Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты Советский патент 1984 года по МПК H02M5/27 H02P13/18 

а

ч|

ел

4 Изобретение относятся к электротехнике, к разделу преобразователей частоты. Известен способ управления полностью управляемым непосредственным преобразователем частоты путем подключения фазы к входной фазе, мгновенное значение которой близко к мгновенному значению задающего напряжения. По этому способу в каждый момент времени измеряют разность входного и задакяцего напряжений, ин тегрируют ее и при получении положительного интеграла вырабатывают сигнал на подключение выходного вывода к входному выводу той фазы, разностью напряжений которой и зада ющего напряжения наименее отрицательна L 11. Недостатками этого способа являются относительная сложность сие темы управления, обусловленная необходимостью использования блока трансформатора входных напряжений, блоков задающего напряжения для каждои входной фазы, блоков для выявления в каждый момент времени входной фазы, разница напряжений которой с задающим напряжением минимальна, блока интегрирования разности выходного и задающего напряжений блоков совпадения и т.д., неопределенность спектрального состава выходного напряжения преобразователя, управляемого таким способом, что не исключает появления таких составляющих выходного напряжения, которые .способны существенн :; ухудшить энергетические показатели как частотноуправляемого асинхронного двигателя,, так и систег-ы преобЕ)азователь - нагрузка. Известен также способ управления трехфазным непосредственньол преобра зователем частоты путем циклического одновременного подключения выходных выводов поочередно по всем входным выводам с помощью полностью управляемых полупроводниковых ключей переменного тока так, что закон подклю чения выходных выводов других фаз отличается от закона подключения выходного вывода одной из фаз сдвигом на один и две TpjSTKx общего цик ла коммутации С21. Этот способ управления, принятый в качестве прототипа, рассчитан на циклическое монотонное скачкообразное изменение начальной фазы выходного напряжения степенями по сто дв дать градусов. Спектральный состав выходного напряжения преобразователя частоты, в котором реализуется изйестный спо соб управления С 21, имеет четко определенный характер и может быть ; описан аналитическим выражением. В этом состоит одно из преимуществ та кого способа управления йеред другим известным способом til . Вместе с тем. представляется желательной разработка, такого способа управления, который при активно-индуктивной нагруз.ке обеспечивал бы улучшение качества выходного тока по сравнению.с известным способом управления 2. Цель изобретения - улучшение качества выходного тока за счет уменьшения его коэффициента гармоник. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты, состоящему, в том, что одновременно и циклически с помощьюполностью управляемых полупроводниковых ключей переменного тока поочередно подключают ко всем входным выводам, причем законы подключения выходных выводов соседних фаз различаются между собой фазовым сдвигом на одну треть общего напряжения 1дикла коммутации, для формирования напряжения каждой из выходных фаз подключают соответствукядие выходные выводы к входным с такой очередностью,что связь одного из .выходных выводов только и одним из входных оказывается лишь в продолжение двадцать четвертой,двенадцатой,двенадцатой и двадцать четвертой частей общего, цикла коммутаций,разделенных между собой интервалами соответственно в двенадцатую, двадцать четвертую, двадцать четвертую и двенадцатую части цикла коммутации этих полупроводниковых Ключей. I . . На фиг. 1 показана идеализированная принципиальная схема преобразователя. Алгоритмы переключения ключей 1-9 в продолжение одного цикла коммутации с указанием соответствующих значений коммутационных Функций представлены в табл. 1. На фиг. 2о. - кривая выходного Нсшряжения преобразователя для одной из фаз нагрузки,составленная из кусков синусоид трех фаз питающей сети в результате переключения, задаваемых переключающигли функциями K-t) /Чг.С-Ь) iVitt) ; на фиг. 2 сГ, в , г.- эпюры указанных фуНкхшй; на фиг. 3 - блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Управление непосредственным преобразователем частоты осуществляется в виде полностью управляемых полупроводниковых ключей переменного тока 1-9, присоединенных как к входным выводам 10 -12, так и к выходным выводам 13 - 15. Система управления такого преобразователя частоты содержит задакхчий генератор (ЗГ) 16, пересЧетное распределительное

устройство 17 и формирователи 18 32 импульсов.

В соответствии с эпюрами на фиг. 2 подключение нагрузки группой ключей 1, 5 и 9 происходит в тот интервал времени, когда УД-Ь) 1, ключей 2, 6 и 7 когда 1( 1 и ключей 3, 4 и 8 - когда tfc) 1.

