Изобретение относится к силовой преобразовательной технике, в частности к способам управления га-фазным преобразователем частоты с непосредственной связью (НПЧ), преобразующим напряжение частоты f, в напряжение частоты f и используемым для питания нагрузки с опережающим токо |И противоЭДС для регулирования скорости синхронных двигателей (СД).
Цель изобретения - увеличение эффективности использования силовог оборудования преобразователя и нагрузки.
На фиг,1 приведена схема трехфазного мостового НПЧ, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие способ на фиг.З - диаграммы формирования управляющих импульсов при данном способе.
Преобразователь (фиг«1 содержит выпрямительные мосты 1-6; соединеные по известной схеме, и нагрузку в виде синхронного двигателя (СД).
На фиг,2 приняты следуюпще обознчения: 8 и 9 - кривые напряжений выпрямительных мостов I и 4; Ю - ток фазы А СД; 11 - ЭДС фазы АСД; 12 и 13 - кривые напряжения выпрямительн мостов 3 и 6; 14 - линейное напряжение НПЧ; 15 - углы cf (S), Кривые токов и напряжений построены из услвия, что сеть и входной трансформа
тор - бесконечной мощности, синхрон- гый реактанс - Kf. 0,8, а коммутационный реактанс двигателя относительно велик, например, Х 0,5 (под коммутационным реактансом двигателя понимаем тот реактанс, который при известном способе определял 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-и и 13-й гармоник составляют соответственно менее, чем 6,7; 4,8; 1,5; 1,3%. Поэтому при построении кривой тока 10 высшие гармонические не учтены.
Пусть нагрузкой является синхронный двигатель и на вентили вьшрямителей НПЧ периодически подают отпира- 55 висимости от величины Х| и тока нающие импульсы. Пусть в системе уста- но 8ился стационарный периодический процесс и к рассматриваемому моменту
грузки. При этом запас по коммутационной устойчивости превьшает величину выбранного угла в тем большей
времени t
Q ток проводят вентили вьшрямительных мостов 1 - 3, которые работают в вьтрямительном режиме. В момент tg в очередной раз подают отпирающие импульсы, при угле регулирования по высокой частоте oi -О на соответствующие вентили мостов 2 и 3 и в последний раз за рассматрива емьй период низкой частоты на очередной вентиль моста 1. Поскольку в
интервале времени
tz tj, должен
изменить направление ток 10 фазы Л , то в момент tp или несколько позже подают отпирающие импульсы на вен- тили моста 4, одновременные с вентилями моста 1, но при угле ос « ЧГ , что соответствует инверторному режиму работы этого йыпрямителя. Поэтому, как только в момент t, ток 1д
спадает до нуля, он сразу же изменит знак и начнет по вентилям моста 4 навстречу напряжению питающей сети,
В момент t,., по-прежнему подают отпирающие импульсы на вентили вы- прямительньк мостов 2 и 3 при oi О, и .впервые за этот такт низкой частоты на одноименные с ни ми вентили моста также при oi 0. Выпрямитель 4 сразу же переходит в вьтрями- тельный режим. Дальнейшая работа вьшрямительных мостов 1 - 6 НПЧ происходит аналогично рассмотренному.
Как следует из кривых 8,9,12,13, выпрямительные мосты НПЧ работают
при углах регулирования ot , соответствующих вьтрямительному режиму в течение интервалов в емени, равных половине цериода частоты t (с точностью до такта несзпцей частоты) и,
кроме того, в начале каждого пакета отпирающих импульсов - при углах регулирования, соответствующих инвер- торному режиму работы. Поэтому эти кривые и кривая 14 стабильны и не
зависят от величины Х|.
При применении данного способа кривая выходного напряжения преобра зователя становится стабильное и првы- шается коэффициент мощности НПЧ.
Степень этого повьшения тем больше, чем больше величина Xj и чем больше ток нагрузки. Величина угла опережения тока нагрузки может быть установлена минимальной: tf 8 вне загрузки. При этом запас по коммутационной устойчивости превьшает величину выбранного угла в тем большей
степени, чем больше величина Х (Как это следует из кривых 8,9,10, мгно- венная величина ЭДС 1I в течение времени, соизмеримого с углом ц , превышает максимальную величину вы- прямленного напряжения и после того, как произошел перевод выпрямителя из инверторного режима работы в вьтря- мительный режим).
С увеличением времени работы выпря мителей НПЧ увеличивается использование вентилай по току. Только за счет уменьшения коэффициента формы тока Kjp использование увеличивается на 10%. Благодаря же одновременному уменьшению угла и стабилизации криво напряжения степень использования вентилей увеличивается еще больше.
Минимизация угла Cf , особенно заметная в режиме перегрузки или при питании НПЧ от источника созимеримой мощности, приводит к уменьшению времени совместной работы противофазных выпрямителей (в пределе до одного такта несущей частоты - фиг.2). По- этому данный способ позволяет осуществлять непрерывный перевод тока нагрузки с одних вентильных групп на противофазные без уравнительного ток между ними. С применением данного способа исключаются периодические режимы двзгхфазного короткого замыкания СД, что вместе с повышением его Кд повьш1ает эффективность использования двигателя, уменьшает пульсации момента на его валу и улучшает виброакустические характеристики двигателя и мехаиизма, снижает их износ.
Способ Позволяет исключить из состава НПЧ сглаживакиций реактор.
Вместе со снижением коэффициента формы тока К- и увеличением К это приводит к увеличению КПД системы источника питания - .НПЧ-СД.
Принцип построения системы управления определяется временными диаграммами формирования управляющих импульсов. На фиг.З приняты следующие обозначения: 16, 17 - последовательности импульсов управления вентильным мостом I для работы соответственно в вьтрямительном и инвертор- ном 4)ежимах; 18, 19 - то же, но для моста 4; 20 - суммарное напряжение управления мостами 1,4; 21 - напряжение управления мостом 1; 22 - напряжение управления мостом 4; 23 и 24 - соответственно последовательности управляющих импульсов мостов и при известном способе; 25 и 26 - напряжений управления мостами 1,4 при общеизвестном раздельном управлении.
Смена полярности кривой напряжения при предлагаемом способе совпадает с моментом перевода очередного ВМ из инверторного режима работы в выпрямительный и определяется моментом подачи первого отпирающего импульса каждой пачки из последовательностей импульсов J6,18. 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 дробным числом. На фиг.З для наглядности иллюстрации способа соотношение частот выбрано 2:1.
Составитель Г.Мыцык Редактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор М.Шароши
Заказ 5036/54Тираж 631.Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
по делам изобретений и открытий 113035, 1Москва,Ж-35 Раушская: наб., д.А/5
Производственко-полиграфическое предприятие, 1г .Ужгород,ул,Проектная,4
| Жемеров Г.Г | |||
| Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью | |||
| М.: Энергия, 1977, с.18- 35. |
