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

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

Известны способы управления трехфазными преобразователями для электропривода, базирующиеся на поэтапном изменении количества импульсов в полуволне выходного напряжения, причем указанное изменение числа импульсовч происходит дискретно, что приводит к нежелательным броскам тока в силовых цепях преобразователя в моменты дискретного переключения. Известен также способ гибкого йел инейного управления широкорегулируемыми преобразователями, при котором благодаря специальной нелиней ной модуляции продолжительностей основных и модулирующих сйгналов управления формируемых Б тактовых точках, обеспечивается плавный безударный переход от од00

о ел

ной формы выходного сигнала к другой. Средняя частота коммутации вентилей преобразователя при этом постоянна, на всем диапазоне регулирования обеспечивается постоянство отношения величины напряжения к частоте. В спектре выходного напряжения преобразователя на всем диапазоне регулирования присутствует порой значительная по амплитуде пятая гармоническая составляющая, негативно влияющая на характер протекания процессов в системе регулируемого электропривода и создающая, в частности значительный по величине тормозной момент асинхронному короткозам- кнутому электродвигателю, входящему в состав таких систем, что особенно нежелательно в зоне пониженных частот, где двигатель наиболее чувствителен к влиянию таких факторов. Известно также, что для повышения надежности осуществления ре жима пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный двигатель, за кон управления в кратковременном пусковом режиме должен отличаться от базового закона управления с U/F const.

,-

Целью изобретения является улучшение на всем диапазоне управления гармонического состава выходного напряжения преобразователя, а также динамики системы в пусковом режиме и в диапазоне пониженных выходных частот, достигаемому за счет изменения на начальной частоте F0 в К раз, а на частоте LFo 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.

Это достигается тем, что при управлении по указанному способу, обеспечиваще- му N-кратное, начиная с частоты F0. связанное регулирование выходных частоты и напряжения преобразователя, заключающемся в том, что основные вентили разных фаз и групп преобразователя пери- одически 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 веитиля. на центральных внутри

25 щих сигналов управления с прод ностью А , в отмеченных такто формируют тактовый модулирую с длительностью Я, в диапазоне частот Fo - 0,8NF0 в центрах

30 тактовых интервалов формируют ные модулирующие сигналы уп продолжительностью, равной эл.град.), на каждой половине та тервала начало каждого первог

35 каждого последнего тактового п ла синхронизируют соответстве лом тактового интервала, с упомянутого центрального моду сигнала управления и с концом

40 интервала, местоположения ука ше тактовых точек определяют к эл. град., в диапазоне выходных образователя Fo - LF0 продолж т тактовых подинтервалов приним

45 r (F-F0)(M-K) + KF0(L 6F|(L-1)N

зоне выходных частот преобразов 0.8NF0 продолжительность г опре 50 r-(F-FoL)(0,4-M) + MF0(N

6Fg(N-L)N

сковом режиме работы, при 2F0 чения вышеупомянутых гранич переходных от одного поддиапа 55 ления к другому, определяют со но как

, i(2;- HM-KU D(2l-)(M-KLfl ti(21-0(M-K)(U-)0,8M(2;4)i.af

F.(2м)(м-к);

полупериодов тактовых интервалах от 60 до 120 и от 240 до 300 эл.град. симметрично относительно тактовых точек формируют модулирующие сигналы управления, разно5 именные с соответствующим полупериодом управления, число которых последовательно уменьшается с ростом выходной частоты преобразователя F, причем генерирование указанных модулирующих сигналов произ10 водят в серединах тактовых подинтервалов с длительностью Г, формирование каждого 1-го от начала (и от конца) тактового интервала до указанных тактовых точек модулиру- ющего разноименного с полупериодом

15 управления 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 кото- 20 рых Fi+Г (РГ Fi F1). продолжительность Я всех модулирующих сигналов управления равна между собой, а на частотных поддиапазонах, на которых FI F Fi, наряду с основным массивом модулирую-.

