Способ управления @ -фазным преобразователем частоты с непосредственной связью Советский патент 1985 года по МПК H02P13/30 

со СП

со

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ га-ФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЫО путем периодической подачи на его вентильные группы отпираю1цих импульсов вьтрямительного режима, отличающийс я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей преобразователя и его коэффициента мощности при работе на синхронный .двигатель в режиме перевозбуждения, формируют отпирающие импульсы инверторного режима и подают их на вентипьные группы в интервале между началом полуволны тока нагрузки и началом подачи на них импульсов выпрямительного режима, причем длительность интервала подачи импульсов вьшрямительного режима устанавливают такой, что в сумме с длительностью интервалов подачи импульсов инверторного режима она становится равной или W большей половины периода выходной частоты.

9v«7 11 Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к способам управления т-фазным преобразователем частоты с непосредственной связью (НПЧ), преобразующим напряжение частоты f в напряжение частоты fj и используемым для регулирования скорости синхронных двигателей (СД). Целью изобретения является улучше ние массог-абаритных показателей преобразователя и его коэффициента мощности при работе насинхронный двигатель в режиме .перевозбуждения. На фиг. 1 приведен пример схемы трехфазного мостового НПЧ, реализующего предпагаемьй способ; на фиг.2 временные диаграммы, поя/няющие способ, на фиг. 3 - диаграммы формирования управляющих импульсов при данном способе. Способ осуществляется следующим образом. Преобразователь (фиг.1) содержит выпрямительные мосты 1-6, соединенные по известной схеме, и нагрузку 7в виде синхронного двигателя (СД) Диаграммы (фиг.2) включают кривы 8и 9 напряжений вьшрямительных мос тов 1 и 4, ток 10 фазы СД, ЭДС 11 фазы АСД, кривые 12 и 13 напряжения выпрямительных мостов 3 и 4, линейное напряжение 14 НПЧ и углы 15f (} Кривые токов и напряжений построе ны из условия, что сеть и входной трансформатор - бесконечной мощности синхронный реактанс - Х, 0,8, а коммутационный реактанс двигателя относительно велик., например X 0,5. (Под коммутационным реактансом двигателя понимаем тот реактанс, которы согласно известному способу определя бы угол коммутации -)). При данном способе этот реактанс влияет только на степень фильтрации Кривой тока двигателя: чем он больше, тем кривая ближе к синусоидальной. При указанной величине Х токи ближайших 5-й, 7-й, 11-й и 13-й гармоник составляют соответственно менее, чем 6,7; 4,8 1,5; 1,3% .Поэтому при построении кривой тока 10 высюие гармонические не учтены. Пусть нагрузкой является СД и на вентипи вьшрямителей НПЧ периодически подают отпирающие импульсы. Пусть в системе установился стационарный периодический процесс и к 32 рассматриваемому моменту времени t ток проводят вентили выпрямительных мостов 1-3, которые работают в выпрямительном режиме. В момент t в очередной раз подают отпирающие импульсы, при угле регулирования по высокой частоте ос О, на соответствующие вентили мостов 2, 3 и в последний раз за рассматриваемый период низкой частоты на очередной вентиль моста 1. Поскольку в интервале времени tj-tp должен изменить направление ток 10 фазы А, то в момент t или несколько позже подают отпирающие импульсы на вентили моста 4, одноименные с вентилями моста 1, но при угле о(. Т, что соответствует инверторному режиму работы этого выпрямителя. Поэтому, как только в момент t ток IQ спадает до нуля, он сразу же изменяет знак и начинает протекать по вентилям моста 4 навстречу напряжению питающей сети. В момент t,, по-прежнему подают отпирающие импульсы на вентили выпрямительных мостов 2 и 3 при «t О, и впервые за этот такт низкой частоты на одноименные с ними вентили моста 4 также при сС 0. Выпрямитель 4 I сразу же переходит в выпрямительный режим. Дальнейшая, работа вьшрямительньк мостов 1-6 НПЧ происходит аналогично рассмотренному. Как следует из кривых 8, 9, 12 и 13, выпрямительные мосты НПЧ работают при углах регулирования оС соответствующих выпрямительному режиму в течение интервалов времени, равных половине периода частоты f. (с точностью до такта несущей частоты) и, кроме того, в начале каждого пакета отпирающих импульсов - при углах регулирования, соответствующих инверторному режиму работы. Поэтому эти кривые и кривая 14 стабильны и не зависят от величины Хц. Согласно предлагаемому способу, кривая выходного напряжения преобразователя становится стабильнее и повышается коэффициент мощности НПЧ. Степень этого повьщ1ения тем больше, чем больше величина Хц и чем больше ток нагрузки. При этом величина угла опережения тока нагрузки может быть установлена минимальной: f & вне зависимости от величины XK и тока нагрузки. При этом запас по коммутационной устойчивости пре3вышает величину выбранного угла в тем большей степени, чем больше величина Xj. (как это следует из кривых 8-10, мгновенная величина ЭДС 11 в течение времени, соизмеримого с углом f, превьпиает максимальную величину выпрямленного напряжения и после того, как произошел перевод выпрямителя из инвертор ного режима работы в выпрямительньш режим). С увеличением времени работы выпрямителей НПЧ увеличивается использование вентилей по току. Только за счет уменьшения коэффициента формы тока К использование увеличивается на 10%. Благодаря же одновременному уменьшению угла f и стабилизации кривой напряжения степень использования вентипей увеличивается еще больше. Минимизация угла. особенно заметная в режиме перегрузки или при питании НПЧ от источника соизмеримой мощности приводит к уменьшению времени совместной работы про тивофазных вьтрямителей (в пределе до одного такта несущей частоты (фиг.2). Поэтому данный способ позволяет осуществлять непрерывный перевод тока нагрузки с одних вентильных групп на противофазные без уравнительного тока между ними. С применением способа исключаются периодические режимы двухфазного ко роткого замыкания СД, что вместе с повышением его К„ повышает эффективность использования двигателя, уменьшает пульсации момента на его 34 валу и улучшает виброакустические, характеристики двигателя и механизма, снижает их износ. Принцип построения системы управления определяется временными диаграммами формирования управляющих импульсов (фиг.З), которые включают последовательности импульсов 16 и 17 управления вентипьным мостом 1 для работы соответственно в вьтрямительном и в инверторном режимах, последовательности импульсов 18 и 19 для моста 4, 20 - суммарное напряжение 20 управления мостами 1 и 4, напряжение 21 управления мостом 1, напряжение 22 управления мостом 4, соответственно последовательности управляющих импульсов 23 и 24 мостов, 1 и 4 согласно известному способу, напряжения 25 и 26 управления мостами 1 и 4 при общеизвестном раздельном управлении. Смена полярности кривой напряжения согласно предлагаемому способу совпадает с моментом перевода очередного ВМ из инверторнбго режима работы в вьшрямительный, и определяется моментом подачи первого отпирающего импульса каждой пачки из последовательностей импульсов 16 и 18. Поэтому изменение знака напряжения происходит скачкообразно. По этой же причине способ не накладьшает ограничений на кратность входной и выходной частот. Отношение частот может быть выражено дробима числом. На фиг. 3 для наглядности иллюстрации способа соотношение частот выбрано 2:1.

чи

4 ff tz