SU920986A1

SU920986A1 - Multiphase direct frequency converter as voltage source and method of its control

Info

Publication number: SU920986A1
Application number: SU782653374A
Authority: SU
Inventors: Вадим Сергеевич Высочанский
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4128
Priority date: 1978-08-15
Filing date: 1978-08-15
Publication date: 1982-04-15

Description

II

Изобретение относитс к электротехнике и мо сет быть использовано дл управлени тп -фазным статическим ареобразователем частоты с непосредственной св зью, предназначенным дл питани различных потребителей электрической энергии, например синхронных двигателей.The invention relates to electrical engineering and a motor to be used to control a tp-phase static frequency converter with a direct connection, intended to power various consumers of electrical energy, such as synchronous motors.

Известен способ управлени вентил ми непосредственного преобразовател частоть1 (НПЧ) путем периодической подачи отпирающих импульсов/ и изменени их фазы относительно питающего напр жени (изменени угла ct) по арккосинусоидальному , трапецеидальному или какому-либо другому закону, обеспечивающему непрерывное протекание тока нагрузки. При этом вентили анодных и катодных подгрупп анодной и катодной групп мостовых выпр мителей, из которых собран НПЧ, управл ютс по одинаковому закону с соответствующим фазовым сдвигом. При. подаче отпирающих импульсов на вентили этих групп имеют место интервалы времени одновременной работы двух илиThere is a known method of controlling the valves of the direct frequency converter (NFC) by periodically feeding the trigger pulses / and changing their phase relative to the supply voltage (changing the angle ct) along the arc cosine, trapezoidal, or some other law that ensures the continuous flow of the load current. In this case, the valves of the anodic and cathodic subgroups of the anodic and cathodic groups of bridge rectifiers, from which the NFC is assembled, are controlled by the same law with the corresponding phase shift. At. the supply of unlocking pulses to the valves of these groups, the intervals of simultaneous operation of two or

нескольких выпр мительных мостов, от нос щихс к одной анодной или одной катодной группе Г1 .several rectifying bridges belonging to one anode or one cathode group G1.

Мгновенные значени напр жений выпр мительных мостов не равны друг Другу , поэтому гальваническа св зь между входными зажимами выпр мителей одной группы недопустима.The instantaneous voltage values of the rectifying bridges are not equal to each other, therefore galvanic coupling between the input terminals of the rectifiers of one group is unacceptable.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс тиногофазный НПЧ с ситемой управлени , подающей пакеты отпирающих импульсов одновременно на часть выпр мительных моо тов, объединенных в анодную и катодную подгруппы вентилей.The closest in technical essence to the invention is a Tin-phase NFC with a control system that feeds unloading pulses at the same time to a part of the rectifying motor connected to the anodic and cathodic subgroups of the valves.