25 щих сигналов управления с продолжительностью А , в отмеченных тактовых точках формируют тактовый модулирующий сигнал с длительностью Я, в диапазоне выходных частот Fo - 0,8NF0 в центрах указанных

30 тактовых интервалов формируют центральные модулирующие сигналы управления с продолжительностью, равной 1/30F (12 эл.град.), на каждой половине тактового интервала начало каждого первого и конец

35 каждого последнего тактового подинтерва- ла синхронизируют соответственно с началом тактового интервала, с границами упомянутого центрального модулирующего сигнала управления и с концом тактового

40 интервала, местоположения указанных выше тактовых точек определяют как 72 и 108 эл. град., в диапазоне выходных частот преобразователя Fo - LF0 продолжительность т тактовых подинтервалов принимают равной

45 r (F-F0)(M-K) + KF0(L1) в диапа

6F|(L-1)N

зоне выходных частот преобразователя LFo - 0.8NF0 продолжительность г определяют как 50 r-(F-FoL)(0,4-M) + MF0(N-L)

6Fg(N-L)N

сковом режиме работы, при 2F0 FS F0. значения вышеупомянутых граничных частот, переходных от одного поддиапазона управ- 55 ления к другому, определяют соответственно как

, C«-«K2i-0(M-KL)4A|(i-0(2;-i),)(;-()(-)(M-K)(L-0.o.6N(2;-i)

F rF°4(i-i)(2;-0(M-K)

1а в номинальном режиме работы преобрав этом режиме Я T-Q -) FN зователя при LF0 5: F 2F0 значения грапри РГ F F| ничных частот Fi и Fi находят

1соответственно как

A 1/iSF-2(i-i)r-r(2|,1)FN;

..--.,.- ,.-.,. ,,--..- -.-,-„-. --м.- -. .& - I- П -

„ 4(g-.-()-((gi-Q(M-l(L)fL-G4l2,6.(Ј ,-)7(L-)(M-K)|v p. - F06i()

I 4(;.Q(2i-Q(M-lfL)(bO(gi-0(M-lfLl-LH % 2.8(i-0(2t-)2(L-0(/«-KlN Г °6U-0(2M)(M-kl

Изобретение заключается в периодическом и выключении с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл. град, основных вентилей преобразователя. В серединах полупериодов проводимости и закрытого состояния вентилей формируются разноименные с соответствующим полупериодом модулирующие сигналы управления, за счет нелинейной модуляции продолжительно- стей которых обеспечивается плавный переход от одного поддиапазона регулирования к другому. На большей части диапазона регулирования продолжитёЛьнбсТь тактовых подинтервалов, в центрах которых формируются модулирующие сигналы управления варьируется в функции выходной частоты по двум линейным зависимостям, граничные значения которых задаются соответствующими коэффициентами, характеризующими режим управления При этом в серединах центральных на полуперйЬдах тактов ых интервалов формируются дополнительные модулирующие сигналы две адцатигрэдусныу продолжительностей, а формирование остальных модулирующих cHr H aKbe y npS tr ния осуществляется по модифицированным нелинейным зависимостям относительно середин боковых двадцатичетырехградусны х Отр е з ко и - ггбоГ№етТт /ЙНЦИ5Гга1т) ЕГых интервалов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. Ј 00

при 0,8NF0 F LF0 значения частот Fi и Fi находят соответственно как

iH)(0,U-MN)4N-LH 4i(-l)(0.4U-MN),8i((0.4-M {N41N F F°8Ka:-0 (0,4-м)J

i 4(t4K2;-0(0,4L-MN)4L-N4A/ 4(t-i)(2i4)(0 4L-MN) + L,.8(-0(2;Mf(N-L)(Ol4-M)N ; Q8(i-l)(e;-0(0,4-AA)

при этом на диапазоне номинального режи-ния UAB. Приведенные здесь управляющие ма работы преобразователя до частотысигналы UY поступают на находящийся в 08NF0npnFi F F)5 положительном проводящем полупериоде 1управления вентиль + А катодной группы Я р |у| (21 - IVтрехфазной мостовой схемы преобразова- i1 i/i5F°-2(i-1)T- 1/12(2i-1)F0N .прител, при этом положительная величина UY , 1 . (основной сигнал управления) соответству- FI F Fi-nA 24 (0,8/F-1/F0N),aKor-1Q ет пр0водящему состоянию вентиля, а нуле- па NF0 F 08NF0 A 1/6F-1/6F0N.вое значение Uv (модулирующий сигнал

