Способ широтно-кодового управления регулируемым мостовым преобразователем для асинхронного электропривода Советский патент 1992 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано при разработке преобразователей на базе трехфазных автономных инверторов напряжения, предназначенных для питания систем асинхронного частотно-регулируемого электропривода.

Известны способы управления трехфазными преобразователями для электропривода, базирующиеся на поэтапном изменении количества импульсов в полуволне выходного напряжения, причем указанное изменение числа импульсов происходит дискретно, что приводит к нежелательным броскам тока в силовых цепях

преобразователя и моменты дискретного переключения. Известен также способ гибкого нелинейного управления широкорегулируемыми преобразователями 3, при котором благодаря специгльной нелинейной модуляции продолжительностей основных и модулирующих сигналов управления, формируемых в тактовых точках, обеспечивается плавный бе.зударнып переход от одной формы выходного сигнала к другой. Средняя частота коммутации вентилей преобразователя при этом постоянна, на всем диапазоне регулирования обеспечивается постоянство отношения величины напряжения к частоте. Продолжительное н, тактовых

XI VJ

СЛ 00

го

4

-

подынтервалов, в серединах которых формируются модулирующие сигналы управления, при этом на всем диапазоне регулирования постоянна, на нижних частотах в этом случае протяженность интервалов между импульсами управления (и выходными импульсами) весьма велика, что, как известно, негативно сказывается на динамических свойствах преобразователя в зоне пониженных выходных частот, крайне чувствительного на этом поддиапазоне к воздействию возмущающих факторов. Известно также, что для повышения надежности осуществления режима пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двигатель, закон управления в кратковременном пусковом режиме должен отличаться от базового закона управления с U/F const.

Целью изобретения является улучшение динамических свойств и гармонического состава выходного напряжения трехфазного преобразователя в пусковом режиме и в диапазоне пониженных и средних выходных частот, достигаемое за счет изменения на начальной частоте FO в К раз, а на частоте LF0 в М раз продолжительности тактовых подинтервалов и соответствующего этому увеличения количества импульсов в полуволне выходной кривой, а также повышение надежности осуществления процесса пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двигатель.

Поставленная цель достигается тем, что при управлении по указанному способу, обеспечивающему N-кратное, начиная с частоты FO, связанное регулирование выходных частоты и напряжения преобразователя, заключающемся в том, что основные вентили разных фаз и групп преобразователя периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл.град. в последовательности +А, -С, +В, -А, +С, -В, при этом для каждого вентиля в течение одного полупериода от 0 до 180 эл.град. формируют интервал проводимости вентиля,в течение другого полупериода от 180 до 360 эл.град.формируют интервал закрытого состояния вентиля на центральных внутри полупериодов тактовых интервалах от 60 до 120 и от 240 до 300 эл.град, симметрично относительно середин полупериодов формируют модулирующие сигналы управления, разноименные с соответствующим полупериодом управления, число которых последовательно уменьшается с ростом выходной частоты преобразователя F, причем генерирование указанных модулирующих сигналов производят в серединах тактовых подинтервалов с продолжительностью t, внутри каждого тактового интервала начало

первого из подинтервалов и конец последнего из них синхронизируют соответственно с началом и концом тактового интервала, формирование каждого 1-го от начала (и от

конца) до середины тактового интервала модулирующего сигнала управления осуществляют при изменении выходной частоты преобразователя от FO до граничной частоты FI, при этом в номинальном режиме работы на поддиапазонах выходных частот.

при которых Fi. F Fi -и (Ft FI Fdi ),

продолжительность А всех модулирующих

сигналов управления определяют как

11 1

А -фл Јс - с мЬ а на частотных поддиа Ј. I Г Го N

пэзонах, на которых FI F Ft , наряду с основным массивом модулирующих сигналов управления с продолжительностью Я, в серединах тактовых интервалов формируют центральный модулирующий сигнал с длительностью А, в диапазоне выходных частот преобразователя F0 + LF0 продолжительность т тактовых подинтервалов принимаютравной

r (F - FQ) (М - К) + К FQ (L - 1)

6Fi(L-1)N зоне выходных частот преобразователя LFo+ NF0 продолжительность t определяют

KaKr(F-FoL)(1-M) + MFo(N-L)

