Непосредственный преобразователь частоты Советский патент 1992 года по МПК H02M5/27 

VJ

сл о о о

|N

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотно- управляемых электроприводов с асинхронными электродвигателями, получающими питание от многофазных источ- ников нерегулируемого напряжения, особенно от трехфазных сетей переменного тока 50 Гц , ,

Известен непосредственный преобразователь частоты (НПЧ) с контуром внутрен- ней циркуляции энергии в виде трех пар встречно-параллельно подключенных управляемых вентилей, соединенных в треугольник, вершины которого присоединены к выходным фазным выводам (ФВ) НПЧ.

Однако такой преобразователь очень сложен, так как требует источник питания (ИП) в виде трех раздельных трехфазных обмоток, фазы которых включены в звезду, а основные подключающие вентили (ОПВ) включены в количестве 36 шт в три пары мостовых выпрямителей, так что общее количество управляемых вентилей 42

Известен НПЧ, выполненный по более простой схеме, в которой используется 18 ОПВ, по меньшей мере 12 дополнительных управляемых вентиля (ДУВ), при использовании в качестве этих вентилей обычных однбопера ционных тиристоров

Однако этот НПЧ предназначен для подключения к автономному ИП, напряжение на котором регулируется пропорционально изменению напряжения, а сам НПЧ предназначен для работы только в режиме искусственной коммутации. В системе уп- равления таким НПЧ отсутствует фазовое управление импульсами включения и режим инвертирования тока асинхронной машины при работе ее в тормозном режиме.

Известен и серийно выпускается НПЧ типаТТС, предназначенный для преобразования трехфазного напряжения 380 В 50 Гц в регулируемое по частоте f2 от 3 до 50 Гц трехфазное напряжение до 350 В на выходе

Преобразователь содержит шесть тири- сторных групп по три управляемых вентиля в каждой (18 вентилей), соединяющих его входные выводы (ВВ) с его выходными фазными выводами (ФВ) и блок управления включением этих вентилей, который содер- жит датчики состояния производимое™ групп этих вентилей, датчики тока ФВ и систему импульсно-фазового регулирования включением вентилей, позволяющую плавно регулировать выходное напряжение и осуществлять инвертирование тока при работе асинхронной машины в режиме торможения

Преобразователи типа ТТС работают в режиме естественной коммутации и позволяют получить на выходе плавно изменяющееся по частоте и амплитуде основной гармоники напряжение в пределах от 3 до 20 Гц с дальнейшим быстрым переходом на частоту 50 Гц в режиме коммутатора, при котором каждый ФВ преобразователя подключается к соответствующему ВВ, соединенному с ИП с помощью двух встречно-параллельно подключенных вентилей. Хотя преобразователь обеспечивает плавное изменение частоты выходного напряжения в диапазоне 3-20 Гц, однако длительная работа асинхронного двигателя при частотах 3-10 Гц сопровождается большими потерями электрической энергии в двигателе и низким коэффициентом мощности на входе НПЧ. Работа же на частотах ниже 3 Гц становится вообще невозможной из-за прерывистого тока в фазах асинхронного двигателя и дальнейшего повышения потерь в нем при одновременном снижении вращающего момента.

Именно высокой пульсацией фазных токов и вызванным этим повышением потерь в двигателе, при одновременном снижении вращающего момента и коэффициента мощности на входных выводах НПЧ объясняется ограничение нижнего диапазона выходной частоты на уровне 3 Гц.

Следовательно, наиболее близким по технической сущности, выполняемой функции и системе управления, является НПЧ типа ТТС.

Цель изобретения - улучшение качества напряжения на выходе НПЧ и снижение входного тока по сравнению с выходным, а также расширение за счет этого диапазона регулирования частоты выходного напряжения в сторону получения сколь угодно низких частот.