Способ дл управлени многофазным НПЧ состоит в том, что периодически подают управл ющие импульсы с переменным углом управлени на анодные и катодные подгруппы вентилей одноименных с ними мостов, причем пакеты импульсов одновременно воздействуют на мосты смежных фаз у пом ну групп. 2 , 39 Необходимость осуществл ть гальваническую разв зку выпр мительных мостов одной группы по питанию приводит , к тому, что в рассматриваемкгх НПЧ источниках напр жений, питающих нагруз ку, фазы которой гальванически св заны между собой, минимальное число комплектов вторичных обмоток питающего трансформатора равно числу фаз нагрузки . Отсюда и необходимость усложнени конструкции трансформатора, снижение его использовани и увеличение габарита ной мощности, котора может значительн превышать мощность нагрузки. Цель изобретени - уменьшение мощности входного трансформатора или автономного синхронного генератора и упрощение способа дл его управлени . Поставленна цель Достигаетс тем, что в многофазном непосредственном преобразователе частоты входные зажимы в каждой из групп выпр мителей пофазно объединены между собой. Вентйли анодных подгрупп анодных групп выпр мителей и вентили катодных подгрупп катодных их групп могут быть выполнены как управл емыми, так и неуправл емыми . Вентили других подгрупп об зательно должны быть управл емыми. Одна из вьхпр мительных групп подключена к сети через трансформатор, а друга с ней св зана гальванически. Согласно способу управлени многофа ным непосредственным преобразователем частоты углы отпирани вентилей одной подгруппы той же группы мостовых выпр мителей в штервалы времени их одновременной работы устанавливают одинаковыми . На фиг. 1 приведена силова схема ,НПЧ при гальв;анической разв зке сети и нагрузки при питании трехфазной нагрузки от трехфазной сети; на фиг. 2 то же при наличии их гальванической св зи; на фиг. 3 и 4 - варианты потенциальных диаграмм и кривых напр жени различных вентильных групп НПЧ. На чертежах обозначено: мостовые вы пр мители 1-6, анодной и катодной груп пы, аноднью подгруппьг 7 вентилей, Хатодные подгруппы 8 вентилей, трансформатор или генератор 9, нагрузка Ю, потенциальные диаграммы 11 и 12 анод ных вентильных подгрупп выпр мительных мостов 1 и -3, потенциальные диаграммы 13 и 14 катодных вентильньсс подгрупп мостов 1 и 4, потенциальные диаграммы 15 и 16 катодных вентиль6 ных подгрупп выпр мительных мостов 4 н 6, потенциальные диаграммы 17 и 18 анодных вентильных подгрупп мостов 4 н 6, напр жение 19-22 выпр мительных мостов 1, 3, 4 и 6, напр жение 23llj g .интервалы 24 времени одновременной работы выпр мителей одной группы , но разных фаз, интервал 25 времени , в течение которого напр жение выпр мителы1ых мостов 1-6 или напр жение НПЧ равно нулю. Угловую меру этого времени обозначим Л, диаграммы 1118 построены по средним значени м кривых выпр мленного насф жени на интервалах времени , где Т- период частоты питающей сети. Диаграммы 1114 построены относительно точки О,, диаграммы 16-18- относительно точки О2. В гфимере (фиг. 3) вентили подгрупп 7 мостов 1, 3, и 5 и вентили Подгрупп 8 мостов 2, 4 и 6 отпираютс при одинаковых углах cL . При полном напр жений НПЧ i О. Во врем работы этих подгрупп at. неизменна. Вентили подгрупп 8 моста 1 при О отпираютс при , а при Л 0. Вентили подгрупп 8 мостов 3 и 5 и подгрупп 7 мостов 4 и 6 отпираютс с со ответствующим фазовым сдвигом аналогйчно предыдущей группе 8. При этих услови х в кривой напр жени НПЧ равны нулю треть и кратные ей высшие гармоники, а также все гармоники с пор дковым номером п (2k+l)6±l при К-0,1, 2,4, Остальные гармоники, ближайша нз которых 11-а , канонические . При алгоритме управлени (фиг. 4) гармонический состав кривой напр жени еще лучше. Этот алгоритм целесообразен при фазовом сдвиге между током и напр жением . В тех слуна х, когда по характеру нагрузки не требуетс инвертирование напр жени выпр мителей 1-6, вентильные подгруппы 7 анодной группы выпр мителей и вентильные подгруппы 8 катодной группы выпр мителей могут быть собраны на диодах. Число анодных подгрупп вентилей анодных групп мостов и число катодных подгрупп вентилей катодной группы мостов может быть меньше числа /фугих подгрупп вентилей этих же мостов. Снижение установленной мощности питающего трансформатора происходит вслед, ствие того, что, во-первых, объединение входных зажимов каждой группы выпр мительных мостов.с ижает величину ко-,, э44 цвента ффмы тока трансформатора, и во-вторьпс, потому , что благодар независимому управлению вентильных подгрупп7 и 8 (подобно тому, как это происходит в выпр мительных схемах с разноуправп емымй группами вентилей) при оаижении напр жени и увеличении угла возникают интервалы времени, KOf- : да ток нагрузки протекает по вентил м Ъдной ветви выпр мительной схемы-и не попадает в обмотку трансффматора. Поэтому , если длительный момент нагрузки больше при низкой скорости, то мощност питающего трансформатора выбираетс с учетом скважности в- кривой его тока. Число комплектов вторичных обмоток питающего трансф(фматора может быть уменьшено до одного, если не требуетс гальваническа разв зка питающего сети и нагрузки, В этом случае мощность входного трансформатора минимальна. Применение способа и устройства повышает степень использовани вентилей половины подгрупп вентильных мостов НПЧ и позвол ет сократить число этих подгрупп . ормула изобретени Многофазный непосредственный преIобразователь частоты источник напр жени , содержащий мостовые выпр мители , объединенные в анодную и катодную группы мостов, состо щие из анодной и катодной подгрупп вентилей, о т л и чающийс тем, что, с аелыо . уменьшени мощности входного трансфер матора, входные зажимы в каждой из групп выпр мителей пофазно объединены между собой, 2.