6 F (N - L) N

, в пусковом режиме работы, при 2F0 F FO, значения вышеупомянутых граничных частот, переходных от одного поддиапазона управления к другому, определяют соответственно как

i, в диапа. ii();-vtn-Ki.) Ati(rij(.alte;(4 -1)(. а

.Y2,-f)CM-K)

г гс-цгд(и-вд(-ц.-11(и-кй)1(( ° fc-W2;-t)lM-n)

/ /

в этом режиме при FI F FI-M

(2j-1)FN: npnFl i-F

Л-г1

л - Т - тчгп

1

3(2J-1)FN . А 1/6Р-2(1-1)г-щ2ГЛГ ; ав

номинальном режиме работы преобразователя при LFo F 2F0 значения граничных частот FI и FI находят соответственно как

г с irct Wb-M4 H-L Tf2,rc,.Wfc H)f-biyeifgi-l.l r -MlfN-UH , 13,-Dtl Ml

,, ri/№-«)a- w-v ; l6fi- i-Wt-W4- 1 4 i-W i-« fi-t ft i iii f i)Ji-wn

при NF0 F LF0 значения частот FI и FI находят соответственно как

, 2,(K-ntH-IU.l ii i-l).),f2,-1) ll-4(M-l4H F;- (irt.-WM- O

, Zfi-n i -HfM.Ki.l-i.x./nC-WiM -Kti-j.. -wai-O q-OIM-xm

Fl wi-iK -(

при этом на всем диапазоне номинального режима работы преобразователя при FfЈ F

FI А т -

1

a 1/6F-2(i-1)

5 Fo N (2i - 1) r-1/6(2l-1)F0N.

Нафиг.1 приведена схема основных соединений силовых цепей тиристорного преобразователя напряжения, выполненного на базе полностью управляемых тиристоров, нагруженного на асинхронный электродвигатель АД; на фиг.2 - регулировочная характеристика преобразователя и кривая изменения относительной продолжительности тактовых подинтервалов; на фиг.З - временные диаграммы, иллюстрирующие два опорных варианта формирования управляющих сигналов на вентили инвертора; на фиг,4 - блок-схема системы управления преобразователем.

Временные диаграммы, построенные на фиг.З, иллюстрируют два базовых алгоритма формирования управляющих сигналов на вентили преобразователя в процессе регулирования, а также соответствующие им кривые линейного выходного напряжения UAB. Приведенные здесь управляющие сигналы Uy поступают на находящийся в положительном проводящем полупериоде управления вентиль +А катодной группы трехфазной мостовой схемы преобразователя, при этом положительная величина Uy (основной сигнал управления) соответствует проводящему состоянию вентиля, а нулевое значение Uy (модулирующий сигнал управления) - закрытому состоянию (следует помнить, что вентили являются полностью управляемыми). Формирование разноименных с соответствующим полупериодом управления модулирующих сигналов управления с продолжительностью Я, определяющей величину выходного напряжения преобразователя, на всем диапазоне регулирования F0 + NF0 осуществляется при этом внутри средних на полупериодах тактовых интервалах (60-120 и 240-300 эл.град.) в центрах тактовых подинтервалов, показанных на фиг.З тонкими дугами снизу, имеющих продолжительность г, зависящую на всем диапазоне работы преобразователя от значений выходной частоты F и определяемую в диапазоне выходных частот преобразователя Fo + LF0 как

а в дил

(см.

10

15

с IlLufbHMnK). HE.-CkrJ)

6F(L-1)N

пазоне выходных частот преобразователя 1Г0 + NF0 продолжительность г, определяют как г CF-FoL)(1 -М) + М Fo ( L) 6 F (N - L)N

построенные на фиг,2 кривые зависимости изменения относительной продолжительности г r/rm от частоты F применительно к величине диапазона регулирования N 10 и различным значениям коэффициентов К, L иМ).

Формирование указанных модулирующих сигналов производится симметрично относительно центров полупериодов благодаря тому, что начало каждого первого на тактовом интервале тактового подинтерва- ла и конец каждого последнего подинтерва- ла непрерывно синхронизируются соответственно с началом и концом собственного тактового интервала 60-градусной продолжительности. Продолжительность тактовых подинтервалов при рассматриваемом способе управления изменяется по двум линейным зависимостям, границей перехода от одной зависимости к другой при этом является частота LF0.