Указанная цель достигается тем, что в известном НПЧ, содержащем шесть вентильных m-фазных групп из основных подключающих вентилей, связывающих входные выводы преобразователя и его выходные фазные выводы, и блок управления, содержащий распределитель импульсов обеспечивающий формирование полярности на фазных выводах преобразователя систему фазоимпульсного регулирования, входящую в формирователи включающих сигналов для основных подключающих вентилей, между каждой анодной и катодной группами основных подключающих вентилей, соединенных с каждым фазным выводом, подключены по два соединенных последовательно дополнительных управляемых вентиля, общие точки соединения которых соединены между собой, а блок управления дополнен датчиками состояния

проводимости для указанных дополнительных управляемых вентилей, включенными последовательно формирователем и выходными усилителями включающих импульсов для этих дополнительных вентилей, причем указанный формирователь выполнен обеспечивающим включение дополнительных управляемых вентилей в моменты изменения полярности мгновенного значения питающего напряжения и своими входами подключен к указанному датчику состояния проводимости этих дополнительных управляемых вентилей, к формирователю полярности напряжения на фазных выводах преобразователя и к выходам формирователей включающих сигналов основных подключающих вентилей.

Кроме того, у непосредственного преобразователя частоты формирователь вклю- чающих импульсов для включения дополнительных управляемых вентилей содержит элемент, обеспечивающий сравнение сигналов с выходов фазодвигателя выпрямительного режима длительностью, соответствующей углу задержки а и длительностью л /3 относительно момента ес- тественной коммутации и в случае Д « - л/3 0 формирующий сигнал на своем выходе, элемент запрета, формирующий сигнал запрета длительностью TI/6 перед моментом изменения полярности напряжения на любом из фазных выводов преобразователя при наличии в этом интервале проводящих ток дополнительных вентилей, связанный своими входами с соответствующими выходами формирователя полярности напряжения и с выходами датчика состояния вентилей, контролирующих проводимость дополнительных управляемых вентилей, и многоканальный ключ, через который сигналы длительностью А передаются на входы соответствующих выходных усилителей для включения дополнительных вентилей в случае отсутствия сигнала запрета на выходе элемента запрета.

Сущностью изобретения является именно введение между каждой анодной и катодной группами основных подключающих вентилей, соединенных с каждым фазным выводом по два соединенных согласно последовательно дополнительных управляемых вентиля, общие точки соединения которых соединены между собой. Указанное введение дополнительных управляемых вентилей выполнено на самом простом и серийно выпускаемом 18-вентильном непосредственном преобразователе частоты, который обеспечивает все необходимые режимы работы л гинхронного привода Поэтому другой особенностью данного технического решения явилось введение таких дополнительных блоков в систему управле- 5 ния преобразователем, которые бы обеспечили не только включение указанных дополнительных управляемых вентилей в заданные моменты времени, но и сохранение всех положительных особенностей из0 вестного преобразователя таких, например, как сохранение работоспособности при низких значениях коэффициента мощности /(/ 0,5), а также возможность автоматического перехода в режим электрического

5 торможения.

Наличие ДУВ и соответствующей схемы управления, обеспечивающей их включение в заданные моменты, исключает возникновение импульсов обратного напряжения в

0 фазных и линейных напряжениях на выходе заявляемого НПЧ в случаях, когда а я/3 и за счет этого повышается его качество, снижается пульсация тока в фазах асинхронного двигателя и, следовательно,

5 снижается пульсация и его электромагнитного момента.

За счет протекания тока по ДУВ в моменты, когда мгновенное значение напряжения на выходе равно нулю, происходит

0 изменение соотношения между токами на входе и выходе преобразователя и ток, потребляемый от источника питания, становится меньше тока, протекающего по его ФВ.

5 Указанное увеличение угла а (при а я/3 } при снижении частоты f2 в известных НПЧ было ограничено высокой пульсацией напряжений и токов в фазах асинхронных двигателей, поскольку это

0 приводило к резкому снижению КПД. Именно поэтому частота Ь 3 Гц для преобразователей серии ТТС выбрана за минимально возможную.

