Способ управления непосредственным преобразователем частоты Советский патент 1991 года по МПК H02M5/27 

О

ел

00

со

Сл

IV

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для чэстотно- управляемого электропривода с асинхронными двигателями особенно для автономных электроприводов, для которых масса и габариты энергопреобразующей установки, содержащей источник питания (ИП) переменного тока и непосредственный преобразователь частоты (НПЧ), должны быть минимальны, и может быть применено к ря- ду известных схем НПЧ, работа которых предусматривалась только в режиме искусственной коммутации.

Цель изобретения - снижение массы и габаритов энергообразующей установки за счет снижения числа раздельных многофазных обмоток ИП до одной и возможности реализации пусковых режимов с повышенными токами.

На фиг.1 приведена принципиальная схема НПЧ; на фиг.2 - 4 - структурные схемы блока управления как пример возможной реализации способа управления; на фиг.5-8 временные диаграммы, поясняющие работу блока управления и всего НПЧ.

Преобразователь имеет m входных и п выходных выводов, где m 3, . Для примера выбран преобразователь (фиг.1), имеющий выходные фазные выводы (ФВ) 1-3 и входные выводы 4-6. Каждый ФВ 1-3 свя- зан с входными выводами 4-6 с помощью основных подключающих вентилей (ОПВ), включенных в группы 7-12 переменного тока. Входные выводы подключены к источнику 13 -питания (ИП), в качестве которого может быть использована статорная обмотка синхронного генератора.

Нагрузкой НПЧ является асинхронный двигатель 14, фазы которого А. В, С могут быть соединены в звезду или треугольник.

Нейтраль 15 ИП служит для целей контроля за напряжением на выходе НПЧ и вместе с другими входными и ФВ НПЧ подается на вход блока 16 управления, на который подаются также сигналы с датчиков 17-19 тока, первичные цепи которых включены перед подключением ФВ А, В, С н агрузки и подключением блока 20 коммутаций в общих точках 21-23 соединения.

Блок 20 коммутации выполнен в виде двух выпрямительных мостов 24, 25. анодные и катодные группы 26-29 могут быть включены попарно непосредственно (фиг. 1) или через обмотки делителя тока, как в известных НПЧ (не показано). При непосред- ственном попарном соединении выводов групп 26-29 мосты 24, 25 превращаются в звезды из встречно-параллельно соединенных вентилей, выводы лучей которых подключены к ФВ 1 3 в точках 21 23. а к

нейтрали 24 одной из них подключен первый вывод контура искусственной коммутации 30. Дополнительные управляемые вентили 31-42 (ДУВ), входящие в упомяну тые группы 27-29 блока 20 коммутаций, предназначены для коммутации тока нагрузки, которая может осуществляться как в режиме Ест естественной коммутации, так и в режиме ИСк искусственной коммутации с помощью контура 30, состоящего по меньшей мере только из одного коммутирующего конденсатора 43, или с дросселем 44. которые соединены последовательно и могут подключаться к нейтрали второй звезды с помощью двух встречно-параллельно соединенных вспомогательных управляемых вентилей 45 и 46 (ВУВ), подключенных к конденсатору 43 в точке 47, а конденсатор к дросселю в точке 48.

На фиг.2 приведена структурная схема одного из возможных вариантов выполнения блока 16 управления включением ОПВ, ДУВ и ВУВ, реализующего предлагаемый способ управления НПЧ.

Блок 16 имеет задающий вход 49, на который подается задающий сигнал работы НПЧ в виде импульсов частотой 12, кратной выходной частоте fa напряжения НПЧ, и логический узел 50, обеспечивающий подачу и снятие включающих сигналов (ВКС) для групп 7-12 ОПВ (фиг.1), а также выработку вспомогательных сигналов для создания условий включения ВУВ и ДУВ. Кроме того, блок 14 снабжен датчиками 51-56 состояния групп 7-12 (ДСГ), которые формируют сигналы «а (I), «к (0 соответственно от анодной и катодной группы ОПВ, соединенной с i-м ФВ, при наличии в этой группе по меньшей мере одного проводящего ток ОПВ, датчиками 57-62 полярности каждого ФВ относительно нейтрали 15 (ДПН0 57, 59, 61) и относительно соседнего ФВ (ДПН i ( i + 1 ) 58, 60, 62), формирующими сигналы Uio(+ ), Uio(-)-57: Ui2(+), Ui2(-)-58; U2o(+), U2o (-) - 59; (+), U25(-) - 60; UM(+). 11зо(-)-61; l)3i(+), U3i(-)-62. При этом имеет место Ui2(+)U2i(-)...U3i(+)Ui3(-).

