Способ управления преобразователем частоты Советский патент 1986 года по МПК H02M5/22 

равления 12 и элемента И 13. БУ 7 состоит из генератора пилообразного напряжения 15, блока регулирова шя частоть 16 и блока распределения импульсов 17. СпЬсоб отличается тем, что формируют импульсы на включение вентилей первой зоны выпрямителя с углом регулирования, соответствуюИзобретение относится к электротехнике, а точнее к преобразователям частоты, предназначенным для питания асинхронных электродвигателей в тяговых приводах электрического подвижного состава, получающего питание от контактной сети переменного тока.

Цель изобретения - повышение коэффициента мощности преобразователя частоты.

На чертеже представлена схема преобразователя частоты.

Преобразователь частоты состоит из многозонного управляемого выпрямителя 1 и автономного инвертора 2 напряжения с промежуточным звеном 3 постоянного напряжения, к выходу преобразователя подключена нагрузка 4, например асинхронный электродвигатель, а вход преобразователя через трансформатор 5 подключен к питающей сети. Устройство управления преобразователем содержит блок 6 управления выпрямителем и блок 7 управления автономным инвертором, выходы которых соединены с управляющими электродами соответствующих вентилей выпрямителя и инвертора. Дополнительно выход управляющего сигнала блока 7 соединен с входом на разрешение включения второй и последующих зон выпрямителя блока 6.

Блок 6 управления состоит из последовательно соединенных формирователя 8 минимального угла регулирования и задатчнка интенсивности 9, выход которого подключен к первому информационному входу блока распределения импульсов 10, его управляющий вход подсоединен к выходу блока выбора зоны П, а второй информацион252880

и1им макс .значению коэфф. мощности выпрямителя. При увеличении коэфф. заполнения прямоугольных импульсов до макс, значения формируют сигнал включения второй и последующих зон управляемого выпрямителя, что обеспечивает снижение потерь мощности. 1 ил.

ный вход подключен к выходу блока фазового управления 12, при этом сигнал, пропорциональный заданному уровню выходного напряжения, поступает

одновременно на входы формирователя 8 минимального угла регулирования, блока выбора зоны I1 и на первьй вход элемента И 13, выход которого подключен к входу блока фазового управления 12, а второй вход объединен с входом блока выбора зоны 11 и подключен к первому выходу импульсного модулятора 14 блока 7 управления, который, кроме последнего, содержит

генератсгр пилообразного напряжения 15, блок регулирования частоты 16 и блок распределения импульсов 17, при этом информационный вход последнего подключен к второму выходу импульсного модулятора 14, тактовый вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 15, вход которого подсоединен к первому выходу блока регулирования частоты 16,

второй выход которого подключен к управляющему входу блока распределения имцульсов 17, а на вход блока , регулирования частоты 16 поступает сигнал, пропорциональный заданному

значению частоты напряжения на выходе инвертора 2. С выхода блоков распределения импульсов 10 и 17 импульсы управления поступают соответственно на управляющие электроды

тиристоров вьшрямителя и инвертора.

Управление тиристорным преобразователем частоты при двухзонном выпрямителе с естественной коммутацией тиристоров осуществляется следующим образом.

При наличии сигнала, пропорционального уровню выходного напряжения инвертора 2, миро ват ель 8 кш- нимального угла регулирования формирует импульсы регулирования с постоянной фазой в моменты П (,2 . , .) кривой напряжения сети, т.е. им- пульсы с минимальным (нулевым) значением фазоЬого угла регулирования относительно моментов перехода кривой напряжения сети через П. За- датчик интенсивности 9 осуществляет плавньш фазовый сдвиг сформированных импульсов в пределах полупериода кривой напряжения сети от максимального к минимальному значению угла регулирования. При этом, пока сиг- нал, пропорциональный уровню выходного напряжения инвертора 2, меньше половины его максимального значения, на выходе блока выбора зоны 11 сформирован сигнал с уровнем логи- . ческого О, что соответствует работе выпрямителя 1 на первой зоне регулирования, и под воздействием этого сигнала, поступающего на управляющий вход блока распределения им- пульсов 10, импульсы с минимальным углом регулирования от формировате. ля 8 через задатчик интенсивности 9 и через первый информационный вход блока распределения импульсов 10 по- ступают на управляющие электроды тиристоров выпрямителя. При этом на- пряжение на выходе выпрямителя 1 плавно возрастает от минимального значения до максимального для первой зоны напряжения. На входь: блока выбора зоны 11 и блока фазового управления 12 поступает сигнал с нулевого уровня с первого выхода импульсного модулятора 14 блока 7 уп- равления инвертором, выпрямитель 1 с естественной кo {мyтaциeй тиристоров работает с полным выпрямленным напряжением на первой зоне регулирования, т.е. с соответствующим макси- мальньш значением коэффициента мощности, а регулирование величины напряжения на выходе инвертора 2 осуществляется импульсами с вшротно-им- пульсной модуляцией (ШИМ), поступа- ющими с первого выхода импульсного модулятора 14 через информационньш вход блока распределения импульсов 17 на управляющие электроды тиристоров инвертора 2,

До тех пор, пока коэффициент заполнения широтно-модулированных им пульсов на втором выходе импульсного

