Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты Советский патент 1990 года по МПК H02M5/27 

1

(21)3988051/24-07

(22)16.12.85

(46) 07.01.90. Бюл. № 1

(71)Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых по лупроводниковых устройств

(72)В.ГоМашьянов, Г„В.Фридман и С.А.Саньков

(53) 621,316,727(088.8) (56) Жемеров Г,Г Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. - М. :Энергия, 1977, с.13, 113.

Авторское свидетельство СССР 1096752, кл. Н 02 М 5/27, 1982.

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ

(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке тиристорных трехфазных непосредственных преобразователей частоты. Цель изобретения - повышение коэффициента передачи преобразователя при значительном изменении сопротивления нагрузки. Преобразователь содержит питающий трансформатор и три вентильных комплекта, подключенных к фазам нагрузкио Устройство для управления преобразователем содержит эадатчик 14 частоты, связанный с формирователями импульсов.Коммутатор позволяет подключать формирователь импульсов управления либо к соответствующим вентильным комплектам, либо к соседним комплектам, обеспечивая снижение токов нагрузки при снижении сопротивления нагрузки и равномерное распределение нагрузки по вентилям преобразователя. 3 ил.

л

с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке тиристорных трехфазных непосредственных преобразователей частоты. Цель изобретения - повышение коэффициента передачи преобразователя при значительном изменении сопротивления нагрузки. Преобразователь содержит питающий трансформатор и три вентильных комплекта, подключенных к фазам нагрузки. Устройство для управления преобразователем содержит задатчик частоты, связанный с формирователями импульссов. Коммутатор позволяет подключать формирователь импульсов управления либо к соответствующим вентильным комплектам, либо к соседним комплектам, обеспечивая снижение токов нагрузки при снижении сопротивлении нагрузки и равномерное распределение нагрузки по вентилям преобразователя. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при создании тиристорных трехфазных непосредственных преобразователей частоты4 предназначенных для питания трехфазной сильноточной нестабильной нагрузки, например, электропечи.

Целью изобретения является стабилизация технологического процесса за счет обеспечения режима работы преоб разователя с выходной частотой, равной частоте питающей сети, при значительном уменьшении сопротивления нагрузки в определенные периоды тех нологического цикла

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ управления; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства в режиме низкой частоты (фиго2) и режиме частоты Гц (фиг.З),

Устройство для осуществления способа управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты содержит ,трехфазный питающий трансформатор 1, к вторичной обмотке которого подключены три вентильных комплекта 2-4, каждый из которых состоит из двух встречно-параллельно включенных нулевых вентильных групп 5, 6; 7, 8, и 9, 10.

СП

со

00

&

Каждый из вентильных комплектов 2-4 подключен к одной из фаз нагрузки Н - 13 „

Устройство содержит также задат- 14 частоты с тремя выходами, каждый из которых через ключи 15 - 17, включенные параллельно инверторам Ш - 20, соединен через диоды 21-2 с одним из выводов формирователей 2|4 .- 26 импульсов, вторые выводы котрых через диоды 27 - 29 также подключены к выходам задатчика 14 частоты Каждый формирователь 24 - 26 Импульсов имеет на шести выходах 6 импульсов, следующих через ЬО эл.

Длительность импульсов равна 70 эл.граДо Первый и четвертый выхо- Ды формирователя 24, второй и пятый ыходы формирователя 25, третий и Шестой выходы формирователя 26 подключены к соответствующим тиристорам ентильных комплектов 2, 4 и 3 соот- фетственнОо Остальные выходы формиро эателей 24 - 26 подключены к входам $0.1 и 30,2 коммутатора 30, соот- етствующие выходы 30.3 и 30.4 которого подключены к соответствующим по нумерации управляющим электродам тиристоров комплектов 2-4.

Коммутатор 30 позволяет подключать импульсы на его входе на управляющие электроды соответствующих тиристоров своего вентильного комплекта либо на управляющие переходы тиристоров соседних вентильных комплектов Эти достигается путем коммутации входов и выходов 30„1-30 3 и 30.2-30,4 либо 30,1-30.4 и 30„2- 30.Зо

,50

Устройство работает следующим образом

При работе преобразователя в ре- д жиме низкой частоты устанавливают ключи 15 - 17 в замкнутое положение, шунтируя при этом инверторы 18 - 20. Коммутатор 30 устанавливают в такое положение, при котором входы ЗОЛ соединяются с выходом 30.3, а 30.2 - с 30.4 При этом на вентильные комплекты 2-4 поступают импульсы от формирователей 24 - 26, причем номер импульса 1...6 соответствует номеру тиристора Т,,...Т6.

Устройство задания частоты выходного тока 14 формирует три последовательности импульсов прямоугольной фор55

0

5

0

5

0

35

40

50

д

55

мы, каждая из которых поступает на входы I и 2 соответствующего формирователя 24 - 26 импульсов Импульсы ,, UIA задающего генератора устройства 14 (фиг.2) задают алгоритм работы вентилей комплектов 2-4, при этом положительным импульсам задающего устройства 14 соответствует работа вентилей Т,,, Т5, Tg, а отрицательным импульсам - работа вентилей Т4, Т6, Т.