На Фиг 1 приведена схема оснеовныхуправления) - закрытому состоянию (следу- соединении силовых цепей тиристорногоет помнить, что вентили являются полно- преобразователя напряжения, выполнен-стью управляемыми). Формирование погона базе полностью управляемых тири-15 разноименных с соответствующим пол- сторов нагруженного на асинхронныйупериодом управления модулирующих электродвигатель АД; на фиг. 2 - регулиро-сигналов управления с продолжительно- вочная характеристика преобразователя истями Я и Я1 , задающими величину выход- кривая изменения относительной продол-ного напряжения преобразователя, на всем жительности тактовых подинтервалов; на20 диапазоне регулирования F0-NF0ocyiuecT- фиг 3 - временные диаграммы, иллюстри-вляется при этом внутри средних на полупе- рую щие опорные варианты формированияриодах тактовых интервалах (60-120 и управляющих сигналов на вентили инверто-240-300 эл.град.) в центрах тактовых подин- ра-на фиг. 4-блок-схема системы управле-тервалов, показанных на фиг. 3 тонкими ния преобразователем.25 дугами снизу, имеющих продолжительВременные диаграммы, построенныеность г. зависящую внутри частотного диа- на фиг 3 иллюстрируют три базовых алго-пазона F0 - 0.8NF0 от значений выходной ритма формирования управляющих сигна-частоты F и определяемую в диапазоне вылов на вентили преобразователя в процессеходных частот преобразователя Ро - -Lho

регулирования, а также соответствующие 30 г (F - г0) (МК) + Nr0 (L-L) а в

им кривые линейного выходного напряже-6 Fo (L - 1) N

диапазоне выходных частот преобразователя LF0 - 0,8NF0 продолжительность г определяют

как

г

F0L) (0.4 - М) + MF0(N - L)

6 F (N - L) N (см. построенные на фиг. 2 кривые зависимости изменения относительной продолжительности г т/гт от частоты F применительно к величине диапазона регулирования и значениям упомянутых коэффициентов К 0,5, L 5 и М 0,25). При этом на частоте 0,8NF0 конечная величина продолжительности т определяется для всех режимов (при любом N) как т 0,4/6NF0, соответственно для анализируемого режима на начальной частоте F01 - 0,5/6NF0, а на частоте LF0(5F0) r 0,25/6NF0 (продолжительность тактовых подинтервалов при рассматриваемом способе упраавления изменяется по двум линейным зависимостям (фиг. 2), границей перехода от одной зависимости к другой при этом является частота LF0).

Особенностью рассматриваемого алгоритма формирования управляющих сигналов на вентили преобразователя является тот факт, что на всем диапазоне регулирования в середине каждого из упомянутых 60- градусных интервалов формируется центральный модулирующий сигнал, причем на большей части диапазона регулирования, в зоне F0 - 0,8NF0, продолжительность этого сигнала находится как 1/30F (12 эл.град.), а в зоне повышенных частот 0,8NF0 - NF0 указанная величина находится как А 1/6F - 1/6NF0. При этом внутри тактовых интервалов в зоне F0 - 0,8NF0 на каждой половине тактового интервала начало каждого первого конец каждого последнего тактового подинтерва- ла синхронизируются соответственно с началом тактового интервала, с границами упомянутого центрального модулирующего сигнала управления и с концом тактового интервала. Формирование основного массива модулирующих сигналов производится в этом случае внутри крайних на тактовых интервалах отрезков 24-градусных продол- жительностей симметрично относительно тактовых точек с координатами в 72 и 108 эл.град.