Величины предварительно задаваемых упомянутых выше в выражениях для определения продолжительности тактовых подинтервалов коэффициентов К и М. принимающих значения от нуля до единицы, а также значения коэффициента L (N L 5 1), являются весьма важными параметрами рассматриваемого режима управления. Так, значение коэффициен га К характеризует собой степень изменения продолжительности тактовых подинтервалов на начальной выходной частоте преобразователя FO по сравнению с максимальной продолжительностью подинтервалов, наблюдаемой в верхней точке частотного диапазона, на частоте NF0, на которой полуволна выходного напряжения формируется из одного импульса. При этом чем меньше абсолютное значение коэффициента К, тем короче на начальной выходной частоте продолжительность тактовых подинтервалов и тем больше количество модулирующих сигналов внутри тактовых интервалов, тем из большего числа импульсов формируется на начальной выходной частоте полуволна выходного напряжения преобразователя. Упомчнугоо начальное число модулирующих сигналов г. ну три так- тозых интервалов при этом определяется из выражения N/K, т.е., например, при N 10 и К 0.4 на начальной частоте PIIVI пи тякто0

5

0

0

5

0

5

вых интервалов будет формироваться по двадцати пяти модулирующих сигналов управления В случае, когда указанное частное отделения явяется дробной величиной, начальное количество модулирующих сигналов управления находится округлением в большую сторону. Конкретное значение параметра К должно задаваться, исходя в первую очередь из требований к динамическим свойствам преобразовательной системы и к гармоническому составу ее выходного напряжения в области пусковых выходных частот, руководствуясь тем правилом, что большее число импульсов в выходной полуволне на начальной частоте (меньшее К) способствует улучшению гармонического состава выходного напряжения и динамических свойств системы.

Важными параметрами режима управления, характеризующими работу системы в средней части частотного диапазона, являются коэффициенты М и L Заданием требуемого значения L выбирается точка (зона) диапазона регулирования, в которой необходимо обеспечить требуемую частоту коммутации вентилей и соответствующий гармонический состав выходного напряжения, что задается соответствующим значением вышеупомянутого коэффициента М. При этом наиболее целесообразно производить выбор близких к оптимальному значений коэффициентов L и М для той части диапазона регулирования, в которой система электропривода с преобразователем частоты в качестве исполнительного органа функционирует наиболее продолжительно. Процесс регулирования частоты выходного сигнала преобразователя как в пусковом так и в номинальном режимах работы базируется в рассматриваемом случае, как показано стрелками на фиг.З, на постоянной поэтапной вариации длительностей основных и модулирующих сигналов управления, формируемых в тактовых точках, соответствующих центрам упомянутых тактовых интервалов (в топке 90° применительно к полупериоду проводящего состояния вентилей и в точке 270° на полупериоде закрытого состояния ключей) Отмеченный принцип формирования управляющих, сигналов, существенной особенностью которого является непрерывное отождествление (кодирование) продолжительностей формируемых в центрах тактовых интервалов основных и модулирующих управляющих сигналов с длительностью основного массива сигналов, за счет чего осуществляется плавный безударный переход от одного поддиапазона управления к другому, может

быть поэтому определен как широтно-кодо- вый.

Внутри поддиапазонов регулирования, на которых, как показано на фиг.З.а, в центpax тактовых интервалов формируются основные сигналы управления, регулирование величины выходного напряжения осуществляется путем изменения продолжительностей Я модулирующих сигналов по

0 определенным зависимостям. На поддиапазонах, на которых, как показано на фиг.З,б, в серединах подинтервалов формируются модулирующие сигналы управления с варьируемой длительностью А, продолжитель5 ностьЯ остальных модулирующих сигналов находится в соответствии с другими функциональными зависимостями. Граничные значения частот FI и FI, переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, оп0 ределяются при этом через соответствующие параметры режима управления.

Следует отметить, что величины коэффициентов как К, так и М, вместе или порознь, могут быть в принципе и больше

5 единицы, при этом, в частности, при К 1, на начальной частоте F0 наблюдается уменьшенное количество тактовых подинтервалов с соответственно увеличенными в К раз продолжительностями. При этом все

0 приведенные в тексте описания зависимости, характеризующие режимы формирования управляющих сигналов, остаются в силе.

