлена Чтор дком чередовани  режимов работы преобразовател  (выпр мительного или инверторного) и наличием угла упреждени  подачи управл ющих сигналов в инверторном режиме.

В момент, времени 1 (фиг. 2) тиристоры катодных групп перевод тс  в так называемый режим инвертировани  тока, причем характер протекани  процессов в этом режиме зависит от фазовых соотношений между сигналами управлени  и напр жением питающей сети. В св зи с тем, что в режиме инвертировани  сигналы управлени  подаютс  на тиристоры с некоторым углом упреждени  3 по отношению к моменту равенства фазных ЭДС сети, в паузах между регулируемыми по длительности тактовыми сигналами управлени  ШЙР возможны два режима работы силовой цепи: режим закорачивани  нагрузки, при котором вне зоны углов на нагрузке формируетс  нулевой уровень напр жени  (фиг. 16) и режим работы, при котором на нагрузке формируютс  импульсное напр жение под действием разности потенциалов линий сети в зоне действи  угла fb (фиг. 1в)

Этот режим также по сн етс  при помощи схемы замещени  коммутатора/,; приведенной на фиг. 16. В момент времени 1 в анодной группе коммутатора включен тиристор, св зывающий нагрузку с фазой сети наинизшего потенциала (tc), а коммутируемые тиристоры катодных групп V 1 и V 2 переключаютс  на линию низкого потенциала, но так как этот момент приходитс  на интервал действи  угла (Ь , то режим закорачивани  нагрузки не образуетс  и в фазах нагрузки формируютс  импульсы напр жени  под действием разности потенциалов фаз сети сс и be (на фиг. 2 эта разность отмечена итриховкой ) . В момент времени 2 разность потенциалов обращаетс  в нуль и схема переходит в режим закорачивани  нагрузки (фиг. 1в) .

Величина и фаза нестационарной последовательности импульсов завис т от фазовых соотношений сети и сигналов

управлени , а также от их частотных соотношений.

Наличие нестационарной последовательности импульсов выходного напр жени , которое мбжет регулироватьс  при изменении угла р , позвол ет осуществл ть плавный пуск асинхронного двигател  без дополнительного усложнени  схемы.

Недостаток известного способа заключаетс  в том, что наличие двух последовательностей импульсов, одна из которых зависит от частотных соотношений входного и выходного напр жений , может быть причиной низкочастотных биений выходного напр жени  и как следствие, колебаний момента и скорости двигател . Даже при скачкообразном уменьшении угла упреждени  при введении ШИР до минимальной величины , допустимой по услови м коммутации тока в преобразовател х частоты с токоограничивающими реакторами на входе или при питании от источников с соизмеримой с нагрузкой мощностью, величина угла упреждени  оказываетс  достаточно большой (13°-20), что приводит к биени м напр жени  и момента . На частотах, кратных значению f f m, где f - частота, m - число фазсети, амплитуды биений напр жени  достигают 20% от номинального значени  напр жени .

Цель изобретени  - подавление биений выходного напр жени , устранени колебаний момента и скорости вращени двигател .

Поставленна  цель достигаетс  тем что при использовании известного способа длительность тактовых сигналов управлени  ШИР измен ют по сигналу коррекции, величина которого определ етс  величиной напр жени  нестационарной последовательности импульсов в паузах ме)кду тактовыми сигналами управлени  ШИР.

Сигнал коррекции получают путем выделени  интервалов времени, соответствующих углам упре;кдени  подачи управл ющих сигналов инверторного режима , и преобразовани  их в две -серии пр моугольных- сигналов с последующим интегрированием тех импульсов серии, которые пригЛд т в паузы между тактовыми сигналами ШИР.

На фиг. 1а представлена принципиальна  схема вентильного коммутатора НПЧ на фиг. 1в и 16 - схемы замещени  НПЧ дл  двух моментов времени его работы; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, по сн ющие известный и предлагаемый способы управлени  НПЧ соответственно; на фиг. 4 и 5 - принципиальна  схема, реализующа  предлагаемый способ управлени  НПЧ.

