Способ управления инвертором,нагруженным на асинхронный двигатель Советский патент 1984 года по МПК H02P13/18 

1 Изобретение относится к электроте нике и может быть использовано преимущественно на электроподвижном сос таве с тяговым асинхронным приводом. Известен способ синусоидальной широтно-импульсной модуляции, осуществляемьй путем коммутации каждого плеча шестиплечного трехфазного . инвертора напряжения в течение всего периода инвертируемого напряжения с переменной длительностью импульсов в течение этого периодаCl3. Недостатками данного способа являются повьшенная установленная мощность ИН, увеличенные потери в них, а также необходимость в тиристорах с весьма малым временем выключения. Для реализации способа необходима сложная, недостаточно надежная сиетема управления. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му эффекту является способС23 , соглас но которому задают напряжение управления рабочей частотой, преобразуют его в треугольное напряжение несущей I частоты, пропорциональной рабочей частоте с коэффициентом пропорциональности, определяемым заданной зоной изменения сигнала управления, за дают напряжение управления выходным напряжением инвертора и сравнивают его с вьщхеуказанным треугольным напряжением несущей частоты, в резул тате чего формируют основную последо вательность прямоугольных импульсов и распределяют ее по вентилям инвертора. При поступлении импульсов на вентили инвертора происходит ихзамы кание, в результате чего осуществляется коммутация каждого плеча шест плечного трехфазного инвертора в начале и в конце полупериода, а также в пределах электрических углов , 3 постоянной час тотой с кратностью ее по отношению к инвертируемой K-6Ti( if - натуральный ряд чисел). Регулирование напряжения осуществ ляется изменением относительной длительности импульса в кривой выходного напряжения и характеризуется вели чиной коэффициента заполнения

i-k-;jflк,

(1|

длительность паузы

где Т - период инвертируемого

напряжения.

N-Xy/T, , (3)

,W

-количество импульсов;

-угловой период несущей частоты. 13 Hft)t ocтaткoм известного, способа является высокое напряжение 5-ой и 7-ой гармоник в кривой инвертированного напряжения, в результате чего коэффициент пульсации электромагнитного момента составляет 10-20%. При низких инвертируемых частотах (ниже 10 Гц) пульсации момента не может быть с.глажена инерцией ротора и связанных с ним жестко элементов привода, что особенно в случае резонанса, может привести к разрушению привода. Недостатком способа является также снижение КПД асинхронной машины на 2-3% из-зй потерь, определяемых гармониками тока. Целью изобретения является повышение надежности асинхронного привода и улучшение его КПД. Поставленная цель достигается тем, что задают напряжение, пропорциональное напряжению управления выходным напряжением инвертора, сравнивают его с вышеуказанным.треугольным напряжением несущей частоты, в результате чего формируют,дополнительную последовательность импульсов и распределяют их по вентилям инвертора в соответствии с моментами времени, определяемыми выражениями (7-l)/KJ Х, 0.8Кз2Л/К , угловая координата центра импульсаi угловая длительность импульса-, номер дополнительного импульса:, кратность частоты основной последовательности импульсов по отношению к рабочей частоте;коэффициент заполнения основной последовательности импульсов, ричем количество дополнительных имульсов, распределяемых на один ентиль, определяется в соответствии выражением Таким образом, сущность предлагае мого способа заключается в том, что широтно-импульсное регулирование (ШИР) дополняют коммутациями, которые создают выемки на краях полупе.риода в кривой фазного потенциала. П этом количество и частота следовани выемок НА четверти периода определяю ся кратностью ШИР, ширина выемок пр порциональна коэффициенту заполнения ,ШИР. Количество дополнительных выемо на четверти периода зависит от сочетания кратности частоты ШИР и поря ков исключаемых гармоник. В случае исключения 5-ой гармоники при 6.К требуется одна выемка, при две и т.д. Т.е. необходима одна выемка, если ее ширина при Кз 1 не превосходит периода ШИР. Если же требуемая ширина выемки превосходит период, но не более чем в два раза, необходимо две выемки и т.д. Весьма важным признаком предлагае мого способа является регулирование ширины выемок пропорционально коэффициенту заполнения (2). На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.2 - диаграммы фазного потенциала одной из фаз инвертора для двух значений и К 96. Система управления содержит генератор 1 треугольного напряжения, фиксатор 2 кратности частот и элемент 3 сравнения, соединенные с пере счетной системой 4, которая, в свою очередь, соединена через выводы 5-7 соответственно с пофазными распределительными блоками 8-10. Выводы 11-22 блоков 8-10 связаны с блоком 23 выходных усилителей сигналов управления главными и комму тирующими тиристорами инвертора. Эле мент 24 сравнения соединен каналом 2 со счетчиком 26, вход 27 которого связан с вторым cчetчикoм 28,а выход 29 счетчика 26 соединен с распредели телем 30, с которым связана пересчет ная система 4 через выводы 5-7. Выходы 31-33 распределителя 30 связаны с блоками 8-10 фаз. Внешние связи генератора 1 треугольного напряжения и элемента 3 сравнения осуществляются посредством каналов 34 и 35, соответственно. Внутренние связи генератора 1 треугольного напр жения, фиксатора 2 кратности, элемен та 3 сравнения и пересчетной системы 4 осуществляются посредством каналов 36-38.Аналоговый сигнал 34 управления частотой поступает на генератор 1 треугольного напряжения 36, частота которого пропорциональна сигналу 34 и соответствует несущей. Рабочая частота определяется несуп1ей и кратностью 36, величина которой изменя-. ется в функции управляющего сигнала 34 фиксатором 2 кратности, вы- ходной сигнал 37 которого определяет коэффициент деления пересчетной системы 4, емкость счетчика 28 импульсов и постоянную времени генератора 1. Выходной сигнал 27 счетчи- ка 28 определяет собой емкость счетчика 26, выходные импульсы 29 которого являются тактовыми импульсами формирования требуемого количества выемок. Распределитель 30 в зависимости от положения пересчетной системы 4 посылает полученные импульсы на управление соответствующими плечами инвертора по каналам 31-33. Треугольное напряжение 36 подается на элементът 3 и 24 сравнения , где происходит сравнение сигнала 36 с аналоговым сигналом 35 управления коэффициентом заполнения импульсов выходного напряжения ИН. На выходе элементов 3 и 9 вырабатываются соответственно тактовые импульсы 38 25 при этом последовательность 38 формирует обычный ШИР, а 25 предназначено для управления дополнительными коммутациями тиристоров ИН, обеспечивающих требуемые выемки в выходном напряжении. Пересчетная система 4 формирует трехфазную систему сигналов 5-7 обычного ШИР и определяет канал формирования выемки 31-33 дополнительных коммутаций. Обе системы сигналов поступают в блоки 8-10 фаз А,В,С, где осуществляется формирование последовательностей импульсов управления главными тиристорами II, 15, 19 анодных групп, главными катодными 12,16, 20, коммутирующими анодными 13,17, 21 и коммутирующими катодными 14, 18, 22, В блоках 8-10 осуществляется также синхронизация этих последовательностей путем обеспечения требуемых временных задержек между ними. Полученные маломощные импульсы в блоке ,23 усилителей согласуются по параметрам с требованиями надежного отпирания тиристоров ИН.