Известно, что одним из наиболее эконо5 мичных и часто применяемых в номинальных режимах работы законов управления преобразователями для систем частотно- регулируемого асинхронного электропривода является управление по закону

0 постоянства отношения величины напряжения к частоте, при котором, как показано на фиг,2 для частотного диапазона номинального регулирования 2 F0 + NF0 10 F0, величина напряжения растет прямо

5 пропорционально с увеличением выходной частоты преобразователя. Известно тарке, что в кратковременном пусковом режиме преобразователя, нагруженного на асинхронный электродвигатель, относительная

0 величина напряжения должна быть существенно повышена по сравнению с номинальным режимом, в этом случае в диапазоне пусковых частот целесообразно поддерживать величину напряжения повышенной и

5 постоянной, а в качестве верхней границы диапазона пусковых частот принимать частоту, равную удвоенной начальной частоте FO (см. диапазон F0 + I F0 на фиг 2).

Таким образом, в пусковом режиме работы преобразователя, в диапазоне частот Fo + 2 Fo, вышеупомянутые значения граничных частот и параметров управляющих сигналов, через которые реализуется требуемый закон управления, должны быть определены как:

,„ atti-WM-mQufoifli -W (1 l)(H-K)(L-tltW;-t) 1. 1П

Wi-W -

F 1р.1)й1-1Ю1-н Ак-п г)(и-лЯгчб-1«г--(п-11 0:-П-1 1№-1)-а

4fi-t)«i-i;fM-K)

в этом режиме при FI Ј F FH-I 15 (2. J1)FN: при F,; F F,-,

Л t ™ /o

3 (2i - 1) FN Я 1/6 F - 2 (i -1) - 3()FN:. в номинальном режиме работы преобразователя при LF0 F 2 Fo, значения граничных частот FI и FI находят соответственно как

20

. r&i iXH-W L-i+JiSitoi-w-KL i.-ifiaxti-iftMMn-n1 . )(-)

,1 п-1иг -тн- -ы- Лгг1-1НИ-Ц(п -юз.-ь-пЬяб-Рт-ч й.-мм-пн

ta-Dw-WM-K) 30

при NF0 F LF0 значения частот FI и F находят соответственно как

ti(«-(L-HHl N-L AW2l-WL-nr) N-a}3 i(ii-1lil1-H)(N-LlN 1 ЬИгНШ-М)

F ;fr xa -oft-M«))fb - ft-f / A- Sfi-iVa:- ft -)f-W F« (2i-nci-M)

при этом на всем диапазоне номинального режима работы на поддиапазонах выходных частот, при которых FH-I , продолжительность Я всех модулирующих сигналов управления определяют как

11 1

Я - -VT т: с ,, , а на частотных поддиапазонах, на которых FI , продолжительность Я всех, за исключением центрального на тактовом интервале, модулирующих сигналов управления находят как j

Я т - ее м /0|rv а длительность центО Го N (41 - 1)

рального модулирующего сигнала управле- ния определяют как Я- 1/6 F-2 (1-1) г- 1/6 (21-1) F0N. Во всех вышеприведенных зависимостях параметр I характеризует количество модулирующих сигналов управления,

5

1П

15

20

5

0

5

0

5

0

5

формируемых внутри половин тактовых ин тервалов, включая центральный на полупе-1 риоде модулирующий сигнал на поддиапазонах регулирования, на которых .

На первом, начиная с пусковой частоты FO, поддиапазоне регулирования, алгоритм формирования управляющих сигналов и начальное количество управляющих сигналов i внутри половин тактовых интервалов должны определяться следующим образом. В первую очередь находится частное от деле- ния N/2K, характеризующее начальное значение I, при этом в случае дробной величины N/2K полученное значение округляется до ближайшего целого числа в большую сторону. Исходя из полученного значения I. определяются соответствующие данным значениям i, N, К, L и М величины граничных

г- г-

ЧЭСТОТ.Р и FI , причем определение указанных величин должно производиться по представленным выше зависимостям, описывающим пусковой режим работы преобразователя. В случае, когда найденное таким образом первое значение FI окажется меньше пусковой частоты F0, алгоритм формирования управляющих сигналов на первом поддиапазоне регулирования, в зоне FI , должен соответствовать варианту управления при Fs . F Р|(фиг.3,б), в противном случае управляющие модулирующие сигналы должны формироваться в зоне FJ F Fo по второму из упомянутых алгоритмов (фиг.З.а). Следует еще раз отметить, что в диапазоне пусковых частот преобразователя FO + 2 Fo все параметры режима управления должны определяться в соответствии с соотношениями, описывающими именно пусковой режим работы.