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(0, 1), являются весьма важными параметрами рассматриваемого режима управления. Так, значение , коэффициента К характеризует

собой степень изменения продолжительности тактовых подинтервалов на начальной выходной частоте преобразователя F0 по сравнению с продолжительностью тактового интервала 1/6F 60 эл.град., наблюдаемой в верхней точке частотного диапазона, на частоте NF0, на которой полуволна выходного напряжения формируется из одного импульса. При этом чем меньше

0 абсолютное значение коэффициента К, тем короче на начальной выходной частоте продолжительность тактовых подинтервалов и тем больше количество модулирующих сигналов внутри тактовых интервалов, тем из

5 большего числа импульсов формируется на начальной выходной частоте полуволна выходного напряжения преобразователя. Общее начальное число модулирующих сигналов (без центрального) внутри такто0 вых интервалов при этом определяется из выражения 0.8N/K, т.е., например, при N 10 и ,5 на начальной частоте внутри тактовых интервалов будет формироваться по шестнадцати модулирующих сигналов

5 управления. В случае, когда указанное частное от деления является дробной величиной, начальное количество модулирующих сигналов управления находится округлением в большую сторону. Кокретное значение

0 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

5 выходных частот, руководствуясь тем, что большее число импульсов в выходной полуволне на начальной частоте (меньшее К) способствует улучшению гармонического состава выходного напряжения и динамиче0 ских свойств системы.

Важными параметрами режима управления, характеризующими работу системы в средней части частотного диапазона, являются коэффициенты М и L Заданием требу5 емого значения L выбирается точка (зона) диапазона регулирования, в которой необходимо обеспечить требуемую частоту коммутации вентилей и соответствующий гармонический состав выходного напряже0 ния, что задается соответствующим значением вышеупомянутого коэффициента М. При этом наиболее целесообразно производить выбор близких к оптимальному значений коэффициентов L и М для той част

5 диапазона регулирования, в которой система электрспривода 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, 3, а, б, на постоянной поэтапной вариации длительностей основных и модулирующих сигналов управления, формируемы в тактовых точках, соответствующих центрам упомянутых отрезков двадцатиградусных продолжительностей (в точках 72 и 108° применительно к полупериоду проводящего состояния вентилей и в точках 252 и 288° на полупериоде закрытого состояния ключей). Отмеченный принцип формирования управляющих сигналов, существенной особенностью которого является непрерывное отождествление (кодирование) продолжительностей формируемых в тактовых точках 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-кодовый. Ввиду того, что на начальной (пусковой) частоте выбор продолжительности тактовых подинтер- валов, задаваемых величиной коэффициента К, может осуществляться произвольно, и поэтому соответственно произвольным может быть начальное число модулирующих сигналов и количество выходных импульсов в полуволне выходного напряжения, расмат- риваемый способ формирования управляющих сигналов на вентили преобразователя может быть определен как асинхронный.

Внутри поддиапазонов регулирования, на которых, как показано на фиг. 3,а, в отмеченных тактовых точках формируются основные сигналы управления, регулирование величины выходного напряжения осуществляется путем изменения продолжительностей А модулирующих сигналов по определенным зависимостям На поддиапазонах, на которых, как показано на

ьЧ

i(2,-lUM-KL 4-J l(2;-0(M-KLnV.(21I-()(M-K)(U-i)0.8N(

----- - -яу

2;(2ы)(м-к)

, (i-i(2i-0(M-KLbA|(i-Q(2i-l)()S((-))(M-K)(L-0.0.8N(2;-)-23

°bf. -lUO lWAA.

МИ(2И(№-К)

в этом режиме на всей зоне 2Fo F F0

6 (2i - 1) F N

при F, F

A 1/15F-2(i--1)r-gT2TZlTyFKr.

F;-F,

4t(2NQ(M-KL)(2j4)(M-KL)ttM34lg.8U2bOtt(L4KAA:K

161(21- () (М- К) --.

фиг. 3, б, в тактовых точках формируются модулирующие сигналы управления с варьируемой длительностью Я , продолжительность А остальных модулирующих

сигналов находится в соответствии с другими функциональными зависимостями. Граничные значения частот FI H Fi переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, определяются при этом через соответствующие параметры режима управления.