5 10 15 20 25

зо -, , 5

5

модулятора 14 меньше максимального значения, на его первом выходе сформирован уровень логического О, которьш запрещает работу блока фазового управления 12 и переключения блока выбора зоны I1 блока 6. Коэф- (}ициент заполнения, пропорциональный заданному уровню выходного напряжения в импульсном модуляторе 14, определяется путем сравнения сигнала, пропорционального уровню выходного напряжения инвертора 2, и сигнала пилообразного напряжения с выхода генератора пилообразного напряжения 15. Когда сигнал, пропорциональный уровню выходного напряжения инвертора 2, больше текущего значения пилообразного напряжения, на выходе импульсного модулятора формируются управляющие прямоугольные импульсы, первые фронты (0/1) которых определяются нулевым значением пилообразного напряжения, а обратные фронты (1/0) прямоугольных импульсов - моментом превьппения пилообразного напряжения с выхода генератора пилообразного напряжения 15 сигнала, пропорционального уровню выходного напряжения инвертора 2. По прямым и обратным фронтам управляющих прямоугольных иьтульсов формируют импульсы на включение и выключение соответствующих вентилей инвертора. Частота следования этих импульсов определяется величиной сигнала, пропорционального заданному значению частоты напряжения на выходе инвертора и поступающего на блок регулирования частоты 16. Частота импульсов на первом выходе блока регулирования частоты 16 определяет частоту развертки генератора пилообразного напряжения 15 и, в конечном итоге, количество коммутаций (кратность ШИМ) на периоде выходного напряжения ннверто- ра 2. Частота импульсов на первом выходе устройства регулирования частоты 16 изменяется дискретно так, что частота генератора пилообразного напряжения 15 на 1/6 части периода частоты выходного напряжения инвертора 2 изменяется в целое число раз (1, 2,3...). На втором выходе блока управления регулирования частоты 16 формируется циклическая последовательность импульсов с частотой, большей в 6 раз, чем на его первом выходе . При длительности каждого из

5

,шести импульсов 180 эл.град. отно- ситель15ый сдвиг между импульсами 120 эл.град. Под воздействием этих импульсов, поступающих на у;правпяю- щий вход блока распределения импульсов 17, последний распределяет управляющие прямоугольные импульсы, поступающие на его информационный вход, по шести вентильным плечам инвертора 2, т.е. частота импульсов на втором выходе блока регулирования частоты 16 определяет частоту выходного напряжения инвертора 2.

При изменении (например, увеличении) сигнала задания по напряжению в импульсном модуляторе 14 проис ходит изменение (увеличение) коэффициента заполнения управляющих прямоугольных импульсов и соответственное изменение величины напряжения на выходе инвертора 2. При достижении коэффициентом заполнения максимального значения на втором выходе импульсного модулятора 14 на его первом выходе формируется сигнал логической 1 на разрешение включения второй зоны выпрямителя 1 и на прохождение через элемент И 13 сигнала, пропорционального заданному уровню выходного напряжения, на вход блока фазового управления 12, Таким образом, после достижения коэффициента заполнения максимального значения регулирование выходного напряжения инвертора 2 осуществляется амплитудным регулированием посредством выпрямителя 1 в промежуточном звене 3 постоянного напряжения, а при коэффициенте заполнения меньшего максимального регулирование выходного напряжения преобразователя частоты осу ществляется методом ШИМ инвертора 2. При многозонном вьтрямителе ПММ в инверторе 2 осуществляется на первой зоне регулирования, а на пос- ледующих зонах регулирование выходного напряжения преобразователя частоты осуществляется амплитудным способом посредством вьтрямйтеля 1. При этом устройство выбора зоны 1 может иметь несколько выходов, по которым информация о зоне поступает в блок

ВНИИПИ Заказ 4628/54 Тираж 631 Подписное Проиэв-полигр., пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектн.ая, Л

25

528806

распределения импульсов 10. Так, при четырехзонном ВИЛ при увеличении сигнала, пропорционального заданно- му уровню выходного напряжения пре- 5 образователя частоты, на двух выходах устройства выбора зоны последовательно формируется код 00,10,01,11.

Устройство может быть реализовано как на аналоговых, так и на циф- 10 ровых микросхемах.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа определяется повьш1ением коэффициента мощ- 15 ности преобразователя частоты и снижением потерь мощности в нем.

Формула изобретения

20 Способ управления преобразователем частоты, состоящим из многозонно- го управляемого выпрямителя и автот- номного инвертора напряжения, заключающийся в том, что задают сигналы, пропорциональные заданному уровню выходного напряжения преобразователя, и в зависимости от их значений формируют импульсы управления вентилями выпрямителя, формируют уп30 равляющие прямоугольные импульсы, коэффициент заполнения которых пропорционален заданному уровню выходного напряжения, и по переднему и заднему фронтам указанных импульсов

35 формируют импульсы на включение и выключение вентилей инвертора, а частоту указанных импульсов регулируют в зависимости от сигнала, пропорционального заданному значению

40 частоты, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения коэффициента мощности преобразователя частоты, фop fflpyют импульсы на включение вентилей первой зоны вьтрямите45 ля с углом регулирования, соответствующим максимальному значению коэффициента мощности вьтрямйтеля, при увеличении коэф4я1циента заполнения прямоугольных импульсов до максималь50 ного значения формируют сигнал включения второй и последующих зон управляемого выпрямителя.

Изобретение относится к элек-L тротехнике и может быть использовано для питания асинхронных электродвигателей. Цель изобретения - повышение коэфф.мощности преобразовате- ля частоты. Преобразователь содержит многоэонный управляе1« Й ш mpя fитeль 1, автономный инвертор 2 напряжения с промежуточгелм звеном 3 постоянного напряжения, в качестве нагрузки - асинхронный двигатель 4, трансформатор 5. Устр-во управления преобразователем содержит блок управления (БУ) 6 выпрямителем и БУ 7 инвертором. БУ 6 состоит из формирователя 8 минимального угла регулирования, задатчика интенсивности 9, блока распределения импульсов 10, блока выбора зоны 1I, блока фазового уп(Л