5Введение указанных ДУВ снимает это

ограничение, так как непрерывность фазных токов при любых углах ее л/3 обеспечивается его протеканием по включенным в соответствующие моменты ДУВ, частота включения которых сохраняет

0 ся постоянной и равной fn 6fi и при fi 50 Гц fn 300 Гц, так что предлагаемый НПЧ становится аналогичным трехфазному йн вертору напряжения с ШИМ на частоте fn 300 Гц. Таким образом, снимается ограниче

5 ние, которое накладывалось на h (mln), ко торая в предлагаемом НПЧ может быт сколь угодно низкой и установлена на лю бом необходимом уровне.

Поскольку таким комплектом ДУВ с предлагаемой гибкой системой управления, обеспечивающей все необходимые режимы работы преобразователя, не обладает ни один из известных НПЧ, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, обеспечивающими достижение заданного положительного эффекта, данное техническое решение предложено к рассмотрению как изобретение.

На фиг,1 приведена принципиальная схема силовой части преобразователя, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.З - структурная схема одного из возможных вариантов выполнения систем управления НПЧ.

Преобразователь имеет три выходных фазных вывода (ФВ) 1-3 и, при m 3, три входных вывода (ВВ) 4-6, шесть групп 7-12 основных подключающих вентилей (ОПВ) 13-30, нечетные из которых входят в нечетные (катодные) группы 7, 9,11, а четные ОПВ входят в четные (анодные) группы 8, 10, 12. Шее .ч, дополнительных управляемых вентиля 31-36 также включены в группы 7-12, а их общие точки соединения соединены общей шиной 37. Датчики 38-40 тока контролируют ток ФВ 1-3 преобразователя И, 2, з, соответственно.

Блок41 управления формирует на своих выходных выводах включающие сигналы для ОПВ и ДУВ. Его входные выводы подключены к ФВ 1-3 и ВВ 4-6, а также к выходам датчиков 38-40 тока. ФВ 1-3 через датчики 38-40тока подключены к выходным клемам А,В,С для подключения тренхфаз- ной симметричной нагрузки 42 в виде асинхронного двигателя.

На фиг.З приведена структурная схема системы управления, на которой показаны основные платы, входящие в нее, и задающий генератор (ЗГ)43 частоты far- кратной частоте fa выходного напряжения (faк Kfs, где К - целое число). Вход ЗГ 43 связан с внешним управляющим устройством. Выход ЗГ 43 подключен к входу платы 44 формирователя полярности напряжения. Плата 45 синхронизации ПС имеет входы, связанные с входными выводами 4-6, и выходы, подключенные к платам 46 и 47 фазосдвига- телей ФС. Плата 48 датчиков состояния вентилей (ДСВ) своим выходом связана с формирователем 49 режимом работы ФРР, Выходы указанных плат подключены к входам платы 50 управления фазой включения (УФВ) основных вентилей, выходы с котррой подключены к выходным усилительным кас- кадам(ВУК)51-53для включения ОПВ, подключенных к ФВ 1-3 соответственно. Выходной усилитель 54 для включения ДУВ

(ВУД) своим входом подключен к выходу формирователя 55 сигнала для ДУВ (ФСД), который своими тремя раздельными входами связан с отдельным выходом ДСВ 48,

сигнал на выходе которого формируется при наличии проводящих ток ДУВ, и с выходами ФПН 44 и ФС 46. Известно, что даже при угле а задержки включения управляемых вентилей, равном нулю ( о. 0), на выходе мостового

выпрямителя присутствует пульсация выпрямленного напряжения Д U Umsin60 0,866Um, т.е. 13,4% от амплитудного значения (фиг.2а).

Для регулирования выходного напряжения используется введение угла задержки ( а 0), что приводит к увеличению глубины пульсации выходного напряжения и снижению его среднего и амплитудного значений При а тг/3 (и условии мгновенной коммутации) мгновенное значение напряжения перед коммутацией достигает нуля, а амплитуда напряжения после коммутации составляет 0,866Um. При а л/3 мгновенное значение напряжения на выходе мостового

выпрямителя изменяет полярность (фиг,2а). Напряжение между двумя ФВ противоположной полярности (например, между ФВ 1 и ФВ 2 в интервале от 0 t Ti/З, см. фиг.2б,в) является напряжением на выходе