Блок 16 содержит преобразователи 63- 67 сигналов, формирующие на выходе соответствующие нормированные сигналы, т.е в коде О, 63 - преобразователь источника питания (ПИП), на выходе которого формируется сигнал Д U п при ф) 0, где 11ф) - выпрямленное напряжение ИП, a U ф)- заданное значение напряжения ИП, выше которого возможен переход к режиму ИСк: 64 - преобразователь напряжения коммутирующего конденсатора(ПНК), на выходе которогофор- мируются сигналы Д1)к |UK1 Ux(3) 0 и

UK (+), UK (-) в соответствии с полярностью напряжения на конденсаторе 43: преобразователь 65-67 сигналов с датчиков 17-19 тока (ПДТ) для каждого ФВ формируют сигналы на выходе h (+), li (-) в зависимости от полярности протекающего тока ((+) от группы ОПВ к фазе нагрузки) и сигнал превышения фазного тока Д 0, где ф - действующее значение фазного тока, IH - номинальное значение фазного тока, на которое рассчитывается контур коммутации.

Сигналы превышения с преобразователей подаются на входы блока 68 задания режима (БЗР) работы НПЧ.

БЗР 68 имеет три раздельных выхода, сигналы Ест. Пдг. Иск на которых формируются в соответствии со следующими логическими выражениями

Ее, () + Д1

Пдг Л U X AT X ( Л U х дТ ) или

пдг Ли х хТ)ск ,

Иск Ли х Д|.

т.е. сигнал Ест формируется, когда Л Un UK 0 а сигнал Л I - О или Л Г - 1 В общем случае черта над обозначением превышения обозначает инверсию, т .е появление сигнала 1 при отсутствии этих сигналов.

Это обеспечивает задание соответствующего режима в случаях наличия только сигнала Л или при отсутствии всех сигналов превышения, на выходе БЗР формируется сигнал ЕС и НПЧ осуществляет работу в режиме естественной коммутации всех управляемых вентилей.

При появлении сигнала Лип но только при отсутствии сигнала Д1, формируется сигнал Пдг подготовки к режиму иг кусствен- ной коммутации при одновременном исчезновении сигнала ЕСг.

Появление сигнала Д UK приведет к появлению сигнала Иск - переводу НПЧ в режим искусственной коммутации и снятию сигнала Пдг Сигнал Иск будет сохраняться до тех пор. пока будет присутствовать сигнал Л UK и отсутствовать сигнал Д .Выходы Ест, Пдг, Иск подключены к узлу 69, который обеспечивает подачу включающих импульсов на управляющие электроды ДУВ и ВУВ блока 20 коммутаций.

К другим входам узла 69 подключены выходы узла 50, который содержит распределитель 70 импульсов (РИ) и формирователи 71-76 включающих сигналов (ФСГ) групп 7-12 ОПВ.

Импульсный сигнал 59 с помощью РИ 70 преобразуется в парафазные сигналы

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

длительностью Та/2, сдвинутые между прямыми или инверсными выходами на Т2/3. К каждому из выходов РИ 70 подключен пер вый вход 2И усилителя-формирователя, включенного на выходе ФСГ 71-76. Второй их вход подключен к выходу элемента ИЛИ 2, один из входов которого является разрешающим входом ФСГ, а другой подключен к выходу элемента 2ИЛИ-НЕ, входы которого являются запрещающими входами ФСГ.

Узел 50 содержит формирователи 77-94 подтверждающих сигналов: формирователи 77-82 сигналов (i,) ./() снятия ВиС (СВС) соответствующей анодной, катодной группы ОПВ, подключенной к l-му ФВ НПЧ:

формирователи 83-88 сигналов уа (I), УК (I) изменения полярности напряжения (ИПИ) данной группы относительно нейтрали 15 после снятия с этой группы включающего сигнала:

формирователи 89 94 сигналов Ја 0). Јк (I) запирания всех вентилей группы (ЗВГ) после снятия с нее включающего сигнала и изменения полярности напряжения на ФВ, к которому она подключена

Формирователи 77 88 содержат элемент 2И и формируют сигнал на выходе в случае одновременного наличия на их входах сигналов, в соответствии с логическими выражениями

/U i) Uj x M i),

( I ) Ui х «к ( I )

Уа ( I ) «а ( I ) X U|0 ( + ) .

)«к( ) XU|0( -) где Ui, Ui - соответственно прямой и инверсный сигналы с 1-го выхода РИ 70.

i (i), «к (I) сигналы с выхода ДСГ 51 56 о наличии проводящих ток ОПВ в анодной, катодной группе, соединенной с |-м ФВ;

и,о(4-)- Uio(-) - сигнал с выхода ДПН0 (67, 69, 71), включенного между i-м ФВ и нейтралью об изменении полярности напряжения.