Преобразователь по п. 1, о т л и чающийс тем, что вентили п6№. групп, одноименных: с их группами мостовьсс выпр мителей, выполнены неуправл емыми . 3.Преобразователь по пл. 1 и 2 отличающийс тем, что одна из выпр мительных групп подключена к сети через трансформатор, а друга с ней св зана гальванически. 4.Способ дл управлени многофазным непосредственным преобразователем частоты по п. 1 и 3 состо щий в том, что периодически подают управл ющие импульсы с переменным утлом управлени на анодные и катодные подгруппы вентилей одноименных с ними мостов, причем пакеты импульсов одновременно воздействуют на мосты смежных фаз упом нутых групп, отличающийс тем, что, с целью упрощени , углы отпирани вентилей одной подгруппы той же группы мостовых выпр мителей в интервалы времени их одновременной работы устанавливают одинаковыми. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Жемеров Г. Г. Тиристорнью преобразователи частоты с непосредственной св зью, М., Энерги . 1977, с. 12-18. 2.Автюрское свидетельство СССР № 515248, кл. Н О2 Р 13/30, 1969.A method for controlling a multiphase NFC is to periodically drive control pulses with a variable control angle to the anode and cathode subgroups of the valves of the axles of the same name with them, and the packets of pulses simultaneously affect the bridges of adjacent phases of the group. 2, 39 The need to carry out the galvanic isolation of rectifying bridges of one power supply group leads to the fact that in the considered NFC sources of voltages supplying the load, the phases of which are galvanically connected to each other, the minimum number of sets of secondary windings of the supply transformer is equal to load phases. Hence the need to complicate the design of the transformer, reduce its use and increase the overall power, which can significantly exceed the load power. The purpose of the invention is to reduce the power of an input transformer or an autonomous synchronous generator and simplify the method for controlling it. Set goal Achieved by the fact that in a multiphase direct frequency converter the input terminals in each of the groups of rectifiers are phase-wise interconnected. Ventiyls of anodic subgroups of anodic groups of rectifiers and gates of cathodic subgroups of cathodic groups of them can be made both controlled and uncontrollable. Valves of other subgroups must be controllable. One of the emergency groups is connected to the network through a transformer, and the other is connected electrically to it. According to the control method of the multifunction direct frequency converter, the unlocking angles of the gates of the same subgroup of the same group of bridge rectifiers into the tail seals of their simultaneous operation are set to be the same. FIG. 1 shows the power circuit, NPP at galvv; anic separation of the network and the load when the three-phase load is supplied from the three-phase network; in fig. 2 the same in the presence of their galvanic connection; in fig. 3 and 4 are variants of potential diagrams and voltage curves of various NFC valve groups. In the drawings, bridge bridges of 1-6, anodic and cathodic groups, anodic subgroups of 7 valves, katodnye subgroups of 8 valves, transformer or generator 9, load Yu, potential diagrams 11 and 12 of anodic valve subgroups of rectifying bridges 1 and -3, potential diagrams 13 and 14 of cathode valves of subgroups of bridges 1 and 4, potential diagrams 15 and 16 of cathode valve subgroups of rectifying bridges 4 n 6, potential diagrams 17 and 18 of anodic valve subgroups of bridges 4 n 6, voltage 19-22 rectifying bridges 1, 3, 4 and 6 , voltage 23llj g. intervals of 24 times of simultaneous operation of rectifiers of the same group, but different phases, interval of 25 times during which the voltage of the rectifier bridges 1-6 or the voltage of the NFC is zero. The angular measure of this time is denoted by L, the diagrams 1118 are plotted according to the average values of the curves of rectified distributions at time intervals, where T is the period of the frequency of the supply network. Diagrams 1114 are constructed relative to the point O ,, diagram 16-18, relative to the point O2. In the HF (Fig. 3), the valves of the subgroups 7 of bridges 1, 3, and 5 and the valves of the Subgroups 8 of bridges 2, 4 and 6 are unlocked at equal angles cL. With full voltages NPS i O. During the operation of these subgroups at. unchanged. The gates of subgroups 8 of bridge 1 at