Способ регулирования выходного напряжения трехфазно-трехфазного преобразователя частоты с непосредственной связью Советский патент 1990 года по МПК H02M5/27 

Изобретение относится к преобразовз- тельной технике, э именно к классу преобразователей частоты с непосредственной связью, и может быть использовано для питания частотно-управляемых электроприводов переменного тока и спецпотребителей.

Цель изобретения - улучшение формы кривой выходного напряжения.

На фиг. 1 приведена схема силовой части трехфазно-трехфазного преобразователя частоты; на фиг. 2 - кривые коэффициентов гармоник напряжения на нагрузке при кратности широтно-импульс- ного регулирования для прототипа (кривая а) и для предлагаемого способа (кривая б); на фиг. 3 - структурная схема блока управления ключами одной фазы преобразователя; на фиг. 4 - временные диаграммы импульсов Yi-Ye на выходе пересчетной цепи, импульсов Zi - на выходе первого компаратора, импульсов К1 -- К8 - на выходе логического блока и эпюра выходного напряжения при регулировании его в первой зоне - от нуля до уровня Уф; на фиг. 5 - временные диаграммы импульсов X на выходе делителя частоты; Yi-Ye - на выходе пересчетной цепи; Za- на выходе второго компаратора; импульсы на выхода логического Элока и эпюра выходного напряжения при рег лировании его во аторой зоне - от уровня Оф до уровня УТиф,

Трехфазно-трехфазный преобразователь (фиг, 1) состоит из трех фаз, каждая из которых содержит шесть полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью К1 -Кб , соединенных по мостовой схеме, вход которой подключен к фазным проводам трехфазной сети переменного тока А, В, С, а выход - к нагрузке. Кроме того, дополнительно введены два трехфазных диодных моста, выводы переменного тока одного из которых подсоединены к одним, другого - к другим одноименным зажимам трехфазной нагрузки, а между выводами постоянного тока каждого из них включены полностью управляемые ключи с односторонней проводимостью К7, К8.

Структурная схема блока управления (фиг. 3) состоит из источника 1 регулируемого напряжения, включенного последова тельно с генератором 2 пилообразного напряжения, выход которого соединен с первыми входами двух компараторов 3 и 4. На вторые входы компараторов поступают опорные сигналы Uoni и Uon2, а выходы Zi, 1, Z2, 2 подключены к входам логического блока 5. Выход X задающего генератора 6 соединен с одним из входов логического блока 5, а также с входом пересчетной иепи 7 выходы YI-YQ которой подключены к шести входам логического блока 5. Выходы К1- К8 логического блока 5 предназначены для управления одноименными полностью управляемыми ключами (фиг. 1).

Принцип формирования напряжения на

нагрузке заключается в том, что замыкая ключи К1-К8 (фиг. 1) по определенному алгоритму, подключают к нагрузке фазные на- пряжения питающей сети, реализуя

циклический способ управления. Диапазон регулирования выходного напряжения разбивают на две зоны. В первой зоне напря- жение регулируют от О до Оф, во второй - от Уф до иф. При этом во второй зоне регулирования при использовании широгно-им- пульсного регулирования (ШИР) в течение первой половины интервала коммутации нагрузку переключают между фазным и отсасывающим от него на 30 эл.град. линейными

напряжениями.

На временных диаграммах фиг. 4 приведены импульсы управления К1 -К8 ключами К1-К8 одной фазы преобразователя (фиг. 1) при регулировании напряжения в первой

зоне (от нуля до Уф). Единичный уровень сигнала на временных диаграммах соответствует открытому состоянию ключа.

Управление ключами двух других фаз преобразователя осуществляется такого же

вида импульсами К1 -К8 с обеспечением сдвига их на 120 эл.град. для второй фазы и на 240 эл.град. для третьей фазы.