В соответствии с вышесказанным применительно к выбранному в качестве примера режиму управления с N 10, К 0,6; L 6 и М 0,4 начальное значение параметра i для анализируемого варианта определится как i N/2K 8,333, для которого начальное значение индекса i, получаемое округлением полученного выше частного от деления в большую сторону, будет равно 9. Соответственно, поскольку в первой зоне управления Fg F Fo, начальный алгоритм формирования соответствует форме управляющих сигналов, приведенных на фиг 3,5, который после частоты-Fg 1,032 F0 сменится вторым опорным алгоритмом (фиг 3,а), для которого имеет место уменьшенное на единицу значение параметра i (i - 8). Дальнейший переход от одного поддиапазона регулирования к другому в пусковом режиме производится на частотах Ff. 1.060 F0, Fa 1,190 Fo, F 1,227 Fo, Г/ 1.40G F0,

Fe - 1,459 Fo, Fe 1,719 F0, F5 - 1.800 F0. Значение следующей по порядку граничной частоты FS лежит выше верхней границы пускового режима (выше частоты 2 F0), поэтому дальнейшее определение FI должно производиться уже по другим из вышеприведенных зависимостей, характеризующим номинальный режим управления применительно к диапазону частот, ограниченному сверху частотой LF0. Соответственно по другим зависимостям, начиная с частоты 2 Fo, должны определяться продолжительности модулирующих сигналов управления Я и А/Определенные подобным образом значения граничных частот в номинальном режиме работы преобразователя соответственно равны: FS 2,211 FO, РА - 2,370 Fo, F4 - 3,083 Fo, Рз 3,603 F0, F3 - 5,177 Fo. Следующее по порядку значение граничной частоты лежит выше базового значения LF0 6 F0, поэтому, начиная с отмеченной частоты, на верхнем частотном диапазоне изменение т: и определение значений граничных частот должно осуществляться по другим, приведенным в тексте описания выше, зависимостям. Соответствующие величины верхних граничных частот последовательно равны: F2 6,466 Fo, Fa 6,990 Fo. 10F0.

Следует отметить, что изменение продолжительности тактовых подинтервалов от выходной частоты по базовым линейным зависимостям вплоть до верхней частоты NF0 приводит к тому, что в диапазоне верхних выходных частот преобразователя, характеризуемом повышенными значениями выходного тока, продолжительность межкоммутационных интервалов быстро уменьшается, что может привести к срыву инвертирования и снижает тем самым надежность функционирования преобразовательной системы. С целью частичного устранения указанного недостатка, э также улучшения спектрального состава выходного напряжения преобразователя, целесообразно, начиная с частоты F (Fa F Fi ), на которой продолжительность модулирующих сигналов управления равна половине длительности тактового подинтервала, и до верхней выходной частоты преобразователя продолжительность тактовых подинтервалов (двух подинтервалов внутри каждого тактового интервала) принимать равной т 1/12 F (см. пунктирное изменение кривой тна фиг.2). Определение величины Р примени- тельно к конкретному режиму управления при этом производится из соотношения

г„ „ ((H±L-HIH-t.)(.)H

Г -Frft 2«-M)

Так, для анализируемого режима (N 10, К 0,6, L 6, М 0,4) расчетное значение F 7,676 Fo.

Дополнительное улучшение спектрального состава выходного напряжения преобразователя, особенно в области пониженных и средних выходных частот, может быть достигнуто за счет формирования дополнительной последовательности модулирующих

сигналов управления. Указанные дополнительные сигналы формируются при этом на крайних тридцатиградусных участках полупериодов управления, внутри зон 0+ 30, 150+180, 180+210 и 330+360 эл.град. При

этом местоположения ближних к границам полупериодов фронтов дополнительных модулирующих сигналов управления определяют путем сдвига на ± 60 эл.град. ближних к серединам полупериодов фронтов соответствующих главных модулирующих сигналов управления с продолжительностью Я. Длительность у упомянутых дополнительных сигналов управления определяется при этом в соответствии с упрощенной зависимостью у - К Г (г - Я) , применительно к которой для диапазона выходных частот F0 + 0,268, а при NF0 F F „ 0,268 N Fo- 0,193 0,075 F,

К Г м с p (см- за

висимость КГ.от F на фиг.2).