Первый запрещающий вход ФСГ 71-76 подключен к выходу ПДТ своего ФВ, но противоположной полярности I, () ФСГа(1) и к li(-) для ФСГк(1), а второй запрещающий вход ФСГк() подключен к выходу ИПНкО+1), ИПНа(1+ 1) соответственно. За счет этого формирование ВКС на выходе ФСГ 71-76 задерживается на время протекания тока обратной полярности по i-му ФВ и прерывается при изменении полярности напряжения на разноименной группе ОПВ после снятия с нее включающего сигнала, до тех пор, пока хотя бы один из ОПВ этой группы продолжает проводить ток.

Формирователи 89-94 ЗВГ содержат усилитель-формирователь с входами 2И, первый вход которого подключен к соответствующему выходу РИ 70, а другой - к выходу элемента 2ИЛИ-НЕ, входы которого связаны с выходами ДСГ 61-66 обеих групп, соединенных с l-м ФВ. Поэтому сигнал на выходе ЗВГа(1), ЗВГк(1) формируется только в случае запирания всех ОПВ, подключенных к i-му ФВ, но при этом только при снятии сигнала с прямого выхода всех РИ для ЗВГа() и инверсного для ЗВГК(1).

Выходы всех рассмотренных формирователей подтверждающих сигналов подключены к выходам узла 69, который содержит (фиг.4) шесть (по числу групп ОПВ, соединенных с ФВ) логических блоков запускающих импульсов 95 - 100 для формирователей (ЗИФаО), ЗИФкО) ДЛЯ одновременного запуска формирователей 101-112 импульсов для включения ДУВ 31- 42 (ФИД 101-112), которое осуществляется через распределитель 113-118 импульсов (РИД) для указанных ДУВ.

Указанные ЗИФа(1), ЗИФК() 95-100 запускают также формирователи 119, 120 импульсов (ФИВ) для включения ВУВ 44, 45 через узлы подключения коммутирующего конденсатора 121-126, (ПККаО). ПККк(О),которые вместе с РИДа(1), РИДк(1) 113-118 и с узлом 127-132 разрешения включения (РВДаО), РВДк(О) соответственно входят в каждый ЗИФаО), ЗИФк(1)95-100.

ФИД 101-112 имеют по три раздельных входа ИЛИ, первые два из которых связаны С РИДаО), РИДК(0 113-118, а третий - с одним из первых двух выходов ПККа(1), ПККК(1) 121-126. Формирование сигналов на выходе РИД 113-118 осуществляется по сигналу с выхода РВД 127-132, который входит в общий для них ЗИФаО), ЗИФкО) 95-100.

Сигналы qa(i), qk(l) с выхода соответствующего РВД поступают на вход РИД 113- 118, который является входом первого усилителя-формирователя (УФ1), имеющего два раздельных выхода, которые суединены с входами двух соответствующих ФИД 101- 106, включающих ДУВ первого моста 24 блока 20 коммутаций (фиг.1), и является также первым входом элемента 2И второго усилителя-формирователя (УФ2) с двумя выходами, два входа которого подключены к входам ФИД 102-112 (фиг.4), включающих ДУВ второго моста 25 блока 20. Второй вход РИД 113-118, являющийся вторым входом элемента 2И, подключен к выходу Ест БЗР 90.

Поэтому в режиме ЕСт РИД 113-118 формируют сигналы на всех четырех выходах, а во всех остальных режимах (Пдг и ИСк) - только на первых двух выходах. На каждом

выходе каждого РИД 113-1 18 указан номер ФИД 101-112, к входу которого подключен этот выход. Аналогично, на входах ФИД 101-112 указаны номера РИД и ПКК, к кото- рым подключен каждый вход.

Каждый ФИВ 119-120 является УФ с тремя раздельными входами, которые подключены к выходам соответствующих ПКК

122,124, 126 для ФИВ 119 и к выходам ПКК 121, 123, для ФИВ 120.

Каждый ПККаО). ПККК(1) 121-126 имеет четыре входа и четыре раздельных выхода. Входы ПКК к двум элементам 2И. первый из которых подключен к выходу ИСк БЗР 68 и к

выходу соответствующего CBCa(i), CBCK(i) 77-82, а второй - к выходу Пдг БЗР 68 и к выходу 3ВГа(1), ЗВГк(1) 89-94. Выход первого элемента 2И и первый выход второго элемента 2И подключены к входам 2ИЛИ УФ с

тремя раздельными выходами, первые два из которых подключены к третьим входам соответствующих ФИД 101-112, включающих по одному из ДУВ 31-42 в каждом из мостов блока 20. Третий выход УФ, входящего в ПККаО) 122, 124, 126, подключен к входу ФИВ 119, а входящего в ПККК(1) 121,

123,125-к входу ФИВ 120.

