Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты Советский патент 1984 года по МПК H02P13/30 H02M5/27 

Изобретение относится к области преобразования техники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе вентиляторов с дисректными ступенями изменения частоты выходного напряжения вплоть до значений, равных частоте сети и ес тественной коммутацией тиристоров преобразователя. Известен способ импульсного управ ления в цепи статора асинхронного электродвигателя, согласно которому регулирование напряжения осуществляется путем изменения отношения длительностей интервалов открытого и закрытого состояний тиристоров Li. 1 Недостатком этого способа являетс то, что двигатель непрерьшно находит в режиме пуска, вследствие чего прот кает ток, значительно превьпиающий но минальные его значения, и создаются большие потери энергии и нагрев в двигателе. Известен также способ управления непосредственным преобразователем, согласно которому преобразование переменного напряжения одной частоты в другую осуществляют дискретными ступенями, при которых периоды повторения входной и выходной частот имеют общее наименьшее делимое и управление преобразованием частот ос ществляют по заранее составленным от дельным для каждого значения выходной частоты программам подачи импуль сов на тиристоры 2. Недостатком этого способа является ограниченный верхний диапазон выходных частот до 46,15 Гц Сз1 при частоте сети 50,0 Гц. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ квазиоднополосногр преобразования частоты. Наиболее существенно для него циклическое подключение зкв валентных фаз. сети к фазам нагрузки через равные интервалы времени, причем моменты подключения фаз нагрузки совпадают, а на интервалах подключения напряжения эквивалентных фаз сет в трех фазагх нагрузки сдвинуты между собой последовательно на угол 2J/ входного напряжения 4. Недостатком этого способа, являетс ограниченный верхний диапазон выходных частот до 2/3 частоты сети при естественных коммутациях тиристоров преобразователя. Цель изобретения - расширение диапазона дискретного регулирования . выходной частоты, вплоть до значений, равных частоте сети при естественной коммутации вентилей. Для достижения поставленной цели согласно способу управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты путем циклического подключения эквивалентных фаз сети к фазам нагрузки через равные интервалы времени, причем на Интервалах подключения напряжения эквивалентных фаз сети в трех фазах нагрузки сдвинуты между собой последовательно на угол , моменты подключения соответствующих эквивалентных фаз во второй и третьей фазах нагрузки ус.танавливают отстающими и соответственно равными 21Г/3 и 2 Т/6 по отношению к моменту подключения эквивалентной фазы сети в первой фазе нагрузки. Предложенный способ может быть реализован мостовой схемой з1 непосредственного преобразователя с естественной коммутацией тиристоров. На фиг. 1 приведена схема преобразователя, на фиг. 2-3 - временные диаграммы, поясняющие его работуJ на фиг. 4 - блок-схема системы управления преобразователя. . В преобразователе (фиг, 1) входные фазные 1-3 и нулевой 4 вьгооды питающего напряжения присоединены к входным выводам тиристорного моста ; каждой выходной фазы преобразователя.; Через встречно-пара.ллельно включенные: тиристоры каждый из четырех входных вьтодов моста связанс каждым из двух вьпсодных выводов моста, присоединенных к явум вьшодам соответствующей 5-7 фазы нагрузки. Таким образом дант ная схема преобразователя позволяет подключить на каждую отдельную фазу нагрузки входные фазные напряжения необходимой полярности. Расширение диапазона дискретного регулирования выходной частоты вплоть до значений, равных частоте сети при естественной коммутацией вентилей, по данному способу реализуется при помощи устройства (фиг. 1) следующим образом. Для формирования трехфазного выходного напряжения требуемой дискретной частоты подключением входного напряжения эквивалентных фаз сети на интервал времени, равный сумме целого числа полупериодов входного напряжения, переключения поочередно следу щих входных напряжений в каждой из ыходных фаз преобразователя осущест вляют согласно предложенному способу так, как это показано на фиг. 2, где приняты следующие обозначения: Uj-U)j кривые фазного напряжения эквивалентных фаз сети, которые можно подключить на отдельные фазы нагрузки для формирования выходного напряжения преобразователя; 14-16 - моменты времени начала подключения к нагрузк входных напряжений; 17-19 - моменты времени окончания подключения к нагрузке входньк. напряжений; .s кривые выходного напряжения соответствующих выходных фаз преобраэователя. В первой фазе нагрузки с выходным напряжением V переключение, например, с входного напряжения Ua на входное напряжение Ug осуществляют в момент времени 14. Для формирования Ug,6 во второй выходной фазе переключение с на входных напряжений осуществляют в момент.времени 15, .который отстает ,на угол 2У/3 входного напряжения относительно момента времени 14 в первой выходной фазе преобразователя. Для формирования в третьей выходной, фазе переключение с на входных напряжений осуществляют в момент времени 16, который отстает на угол 2.J/6 входного напряжения относительно момента времени 14 перекл чения в первой выходной фазе преобра зователя. Дальнейшее преобразование частоты согласно предложенному способу, как это видно из фиг. 2, не от личается от указанного. На фиг. 2-3 выходное напряжение, для наглядности изображено при активной нагрузке преобразователя, тогда соответственно по выходным фазам моменты 17-19 окончания подключения входного напряжения опережают моменты 14-16 начала подключения следующего входного напряжения на угол 2Я/6 входного напряжения преобразователя. При активно-индуктивной или динамической нагрузке преобразователя из-за фазового сдвига между выходными напряжением и током указанная пауза отсутствует. Регулируя число подключаемых на нагрузку полупериодов от каждого поочередно следующего входного напряжения, создают на выходе преобразователя регулируемые значения частот выходного напряжения, как это показано на фиг. 3. Подключая к выходной фазе по одному полупериоду (кривая Ujo ) от каждой поочередно следующей величины входного напряжения (например, .кривые Ug - т.д.), на выходе образуют напряжение частотой 37,5 Гц. Подключая каждое входное напряжение на время, равное двум его полупериодам (кривая UJT ) , получим на выходе су 1марное напряжение частоты, приближенно равной 42,86 Гц. Увеличивая число полупериодов каждого входного напряжения, подключаемого к нагрузке, например кривые Ujj, на выходе получим значения частот, приближающихся к значению питающей частоты. Данные значений выходных частот -в зависимости от числа полупериодов входного напряжения частотой 50 Гц, подключаемых к нагрузке преобразователя, сведены в таблицу.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЖМ ЧАСТОТЫпутем циклического подключения эквивалентных фаз сети к фазам нагрузки через равные интервалы времени, причем на интервалах подключения напряжения эквивалентных фаз сети в трех фазах нагрузки сдвинуты между собой последовательно на угол 2К/3, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона дискретного регулирования выходной частоты вплоть до значений, равных частоте сети при естественной коммутации вентилей, моменты подключения соответствующих эквивалентных фаз во второй и третьей фазах нагрузки устанавливают отстанщими и-соответственно равными 2Т/3 и 2jr/6 по отношению к моменту подключения эквивалентной фазы сети в первой фазе нагрузки. Од СП