Известно, что одним из наиболее экономичных и часто применяемых в номинальных режимах работы законов управления

преобразователями для систем частотно- регулируемого асинхронного электропривода является управление по закону постоянства отношения величины напряжения к частоте, при котором, как показано на

фиг. 2 для частотного диапазона номинального регулирования 2F0 - NF0 10F0, величина напряжения растет прямо пропорционально с увеличением выходной частоты преобразователя. Известно также,

что в кратковременном пусковом режиме работы преобразователя, нагруженного на асинхронный электродвигатель, относительная величина напряжения должна быть существенно повышена по сравнению с номинальным режимом, в этом случае в диапа- зоне пусковых частот целесообразно поддерживать величину напряжения повышенной и постоянной, а в качестве верхней границы диапазона пусковых частот прини5 мать частоту, равную удвоенной начальной частоте F0 (см. диапазон F0 - 2F0 на фиг. 2). Таким образом, в пусковом режиме работы преобразователя, в диапазоне частот FO - 2F0, вышеупомянутые значения гра0 ничных частот и параметров управляющих сигналов, через которые реализуется требуемый закон управления, должны быть определены как:

В номинальном режиме работы преобразо- 45 вателя при LF0 F 2F0 значения граничных частот Ff и FI находят соответственно как

Fs-F,

4(;H)(gi4)(M-kL))()(M-KL).8(i4(2;)L-i)(M-W

б()(М-10

При O.SNFo Ј:F LF0 значения частот РГ и F

Fi находят соответственно как

-« 4Uei4)()(0.4b-MNbN-L g-+(g.&i((Q.4-AA)(N4Ur (2.:-О (од-М)

4(i4l(2Nl()4.)(2i4)(ol4L-MN) + .8(i-0(2i-02(N-L}(Ol4-MlN

.... .....i ,.

8(И)(а;При этом на диапазоне номинального режима работы преобразователя до частоты 0,8NF0

при РГ F Fr r-tfFoNpl-l) А 1/15 F -2 (i - 1)г - 1/12 (21 - 1) FoN .

п ри РГ F R+1 Я 23F (qr - ) a когда NF0 F 0,8NF0 Я 1 /6F - 1 /6F0N.

Во всех вышеприведенных зависимостях параметр i характеризует количество модулирующих сигналов управления, формируемых внутри половин упомянутых 24- градусных отрезков, включая центральный на каждом отрезке модулирующий сигнал на поддиапазонах регулирования, на которых R F Fi.

На первом, начиная с пусковой частоты FO, поддиапазоне регулирования, алгоритм формирования управляющих сигналов и начальное число управляющих модулирующих сигналов i внутри половин отрезков должны определяться следующим образом. В первую очередь находится чайное от деления 0,2N/K, характеризующее начальное значение i, при этом в случае дробной величины 0.2N/K полученное значение округляется до ближайшего целого числа в большую сторону. Исходя из полученного значения i, опре- деляются соответствующие данным значениям i.N.K.L и М величины граничных частот РГ и Fi , причем определения указанных величин должно производиться по представленным выше зависимостям, описывающим пусковой режим работы преобразователя. В случае, когда найденное таким образом первое значение РГ окажется меньше пусковой частоты F0, алгоритм формирования управляющих сигналов на первом поддиапазоне регулирования, в зоне FT F Fo. должен соответствовать варианту управления при Fi F Fi (фиг. 3,6). в противном случае управляющие модулирующие сигналы должны формироваться в зоне РГ по второму из упомянутых алгоритмов (фиг. З.а). Следует еще раз отметить, что в диапазоне пусковых частот преобразователя F0 - 2F0 все параметры режима управления должны опредеО(О.Ф-АЛ)