Таким образом, в фазах нагрузки 11-13 протекают токи низкой частоты. Частота тока в фазах нагрузки обычно ограничена сверху величиной 10-20 Гц, что связано с неравномерной нагрузкой вентилей по току при увеличении выходной частоты, а при частоте тока на выходе 50 Гц по известному алгоритму работы вентилей в работе остается только одна третья вентилей комплекта

Для того, чтобы увеличить частоту тока в фазах нагрузки при неизменной его величине до частоты питающей сети устанавливают ключи 15 - 17 в разомкнутое состояние, а коммутатор 30 устанавливают в такое положение, при котором группа 30.1 входов его коммутируется с выходами 30.4, а группа 30.2 входов - соответственно с 30.3.

При этом импульсы 2, 5, 3 и 6 формирователя 24 поступают соответственно на вентили Т, xL вентильного комплекта 3 и вентили Т3 и Tfi вентильного комплекта 4, а импульсы 1, 4 остаются на вентилях Т,, Т своего комплекта 2

Импульсы 1, 4, 5 и 6 формирователя 25 поступают соответственно на вентили Т, Т вентильного комплекта 4, и вентили Т3 и Т6 вентильного комплекта 2, а импульсы 2 и 5 его остаются на вентилях T и Т

своего комплекта 3.

Импульсы 1, 4, 2, 5м формирователя 26 поступают соответственно на вентили т ,, Т4 комплекта 3 и вентили Та, Т5 комплекта 2, а импульсы 3 и 6 его остаются на вентилях Т3 и Tg своего комплекта 4„

Импульсные последовательности с рассчитанным периодом , Ui4a выхода устройства 14 задания . частоты поступают на первый и второй входы формирователей 24 - 26 и формируют на выходе их шестерку импульсов в течение положительного са задания частоты (фиг„3).

А так как положительные импульсы задания частоты тока сдвинуты друг относительно друга на 1/3 периода их следования при длительности их также равной 1/3 периода следования, то импульсы на выходе формирователей 24 - 26 также следуют друг за другом с частотой, заданной устройством 14.

Таким образом, из 18 вентилей преобразователя в течение первой одной трети заданного периода частоты, заданной устройством 14, работают шесть вентилей, по два в каждом комплекте, соединенные с одной из фаз питающего напряжения, на которые поступают импульсы формирователя 24. В

1 импуль-

течение второй трети заданного перио да заданной частоты работают другие- шесть вентилей, на которые поступают импульсы формирователя 25„ В течение третьей трети периода работает третья шестерка вентилей, на которые поступают импульсы формирователя 26. В фазах нагрузки при этом протекают токи с частотой питающей сети. При этом к каждой фазе нагрузки поочередно подключаются фазы А, В, С питающей сети. Частота переключения вентильных групп задается задатчиком частоты с учетом условий охлаждения вентилей, когда тепловое сопротивление охладителя позволяет при заданно алгоритме работы вентилей обеспечить загрузку вентилей током с максимальной амплитудой.

Приведенные расчеты показывают что при переходе с режима работы преобразователя на низкой частоте (0,,5 Гц) на режим при частоте f 50 Гц величина тока в нагрузке может быть увеличена на 20-25% для преобразователя с одно- сторонним водяным охлаждением тиристоров.

При переключении вентилей в каждом комплекте необходимо обеспечить надежную работу преобразователя, исключив при этом возможные внутренние короткие замыкания. Например, если Т«, Ti, а переклюработали вентили х,, j.., чение идет на вентили Т-, Т, то возможно короткое замыкание между фазами А и С питающей сети через вентили Т, Тг или Т4, TS.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить частоту тока в

4688 нагрузке

0

5

непосредственного преобразователя до частоты питающей сети при неизменной либо большей его величине. Повышение частоты необходимо для увеличения индуктивного сопротивления в контуре нагрузки, когда активная часть ее в определенные периоды технологического процесса может в несколько раз уменьшиться, а стабилизация тока с помощью системы фа- зоимпульсного управления преобразователя не обеспечивает возможности протекания технологического процесса из-за искажения формы напряжения на выходе преобразователя. Увеличение индуктивного сопротивления нагрузки ведет к стабилизации выходных параметров и стабилизации технологи

ческого процесса,

Формула изобретения

Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты электротермической установки, содержащим три пары встречно-параллельно включенных нулевых вентильных групп, включенных между фазами питающей сети и фазами трехфазной активно-индуктивной нагрузки, заключающийся в том, что контролируют сопротивление нагрузки, сравнивают его с заданным значением, при равенстве сопротивления нагрузки заданной величине формируют и подают на вентили трехфазную систему импульсов управления с заданной частотой, более низкой, чем частота сети, меняют порядок формирования и подачи импульсов уп- равления при уменьшении активного сопротивления нагрузки ниже заданного значения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента передачи преобразователя при изменении сопротивления нагрузки,указанное изменение порядка формирования и подачи импульсов управления осуществляют путем формирования импульсов управления с частотой питающей сети и подачей их в каждой паре вентильных групп на два вентиля,связанных с одной из фаз, причем фазы для разных пар вентильных групп вы- бирают разными, уазанное формирование и подачу последовательностей импульсов управления осуществляют в течение заданного интервала времени, определяемого временем допустимого

нагрева вентилей, поочередно ме- нйют пары вентилей в парах вентиль- i

I коням ми3

15346888

ных групп по истечении заданного интервала времени.

Фиг. г