Второй выход второго элемента 2И ПККа(0, ПККК(1) 121-126 является четвертым выходом, на котором формируется сигнал Јк ( i ) . Ја ( I ) . только в режиме Пдг, поступает на четвертый разрешающий вход ФСГК(1), ФСГаО) и включает противоположную группу ОПВ. Номер группы ОПВ указан

вместе с обозначением сигнала на четвертом выходе ПКК 121-126.

Каждый РВД 127-132 может быть выполнен так же, как РВД 127, функции которого выполняются с помощью входного

элемента 2И, первый вход которого подключен к выходу ДПН, включенного между l-м и (1-1)-м ФВ на полярность, противоположную той, которую обеспечивает данная группа ОПВ (при наличии включающего сигнала,

т.е. при принятых обозначениях, при изменении на + для РВД катодных групп и изменении на - для РВД анодных групп). Второй вход элемента 2И подключен к выходу элемента 2ИЛИ, первый вход которого

подключен к выходу ПНК 64 Д11к(+) для РВДаО) и AUK(-) для РВДкО). Второй вход указанного элемента 2ИЛИ подключен к выходу ИПНаО), ) (своей группы), а второй его вход - к выходу элемента НЕ, вход

которого подключен к выходу Иск БЗР 68. РВД 127-132 могут быть выполнены и по другим схемам, однако сигнал qa(l), qk(Q на выходе. РВДаО), РВДкО) должен формироваться в случае

q,(l) Uac Xy,(l)XUi(i-i) ( + ) + + Дик( + )ХЩ(|-1) ( + ), qr(l) Xyi(l)XUi(|-i) (-) +

+ Alk(-)XUi(l-l) (-)

Таким образом, в соответствии с предложенным способом управления в режимах Ест и Пг сигнал qa(l), qk(l) формируется после появления сигналов уа(1), ук (I) и изменения полярности напряжения между i-м и (1-1)-м ФВ на обратную, т.е. когда напряжение на изменившем полярность i-м ФВ становится по модулю больше, чем напряжение на (1-1)- м ФВ, полярность на котором не изменялась.

В режиме Иск сигналы qa(l), qk(l) формируются после того, как на выходе ПНК 64 появляется сигнал Ли противоположной полярности напряжения на конденсаторе 43 (фиг.1), причем к этому времени всегда будет присутствовать сигнал с ДПН i (i - i) об изменении полярности напряжения.

Работа НПЧ (фиг.1). управляемого с помощью блока управления 16 в соответствии с предложенным способом управления, поясняется временными диаграммами (фиг.5) напряжений UA(t), L)B(t). Uc(t) - на фазах нагрузки (фиг 5а, б. в), на которых вертикально заштрихованными прямоугольниками показаны включающие сигналы (ВкС). которые подаются для включения групп 7 12 ОПВ, а также линейные напряжения UAo(t), UBc(t), UCA(I) - которые показаны пунктирной линией в виде прерывистых прямоугольников, так как линейное напряжение равно нулю при равенстве мгновенных значений фазных напряжений.

На осях показаны включающие импульсы, которые подаются на управляющие электроды ДУВ (вертикально заштрихованные прямоугольники) и интервалы проводимости ДУВ в режиме Ест, когда одновременно проводят ток оба моста 24, 25 на частоте f2« ft, и коммутационные пульсации малозаметны.

В этом случае форма линейных и фазных напряжений на выводах нагрузки 14 аналогична таковым при работе автономного инвертора напряжения.

На фиг.6 приведены временные диаграммы напряжений Uio(t), U2o(t), U3o(t) (фиг.ба, б, в) на ФВ НПЧ между ФВ и нейтралью 15 ИП 13, которые определяются

только режимом работы НПЧ и являются разнополярными интервалами работы реверсивного трехфазно-нулевого выпрямителя.

Диаграммы напряжений приведены для

случая наличия сигнала П дг на соответствующем выходе блока 68, при котором осуществляется переход НПЧ от режима естественной коммутации к режиму искус0 ственной коммутации.