Claims (5)

1. Предлагаемый способ управлени  НПЧ как и известный, обеспечивает формирование выходного, напр жени  и, равного сумме напр жени  стационарной последовательности 2Шмр напр жени  нестационарной последовательности Величина напр жени  1)2, в каждый отдельный момент времени работы преобразовател  определ етс  величиной угла упреждени  и количеством импульсов нестационарной последовательности приход щихс  на моменты пауз между тактовыми сигналами управлени  ИИР, которые , в свою очередь, определ ютс  фазовыми и частотными соотношени  ми §ходным и выходным напр жени ми . Дл  поддержани  посто нства величины выходного напр жени  Кг при любых изменени х напр лсени  измер  ют величину этого напр :;сени , преобразуют его в сигнал коррекции и в за висимости от величины этого сигнала измен ют ширину тактовых сигналов уп равлени  ШИР, что приводит к соответ ствующему изменению составл нлцей напр жени  U2ujv(p следовательно, и к стабилизации напр жени  lij . Способ формировани  сигнала корре ции, по сн ющийс  временными диаграм мами на фиг. 3, состоит в том, что и трехфазного входного напр жени  1) выдел ют интервалы времени, соответствующие углу упреждени  ft , и преоб разуют их в две серии пр моугольных импульсов: дл  положительных и отрицательных полувол  входного напр жени / С помощью логических пре образований сигналов . xvr i сигналов управл ющего генератора Гц Г выдел ют те сигналы Q и Q соответственно дл  положительной и отрицательной полуволн напр жени  и, ко торые участвуют в формировании неста ционарной последовательности импульсов выходного напр жени . После суммиров .ани  сигналов серий 1 и Q2 и логического преобразовани  с тактовым сигналом управлени  ШИР М выдел ют се рию сигналов Q, которые попадают в па узы между сигналами М . Из полученной серии сигналов Q вьщел ют посто нную составл ющую сигнала коррекции, которым воздействуют на ширину тактового сигнала управлени  М . Наиболее близким по технической сущности  вл етс  преобразователь с блоком управлени  fs. Однако такой преобразователь не мо жет подавл ть биени  выходного напр лсени . Непосредственный преобразователь частоты дл  осуществлени  предлагаемого способа, содержащий группы управл емых вентилей и блок управлени  включгиощий управл ющий генератор с мо дулированной и немодулированной после довательностью импульсов, который содержит регул тор длительности тактовых импульсов ШИР, трансформаторный индикатор пол рности напр жени  сети формирующий две системл трехфазных напр жений ее взаимным фазовым сдвигом , равным необходимому углу упреж .дени  Р , последовательно с обмотками которого включены первичные обмотки импульсных трансформаторов и диоды, образующие совместно с резисторами трёх -1мпульсные схемы выпр млени , снабжен шестью трехвходовыми логическими элементами ИЛИ, трем  двухвходовыми логическими элементами И, двум  триггерами, интегратором, инвертором и двухвходовым логичес1 :им элементом ИЛИ, причем вторичные обмотки упом нутых импульсных трансформаторов соединены с одними четырьм  трехвходоиыми логическими элементами ИЛИ, выходы которых подсоединены ко входам двух симметричных триггеров, нормальные выходы которых св заны со. входами двух двухвходовых логических элементов И, вторые входы которых через два других трехвходовых логических элемента ИЛИ св заны с немодулированными выходами управл ющего генератора, их выходы через двухвходовый логический элемент ИЛИ соединены с одним из входов третьего двухвходового логического элемента И, второй вход которого через инвертор св зан с выходом генератора тактовых сигналов управлени  ШИР, а выход через интегратор подключен к выходу регул тора длительности тактовых импульсов ШИР. Узел управлени  (фиг. 4) содержит трансформаторный индикатор 1 пол рноети напр жени  сети (ИПН) с двум  группами вторичных обмоток 2 и 3, образу-, ющих шестилучевун звезду, причем