мостового выпрямителя Ud( а.}. Фазным напряжением (на ФВ 1, ФВ 2, ФВ 3 фиг.2б,в,г соответственно) является, в зависимости от рассматриваемого момента Ud( #)/3 и 2Ud( О- )/3. Поэтому в моменты, когда на

выходе выпрямителя появляется обратное напряжение, это напряжение появляется и на всех ФВ. При появлении обратного напряжения происходит быстрое снижение фазного тока. Поэтому максимально возможный угол а существующих НПЧ ограничен возникновением прерывистого тока по ФВ НПЧ, соответственно, пофазам асинхронного двигателя, что в свою очередь приводит как к пульсации и снижению

вращающего момента, так и к существенному росту потерь в асинхронной машине, в том числе и на гистерезис.

За счет наличия инверторного режима работы ОПВ 13-30 имеет место низкий коэффициент мощности, потребляемой НПЧ от ИП (на ВВ 4-6).

Существенно улучшить положение можно за счет использования ДУВ 31-36, включение которых необходимо осуществлять

при а ж/3 на угол А «-я/3 0 , при изменении полярности напряжения Включение ДУВ приводит к образованию контура внутренней циркуляции тока, по которому происходит в момент изменения полярности линейного напряжения ИП замыкание всех ФВ НПЧ в проводящем для протекающего по ним тока напряжении. Это приводит к поддержанию мгновенных значений тока, протекающего по ФВ, и самозапиранию равнее проводивших ток ОПВ. При этом включаются и проводят ток те из ДУВ, которые подключены к ФВ одноименным силовым электродом, что и проводивший ток ОПВ. Иначе говоря, если проводили ток ОПВ 17,22 и 29, то при изменении полярности включается ДУВ 31,34 и 35. Новое включение ОПВ с заданным углом приводит к запиранию ранее проводивших ток ДУВ. Таким образом включение ДУВ при изменениях полярности напряжения при углах о; я/3 исключает появление импульсов обратной полярности в линейном и фазном напряжении НПЧ и снижает пульсацию тока в фазах асинхронной машины. Од- новременно за счет исключения кратковременных инверторных режимов повышается коэффициент мощности потребляемой НПЧ от ИП и снижается входной ток НПЧ. Поскольку при каждом включении ДУВ одновременно происходит запирание всех ОПВ, то при изменении полярности напряжения на любом i-м ФВ НПЧ должно производиться включение ОПВ (с тем же заданным углом ), но из противоположной подключенной к этому i- му ФВ группы Так, если проводили ток ДУВ 31, 34 и 35, то при смене полярности напряжения на ФВЗ и очередном включении ОПВ 17, 24 и 30, по сохранении направления то- ков Н,з + - к фазам нагрузки 42, a h - - от фазы нагрузки 42, ДУВ 31 запирается, ОПВ 30 не включится, но останутся проводить ток ДУВ 34 и 35. Полярность напряжения на ФВ 3 изменится на обратную, но реактивный ток з ФВ 3 потечет от ФВ 2 через ДУВ 34 по шине 37 к ДУВ 35 и ФВ 3 к фазе С нагрузки 42. За счет тока, протекающего по этой цепи, ток через ОПВ 24 (i24) снизится на величину тока з i2, протекаю- щего по ФВ 2 (i24 ) При этом за счет протекания тока по контуру внутренней циркуляции происходит снижение тока через ОПВ и исключение режима инвертирования реактивного тока асинхронного двигателя.

Поэтому при угле р запаздывания тока относительно напряжения менее 60° (л/3 по частоте выходного напряжения) форма напряжения на фазах симметричной нагруз- ки будет такой, как показана на фиг.26,в,г. Для удобства изображения выбрана частота h 0,25fi, т.е. Та 4Ti. Кроме того, на тех же осях, чтд и фазные напряжения, низкими