Поскольку при этом осуществляется естественная коммутация, то эти диаграммы могут служить иллюстрацией процесса протекания естественной коммутации НПЧ,

5 получающего питание от ИП 13 с соединенными в звезду фазами - основной отличительной черты заявленного способа управления, а также процесса автоматической зарядки коммутирующего конденсато0 ра до заданного напряжения без дополнительных цепей подзарядки коммутирующего конденсатора до заданного зна- чения напряжения, с последующим переходом к режиму искусственной комму5 тации.

Напряжение на коммутирующем конденсаторе 11к(1)(фиг.6г) и импульсы, подаваемые на ВУВ 45, 46 (фиг.бд) для его подключения к мосту 25 блока 20 (фиг.1),

0 совмещены во времени с подачей включающих импульсов на соответствующую группу ОПВ и ДУВ (фиг.бе) для обеспечения протекания всех процессов, предусмотренных настоящим способом управления.

5Через время Т2/2. после начала подзарядки и перезарядки коммутирующего конденсатора 43 (фиг.1), напряжение UK на нем (фиг.бг) становится выше ик(з) и на выходе Иск блока 68 появляется сигнал, переводя0 щий работу НПЧ в режим искусственной коммутации.

Временные диаграммы подачи включающих импульсов на ДУВ и ВУВ вместе с соответствующими интервалами протека5 ния тока по ДУВ и напряжением Uk(t) на коммутирующем конденсаторе приведены на фиг.7. При этом показано, что переход к режиму Иск может осуществляться при любой полярности напряжения

0На фиг.8 приведены временные диаграммы напряжения Uio(t) и тока д(т.) для одного из ФВ НПЧ с ВкС, подаваемым на группы 7, 8, которые все это обеспечивают при работе НПЧ в режиме UCK (фиг.Ва). Вре5 менные диаграммы включающих импульсов, которые подаются на ДУВ и ВУВ (фиг.86), определяют моменты перезарядки коммутирующего конденсатора 43 (фиг. 1) на диаграмме напряжения (Uk(t) (фиг,8а). Заштрихованными треугольниками в кривой

тока U(t) показаны токи, которые передаются с одной фазы на другую по включенным ДУВ. В этом режиме все полуволны фазных напряжений, а также напряжения Uk(t) на конденсаторе 43 равны между собой, а сам режим может осуществляться как при h fi так и при f2 fi

При пуске и при низких задаваемых частотах тку напряжение ИП 13 весьма мало и на выходе ЕСт блока 68 БЗР формируется сигнал, который задает НПЧ режим естественной коммутации (фиг.5). Поскольку при пуске и малых значениях fj фазный ток может существенно превышать номинальное значение, одновременно включаются по два ДУВ в каждом мосте 24, 25 блока 20 коммутации, что обеспечивает возможность протекания реактивного тока изменившей полярность напряжения фазы нагрузки по двум параллельным цепям из ДУВ.

Сам процесс коммутации более наглядно представлен на фиг.6, на котором за момент to выбран момент изменения полярности напряжения на 1-м ФВ за счет того, что до 3joro за время Aty : Ti/12 был снят сигнал Ui и появился сигнал Ui на соответствующих РИ 70 (фиг.З), а это привело в свою очередь к снятию ВкС с группы 8 ОПВ. Поскольку последний из проводивших ток ОПВ группы 8 остается в проводящем состоянии, то напряжение Uio(t) изменяется в соответствии с изменением фазного напряжения ИП 13 и в момент to изменяет свою полярность. От этого момента формируется сигнал уь на выходе ИПН 83, который запрещает формирование ВкС vn для группы 11 ОПВ, поэтому в момент toi очередная коммутация ОПВ группы 11 не происходит, но, начиная с этого момента, Uio(t) UsoW. что позволяет включить ДУВ. Это приводит к формированию сигнала qa на выходе РВД 128, который подается на РИД 114 и при наличии на другом его входе сигнала Ест приводит к формированию сигнала сразу же на всех его четырех выходах, соединенных с входами ФИД 101, 106, 107, 102 (фиг.4). Указанные ФИД включают ДУВ 31, 36 первого моста 24 и ДУВ 37, 42 моста 25 блока 20 (фиг. 1,5).

При наличии сигнала ПДг сигнал ЕСт отсутствует и сигналы формируются только на двух выходах РИД 114, которые связаны с входами ФИД 101, 106 (фиг.4). В этом случае включается ДУВ 31, 36 первого моста 24 (фиг. 1,6).

Включение указанных ДУВ приводит к запиранию последнего из ОПВ группы 8, снятию сигналов /Зв, }Ъ и формированию сигнала Јв . В результате восстанавливается ВкС vn для группы 11 ОПВ и происходит включение очередного ОПВ, находящегося под наибольшим потенциалом.