На интервале to-ti постоянно замкнут ключ К1 и поочередно замыкаются ключи К.4

и КВ. При замыкании ключа К8 к нагрузке прикладывается фазное напряжение фазы А, а при замыкании ключа К4 нагрузка сказывается закороченной (эпюра на фиг. 4). На интервале ti-t2 с помощью постоянно замкнутого ключа Кб и попеременно замыкающих ключей КЗ и К7 к нагрузке прикладывается фазное напряжение фазы С, чередующееся с нулевой паузой.

На интервале t2-t3 чередование подключаемой к нагрузке фазы В с закорочиванием нагрузки осуществляется замкнутым ключом К2 и поочередно включаемы.ми ключами К5, К8. После этого к нагрузке аналогичным образом прикладываются напряжения фаз - А, С, - В и т.д., чередуясь

с нулевой паузой в выходном напряжении, длительность которой зависит от глубины, регулирования напряжения. Таким образом, на эпюре (фиг. 4) показана форма выходного напряжения преобразователя при

регулировании его от нуля до уровня, определяемого действующим значением фазного напряжения питающей сети. Кратность ШИР здесь выбрана .

На фиг. 5 приведены временные диаграммы К1 - К8 работнн ключей первой фазы преобразователя и эпюра выходного напряжения при регулироаании его от значения фазного напряжения до значения линейного напряжения питаюшей сети. На интервале to-ti постоянно замкнут ключ К1. вместе с ним на первой половине интервапо поочередно включаются ключи КБ, К8 посредством которых к нагрузке прикладывается линейное напряжение АВ (замкнут ключ К5) и фазное напгйжение фазы А (замкнут ключ К8). На второй половине интервала to-ti попеременно включаются ключи Кб и К8, подавая на нагрузку линейное напряжение - СА (замкнут ключ Кб) или напряжение той же фазы А (замкнут ключ К8).

На интервале ti-t2 при постоянно замкнутом ключе Кб в первой половине поочередным замыканием ключей К1 и К7 сбеспечивается подача на нагрузку линейного напря-чения - СЛ (замкнут ключ К1) и напряжения фа jb - С (пзмк- нут ключ 7), а во агорой полови.to интервалв поочередная подача на нагрузку линейного напряжения ВС и напряжения фазы - С осуществляется замыканием; ключей К2 г К7 соответственно. Далее к нагрузке поочерэдно прикладываются фазные и линейные напр- же- ния: ВС и С, В и -АВ, -АВ и -А. -А и СА. СА и С. С и -ВС, -ВС и - В, -В и АВ и т.д. Соотношену;е длительности подключения фазных и линейных напряжений зависит от глубины регулирования,

Структурная схема блока управления ключами преобразователя (иг. 3) работает следующим образом.

Задающий генератор б формирует последовательность импульсов ХГфиг. 5) с MTJ- стотой, в б раз превы;иающей 4&CfOTv управления преобразователем И, Перегчег- ная цепь 7 на выходах YI - Ye формир ет шесть последовательностей прямо/гол .ных импульсов длительностью 60 зл. град., сдзи- нутых между собой на 60 эп.град. и следующих с частотой управления й(фиг.4 и 5). При нулевом значении напряжения на выходе регулируемого источника 1 нзпряхения сумма этого напряжения и пилоо Г разного напряжения генератора 2 оказывается меньше уровня опорного напря -:е1.ия Uoni, подаваемого на вход компаратора 3. Компз- ратор 3 остается в нулевом положении, пси котором на прямом выходе Zi действует нулевой, а на инверсном Zi - единичный потенциал. В таком же положении остается и компаратор 4, т.е. на его прямом выходе Zc действует нулевой, а на инверсном 2.2 единичный потенциалы. При этом нагрузка оказывается постоянно закороченной (ключи К7, К8 не замыкаются).