гфямоугольнмками показаны сигналы Ui,U2,l)3 (выше соответствующих осей t) и Ui,L)2,U3 (ниже этих же осей t) на выходе распределителя импульсов РИ в системе управления НПЧ, которые задают полярность напряжения на соответствующих ФВ 1 и ФВ 3. Чтобы не затенять все диаграммы фазных напряжений UA.UB.UC, ток протекающий по ФВ, показан только для ФВ 1 - и (фиг.2в) наложенным на фазное напряжение UA (ФВ 1). За момент to 0 выбран момент равенства нулю мгновенного напряжения UA, после изменения полярности напряжения на выходе РИ с - на +. Считаем, что к этому времени реактивный ток i2 ФВ 2 уже успел снизиться до нуля и все ДУВ выключены. Включение ДУВ для замыкания всех ФВ между собой приводит к запиранию проводивших ток ОПВ и образованию нулевой площадки в кривых мгновенных значений всех фазных напряжений и наклонных площадок в кривых мгновенных значений фазных токов.

В момент t 0 (t Д А/ОД , где од - угловая частота напряжения на выходе НПЧ, в данном случае 0,25«1 ) на ОПВ групп 7,10 и 11 подается включающий сигнал с заданным углом а. л/3 , но включаются только два ОПВ из групп 10 и 11, которые подключают ФВ 2 и ФВ 3, например, к ВВ 6,5. ОПВ из группы 7 не включается, несмотря на подачу включающего сигнала, так как ДУВ 32 и 35 остаются включенными и через них с ФВ 1 кФВ 3 протекает реактивный ток, снижающий ток, протекающий по включенному ОПВ группы 11. Далее процесс происходит описанным выше образом, вплоть до момента Т2/6. Считаем, что к этому времени реактивный ток И снизился до нуля и к моменту Т2/6 - очередного изменения полярности напряжения Use (между ВВ 5 и 6) ДУВ 32 и 35 заперлись.

Последующая подача включающего сигнала на соответствующие ОПВ приведет лишь к включению двух ОПВ, по одному в группах 7 и 10, а ДУВ 34 и 35 останутся проводить реактивный ток is ФВ®3, подключив соответственно ФВ 3 к ФВ 2.

После момента t 2 Tg/6 T2/3 должна произойти смена полярности напряжения на ФВ 2 и при этом ФВ с помощью ДУВ 31 и 34 будет подключен к ФВ 1, а реактивный ток Н будет снижать ток, протекающий чпо включенному ОПВ группы 7 в соответствии с вертикально заштрихованной частью в кривой тока in (фиг.26). В зависимости от режима работы асинхронного двигателя 42 нагрузки (фиг.1) фазный ток перед изменением полярности может быть по мгновенному значению близок к амплитудному значению тока той фазы, к которой производится подключение, однако, при р 60° этот ток всегда меньше тока той фазы, к которой осуществляется подключение. Поэтому, когда происходит включение ОПВ, реактивный ток быстро снижается.

Таким образом контур внутренней циркуляции тока (КВЦТ), который образуется каждый раз при включении ДУВ, обеспечивает сглаживание пульсаций тока в фазах асинхронного двигателя и исключает необходимость перевода ОПВ в инверторный режим.

Очевидно, что набором соответствующего числа интервалов проводимости Atn Ti/6 внутри интервалов Т2/6 можно получить любое значение частоты f2 f 1/n. Если n - целое число, в напряжении на ФВ НПЧ будет отсутствовать несимметрия, средние и действующие значения полуволн напряжения на всех. ФВ будут равны между собой, а в фазных токах будет отсутствовать постоянная составляющая и субгармонические.

Снижение частоты fa выходного напряжения достигается при увеличении числа п, Так, при fi 50 Гц и п 17 h 3 Гц, а при п 20-fa 2,5 Гц. Чем ниже частота выходного напряжения, тем больше должен быть угол а и больше угол Д включенного состояния ДУВ. Однако глубина пульсаций фазного тока асинхронного двигателя 42 возрастает незначительно, так как частота включений ОПВ сохраняется постоянной fn 6 fi 6 х 50 300 Гц, а фазный ток на любой низкой частоте путем соответствующего изменения угла а может поддерживаться на любом необходимом уровне.

Таким-образом низкий предел частоты выходного напряжения и его значение могут быть снижены до любого наперед заданного значения.