При наличии ПдГ формирование сигнала Јв приводит к формированию сигналов одновременно на всех четырех выходах ЗИФаО) 122. Это приводит к подаче короткого ВкС на ОПВ группы 7. так как четвертый выход ЗИФаО) 122 соединен с

четвертым разрешающим входом ФСГк() 71 и на выходе формируется сигнал v , несмотря на наличие сигнала li(-), а также к подаче включающих импульсов на ФИД 101, 111 и на ФИВ 119. Это в свою очереди

приводит к подключению коммутирующего конденсатора 43 между ФВ 1 и 2 с помощью ДУВ 31,41 иВУВ46.

Если ток зарядки коммутирующего конденсатора (при пониженном напряжении

ИП) меньше реактивного тока, протекающего от ФВ 1 по ДУВ 31, 36, то ДУВ 36 не запрется, и возможно, что ОПВ группы 7 не включается. Поэтому все ДУВ 31, 34, 41 будут какое-то время совместно проводить

ток, пока напряжение UK не превысит выпрямленного напряжения ИП, и ВУВ 45 и ДУВ 41 запрутся, а ДУВ 31 и 36 будут еще некоторое время пропускать ток, пока он не снизится до нуля, и ДУВ 31 и 36 также запрутся. После этого момента исчезает сигнал Н(-) и ФСГК() 71 формирует сигнал П для включения группы 7 ОПВ.

Через время Т 2/6 после снятия ВкС с группы 8 происходит снятие ВкС с группы

ц ОПВ.

Через вЈемя Т 2/6 после переключения сигналов с Ui на Ui на РИ 60 происходит переключение сигналов 1)з на Кз и снимается ВкС с группы 11 ОПВ. За счет аналогич

кого процесса изменения полярности

напряжения на ФВЗ происходит снятие ВкС с ОПВ группы 10, а после того, как ФВЗ становится более отрицательным, чем ФВ 2, и U32 изменяет полярность на обратную

описанным образом, включаются ДУВ 32 и 36 и после запирания последнего ОПВ из группы 11 формируются сигналы для включения групп 10 и 12, ДУВ 37, ВУВ 45 и повторно ДУВ 36. Это обеспечивает подключение ФВ 3 к ФВ 2 и перезарядку конденсатора 43 во встречном направлении.

Интервал времени At, в течение которого на обе группы, подключенные к общему для них ФВ, ВкС на подается, определяется суммарным временем At A A t2+ A13 + AU, где A ti - время спадания мгновенного значения напряжения до нуля, значение Д ti Ti/12;

A t2 - время нарастания напряжения до момента равенства мгновенных значений напряжений Д t2 Ti/12;

At3 - время коммутации тока ДУВ и запирания ОПВ:

At4 - время протекания реактивного тока по ДУВ, и может определяться как по времени спадания до нуля тока, по сигналу с ПДТ о прекращении протекания тока по ФВ или по сигналу сдатчика состояния проводимости группы ДУВ, аналогичных ДСГ 51-56, включенных для контроля проводимости групп 26-29 ДУВ блока 20.

Если за время зарядки конденсатора реактивный ток снизится до нуля до того, как напряжение на конденсаторе достигнет заданной величины, то повторного включения ДУВ не потребуется, а исчезновение сигнала с ПДТ 65-67 о протекании тока противоположной полярности приведет к включению очередной группы ОПВ.

Если зарядка конденсатора до напряжения, превышающего заданное значение, осуществляется до спадания реактивного тока до нуля, то появление сигнала AUk(+) или AUic(-) вместе с имеющимся сигналом о превышении по абсолютному значению напряжения на (1-1)-м ФВ приведет к повторному формированию сигнала qa(l), Qk(l) и включению соответствующих РИД и ДУВ первого моста 24 блока 20 (фиг.1).

Появление сигнала/пик после очередной перезарядки коммутирующего конденсатора 43 переключит сигналы, на выходах БЗР 68 появится сигнал Иск и исчезнет Пдг. Это приведет к тому, что ПКК начнет формировать сигналы только на первых трех своих выходах и сразу же после снятия ВкС со связанной с ним группы ОПВ.

Этот режим показан на фиг.б от момента изменения полярности напряжения на ФВ 1 с + на - после очередной перезарядки конденсатора, а также на фиг.7 от момента t 9T2/12 3T2/4, после которого начинается режим Иск. При этом режиме (фиг.8) также происходит переключение сигналов на выходе РИ 70, снимается Ui, но подается . В результате этого снимается VB и формируется /За , который подается на ПКК 122 вместе с сигналом Иск, что приводит к формированию сигналов на первых трех выходах, соединенных с входами ФИД 101, 111 и ФИВ 119 Это приводит к тому, что включаются ДУВ 31, 37 и ВУВ 46 и предварительно заряженный конденсатор 43 подключается между проводящими ток одноименными (анодными) группами 8 и 10. При этом для проводящих ток ОПВ группы 8 ток разряда конденсатора оказывается запирающим. Поэтому последний из проводивших ток ОПВ группы 8 запирается, а конденсатор 43 продолжает перезаряжаться током нагрузки 1-го ФВ.