O are unlocked at, and at L0. The valves of subgroups 8 of bridges 3 and 5 and subgroups 7 of bridges 4 and 6 are unlocked with the corresponding phase shift analogous to the previous group 8. Under these conditions, the NFC voltage curve the third is zero and the higher harmonics are multiple to it, as well as all harmonics with the order number n (2k + l) 6 ± l at K-0.1, 2.4, the rest of the harmonics, which are 11-a, are canonical. With the control algorithm (Fig. 4), the harmonic composition of the voltage curve is even better. This algorithm is appropriate for a phase shift between current and voltage. In those slots where, by the nature of the load, inverter voltage 1–6 of the rectifier is not required, valve subgroups 7 of the anode rectifier group and valve subgroups 8 of the cathode rectifier group can be assembled on diodes. The number of anode subgroups of the anode groups of the bridges and the number of cathode subgroups of the cathode group of bridges can be less than the number / fugi of the subgroups of the same bridges. The reduction in the installed power of the supply transformer is due to the fact that, firstly, the input terminals of each group of rectifier bridges are combined. The value of co-eras of the current transformer is second, and secondly, because valve subgroups7 and 8 (just as it happens in rectifying circuits with differently controlled groups of valves) when the voltage drops and the angle increases, time intervals appear, KOf-: yes, the load current flows through the bays of the single branch with strands telnoy scheme, and does not fall into the winding of the transffmator. Therefore, if the long-term load moment is greater at low speed, then the power of the supply transformer is selected taking into account the duty cycle in its current curve. The number of sets of secondary windings of the supply trans (the phmatora can be reduced to one if the electrical supply of the supply network and the load is not required. In this case, the input transformer power is minimal. Using the method and device increases the degree of use of the valves of half of the subgroups of the NFC valve bridges and reduces Number of these subgroups. Formula of the invention. Multi-phase direct frequency source voltage source containing bridge rectifiers combined into anode and cathode. one group of bridges, consisting of anodic and cathodic subgroups of gates, which are based on the fact that, with a power reduction of the input transfer of the mat, the input terminals in each of the groups of rectifiers are phasewise connected to each other, 2. The converter according to claim 1, which is based on the fact that the valves of the 6 # groups of the same name: with their groups of rectifier bridges are made uncontrollable. 3. A converter of pl. 1 and 2 is different in that one of the rectifying groups is connected to the network through a transformer, and the other is galvanically connected to it. 4. A method for controlling a multiphase direct frequency converter according to claims 1 and 3, which periodically provide control pulses with variable control power to the anodic and cathodic subgroups of the bridges of the same name with them, and the packets of pulses simultaneously act on the bridges of adjacent phases the said groups, characterized in that, for the purpose of simplification, the angles of unlocking the valves of one subgroup of the same group of bridge rectifiers are set to the same time intervals for their simultaneous operation. Sources of information taken into account during the examination 1. G. Zhemerov. G. Thyristor direct frequency converters, M., Energii. 1977, p. 12-18. 2.Avtyurskoe certificate of the USSR № 515248, cl. H O2 P 13/30, 1969.

ЧH

I I I II I I I

aa

LL

II

ll

Claims

The claims of

A multiphase direct frequency converter is a voltage source containing bridge rectifiers combined in the anode and cathode ₃₅ groups of bridges, consisting of the anode and cathode subgroups of valves, which, in order to reduce the power of the input transformer, the input terminals each of the groups of rectifiers are phase-wise interconnected,

2. The converter according to claim 1, wherein the valves under · * groups of the same name as their groups of bridge rectifiers are made uncontrollable.

3. The converter according to Sq. 1 and 2, characterized in that one of the rectifying groups is connected to the set via a transformer, and the other is galvanically connected to it.

4. A method for controlling a multiphase direct frequency converter according to π, 1 and 3, which consists in periodically supplying control pulses with a variable control angle to the anode and cathode subgroups of the gates of the bridges of the same name, and the pulse packets simultaneously acting on the bridges of adjacent phases of the said groups , distinguishing - with the fact that, for the sake of simplification, the flanges of unlocking the valves of one subgroup of the same group of bridge rectifiers at the time intervals of their simultaneous operation are set the same.