группа обмоток 3 соединена по схеме |3игзаг. Последовательно с обмотками ИПН включены первичные обмотки малоМощных импульсных трансформаторов 415 , вторые концы которых соединены с диодами 16-27, образуюдих с резисторами 28-31 четыре трехфазных выпр мител  с нулевыми выводами. Дополнительный узел состоит из четырех логических трехвходовых элементов ИЛИ 32-35, входы которых соединены с соответствующими выходс1ми вторичных маломощных импульсных трансформаторов 4-15 (фиг. 4 и 5), а выходы - с соответствующими входами двух симметричных триггеров 36 и 37. Нормальные выходы этих триггеров соединены с одним из входов двух двухвходовых логиче9ких элементов И 38 и 39, вторые входы которых соединены с выходами логических трехвходовых элементов ИЛИ 40 и 41, на входы котррых подают сигналы TV / ГУ выхода управл ющего генератора. Выходы логических элементов 38 и 39 через огический элемент ИЛИ 42 св заны с огическим элементом И 43, второй вход которого св зан через инвертор 44 с. задатчиком 45 т аистовых модулирунцих сигналов, а выход - со входом интегратора 46, выход которого подсоединен к регул тору ШИР. При подключении ИПН к трехфазовой сети (фиг. 3) с выходов вторичных об моток импульсных трансформаторов 415 , соедййеннык в звезду, в моменты равенства фазных напр жений при переключении тока через диоды 16-27 снимаютс  узкие импульсы напр жени . Импульсы а , Ъ , с (фиг. 4) соответ ствуют равенству положительных фазны напр жений сети, а импульсы X, V, 2 отрицательных фазных напр жений. Ана логично импульсы а , Ъ ,с и xjvl z соответствуют равенству положительны и отрицательных фазных напр жений, н с углом упреждени  {3 по отношению к соответствующим сигналам a-z, . С выходов трансформаторов сигналы поступают на входы логических эле ментов ИЛИ 32-35, которые выполн ют роль сумматоров сигналов по сери м а , Ь ; с , а ,Ъ,си х, у , z. ; х , Z. с выхода логического элемента 32 сери  сигналов , Ъ , с поступает на записывающий вход триггера 36, а сери  сигналов X , v , z: - на считыва ющий вход того же триггера, выполн ю щего роль формировател  серии пр моугольных сигналов отображени  вьщеленных интервалов времени, соответствующих углам упреждени  (Ь . Ана логичную роль выполн ет триггер 37, формирующий серию сигналов отображени  Cx,v,zЛогические блоки И 38 и 39 перемн жают серии сигналов . и с со ответствующими немодулированными бло ками сигналов управл ющего генератор , г Г , Г , г которые на fe с - о временной диаграмме фиг. 3 oт eчeны штриховкой, и формируют две серии си налов Q и Q, соответствующих стаци онарной последовательности импульсов положительной и отрицательной волны выходного напр жени . После сложени  этих двух серий сигналов с помощью логического элемента ИЛИ 42 и перемножением этой суммы с тактовым сигна лом модул тора М 45, поступающим через инвертор 44 на вход элемента и 4 с выхода последнего снимаетс  сери  сигналов Q., соответствующа  тем сигналам нестационарной последовательно ти, которые попадают в паузы меж,цу тактовыми сигналами управлени  ШИР. Интегратор 46, на вход которого поступает сери  сигналов Q, выдел ет среднее значение сигнала коррекции, поступающего на управл ющие входы регул торов ШИР. Испытани  дл  сравнени  известного и предлагаемых способа и устройства управлени  проводились на .макете непосредственного преобразовател  частоты при частотном управлении аси хронным и синхронным электроприводам мощностью до 75 кВА при питании как от гфомьаоленной сети с токоограничивающими реакторами на входе, так и от дизель-электрической станции мощностью 100 кВА, т. е. в услови х, при которых угол упреждени  р не может быть ниже 15-20 эл.