Способ непосредственного преобразования частоты Советский патент 1984 года по МПК H02M5/27 

Изобретение относится к npeo6pciзовательной технике и .быть исiпользовано в частот нерегулируемом электроприводе с дискретныгли ступенями изменения частоты выходного напряжения преобразователя. Известен способ регулирования скорости асинхронного двигателя, согласно которому на дискретных выходных частотах подключение каждой из трех фаз обмотки статора производят в течение одного периода входного напряжения 1. Недостатком известного способа является ограниченный диапазон выходных частот (до 2/3 от питающей частоты ). Известен также способ управлейия непосредственным преобразователем частоты, согласно которому непосредственное преобразование переменного напряженр я одной частоты в другую осуществляют дискретными ступенями, при которых периоды повторения выходной и входной частот имеют общее наименьшее делимое, и угфавление преобразованием частот осуществляют заранее составленными отдельными программами подачи импульсов открыти тиристоров 23. Недостатком этого способа являет ограниченная возможность выборй зна чений входного напряжения при налич одного трехфазного источника питани и естественной кo тмyтaции тиристоро преобразователя. Вследствие этого способ позволяет обеспечить преобра зование частоты вплоть до питающей только для нагрузок вентиляторного .типа, при которых с уменьшением час тоты момент нагрузки преобразователя уменьи1ается. Наиболее близким по техничесокой сущности к предлагаемому является способ непосредственного преобразования частоты путем формирования выходного напряжения от двух систем трехфазного ьшпряжения, сдвинутых между собой по фазе на угол Л/6 3 Недостатками данного способа являются более сложная реализация пре образователя частоты и увеличенные потери электроэнергии, поскольку в цепи TOKci от входной системы напряжения к фазе нагрузки имеется большое тиристоров.. Цель изобретения .- упрощение тех нической реализации и уменьшение по терь электроэнергии преобразователя при сохранении максимально достижимого значения выходной частоты. Указанная цель достигается тем, что согласно способу полупериоды выходного напряжения каждой полярно ти формируют от отдельного источника переменного трехфазного напряжения, положите л ьнЕ;,311 полупериод в пер вой выходной фазе формируют от пер-вого источника входного напряжения, а во второй и третьей выходных фазахот второго источника входного напряжения, отрицательный полупериод в первой выходной фазе формируют от второго источника входного напряжения, а во второй и третьей выходных фазах - от первого источника входного напряжения. На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации предлагаемого способаJ на фиг. 2 - диаграммы напряжения, поясняюище его работу;, на фиг. 3 - блок-схема системы управления ступенчатым регулированием выходной части и напряжения преобразова- . теля. На фиг. 1 обозначены фазы 1, 2. и 3 выходного напряжения первого источника,фазы 4, 5 и 6 выходного напряжения второго источника и выходные выводы 7-12 преобразователя. На фиг. 2 обозначено: U; (где (i - индекс фазы, i 1,3,5,7,9,11) линейные напряжения от первого источника входного трехфазного напряжения, формируемые на фазу нагрузки при помощи мостовой схемой преобразователя j при I 2,4,6,8,10,12 напряжения от второго источника, формируемые на фазу нагрузки; при i 13,14,15 - эталонные напряжения требуемого трехфазного напряжения преобразователя; при i 16,17,18 трехфазньле выходные напряжения , формируемые на фазах нагрузки преобразователя. Преобразователь содержит блок 13 компараторов, формирователь 14 импульсов, блок 15 синхронизации, логический автомат 16, схема 17 пересчета импульсов, блок 18 выходных усилителей, U и U - сигналы управления напряжением и частотой соответственно . Преобразование частоты по предлагаемому способу при помощи cxeNib преобразователя (фиг. 1) производят следующим образом. Рассмотрим работу одной выходной фазы преобразователя, например первой, с выводами 7 к 8 (фиг. 11, эталонное и выходное напряжения которой (фиг 2) обозначены соответственно и ,5 и Uit . ,Цля создания первой полуволны выходного напряжения положительной полярности (фиг. 2 ) открывают тиристоры, соединяющие вывод 1 с выводом 7, и тиристор, соединяюишй вывод 8 с выводом 3 источника (фиг.1), В результате {фиг. 2) линейное }зходное напряжение и подключено на нагрузку и образует в соответствующий промежуток времени выходное напряжение 0., в первой фазе. Подобным образом от Первого источника образуют вторую положительную полуволну выходного напряжения (от входного напряжения U) открыванием тиристоров, соединяющих выводы 2-7 и 8-3 (фиг. 1). Третью положительну полуволну выходного напряжения (от входного напряжения U.g-) образуют открыванием тиристоров между вывода ми 2-7 и 8-1, Отрицательную полувол ну выходного напряжения форг шруют . от второго источника напряжения с выводами 4,5 и б, причем первую полуволну формируют открыванием тиристоров между выводами 4-8 и 7-3, в