ляться в соответствии с соотношениям описывающими именно пусковой режим р боты,

5В соответствии с вышесказанным пр

менительно к выбранному в качестве прим ра режиму управления с . ,5; ,25 начальное значение параметра i д анализируемого варианта определится ка 10 0.2N/K 4, которое в данном конкретн случае является целым числом (в случ дробной величины частного от деления н чальное i находится округлением в больш сторону). Поскольку в первой зоне управл 15 ния FA F & Fo, начальный алгоритм фо мирования соответствует фор управляющих сигналов, приведенных фиг 3,а, который после частоты F4 1,0 FO сменится вторым опорным алгор 20 мом (фиг. 3,6), границей которого буд частота FV 1,343F0, после которой зна ние индекса i уменьшается на единицу 3) Дальнейший переход от одного подд пазона регулирования к другому в пусков 25 режиме производится на частоте Рз 1,491F0. Значение следующей по поря граничной частоты Рз1 лежит выше верхн границы пускового режима (выше часто 2Р0), поэтому дальнейшее определение 30 и РГ должно производиться уже по друг из вышеприведенных зависимостей, хар теризующим номинальный режим управ ния применительно к диапазону част ограниченному сверху частотой LF0. Со 35 ветственйо по другим зависимостям, на ная с частоты 2, должны определят продолжительности модулирующих сиг лов управления А и А , Определенные добным образом значения следующих 40 порядку граничных частот в номиналь режиме работы преобразователя соотве венно равны: Рз 2,232F0, F2 3,OOO Следующее по порядку значение гранич частоты лежит выше базового значения 45 5Ро, поэтому, начиная с отмеченной ча ты, на верхнем частотном диапазоне из нение и определение значений гранич частот должно осуществляться по дру приведенным в тексте описания выше, за

Fi находят соответственно как

.....i ,.

(О.Ф-АЛ)

ляться в соответствии с соотношениями, описывающими именно пусковой режим работы,

5В соответствии с вышесказанным применительно к выбранному в качестве примера режиму управления с . ,5; и ,25 начальное значение параметра i для анализируемого варианта определится как i 10 0.2N/K 4, которое в данном конкретном случае является целым числом (в случае дробной величины частного от деления начальное i находится округлением в большую сторону). Поскольку в первой зоне управле- 15 ния FA F & Fo, начальный алгоритм формирования соответствует форме управляющих сигналов, приведенных на фиг 3,а, который после частоты F4 1,041 FO сменится вторым опорным алгорит- 20 мом (фиг. 3,6), границей которого будет частота FV 1,343F0, после которой значение индекса i уменьшается на единицу (I 3) Дальнейший переход от одного поддиапазона регулирования к другому в пусковом 25 режиме производится на частоте Рз 1,491F0. Значение следующей по порядку граничной частоты Рз1 лежит выше верхней границы пускового режима (выше частоты 2Р0), поэтому дальнейшее определение РГ 30 и РГ должно производиться уже по другим из вышеприведенных зависимостей, характеризующим номинальный режим управления применительно к диапазону частот, ограниченному сверху частотой LF0. Соот- 35 ветственйо по другим зависимостям, начиная с частоты 2, должны определяться продолжительности модулирующих сигналов управления А и А , Определенные подобным образом значения следующих по 40 порядку граничных частот в номинальном режиме работы преобразователя соответственно равны: Рз 2,232F0, F2 3,OOOF0. Следующее по порядку значение граничной частоты лежит выше базового значения LFo 45 5Ро, поэтому, начиная с отмеченной частоты, на верхнем частотном диапазоне изменение и определение значений граничных частот должно осуществляться по другим, приведенным в тексте описания выше, зависимостям. Соответствующая величина верхней граничной частоты, лежащей в этом поддиапазоне, равна F21 5,662 F0. Начиная с этой частоты и до частоты 0,8NFo внутри каждой половины каждого из 24-градусных отрезков формируется по одному модулирующему сигналу управления () с продолжительностью Я 1/24 (0,8/F - 1/FoN) - 1/24 (0.8/F - 1/10F0). уменьшающейся до нуля на частоте 0,8NF0.