После того, как напряжение на конденсаторе превысит заданное значение и появится сигнал Аи, будет сформирован сигнал qa, который включит с помощью РИД 114 ДУВ 31, 36 и тем самым, подключит ФВ

1 к ФВ 3 для передачи реактивного тока 1-го ФВ.

Аналогичные процессы будут происходить и при коммутации других групп ОПВ в соответствии с временными диаграммами

фиг.8.

В кривой тока фазы 1д(1) (фиг.За) вертикально заштрихованными треугольниками показан ток, который передается в виде реактивного на ФВ 3. Наклонно заштрихованным треугольником в кривой тока после его максимального значения показан ток, который передается от ФВ 2 при его подключении к ФВ 1 с помощью ДУВ. Очевидно, что этот ток снижает мгновенное значение тока,

протекающего по ОПВ соответствующей группы от ИП 13.

Часть реактивного тока каждой фазы нагрузки (фиг,8а) от момента запирания последнего ОПВ группы до момента включения ДУВ после появления сигнала A UK идет на перезаряд коммутирующего конденсатора 43 до заданного превышения A UK заданного значения UK(S), которое несмотря на некоторое возможное изменение напряжения источника питания может поддерживаться постоянным во всем возможном диапазоне частот г напряжения на выходе НПЧ, что приводит к снижению установленной мощности коммутирующего конденсатора, его массы и габаритов.

Таким образом, предложенный способ управления НПЧ позволяет осуществлять режим естественной коммутации рядом НПЧ, которые получают питание от единственной многофазной обмотки с соединенными между собой фазами и которые до этого предназначались для работы только в режиме искусственной коммутации, а также позволяет осуществлять, в соответствии с

предложенным способом управления, переход к режиму искусственной коммутации. Решение этих ключевых вопросов управления позволяет использовать эти НПЧ в соответствии с предложенным способом

управления как в режиме естественной коммутации при пуске и работе на низких частотах h « fi(f2 0,2fi), так и в режиме искусственной коммутации, при котором частота выходного напряжения не зависит от частоты источника питания.

Это, с свою очередь, позволяет использовать ИП с одной многофазной обмоткой, а сам ИП выполнять на частоту выходного напряжения, при которой заданный ИП может быть выполнен на заданную мощность с минимальными массой и габаритами.

Сокращение числа раздельных многофазных обмоток до одной позволяет снизить и число основных подключающих вентилей (ОПВ), связывающих входные и выходные выводы НПЧ. Предложенный способ управления обеспечивает повышенное использование ДУВ узла 20 коммутаций в режиме естественной коммутации, когда пусковые токи могут в два раза превышать номинальное значение за счет образования двух параллельных цепей для передачи реактивного тока с фазы на фазу нагрузки.

Все это также обеспечивает снижение установленной мощности элементов, массы и габаритов НПЧ и всей энергообразующей установки.

Формула изобретения 1. Способ управления непосредственным преобразователем частоты (НПЧ), содержащим m входных выводов (ВВ) и п выходных фазных выводов (ФВ),соединен- ных между собой с помощью основных подключающих вентилей (ОПВ) с неполным управлением, которые со стороны ФВ объединены в анодные и катодные группы, узел коммутаций, выполненный на дополнительных управляемых вентилях (ДУВ) с неполным управлением, соединенных в два n-фазных выпрямительных моста, которые со стороны переменного тока подключены к ФВ, а выводы постоянного тока по меньшей мере замкнуты между собой непосредственно или через обмотки устройства для выравнивания тока, между которыми включен контур искусственной коммутации, состоящий по крайней мере из одного коммутирующего конденсатора, заключающийся в том, что контролируют токи ФВ, напряжение на коммутирующем конденсаторе и формируют сигналы полярности этих параметров и их превышение Al и Ди«по абсолютной величине заданных величин и в интервалах времени управления $У Т 2 /2 - Д t каждой анодной или катодной группой ОПВ, на нее подают общий включающий сигнал (ВкС), переводящий ее в режим неуправляемого выпрямителя, а после изменения полярности напряжения на рассматриваемом l-м ФВ включают несколько ДУВ для подключения этого i-ro ФВ

