Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты Советский патент 1985 года по МПК H02M5/02 

4: 01 «{аи «|(

sl Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления напряжением преобразователей частоты с непосредственной связь (НПЧ) и может быть использовано при преобразовании напряжения частоты f питающей сети в напряжение нестан дартной регулируемой частоты fg, например, для регулирования скорости двигателя переменного тока. Известен способ управления напряжением трехфазного НПЧ, содержащего противофазные мостовые выпрямители, состоящий в том, что в каждый полупериод частоты их напряжение формируют в виде трехступенчатой функ1щи, построенной по средним значениям напряжений этих ступеней. Первая и последняя ступени имеют нулевой уровень напряжения (1 . Кривая напряжения этого НПЧ содержит все канонические гармоники, кроме третьей .и кратных ей. При этом 5-я, 7-я, 17-я и 19-я гармоники имеют пониженный уровень по сравнению с каноническим уровнем. Известен также способ регулирования напряжения НПЧ, содержащего противофазные группы вьшрямителей, собранных по нулевым или мостовым схемам, состоящий в том, что напряжение каждой полуволны кривой напряжения вентилей его фазных комплектов форми руют в виде пятиступенчатой функции. Период этой функции равен периоду выходной частоты. При этом все ступе ни, кроме третьей (центральной),, имеют протяженность в 1/12 периода выходной частоты. Соответствующий вы бор уровня ступеней напряжения обеспечивает одновременное снижение до нуля 5-й, 7-й, 17-й и t9-й гармоник, а уровень П-й и 13-й гармоник остается каноническим 21. Недостатком известного способа яв ляется то, что он относительно сложен и содержит для данного спектраль ного состава кривой напряжения трехфазного НПЧ большое число ступеней регулируемых уровней напряжения вьтрямителей указанной выше протяженности .вследствие чего коэффициент мощности НПЧ (Кл,) оказьтается недостаточно вы соким и увеличено искажение напряжения питающей сети, которое, как известно, тем больше, чем больше угол регулирования (. выпрямителей по частоте fj( . 47, 2 Цель- изобретения - упрощение способа, повышение К„ преобразователя и уменьшение искажения напряжения питающей сети. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управление напряжением трехфазного НПЧ производят путем отпирания вентилей его фазных комплектов по закону ступенчатой функции, характеризуемой содержанием 5-й, 7-й, 17-й и 19-й гармоник менее 4%, причем период этой функции равен периоду напряжения выходной частоты, а крайние ступени полуволн этой функции имеют протяженность, равную 1/12 этого же периода, функцию формируют в виде трех ступеней за полупериод, причем отношение уровня средней ступени к уровням крайних ступеней выбирают из области значений 0,8-1,5. Отношение уровней ступеней 1.15 дает наилучший результат по спектральному составу кривой напряжения НПЧ. Погрешность установки уровней ступеней напряжения и их протяженности определяется конкретными требованиями к преобразователю. Таким образом, предложенный способ уменьшает число ступеней в кривой напряжения фазных комплектов вентилей, но сохраняет при этом число ступеней в кривой напряжения НПЧ и ее спектральный состав. Число ступеней в полуволне напряжения фазных комплектов вентилей равно трем, а спектральный состав кривой напряжения НПЧ обеспечивается таким же, как и при способе 2 . На фиг. 1 и 2 приведены кривые напряжений трехфазного НПЧ; на фиг.Зпример реализации системы управления на базе микропроцессора. На фиг. 1 и 2 приняты обозначения: 1 и 2 - кривые напряжения фазных комплектов вентилей фаз А и В НПЧ при условии, что f,7fa. 3 кривая линейного напряжения U;vg . Система управления содержит задэ тчик 4 частоты и напряжения, микропроцессор 5, цифровую логику и формирователь 6 импульсов, синхронизирующий трансформатор 7 и силовую схему НПЧ 8.Микропроцессор используется и для формирования кривой напряжения и для задания частоты с по заданию устройства 4.

Формирование уровней и протяженкости ступеней-кривой напряжения НПЧ 8 производится с помощью уст- ройств 4-7,. воздействуя на угол управления вентилей С(р) относительно напряжения питающей сети частоты f| . Протяженность крайних ступеней кривой напряжения каждого фазного комплекта вентилей НПЧ задается равной 1/12 пертода частоты fg, а протяженность второй (средней) ступени третью часть периодаэтой частоты. Точность в установке уровней ступеней и их протяженности должна определяться конкретными требованиями и возможной погрешностью применепньпс устройств системы управления вентилями, Установлено, что при соотношении упомянутых уровней напряжений ступеней 1,t5 и протяженности крайних ступеней в 1/12 периода частоты fj 5-я, 7-я, 17-я и 19-я гармоники равны нулю, а 11-я и 13-я канонические.

Для иллюстрации влияния отношения уровней ступеней на спектральный состав в таблице приведены примеры реализации способа.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕЗСФАЗ( НЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ ПУТИ4 отпирания вентилей его фазных комплектов по закону ступенчатой функ1щи, характеризуемой содерзи&нием 5-й, 7-й, и 19-й гармоник менее 4%, причем период этой функщш равен периоду напряжения выходной частоты, а крайние ступени полуволн этой функции имеют протяженность, равную 1/12 этого же першща, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации, повышения коэффициента моврюсти ;преобразователя и уменьшения искажения напряжения питающей сети, ступенчатую функцию формируют в виде трех .ступеней за полупериод, причем отно:шение уровня средней ступени к уров- , ням крайних ступеней выбирают из об- ; ;ласти значений 0,8-1,5.

Как следует из табгшцы, при данном алгоритме управления вентилями удовлетворительное подавление высших гармонических Имеет место при значительном отклонении заданных уровней ступеней от оптимального (современные средства полупроводниковой техни ки обеспечивают точность установки углов . () с погрешностью менее одного градуса расншрять оговоренную область изменения отношения уровней 0,8-1,5 нецелесообразно при уменьшении А2/А4 растет процентнсе содержание ближайшей 5-й гармон11ки, а при увеличении значения At/A(, кроме того, снижается коэффициент мсщности cos 30 п и, п(1+0,8Ь4 Aj/Aj где п - номер гармоники; и , U(t - соответственно основная и п-я гармоника кривой напряжения НПЧ. Предлагаемый способ проще при одинаковом по сравнению с прототипом спектральном составе кривой напряжения, требует меньшего числа операций По изменению уровней кривых напряжений выпрямителей НПЧ. В то же время в два раза увеличивается протяженность уровня напряжения, при котором каяадый из выпрямителей работает с минимальным углом регулирования dl{). Поэтому увеличивается KM НПЧ и уменьшается искажение напряжения питающей сети. Если при максимальном напряжении НПЧ при способе-прототипе в люббй момент времени только один из выпрямителей проводит ток , а два других проводят ток соответстН венно при jt2i43 и 75 эл.град, то при предлагаемом способе при тех же условиях два выпрямителя проводят ток , а один при (Л.62 эл.град. Кроме того, согласно расчетам способ примерно на 15% повышает использова1176 ние вентилей НПЧ по напряжению и более чем на 15% снижает .мощность входного трансформатора (2/1, ,155). Предлагаемый способ не накладывает ограничений на исполнение выпрямителей НПЧ. Они могут быть выполнены и по мостовым и по нулевым схемам.

г

IfMf

К

г5

«Ч -Q

V

.73ai

bf-bj b2 1.73.bi Фиг.1

Фиг.З

h