Описанное формирование дополнительных модулирующих сигналов управления приводит, как показано на фиг.З пунктиром, к видоизменению формы выходного напряжения преобразователя, тождественному току, при котором результирующая выходная кривая получается в результате суммирования основной последовательности выходных импульсов с дополнительной последовательностью, гармоники которой находятся в противофазе с соответствующими паразитными гармониками основной последовательности импульсов и вызываюттем самым их исключение или уменьшение (компенсируют амплитуды паразитных гармоник).

Приведенные выше значения безразмерного коэффициента КГ обеспечивают при этом практически полное исключение из спектра кривой выходного напряжения

0 преобразователя как в зоне пусковых частот, так и на верхней выходной частоте NF0, наиболее нежелательной пятой паразитной гармонической составляющей и значител.ь- ное снижение амплитуды седьмой гармони5 ки.

Следует отметить, что в процессе управления преобразователем по описанному алгоритму из спектра его выходного напряжения на всем диапазоне регулирования может быть исключена любая из паразитных гармоник, для этого продолжительность у дополнительных модулирующих сигналов управления должна изменяться в соответствии с нижеприведенной нелинейной зависимостью:

. y faragWg fT,

где к - номер исключаемой из спектра выходного напряжения паразитной гармоники; для частотных поддиапазонов F|JF FI+I, а также при NF0 F F1

А 4 sin

В 4 sin

С 4 sin

I kT

1

2

kr

sin

k(lr+A) .n .

cos

Ј.

. kA sin-«- cos

ktt

Olll n V,UO

. ГЛ i tl . kyt cos k I- --K-J-sin

. kr sln-jp

6 2 -I 3 а для частотных поддиапазонов Fir

A

. , kr(i-1) . k(r-ir-A) . 4 sinЧ sin о sin-g-;

B / „ . kr(i-1) k(r-ir-A) . krc 4 sinЬ cos т sm-g-;

kr . kA -к- cos

kjtf

6

. г л: Ir-j .k7r.kri cos

, kTT , , , к 2i - 1)r + 2 cos -Ј- sin k f c- -

bb2

X . kr --jlsln-Tj-

Достаточно сложные преимущественно нелинейные зависимости, характеризующие режим проведения проемов описанного способа управления, целесообразно осуществлять при помощи современных цифровых (микропроцессорных) средств управления. На фиг.4 представлена блок-схема системы управления преобразователем, выполненной по вертикальному принципу, базовые блоки которой строятся на цифровой основе. Ниже приводятся характеристика состава системы и принципа ее функционирования.

При помощи блока задания частоты 1 осуществляется задание требуемой выходной частоты преобразователя, на его выходе формируется сигнал Ui. пропорциональный значению выходной частоты, который поступает на входы тактового генератора 2 и N/K- канального по выходу функционального преобразователя 3. Частота следования импульсов генератора 2 определяет частоту выходного сигнала блока развертки (генератора симметричного пилообразного напряжения) 4, которая на всем диапазоне регулирования в 6 раз выше выходной частоты преобразователя Сигнал блока 4 постоянно сопоставляется в блоке формирования управляющих импульсов 5с выходными сигналами Уз функционального преобразователя 3, величина которых пропорциональна текущим значениям положений фронтов управляющих сигналов и выходных импульсов

0 ai - O2i внутри тактовых интервалов (см, временные диаграммы UAB на фиг.З). Указанные значения а предварительно опре- 4 деляются расчетным путем из соотношений, характеризующих режим формирования уп5 равляющих сигналов как для пускового, так и для номинального диапазонов регулирования. При этом следует учитывать, что:

20

а 60° +(r-A)/2 . , т «2 «2i - i + А.

В моменты равенства текущих значений сигналов блоков 3 и 4, как показано на внутренней временной диаграмме на фиг.4, блоком 5 вырабатываются команды на формирование фронтов управляющих (и выходных) импульсов, которые распределяются по соответствующим вентилям преобразователя в соответствии с принятым опорным законом 180-градусного управления при помощи логического распределителя управ- ляющих импульсов 6, соединенного своими тактовыми входами с соответствующими

выходами трехразрядного регистра 7, работа которого на всем диапазоне регулирования синхронизируется тактовыми импульсами генератора 2.