Система управления предлагаемым НПЧ может быть выполнена на основе выпускаемых серийно преобразователей частоты серии ТТС, имеющих два типоисполнения ТТС-63-350-50 ОМ (с естественным охлаждением) и ТТС-160-350-50 Ом (с принудительным воздушным охлаждением). Опуская ряд плат, не имеющх принципиального значения для работы НПЧ, структурная схема блока управления 41 (фиг. 1) примет вид, приведенный на фиг.З. Она содержит следующие основные платы (фиг.З): с задающего генератора (ЗГ) 43, сигнал на выходе которого в виде импульсов частотой far, например, в шесть раз выше выходной частоты h преобразователя, поступает на плату 44 формирователя полярности напряжения (ФПН) на ФВ 1-3 НПЧ.

На этой плате установлен распределитель импульсов (РИ) в виде пересчетного кольца на триггерах, преобразующий сигнал far в парафазных сигналов UiDi: U2U2;

1)з11з длительностью Т2/2, взаимный сдвиг между которыми Ui; 1)2; Ua и Ui; 1)2: Оз составляет 120° по частоте.

Кроме того, на ФПН 44 поступают ряд сигналов: fMaKc - ограничивающего предельную частоту far, при которой НПЧ переходит в режим коммутатора, при котором каждый из ФВ подключается к соответствующему ВВ с помощью двух встречно-параллельно соединенных ОПВ; ВП - НЗ - эти сигналы

определяют порядок следования фазных напряжений, соответствующий вращению асинхронного двигателя вперед и назад.

Для управления напряжением на ФВ 1-3 НПЧ предназначен канал для формирования системы сигналов, каждый из которых синхронизирован относитепьно положительной или отрицательной полуволны напряжения на ВВ 4-6, подключенных к /1П.; Эти сигналы имеют подвижный передний

фронт и неподвижный задний фронт, совпадающий с моментом изменения полярности питающего напряжения. Канал содержит плату 45 синхронизатора (ПС) и две платы 46 и 47 фазосдоигателей (ФС), определяющих

момент включения ОПВ в группах 4-12 (фиг.1) в выпрямительном (углы а ) и в ин- верторном (углы /) режимах. ПС формирует сигналы полярности питающего напряжения 1Ц+), U4-); UsH, Us(-): U6(+), UG(-), которые подаются на входы плат ФС 46 и 47. Кроме того, на отдельные входы этих плат 46 и 47 подается сигнал управления углом аи/ соответственно. Канал раздельного управления тиристоров содержит плату 48

датчиков состояния вентилей (ДСВ), в которую входят датчики состояния ОПВ, входящих в группы 7-12, и дополнительный датчик для контроля состояния проводимости ДУВ. Канал раздельного управления

ОПВ содержит также плату 49 формирования режимов работы (ФРР) групп ОПВ соответственно выпрямительного и инверторного, При низком cos f (p 60°) или при тормозном режиме подключенного

к НПЧ асинхронного двигателя запрещается включение ДУВ 31-36 (фиг.1), и НПЧ переходит в основной заложенный в нем режим работы, при котором после смены полярности напряжения на каждом ФВ

РПВ проводившей ранее группы переходят в инверторный режим и передают в ИП ре- активныйток каждой данной фазы нагрузки. Сигналом с необходимости перехода НПЧ в основной режим работы с инвертированием

реактивного тока является сигнал с соотет- ствующего выхода ДСВ 48 о наличии, по меньшей мере двух, проводящих ток, ДУВ и сигнала необходимости изменения полярности напряжения на одном из ФВ.