0

При повышении напряжения нз выходе регулируемого источника 1 напряжения суммарное напряжение на входе компаратор- 3 начинает превышать уровень Uoni и на прямом выходе Zi этого компаратора по- являJOтcя короткие единичные, а на инверсном Zi- нулевые импульсы (фиг. 4). При этом ia управление ключаги - г;реобразовагеля с уыходоп К1 - КЗ логического блока 5 подаются последовательности импульсов К1 - КЗ

(фиг. 4),

При презышении суммарным напряжением ria тыходе . енератора 2 пилообразного напряхения уровня Uori2 на прямом

5 выходе Z2 компаратора появляются короткие единичные, а но инперсном Z2- нулевые импульсы (фиг, 5). При этом на прямом выходе Zi компаратора 3 устанавли вается еди- , а на инверсном выходе Zi - нулевой

0 потенциалы и нл упрл1; емиэ ключами пре- of:pcj30BaTe- i - с эв К1 - К8 логического бтска 5 ПОЛ.310ТСЯ поспедовательчости им- пульсор К1 К8 (фиг, 5).

Таким образом, y регулировании на5 пряжения на нагрузке на выходах логического блок. Б формируются импульсы в- соотвегствии со следующими логическими имостями;

Использование изобретения позволяет существенно улуч:.1;иТ) форму кривой выходного (иэпряжпиия UO о -соой части диапазона

регулирования (пои регулировании от уровня и,}, до Уф).

bio 4)иг. 2 приведены графики зависимости коэффициента гармоник выходного на- пря ;;ения Кгиототно л ;н ия U(ij/U(i)MaKc, где

U(i) - действующее значение псовой гармоники выходного напряжения. и(1)макс максимальная величина действующего з ачения первой гчрг.-.оникп выходного напряжения при кратности регулирования

k-3.

Кривая 3 относится к известному способу, использованному в прототипе, кривая б - к ппеобразователю с использованием предлагаемого способа,

Из сравнения графиков видно, что предлагаемый способ позволяет получить значительное снижение коэффициента гармоник EJ диапазона регулирования;

Формула изобретения

Способ регулирования выходного напряжения трехфазно-трехфазного преобразователя частоты с непосредственной связью, каждая фаза которого построена по трехфазно-однофазной мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, снабженного дополнительно двумя трехфазными диодными мостами, выводы переменного тока одного из которых подсоединены к трем, другого - к трем другим одноименным выходным выводам преобразователя, а между выводами постоянного тока каждого из них включены полностью управляемые ключи с односторонней проводимостью, заключающийся в разбиении всего диапазона регулирования на две зоны: от нуля до Уф и от Уф до , где Оф - фазное напряжение питающей се-

ти, и попеременного однократного или многократного переключения выходных выводов с помощью указанных ключей в течение каждого интервала коммутации для первой зоны - между нулевым уровнем и соответствующим фазным напряжением, для второй зоны - между фазным и линейным напряжениями соответствующих фаз питающей сети, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы кривой выходного напряжения, при регулировании во второй зоне в течение первой половины интервала коммутации выходные выводы переключают на основе использования способа, широтно-импульсного регулирования между фазным и опережающим его на 30 эл.град., а в течение второй половины интервала коммутации - между фазным и отстающим от него на 30 ал.град, линейными напряжениями.

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники. Целью изобретения является улучшение формы кривой выходного напряжения. Преобразователь, реализующий предлагаемый способ, содержит три основных моста на ключах переменного тока (ключи одного из мостов обозначены К1 - К6), а также два вспомогательных трехцелевых ключа в виде диодных мостов с ключами К7, К8 в цепи постоянного тока, которые позволяют увеличить число возможных комбинаций напряжений, подключаемых к нагрузке. Выходное напряжение регулируется в двух зонах: в первой зоне в течение каждого интервала коммутации путем многократного (или однократного) переключения нагрузки с изменяемой скважностью между нулевым уровнем и соответствующим фазным напряжением

во второй зоне путем аналогичного переключения между соответствующим фазным и опережающим его на угол φ/6 линейным напряжениями - в течение первой половины интервала коммутации и между соответствующим фазным и отстающим от него на угол φ/6 линейным напряжениями - в течение второй половины интервала коммутации. 5 ил.

% ;/7И7Х

11ШД11ППППППП1ШВШ11ШШ1Ш1ШШ1

--nnnnI1 f

жшл

шшд

11

Фиг.З

жшл

11

Фиг.6.

-t