0

к другому ФВ в проводящем для протекающего по нему тока направлении, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов НПЧ путем снижения установленной мощности элементов узла коммутаций за счет введения режима естественной коммутации при пусковых токах нагрузки, контролируют напряжение на ВВ и при превышении им заданного значения формиру0 ют сигнал AUn, все указанные превышения преобразуют в соответствующие нормированные, т.е. в коды О и 1, сигналы Al , A ifc, A Un, и задают последовательно один из трех режимов работы НПЧ при выполне5 нии следующих логических условий1 режим работы с естественной коммутацией (Ест) при

ECT() + Al режим подготовки (Пдг) к режиму искусственной коммутации (Иск) при

Пдг AU X Al x( AUK ХАТ), режим Иск при

XAI,

5причем в режиме ЕСт при полном снятии

ВкС с группы ОПВ после окончания сигнала fy для данной группы, подключенной к i-му ФВ перед изменением полярности напряжения на нем, контролируют момент из0 менения его полярности относительно нейтрали и с этого момента снимают ВкС с проводящей ток группы ОПВ противоположной полярности, подключенной к(И)-му ФВ, контролируют момент изменения по5 лярности напряжения между 1-м и (И)-м ФВ и с этого момента подают включающие импульсы на соответствующие ДУВ узла ком- мутаций, соединяющие эти ФВ в проводящем для реактивного тока нагрузки

0 |-Го ФВ направлении, контролируют момент запирания ОВП в группе, подключенной к (И)-му ФВ, а после снижения до нуля реактивного тока 1-го ФВ и запирания проводивших его ДУВ в соответствии с указанным порядком подают на соответствующую группу ОПВ ВкС длительностью $у , причем указанные операции осуществляют также в режиме Пдг, в котором дополнительно после запирания всех ОПВ группы, подклю0 ченной к i-му ФВ, включают ДУВ, обеспечивающие подключение коммутирующего конденсатора одной обкладкой к замкнутым между собой ФВ, а другой - к (1+1)-му ФВ, имеющему противоположную

полярность напряжения, а в режиме Иск после снятия ВкС с очередной группы ОПВ, подключенной к I-му ФВ, одновременно между i-м и (1+1)-м ФВ, имеющим в этот момент одинаковую полярность напряже5

ния, с помощью соответствующих ДУВ подключают коммутирующий конденсатор, который обкладкой, имеющей одинаковую полярность, подключают к 1-му ФВ, контролируют момент перезарядки его до напряжения заданного значения и включают соответствующие ДУВ, подключающие 1-й ФВ к (Ы)-му ФВ, где - период и fz - частота напряжения на выходе преобразователя, A t - время протекания тока по ФВ от момента

снятия ВкС до его снижения до нуля после изменения полярности напряжения, п 3 - целые числа, причем l n , и когда ,, всегда I+ 1 1, а при 1 1 1-1 3

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в режиме ЕСт одновременно включают ДУВ обоих мостов, которые подключены к 1-му и (1-1)-му ФВ своими одноименными силовыми электродами.

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике Целью предложенного решения является снижение массы и габаритов путем снижения установленной мощности элементов узла коммутации за счет введения режима естественной коммутации при пусковых токах нагрузки. Преобразователь содержит шесть вентильных групп 7-12, подключенных к выводам 4-6 генератора 13, а также узел коммутации 20 в виде двух тиристорных мостов 31-36 и 37-42, между которыми включен коммутирующий контур 43-46. Благодаря предлагаемому способу управления генератор разгружается по реактивной мощности, что позволяет при проектировании улучшить его массогабарит- ные показатели. 1 з.п. ф-лы, 8 ил О ё

«о S

51

52

Ч:

М

}1I.

.

дсг

53 Я

55

56

&

Е

;

,«

ш

I

ШШШШ -1М1-м+ - нл- +и-)

и ц и20 иа и# и si

Фиг. 2

PMafJf

Фиг

.

Ар/У

iv« w

5ft

ОЬ 8Ј 9 gfjf, tf tf,

Л

#

тяг

% r tt WlЈ

д гпф .// # /. fi .// i/ g P J s t s г i о

-p-nf.-z-i-mi-i-- r- r-ir- if--r-TT-im--r-i-ян-

У nfl гЛ щишшппш

i|nnm miumiimunm..

& Ж « А и %

it г

U L

#

p

т

J s t s г i

f--r-TT-im--r-i-ян-

-r

f Ч шпцзшшшдцц

%Г

.mf л,/

i

V7

l/LHi i Jl

Редактор В, Данко

Фиг 8

Составитель Г. Мыцык

Техред М.МоргенталКорректор М, Кучерявая