Выходы рассмотренных формирователей 44,46,47 и 49 подключены к входам платы 50 управления фазой включения (УФВ) для ОПВ 13-30, на которой осуществляется формирование 18-ти сигналов (по числу ОПВ), реализующих заданный алгоритм управления НПЧ. Указанные сигналы формируются на выходе УФВ 50, в результате логического суммирования выходных сигналов с плат: полярности напряжения - платы 44 при заданной частоте, среднего значения напряжения плат 46 и 47 и раздельного управления режимом работы - платы 49. Для обеспечения надежного включения ОПВ каждый импульс на выходе УФВ 50 усиливается по мощности на платах выходных усилительных каскадов (ВУК) 51-53 (отдельно для каждого ФВ 1-3 НПЧ соответственно ВУК1, ВУК2,ВУКЗ. Кроме упомянутых плат, содержащихся в блоке 41 управления, аналогичных таковым известного НПЧ, конкретное исполнение которых изменяется и совершенствуется в соответствии с последними разработками, блок 41 (фиг.1) дополнен выходным усилителем 54 для включения ДУВ (ВУД) и формирователем 55 сигналов для включения ДУВ (ФСД).

В наиболее простом случае необходимо и достаточно для работы предлагаемого НПЧ подавать включающие импульсы на все ДУВ 31-36 в моменты изменения полярности соответствующего линейного напряжения, на которое подключены проводящие ток ОПВ. Поэтому ВУД 54 может быть выполнен в виде импульсного усилителя с шестью раздельными выходами (по числу ДУВ 31-36), который усиливает сигнал, поступающий на его вход с выхода ФСД 55. При длительности tone бЬпв/fth каждого включающего ОПВ сигнала, установленной из условия его обязательного снятия при изменении полярности линейного напряжения для трехфазной сети и мостового выпрямителя вопв - 2 я/3 - а и приа л/3 + А пол- учаем, что А - допустимое время включенного состояния ДУВ - лежит в пределах 0 А л/3, где 9опв и А - углы проводимости ОПВ и ДУВ соответственно, практически совпадающие по дпительности с длительностью соответствующих включающих сигналов, отсчитываемые по напряжению частотой fi ИП и при этом всегда вопв ui Ti/6. Поэтому для формирования сигналов, подаваемых на

вход ВУД 54, ФСД 55 может содержать элемент 6ИЛИ-НЕ, входы которого связаны с выходами формирователей включающих сигналов длительностью Gone для каждой 5 полярности каждой фазы ИП, содержащемся в ФС 46. Кроме того, ФСД 55 должен содержать элемент запрета, запрещающий подачу сигнала с выхода упомянутого элемента 6ИЛИ-НЕ на вход ВУД 54 в случае,

0 когда на двух его входах, связанных соответствующими выходами ДСВ 48, и ФПН 44 присутствуют сигналы проводимости ДУВ при наличии сигнала о необходимости изменения полярности напряжения на одном из

5 ФВ НПЧ. Этот элемент может быть выполнен на основе логических элементов 2И, входы ФСД 55 которого связаны с упомянутыми выходами ДСВ 48- и ФПЧ 44, выход которого подключен к первому входу эле0 мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 2ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу рассмотрен-; ного ранее 6ИЛИ-НЕ, а выход этого элемента уже подключен ко входу ВУД 54.

Очевидно, что запрет на включение ДУВ

5 приводит к автоматическому переходу на инверторный режим работы ОПВ. После завершения инверторного режима и при а л:/3восстанавливается включение ДУВ и непосредственная передача реактивного

0 тока с фазы на фазу нагрузки.

По мере роста частоты f2 выходного напряжения и, соответственно, среднего значения напряжения в течение каждого полупериода на ФВ НПЧ, уменьшается угол

5 а запаздывания включения ОПВ и при включения. ДУВ прекращается. От этого момента НПЧ работает в режиме всех известных НПЧ и инвертирует реактивный ток после изменения полярности на0 пряжения на соответствующем ФВ.

Таким образом обеспечивается не только режим инвертирования реактивного тока асинхронного двигателя при больших углах ( (р ((f 55°), но и автоматический переход

5 НПЧ в режим возбуждения асинхронной машины при генераторном торможении, а также самостоятельный возврат к включению ДУВ при снижении р 55° и увеличении а (р/3. Для низких частот fa, при которых

0 а р/3 угол сдвига р между током и напряжением, как правило, значительно меньше 55°, и за счет включения ДУВ обеспечивается существенное улучшение качества выходного напряжения и сглажи5 вание тока, протекающего по фазам нагрузки. Это приводит к снижению потерь в асинхронном двигателе на гистерезис, к снижению пульсаций вращающего момента и среднего значения момента при одинаковом действующем значении фазных токов и напряжений, к общему повышению КПД и коэффициента мощности на входе предлагаемого НПЧ по сравнению с аналогичными режимами работы асинхронного двигателя от известного НПЧ на тех же частотах Это, в свою очередь, позволяет снизить минимальное значение частоты fa выходного напряжения ирасширить экономически целесообразный диапазон регулирования частоты с помощью НПЧ.

