Способ управления трехфазным регулируемым мостовым преобразователем Советский патент 1991 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении преобразователями частоты на базе автономных инверторов напряжения, питающими системы частотно-регулируемого электропривода.

Цель изобретения - линеаризация регулировочной характеристики преобразователя в случае изменяемой величины питающего преобразователь напряжения.

На фиг.1 представлена упрощенная силовая схема трехфазного преобразователя на полностью управляемых вентилях; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие процесс формирования управляющих импульсов Uu (запирающих ключи импульсов) для разных значений выходной частоты преобразователя F, а также соответствующие кривые линейного выходного напряжения на фиг.З - функциональная схема системы управления, реализующей предлагаемый способ; на фиг.4 - временные диаграммы, поясняющие принцип ее работы.

Регулирование частоты выходного напряжения преобразователя при рассматриваемом алгоритме управления осуществляют путем плавного изменеоз

00

ния количества выходных импульсов за счет постоянной поэтапной вариации проДолжительностей на центральных тактовых интервалах управляющих импульсов и длительностей пауз между импульсами на центральных участках тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей. При этом абсолютные значения временных интер- валов между центрами С управляющих сигналов на половинах тактовых интервалов оставляют неизменными.Для поддержания постоянства отношения величины среднего на полупериоде значения выходного напряжения преобразователя к частоте (для линеаризации регулировочной характеристики при изменении амплитуды питающего напряжения продолжительности сигнало управления, а также значения граничных частот, переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, определяют в функции от относительной величины напряжения источ- ника питания,

На фиг.2 а приведены временные диаграммы, соответствующие начальной (минимальной) выходной частоте преобразователя. Пунктирными линиями показаны управляющие сигналы U и кривая линейного выходного напряжения , соответствующие номинальной (минимальной) величине питающего преобразователь напряжения EQ. Рост величины питающего напряжения Е приводит к пропорциональному уменшению продолжительностей выходных импульсов кривой выходного напряжения и к соответствующему увеличению длительности управляющих импульсов А, определяемой из функциональных зависимостей, связывающих величину Ъ с заданным диапазоном регулировния Н, выходной частотой преобразов теля F, количеством формируемых внутри половины тактовых интервалов сигналов управления i и действующим и номинальным значениями амплитуды питающего напряжения Е и Е :

1

121

(

1

F0NE

L)J

торых F, +( (фиг.26), а импульсы управления с длительностью вырабатываются на поддиапазонах регулирования, для которых значения выходной частоты F. :FЈF , где ве-,

личины граничных частот F, и F.,

t i

переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, определяются в соответствии с соотношениями

N(2i-l) E 2Ш1-7)

N(2i;-n E 2li-lX2i T)

j

0

Для одного из возможных вариантов закона управления преобразователем, для которого N 6, задаваясь относительной величиной амплитуды питающего напряжения Е 1,5Б0, последовательно получаю :

при i 3Fa 1,02 F0,Fj 1,45 Fe, при i 1,59 F0,Fi 2,7 F0 ;

1 FJ1 4,5 F0,

9F0.

при i

I

Таким образом, верхнее значение

граничной частоты F , при которой достигается верхняя граница диапазона связанного регулирования частоты и величины напряжения преобразователя, в случае изменения (увеличения) питающего напряжения увеличивается пропорционально степени роста питающего напряжения. Соответственно при управлении по предлагаемому способу расширяется и диапазон связанного регулирования преобразователя, который при Е 1,5 ЕО составляет 9-кратную величину (по сравнению с Н 6 при Е Ей). I

На поддиапазонах регулирования,на

которых F fe:F.Fi, в центрах тактовых интервалов, как показано на фиг. в, формируются управляющие импульсы с длительностью

I

л« 1 2(i-l)(2i-l)E + Ее

Л -т--т

6F

6F0NE(2i-l)

Изобретение относится к электротехнике и может быть Использовано при управлении преобразователями частоты с инверторами напряжения, входящими в состав систем частотнорегулируемого электропривода.Целью изобретения является линеаризация регулировочной характеристики преобразователя при флюктуациях амплитуды питающего напряжения. Способ управления основывается на универсальном 180-градусном алгоритме управления ключами трехфазной мостовой схемы преобразователя с дополнительными коммутациями на центральных тактовых интервалах 60-градусных продолжитель- ностей. В процессе связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения преобразователя в зависимости от поддиапазона регулирования продолжительности всех сигналов управления их местоположения определяются по соответствующим нелинейным функциональным зависимостям, в которые входит относительная величина питающего преобразователь напряжения. 4 ил. i $

i (2i-l)E

fl 6F N(2i-l)E

о

При этом сигналы управления с длительностью ft формируются внутри поддиапазонов регулирования, для ковеличина которой последовательно уменьшается с ростом частоты и принимает нулевое значение при F F.

Кроме тою, значения F и F- не совпадают по абсолютной величине, благодаря чему в диапазоне пов6Г шенных выходных частот преобразователя при (, как показано на С фиг.2г, внутри тактовых интервалов формируется только по одному управляющему сигналу, что уменьшает количество коммутаций .вентилей силовой схемы и снижает суммарную величину коммутационных потерь.

Функциональная схема системы управления вертикального типа, реализующей предлагаемый способ управления, для N 5 приведена на фиг.З. Временные диаграммы, поясняющие работу системы на 1/6 части периода начальной выходной частоты (интервал 60 - 120 ), изображены на фиг.4.