Пересчетное распределительное устройство ПРУ) 17 осуществляет деление на двадцать четыре импульса поступающих с ЗГ 16, а также.их распределение между формирователями 18-32 импульсов ФИ Последовательность номеров формирователей 18-32 импульсов на фиг. 3 выбрана совпа- . дающей с последовательностью поступ- леиия импульсов от ПРУ к этим формирователям, что также соответствует очередности импульсов коммутационных функций (фиг. 2), относящихся к отпиранию.трех различных сочетаний полностью управляемых полупроводниковых ключей 1-9 переменного тока. При этом очередному отпиранию одного сочетания полностью управляемых полупроводниковых ключей переменного тока должно соответствовать одновременное запирание другого сочетания этих ранее открытых ключей переменного тока, а продолжительность открытого состояния ключей является неодинаковой и соответствует эпкрам, коммутационных функций (фиг. 2).

Например, отпирание полупроводниковых ключей 3, 4 и 8 производится подачей на управляющие входы тих ключей отпирающих импульсово формирователей ФИ 22, 24, 26, 28 и 30 При этом, как следует из фиг, 2i . после подачи отпирающих импульсов с ФИ 22 имеет место открытое состояние ключей 3, 4 и,8 в продолжение двадцать четвертой части цикла коммутации, после подачи импульса с ФИ 24 - продолжение двадцатой части этсго цикла, после подачи импульса с ФИ 26 - двенадцатой, с ФИ 28 - двенадцатой, с ФИ 30 - двадцать четвертой части цикла коммутации. За открытым состоянием ключей 3, 4 и 8, обусловленным подачей отпирающих импуль сов с ФИ 22, следует их запирание вследствие отпирания другого сочетания ключей 2, 6 и 7 от ФИ 23, а через двенадцатую часть цикла коммутации - вновь открытое состояние ключей 3, 4 и 8 и закрытое клнзчей 2,6

и 7 и т-.д. Таким образом, открытое состояние ключей 3, 4 и 8 чередуется с интервалами их ключей 2, 6 и 7 и т.д. Таким образом, в соответствии с эпюрами коммутационных функций на фиг. 2 указанные интервалы открытого состояния ключей 3, 4 и 8 чередуются соследующими интервалами их закрытого состояния: двенадцатая, двадцать четвертая и двенадцатая части цикла коммутацииj в эти интервалы закрытого состояния ключей 3, 4 и 8 оказываются дважды включёнными сначала ключи 2, 6 и 7, а затем {также дважды) - ключи 1, 5 и 9.

В соответствии с приведенными на фиг; 2 эпюрами кЬм1 тационных функций отвечающими предлагаемому способу управления непосредственным преобразователем частоты, выходное напряжение может быть представлено в виде

.л)l.

bSeosCae llfivniH-Caa i li,

где tOx и -TL - частоты сети и комму- тации соответственно - амплитуда фазного напряжения сети.

Выходные напряжения других фаз отличаются сдвигом на третью часть периода.

Из С1) следует, что среди составляющих выходного напряжения преобразователя частоты, управляемого по предлагаемому способу, отсутствуют частоты ii) + 251 и Oijt - 451, которые имеются в выходном напряжении аналогичного преобразователя, управляемого по известному способу L21.

В этом и состоят преик1ущества предлагаемого способа перед известным. Вместе с тем, соотношения амплитуд других составляющих в выходнс 1 напряжении преобразователя, управляемого по известному и предлагаемому способам оказьязаются неодинаковыми.

Результаты расчета (см. табл. 2) показывают, что предлагаемый способ управления обеспечивает качество выходного тока лучше, чем известный.

Данные из табл. 2 рассчитаны для отношения индуктивного cOjL и активного R сопротивлений нагрузки, равным 2.

Т а б л и ц

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ путем одновременного и циклического подключения выходных его выводов поочередно ко всем входным выводам с помощью полностью управляемых полупроводниковых ключей переменного тока, причем законы подключения выходных выводов соседних фаз различаются между собой фазовым сдвигом на одну треть общего цикла коммутации, о т л и .чающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного тока за счет уменьшения его коэффициента гармоник, для формирования напряжения каждой из выходшлх фаз подключают соответствукицие выходные выводы к входным с такой очередностью, что связь одного из выходных выводов только с одним из входных осуществляется в продолжении двадцать четвертой, двенадцатой, двенадца- той и двадцать четвертой частей об(Л щего цикла комму таци.}, разделенных между собой интерваламш соответственно на двенадцатую, двадцать четвертую, двадцать четвертую и двенёщцатую части цикла коммутации этих полупроврдии ковых ключей.

Si

1Д 0,0910/ ПООТОТИП ; Предлагаемый 0,0868 способ

Т а б Л и ц а 2

1,5 1,75

2,0

1,3 0,0938 0,0966 0,1083 0,1200 0,0888 0,0908 0,0975 0,1045

а

mi

т топ

п

at