Следует отметить, что изменение продолжительности тактовых подинГервалов по второй из базовых линейных зависимостей вплоть до субверхней частоты 0.8NF0 приводит к тому, что в диапазоне повышенных выходных частот преобразователя, интервалы между соседними коммутациями быстро уменьшаются, что может привести к срыву инвертирования и снижает тем самым надежность функционирования преобразовательной системы. С целью частичного устранения указанного недостатка, а также улучшения спектрального состава выходного напряжения преобразователя, целесообразно, начиная с частоты F (Fa F 0,8NF0), на которой продолжительность тактовых гюдинтервалов становится равной половине длительности 24-градусных отрезков, и до выходной частоты 0,8NF0 преобразователя продолжительность тактовых подинтервалов (двух подинтервалов внутри каждого указанного отрезка) принимать равной г 1/30F (см.

пунктирное изменение кривой т на фиг.

2). Определение величины F применительно к конкретному режиму управления при этом производится из соотношения

г,,, 2,4 F2 FoN -r

F о л г- ,-FT Так, для анализируеЈ,Ц rolM - г2

мого режима (, F21 5,662F0) расчетное значение F 7,410F0. Определение значения Я при этом продолжает производиться по базовой зависимости, при этом Я 0 на частоте 0,8NF0.

Временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования сигналов управления на верхней части диапазона регулирования, когда 0,8NF0 F F0, изображены на фиг, З.в. В этом случае в центрах тактовых интервалов формируется по одному центральному модулирующему сигналу управления с последовательно уменьшающейся длительностью, определяемой как Я 1 /6F - 1 /6F0N. В этом режиме работы целесообразно обеспечить улучшение гармонического состава выходного напряжения (исключение из спектра пятой гармонической составляющей) путем формирования дополнительной последовательности модулирующий сигналов управления (пунктир на фиг. 3,в). 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 соответственно как 12 и 168 и как 192 и 348 эл.град. Длительность у упомянутых дополнительных сигналов управления определяется при этом в соответствии с за12 (F - 0,8 NF0 висимостью у чп 0 , эл.град.

U, 1Мго

Достаточно сложные преимущественно нелинейные зависимости, характеризующие режим проведения приемов 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 приводится 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 24-градусн ого пилеоб- разного напряжения Ъ паузами в 120 на каждом периоде) 4, которая на всем диапазоне регулирования в 6 раз выше выходной частоты преобразователя. Сигнал блока 4

постоянно сопоставляется в блоке формирования управляющих импульсов 5 с выходными сигналами Уз функционального преобразователя 3, величина которых пропорциональна текущим значениям положений фронтов управляющих сигналов и выходных импульсов «1 - аг внутри тактовых интервалов (см, временные диаграммы UAB на фиг, 3). Указанные значения а предварительно определяются расчетным

путем из соотношений, характеризующих режим формирования управляющих сигна- лов как для пускового, так и для номинального диапазонов регулирования. При этом следует учитывать, что:

а - 60° Л- (т -Я)/2 , с& «i +A, оз «1 + гаи «21 -1 + Я

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 управляющих импульсов 6, соединенного своими тактовыми входами с соответствующими выходами трехразрядного регистра 7, работа которого на всем диапазоне регулирования синхронизируется тактовыми импульсами генератора 2 (отмеченные блоки являются типовыми широкоизвестными схемами.

Таким образом, описанный закон формирования управляющих сигналов на вентили трехфазного мостового преобразователя позволяет обеспечить на всем диапазоне регулирования полное исключение из спектра выходного напряжения наиболее нежелательной пятой паразитной гармоники, причем на большей части диапазона регулирования указанный эффект обеспечивается наиболее экономичным фа- зо-импульсным методом, без осуществления дополнительных коммутаций в силовой схеме. Также достигается за счет увеличенного количества управляющих и выходных сигналов на полупериоде в зоне низких и средних выходных частот, улучшается, за счет увеличенного количества управляющих и выходных сигналов на полупериоде в зоне низких и средних выходных частот, улучшение динамических свойств системы в указанных зонах. При этом на всем диапазоне регулирования осуществляется плавный безударный переход от одного поддиапазона регулирования 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, Описанное видоизменение номинального закона управления в зоне пусковых частот позволяет повысить надежность осуществления весьма важного и сложного режима пуска преобразователя, нагруженного 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

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 двугого полупериода от 180 до 360 эл.град. формируют интервал закрытого состояния вентиля, на центральных внутри