Таким образом, описанные законы фор- мирования управляющих сигналов на вентили трехфазного мостового поеобразователя позволяют обеспечить за счет увеличенного количества управляющих и выходных сигналов на полупериоде в зоне низких и средних

выходных частот, улучшение динамических свойств системы в указанных зонах, а также улучшение гармонического состава выходного напряжения. При этмо на всем диапазоне регулирования осуществляется плавный безударный переход от одного поддиапазона ре- гулирования к другому. Благодаря двухзонному заданию продолжительности тактовых подинтервалов описанный способ обладает достаточной универсальностью,

позволяя обеспечивать требуемые частоту переключения вентилей и спектральный состав выходного сигнала в практически любых желаемых зонах управления. Опитипов видоизменение номинального закшм управления в зоне пусковых частот пспно к повысить

надежность осуществления весьма важного и сложного режима пуска преобразователя, нэфуженного на асинхронный электродвигатель. Отмеченные преимущества могут быть с эффектом использованы при создании преобразователей как для специальных, так и для общепромышленных систем частотно-регулируемого электропривода, в том числе высоковольтных преобразовательных систем.

Формула изобретения 1. Способ широтно-кодового управления регулируемым мостовым преобразователем для асинхронного электропривода с N-кратным, начиная с частоты F0, диапазоном регулирования часто гы и величины выходного напряжения, при котором основные вентили разных фаз и групп преобразователя, периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл.град. в последовательности +А, -С, +В, -А, +С, -В, при этом, для каждого вентиля в течение одного полупериода 0-180 эл.град. формируют интервал проводимости вентиля, в течение другого полупериода - 180-360 эл.град. формируют интервал закрытого состояния вентиля, на центральных внутри полупериодов тактовых интервалах 60-120 и 240-300 эл.град. симметрично относительно середин полупериодов формируют модулирующие сигналы управления, разноименные с соответствующим полупериодом управления, число которых последовательно уменьшают с ростом выходной частоты преобразователя F, причем, генерирование указанных модулирующих сигналов производят в серединах тактовых подинтервалов с продолжительностью т, внутри каждого тактового интервала начало первого из под- интервалов и конец последнего из них синхронизируют, соответственно, с началом и концом тактового интервала, формирование каждого i-ro от начала (и от конца) до середины тактового интервала модулирующего сигнала управления осуществляют при изменении выходной частоты преобразователя от FO до граничной частоты Ft , при этом в номинальном режиме работы на поддиапазонах выходных частот, при которых F,%F Fi+1 (Fi F Fi+1 ), продолжительность А всех модулирующих сигна- лов управления определяют как

11 1

12 (F FTj) a на частотных поддиапазонах, на которых FI F FI наряду с основным массивом модулирующих сигналов управления с продолжительностью А в серединах тактовых интервалов формируют центральный модулирующий сигнал с длительностью А отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств и гармонического состава выходного напряжения преобразователя в пусковом режиме

и в диапазоне пониженных и средних выходных частот, достигаемого за счет изменения на начальной частоте F0 в К раз, а на частоте LF0 - в М раз продолжительности тактовых подинтервалов и соответствующего этому увеличения количества импульсов в полуволне выходной кривой, а также с целью повышения надежности осуществления процесса пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двигатель, в

5 диапазоне выходных частот преобразователя F0-LF0 продолжительность г тактовых подинтервалов принимают равной т (F - FQ) (М - К) + К Fo (L - 1)

6F20(L-1)N

в диапазоне выходных частот преобразователя LF0-NF0 продолжительность г определяют как

(F - Fo L) (1 - М) + М FQ (N - L)

5Т6 F (N - L) N

в пусковом режиме работы при 2 F0 F F0, значения упомянутых граничных частот, переходных от одного поддиапазона управле- 0 ния к другому, определяют, соответственно, как

, ZitZcMM-wJttttti-iHM-KLfl s-fzi-WH-KICL-vMt.-i).

уу.

5 /j-.f 2(i-vй.-Wff i4 Jae-o(2f-iitH-ia.),.))K..i)(H-x)ti,-n WI,-T -гЗ fi-iH2i-- ;fM-){j

1Ч /

в этом режиме при FI F Fj-и 1-, . 1 . ,

Л V г л I т

3 (2i - 1)F N при FI

.