Формула изобретения 1. Непосредственный преобразователь частоты, содержащий шесть вентильных т- фазных групп основных подключающих вентилей, одни соответствующие одноименные выводы каждой группы которых соединены с входными выводами, а другие объединены и подключены к соответствующему фазному выходному выводу, блок управления, состоящий из распределителя импульсов с формирователем напряжения на фазных выводах преобразователя и сис- темь фазоимпульсного регулирования, входящей в формирователи включающих сигналов для основных подключающих вентилей, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества напряжения на выходе преобразователя и снижения входного тока по сравнению с выходным, а также расширения за счет этого диапазона регулирования частоты выходного напряжения в сторону получения сколь угодно низких частот, между каждой анодной и катодной группами основных подключающих вентилей, соединенных с каждым фазным выводом, подключены по два соединенных последовательно введенных дополнительных управляемых вентиля, общие точки которых соединены между собой, а блок управления дополнен датчиками состояния проводимости для указанных дополнительных управляемых вентилей и включенными

последовательно формирователем и выходными усилителями включающих импульсов для этих дополнительных вентилей, причем указанный формирователь выполнен обеспечивающим включение дополнительных управляемых вентилей в моменты изменения полярности мгновенного значения питающего напряжения и своими входами подключен к указанному датчику состояния

проводимости этих дополнительных управляемых вентилей, к формирователю полярности напряжения на фазных выводах преобразователя и к выходам формирователей включающих сигналов основных подключающих вентилей.

2 Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что формирователь включающих импульсов для включения дополнительных управляемых вентилей содержит

элемент, обеспечивающий сравнение сигналов с выходов фазосдвигателя выпрямительного режима длительностью, соответствующей углу задержки а , и длительностью тс /3 относительно момента естественнной коммутации, и в случае - -л: /3 0 формирующий сигнал на своем выходе, элемент запрета, формирующий сигнал запрета длительностью л /6 перед моментом изменения полярности напряжения на любом из фазных выводов преобразователя при наличии в этом интервале проводящих ток дополнительных вентилей, соединенный своими входами с соответствующими выходами формирователя полярности напряжения и с выходами датчиков состояния вентилей, контролирующих проводимость дополнительных управляемых вентилей, и многоканальный ключ, обеспечивающий передачу сигналов длительностью Л на входы соответствующих выходных усилителей для включения дополнительных вентилей в случае отсутствия сигнала запрета на выходе элемента запрета.

d.S

NN

I

MA

Tnzrzn

А АЛ л

JXINNN

Использовано:для частотно-управляемых электроприводов с асинхронными электродвигателями, получающими питание от многофазных источников нерегулируемого напряжения. Сущность изобретения: устр- во содержит основные подключающие вентили 13-30 и дополнительные управляемые вентили 31-36, соединенные попарно последовательно и своими свободными выводами подключенные между анодными и катодными выводами групп 7-12. Общие точки соединения каждой пары дополнительных вентилей соединены между собой с помощью общей для них шины 37 и тем самым образуют контур внутренней циркуляции тока. Это позволяет исключить инвер- торный режим ОПВ при углах задержки включения а л/3 и при смене полярности напряжений на ФВ при углах сдвига р 55°. 1 з.п. ф-пы . 3 ил.

АЛЛА

4JA

sJN

УП/1И/1

Z

JLZ

JA

sJNNNN

, i i i i NNN

ЫААА/

NNJMN r -f

Ј. Ј. Ii i 5t

/7

i А Л / А ™ Я Ј ™ К К 9 № -L6 L Ы i9 JL$ J.

l/ f/ Kli4 К IV К i Ч