37,50 42,86 45,00 46,15

49,18 49,22 49,25 49,29

Как видно из таблицы, по мере приближения к питающей частоте сети плотность значений выходных частот увеличивается. Последнее благоприятно отражается на работе электрода с нагрузкой вентиляторного типа, поскольку количество подачи воздуха относительно частоты вращения вентилятора имеет кубическую зависимость то для равномерного регулирования подачи воздуха требуется увеличенное число значений частот по мере приближения к питающей частоте. Для согласования значения выходного напряжения преобразователя при регулировании дискретными значениями выходПродолжение таблицы

ной частоты с требуемым моментом нагрузки вентиляторного типа соответственно осуществляют измерение фазового сдвига импульсов открывания тиристоров. Так, например, на фиг. 3 кривая Ujc имеет более поздний угол открывания тиристоров по сравнению с кривой Ui .

На . 5 приняты следующие обозначения: Чад- Utj- кривые выходного напряжения преобразователя при подключении к фазе нагрузки соответственно одного, двух, трех и четырех полупериодов от каждого, поочередно следующего входного напряжения с соответствуюдими значениями вьпсодных частот равных 37,5; 42,,0; 46,15 Гц.

Для осуществления предложенного способа в приведенном на фиг. 4 примере исполнения системы управления в блоке компараторов 24 входное напряжение 25 преобразуется в прямоугольные импульсы, которые поступают в блоки управления 26 и двоичный счетчик 27. В течение одйого периода входного напряжения блок компаратора вырабатывает прямоугольный импульс Продолжительностью также одного периода. При этом положительная полуволна входного напряжения соответствует 1 отрицательная -. О. Счетчик 27 ведет счет импульсов, поступивших от блока 24. Блок переключения программы 28 задает интервал времени, который соответствует требуемому количеству периодов входного напряжения для получения выбранной дискретной выходной частоты. После подсчета необходимого количества прямоугольных импульсов счетчик 27 издает информацию блоку 26. В последующем блок 26, дает команды логическому устройству 29

для управления переключением на следующую по очереди величину входного напряжения, при этом сначала в канал управления 30 переключением в первой выходной фазе преобраеователя, через

угол 2JF/6 в канал управления 31 переключением в третьей выходной фазе, а угол 2Jr/3 в канал зшравления 32 переключением во второй выходной фазе преобразователя; счетчику 27 начать

повторение счета количества импульсов.

ПoлoжитeJrьный эффект от использования способа заключается в расши- , рении диапазона дискретного регулярования выходной частоты преобразователя вплоть до значений, равных частоте сети при естественной коммутации тиристоров преобразователя.

3 W 11 12 13 8 д 10 It 12 13 8 3 10 11

/ / х-чх Чх-ч .

л л л А А V V V V .А А / / I.

/л

8 3 Ю 11 12 jj в ff (J

25

Фиг.З

30

J2 .31