3(2i- 1)FN A 1/6F-2(i-i)r-3(2iJ1)FN;

а в номинальном режиме работы преобразователя при 2 Fo значения граничных частот FI находят, соответственно, как:

2 g;-Wf-№W-; /5Ггг;-1ум-«,)л,-о -а;/г,-i)(i.-i) . Ъ(,-1)(-к)

55, 20-1(2i 1l(H-ft.-L 1- itiri.(ll,-1l(H-Kl)(-1)K 4 t4ltM)N

°4Г.-ад.-ШМ-и;

при NF0 F LF0 значения частот FI и FI находят, соответственно, как

г. г c.to -№- «)(;-m-nK) H-i.a;a;-f) ft-M)(N-MN .

i(gt-f)H-MJ

i 2M№i(l-W«frNW fMX2rW-HN)t40 g M)fa-tffr;t))ft

w;-T)fz;-nft-Mj

при этом, на всем диапазоне номинального режима работы преобразователя при Fi F

,

Л6F0N(2I -1)1

A-1/6F-20-1) r-1/6(2M)F0N.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что в диапазоне выходных частот преобразователя NF0 продолжительность г тактовых подинтегралов принимают равной т 1/12 F, при этом значение граничной частоты F определяют как:

,

H-M t-MfM- - /(l -)b-MfM-l.)l 2f1-MKN MN

ZH-M)

3.Способ по п.2, отличающийся тем, что, с целью улучшения спектрального состава выходного напряжения преобразователя, на всем диапазоне регулирования формируют внутри интервалов 0-30, 150- 180, 180-210 и 330-360 эл.град. дополнительные модулирующие сигналы управления, при этом, местоположения ближних к границам полупериодов фронтов, дополнительных модулирующих сигналов управления определяют путем сдвига на ±60 эл.град. ближних к серединам полупе- риодов фронтов соответствующих главных модулирующих сигналов управления с продолжительностью А.

4.Способ по п.З, отличающийся тем, что длительность у упомянутых дополнительных сигналов управления опре

деляют в соответствии с зависимостью у КГ(т- А), применительно к которой для диапазона выходных частот F0-F КГ 0,268, a npnNF0; F F

0,268 N Fo - 0,193 0,075 F

r : N F F-7 5. Способ по п.З, отличающийся тем, что продолжительность у дополнительных модулирующих сигналов управления находят из соотношения

2А - С) С .

г (В + С) где k - номер исключаемой из спектра выходного напряжения паразитной гармоники,

для частотных поддиапазонов FI F Fi+i , а также при NF0 F F

K- r-A)s,njor:

y |arctg

A 4 sin 4 sin

о , , ikr kfir+A) . kjr В 4 sin -jj- cos v sin

C 4slni| sin cos v

, ж IT , k7t , kr cosk 15 -2 -sln-g-sin-y,1

а для частотных поддиапазонов F| -F F|

- 4 sin ЦрП sin sln.

B

. . kr(i -1) k(T-lr-A) . 4 sin cos 2sln-y-;

л л . I k т . k A kjr С 4 sin sm-y cos -g- x

-C08k f- -8ln 8ln +

+ 2cos slnk f-2i-1)T- -flsln.

Использование: широтно-кодовое управление регулируемым мостовым преобразователем для асинхронного электропривода. Сущность изобретения: способ управления базируется на алгоритме 180-градусного управления с модуляцией центральных на полупериодах управления тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей и с непрерывным кодированием (отождествлением) длительностей формируемых в тактовых точках основных и модулирующих сигналов управления с продолжительностью основного массива управляющих сигналов. Повышенное число импульсов в выходной полуволне на пусковой частоте, а также в требуемой зоне частотного диапазона, обеспечивается при этом за счет использования асинхронного принципа формирования, при котором требуемая частота коммутации вентилей в момент пуска и в выбранной частотной зоне задается специальными коэффициентами, входящими в функциональные зависимости, описывающие режим управления. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л С

Фиг-i

/ 2

фиг 2

А

Уп п о

п JTJTJ7

f 90 Јь т°

a ran

Of; rf2 rfj 0(a.; yZt.

fud

BO

(JAB

Гt 190°jfi+fc-

П г i п ni гТпТ

Г

Фаг.З

(LFo)