Указанные вьппе связи к блоки, необходимые для формирования дополнительных последовательностей импульсов управления, с помощью которых обеспечивается наличие требуемых выемок н фазных потенциалах на выходе ИН, на фиг.З обозначены пунктиром Приэтом дополнительньй элемент 24 сравнения обеспечивает пропорциональность длительности выемки коэффициенту заполнения, а дополнительная

.пересчетная система (счетчики 26 и 28 и распределитель 30) - выбор места выемки на периоде в функции

,кратности и плеча инвертора. Наложение основной и дополнительной последовательности осуществляется в Логических фазных блоках.

Регулирование напряжения двигателя в диапазоне частоты 1-12 Гц

предложенным способом в зонах кратмостей К 192,96, 48 позволяет в среднем уменьшить коэффициент гармоник тока двигателя в 1,7 раза,

что уменьшает коэффициент пульсации момента примерно в 3 раза. Так, при частоте 5 Гц (крайность К 96) и регулировании напряжения способом 2,3 коэффициент гармоник

тока двигателя составляет примерно 31%. Применение предлагаемого способа уменьшает коэффициент гармоник тока двигателя до 18%.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ, НАГРУЖЕННЫМ НА АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, заключающийся в том, что задают напряжение управления рабочей частотой и преобразуют его в треугольное напряжение несущей частоты, пропорциональной рабочей частоте с коэффициентом пропорциональности, определяемым заданной зоной изменения сигнала управления, задают напряжение управления выходным напряжением инвертора и сравнивают его с вышеуказанным треугольным напряжением несущей частоты, в результате чего формируют основную последовательность прямоугольных импульсов и распределяют ее по вентилям инвертора, отличающийся тем, что, с целью поЕ(ышения надежности и КПД асинхронного электропривода, задают напряжение, пропорциональное напряжению управления выходным напряжением инвертора, сравнивают его с вьшеуказанным треугольным напряжением несущей частоты, в результате чего формируют дополнительную последовательность прямоугольных импульсов и распределяют их по вентилям инвертора в соответствии с моментами времени, определяемыми выражениями X 7/ f/Y6M/k42(-f)/K , , Xl где угловая координата центра (Л импульса; угловая длительность пульса; Т k номер дополнительного импульса; кратность частоты основной последовательности импульсов по отношению к рабочей частоте; К коэффициент заполнения основной последовательности импульсов, причем количество дополнительных им00 пульсов, распределяемых на один вентиль, определяется в соответствии с .выражением N где N количество импульсов Т. угловой период несущей частоты.

ir

5«

II

ч