Генератор 1 тактовых импульсов, задающий выходную частоту преобразователя, связан с трехразрядным регистром 2 и генератором 3 развертывающего линейно изменяющегося напряжения, выходной сигнал Uj которого характеризуется двусторонней симметрией, постоянной крутизной и изменяющейся в процессе регулирования частоты амплитудой. Источники 4-6 постоянного напряжения соединены с сумматорами 7-11, выходы которых подключены к блоку I2 формирования им- пульсов управления, связанному своим выходом с логическим распределителем 13 управляющих импульсов, тактовые входы которого связаны с выходом регистра 2. Е блоке 12 производится сопоставление сигнала развертки П с напряжениями U7 - U . Блок 12 соединен также с блоком 14 определения суммарной длительности выходных импульсов, связанным с минусовым входом сумматора 15. Источник 6 опорного напряжения через усилитель 17 с переменным коэффициентом передачи подключен к плюсовому входу сумматора 15. Управляющая цепь усилителя 17 соединена с выходом датчика 18 амплитуды питающего напряжения. Выход сумматора 15 связан с входами сумматоров 7-11.

Обозначения сигналов на временной диаграмме, приведенной на фиг.4,соответствуют напряжениям на выходах блоков с аналогичными числовыми обозначениями на фцг.З. Величины напряжений 1-х источников 4 и 5 постоянного тока, определяющих середины импульсов выходной кривой, а также ис

6 и 16

&

находят

из соотно,

N 2

N

т

-7- U

Зт

U

Зт

-™ U.

Зт

U

6

ТГ

Ui6

И

1

25

-тгг- Ц

im

где U

т

5

0

5

0

S

0

5

максимальная амплитуда сигнала развертки U, наблюдаемая на начальной выходной частоте преобразователя.

Внутренние параметры усилителя 17 и датчика 18 выбирают такими,чтобы при номинальном питающем напряжении (Е Е0) коэффициент передачи усилителя 17 был равен единице, а при увеличении Е наблюдалось пропорциональное уменьшение коэффициента передачи усилителя 17. Контур обратной связи системы, включающий блок 14, осуществляющий суммирование продолжит ел ьно с тей выходных импульсов внутри каждого полупериода и выработку соответствующего выходного сигнала, узлы 16 - 18 и сумматор 15,обеспечивает постоянство суммарной вольтсекундной площади выходных импульсов на полупериоде на всем диапазоне регулирования частоты. Таким образом на всем диапазоне регулирования автоматически осуществляется связанное регулирование величины и частоты выходного напряжения преобразователя по закону U/F const, сопровождаемое плавным изменением числа импульсов в полуволне выходной кривой при практическом постоянстве средней частоты коммутации вентилей.

Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет обеспечить в процессе регулирования частоты линейное изменение величины выходного напряжения трехфазного пре- ббразователя в случае флюктуации входного питающего напряжения и линеаризовать таким образом регулировочную характеристику преобразователя. Это обеспечивает независимо от

амплитуды напряжения источника питания наиболее экономичный режим работы нагрузок трехфазных мостовых преобразователей, та качестве которых часто используют асинхронные коротко замкнутые электродвигатели.

Формула изобретения

to

Способ управления трехфазным регулируемым мостовым преобразователем с Ы-кратным диапазоном связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения при номинальном пи- тающем напряжении, заключающийся в том, что основные вентили разных фаз преобразователя периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл.град., при этом для каждого основного вентиля в течение одного полупериода от 0 до 180 эл. град, формируют интервал проводимости, в течение другого полупериода от 180 до 360 эл.град. формируют интервал закрытого состояния, на тактовых интервалах проводимости от 60 до 120 эл.град и на тактовых интервалах закрытого состояния от 240 до 300 эл.град. симметрично относитель- 30 но середин тактовых интервалов формируют соответственно сигналы выключения и включения вентилей, местоположения середин 1-х, считая от начала тактовых интервалов, сигналов управления определяют из функциональных зависимостей

20

25

35

60 (1 +

F(21-1)

2N

) эл.град

4Ь

С ; 60 (4 -|( Zi-l

( 2N }

эл.град.,

o

0

0

5

причем формирование каждого 1-го сиг- нала выключения и включения вентилей осуществляют при изменении выходной частоты F преобразователя от начальной частоты FO до частоты F., при этом при изменении выходной частоты от FQ до F (F F/) внутри каждой половины тактовых интервалов формируют по i сигналов выключения и включения вентилей с длительностью ft, при F; на каждой половине тактовых интервалов формируют по (1-1)-й сигналов выключения и включена вентилей с длительностью fl , а i-й сигнал выключения и включения вентилей формируют в середине каждого тактового интервала с длительностью ft , отличающийся1 тем, что, с целью линеаризации регулировочной характеристики преобразователя в случае изменения питающего напряжения от номинальной (минимальной) величины ЕО до Е, на всем диапазоне регулирования значения граничных частот F { и F j определяют из функциональных зависимостей

F F W(2i-l)E

i о ш-ГШГ-ШТТ

F 1

N(2i-l)E

2(2г oi - Ё;

а величины ft , и ft ветственно как

находят соот

12i

1

F

F0NE

i.°

)J

д

4Ь

.1 e (2i-l)E - Eo Л6F0 N(2i-T)f

i° 11

IШ11Ш1-1..Ј

6FoNE(2i-l)