результате чего линейное напряжение Б этот промеи уток времени подключено на нагрузку. При наличии только одного источника напряжения (фиг, 21, например 1,2,3, первую отрицательную полуволну формируют от входного напряжения или и (фиг, пунктирно штрихованная линия) , что вызывает значительную несимметрию выходного напряжения в первой выход ной фазе и , увеличение его высших гармонических составляющих и увеличенный нагрев приводимого от преобразователя двигателя. Вторую отрицательную полуволну -(фиг, 2) формируют подключением входного линейного напряжения U второго источника открыванием тиристоров между вывода ми 5-8 и 7-6, Эффективное значение выходного напряжения регулируют соответствующим сдвигом импульсов управления тиристорами. Согласно вышеописанному формирую напряжения во второй и третьей выходных фазах с напряжениями U г, и U только здесь положительный полупериод выходного напряжения формируют от второго источника питания, а отрицательный полупериод - от первог источника.Применение для формировани каждой полярности своегЪ источника (фиг, 2), сдвину то го по фазе на 3 О , позволяет обеспечить точность регулиров ния входного напряжения шагом ТТ/б. tia фиг, 3 приведен пример блоксхемы системы управления ступенчаты регулированием частоты преобразователя, В блоке 13 выявляются моменты времени прохождения через нулевые значения входных напряжений и созда ется распределение импульсов управл ния привязанных к входному напряжению и равномерно распределенных по времени с шагом желаемой точности регулирования моментов времени открыва.ния тиристоров (например Я/12 или 5r/24), Формирователь 14 импульсов выдает отдельные импульсы от фронта и спада потенциала .выходных напряжений компараторов. Выбором определенного числа этих импульсов для включения тиристоров и фиксируя их в памяти логического автомата, можно составить программы дискретного преобразования частоты. При ре ализации программ подачи импульсов необходимо начало формирования кривой выходного напряжения синхронизировать с определенной фазой входной системы напряжений. Для реализации этого предназначено синхронизирующее вещество 15, В логическом автомате 16 происходит выбор включаемых импульсов для управления силовыми тиристорами преобразователя по заранее составленным програг лмам дискретгмх значений частот. Фиксирование программы в логическом автомате реализуют путем присоедр нения необходимых выводов формирователя импульсов к входам логических устройств, Выбор желаемой дискретной частоты производят переключателем программы по сигналу , ДлЛ некоторых дискретных частот форма кривой выходного напряжения повторяется не к одной и той же входной фазе, а последовательно по всем. Для таких частот введено устройство 17 пересчета импульсов включения силовых тиристоров преобразователя ко всем фазам входного напряжения преобразователя, что позволяет сократить программу три раза и уменьшить объем логического автомата, Для включения, силовых тиристоров преобразователя в блоке 18 выхоДлых усилителей формируются импульсы управления, откуда поступают на цепи управления силовыми тиристорами преобразователя , Преимуществом предлагаемого способа по сравнениЕо с прототипом, который является также базовым, являются то, что преобразователь, реализующий предлагаег-1ый способ имеет меньшее число тиристоров. Как видно из фиг, 2, для образования Положительных полуволн напряжения не требуется применения входных напряжений второй системьт входных напряжений, поэтому в силовой схеме могут отсутствовать тиристоры, соединяющие вторую входную систему напряжений и образующей ток в положительном ее направлении. Таким же образом не применяются тиристоры, образующие ток от первой входной системы и образующие ток в отрицательном ее направлении. Следовательно, для доздания 12-импульсной системы входных напряжений преобразователя при его работе согласно предлагаемому способу требуется вдвое меньшее число тиристоров по сравнению с базовым. При этом ток от входной системь напряжений в фазе нагрузки проходит через два тиристора вместо четырех согласно прототипу. Таким образом, при реализации предложенного способа по сравнению с базовым потери энергии в преобразователе вдвое меньше.

СПОСОБ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ путем формирования выходного напряхсения от двух систем трехфазного напряжения, сдви.нутых между собой по фазе на угол J/6, отличающийся тем, что, с целью упрощения технической реализации и уменьшения потерь электроэнергии преобразователя, полупериоды выходного переменного напряжения- каждой полярности формируют от отдельного источника переменного трехфазного напряжения, положительный полупериод в первой выходной фазе формируют от первого источника входного напряжения, а во второй и третьей выходных фазах - от второго источника входного напряжения, отрицательный полупериод в первой выходной фазе формируют от второго источника входного напряжения, а g во второй и третьей выходных фазах (Л от первого источника входного напряжения.

I1 I