град. При управлении преобразователем по известному способу на частотах, кратных 150 Гц, в выходном напр жении наблюдались биени  напр жени  с амплитудой до 30% от минимальной величины. Это вызвало насыщение машин, резкое возрастание тока статора, колебани  ; момента машин вплоть до их опрокидывани . Предлагаемым способом при соответствующем подборе посто нной времени интегрирующего устройства биени  напр жени  частотой выше 8 Гц подавл ютс  Полностью, а биени  частотой 8 Гц снижаютс  до 1-2%. При этом достигаетс  снижение тока статора, повышение устойчивости и равномерности }Сода машин. Формула изобретени  1.Способ управлени  непосредственным преобразователем частоты дл  регулируемого электропривода с широтноимпульсным регулированием (ШИР) выходного напр жени , формируемым в виде суммы стационарной последовательности импульсов, задаваемой тактовыми сигналами управлени  ШИР, и нестационарной последовательности импульсов , обусловленной чередованием выпр мительного и инверторного режимов работы преобразовател  с углами упреждени  подачи управл ющих сигналов в инверторном режиме, отличающийс  тем, что, с целью подавлени  биений выходного напр жени , устранени  колебаний момента и скорости вращени  двигател , длительность тактовых сигналов управлени  ШИР измен ют по сигналу коррекции, величина которого определ етс  значением напр жени  нестационарной последовательности импульсов в паузах между тактовыми сигналами управлени  ШИР.
2. 2.Способ по п. 1, отличающийс  ем, что сигнал коррекции получают путем выделени  интерва- . лов времени, соответствующих углам упреждени  подачи управл ющих сигнашов инверторного. режима преобразовани  их в две серии пр моугольных сигналов с последующим интегрированием тех импульсов серии, которые приход т в паузы между тактовыми сигналами ШИР.
3. 3.Непосредственный преобразователь частоты дл  регулируемого электропривода , содержащий группы управл ем х вентилей и блок управлени , который включает в себ  управл ющий генератор с модулированной и немодулированнои последовательностью импульсов , йключаюший в себ  регул тор длительности тактовых импульсов ШИР, трансформаторный индикатор пол рности напр жени  сети, формирующий две системы трехфазных напр жений со взаимным фазовым сдвигом, равным необходимому углу упреждени  Р , последовательно с обмотками которого включены первичные обмотки импульсных трансфор маторов и диоды, образующие совместно с резисторами четыре трехимпульсные схемы выпр млени , отличающийс  тем, что, с целью подавлени  биений выходного напр жени , устранени  колебаний момента и скорости вращени  двигател , он снабжен шестью трехвходовыми логическими элементами ИЛИ, трем  двухвходовыми логическими элементами И, двум  триггерами, интегратором и инвертором и двухвходовым логическим элементом ИЛИ, причем вторичные обмотки упом нутых импульсных трансформаторов соединенЕлс оани ми четырьм  трехвходо ымн-лспРичёскими элементами ИЛИ,,выходы которых подсоединен jto-входам двух симметричных триггеров, нормальные выходы которых св занысо входами двух двухвходовых логических элементов И, вторые входы которых через два других трехвходовых логических элемента ИЛИ св заны с немодулированннми выходами управл ющейго генератора, их выходы исрсз двухвходовый логически элемент ИЛИ соединены с од им из входов третьего двухсходового логического элемента И, второй вход которого через инвертор св зан с выходом генератора тактовых сигналов управлени  ШИР, а выход через интегратор подключен к выходу регул тора длительности тактовых импульсов 01ИР. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 490238, кл. Н 02 Р 13/30, 1970.2 .Авторское свидетельство,, № 505119, 1ш. Р . свйдетрпь.тво О F13/06, 1971. 530411, кл. Н
4. 4. Авторское свидетельство ССОР по за вке № 2509577/24-07, 21.07.77.
5. 5. Авторские свидетельство СССР 221146, кл. Н 02 М 7/515, 1968.

   а

   Vl

   W

   ft

   оФм .1

   М

   Га

   Гх

   Гь /i/

   Гс

   Гг

   01 Q

   -/

   импульсы - SlUP

   ч

   /

   «

   //.

   т

   g if 1

   -Si-t

   ll

   sCabcSfraYrbVKj

   )

   I

   (

   Фаг.}