указанных полупериодов тактовых 60-градусных по длительности интервалах от 60 до 120 и от 240 до 300 эл.град. симметрично относительно тактовых точек 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 длительностью г. формирование каждого i-ro от начала (и от конца) тактового интервала до указанных тактовых точек модулирующего разноименного с полупериодом

управления сигнала управления осуществляют при изменении выходной частоты преобразователя от FO до граничной частоты РГ, при этом в номинальном режиме работы на поддиапазонах выходных частот, при которых FI F Fj+i (Fi1 Fj Fi+i ), продолжительность. А всех модулирующих сигналов управления равны между собой, а на частотных поддиапазонах, на которых Ff F Ff. наряду с основным массивом модулирующих сигналов управления с продолжительностью А , в отмеченных тактовых точках формируют тактовый модулирующий сигнал с длительностью А , о т л и- чающий ся тем, что, с целью улучшения

5 на всем диапазоне регулирования гармонического состава выходного напряжения пре- образователя, в пусковом режиме и в диапазоне пониженных и средних выходных частот динамических характеристик си17 1781805: 18

стемы электропривода, питаемой от преоб-интервала, местоположения указанных такразователя, а также с целью повышениятовых точек определяют как 72 и 108

надежности осуществления процесса пус-эл.гоад., в диапазоне выходных частот прека преобразователя, нагруженного наобразователя F0-LFo продолжительность г

асинхронный двигатель, в диапазоне вы-5 тактовых подинтервалов принимают равходных частот F0 - 0.8NF0. в центрах ука-(F - F0) (М - К) +К F0 (L - 1)

занных тактовых интервалов формируют6Fo(L-1)N

центральные модулирующие сигналы уп-апазоне выходных частот преобразователя

равления с продолжительностью, равнойLF0-0,8NF0 продолжительность т определяют

1 /30F (12 эл.град.). на каждой половине так-10 /р ро т4 - М) + N F0 (N - L)

тового интервала начало каждого первого и как г , .-

конец каждого последнего тактовых подин-о го (N - L) N тервалов синхронизируют соответственно св пусковом режиме работы, при 2F0 F F0, началом тактового интервала, с границамизначения упомянутых граничных частот, неупомянутого центрального мрдулирующего15 реходных от одного поддиапазона управления сигнала управления и с концом тактовогок другому, определяют соответственно как

(-)((g -0(M-Kl(.814(2i-)

.а;(2;-0(м-к)

, (.-0(gi-(M-KLbAl(i-0(gi-)((i-()(2i-)(M-K)(b-).6N(2i-Q-gl

ГоKM(2i-0(M-K)

, 1; а в номинальном режиме работы преобрав этом режиме Я - т - 6()FN1 призователя при LF0 F 2F0 значения граничr-... I 1 /чес пг, м 1ных частот FI и FI находят соответственно

Fi Я 1/15F 2t 6r2l lVFN 20

.к

4(2i-0(M-NL) + L-H-J 4;(2i-()(M-kL),6i(2i-)1(i14)(M-K)

FI FO6Ч2« -О (АЛ-К)

1 4(;-|)tg - UM-KL)-L.(i-0(a-.-0(M-KL).a(i-0(2i-02(L-i( р. - F0&(i-i)(2;-0(M-4

при 0,8NF0 F LF0 значения частот Fi находят соответственно как

.-MN)4N-l44 4; :-0(0,,6U2 - 2(0.-M(N-t)N F F°8Ц2 -0(0,4-М)

i 4(WlK2 -0()4L-M + (i-)(2i-)(0.4L-MN) + .8(iH)((N-L)(0,4-M)N

i °8(i-)(e;-n(o,4-M)

при этом на диапазоне номинально- 25 значение граничной частоты F определяго режима работы преобразовате-,-.,. 2.4 F2 F0N

ют как г - . .. .

ля до частоты 0,8 NF0 при Fi1 A i « ° «

с Ь. .- ; - 1 г 0-81л а„пгпа 30 0.8NF0 F NF0 формируют внутри интерваh 24U F F0NJ Длов 0-30. 150-180, 180-210 и 330-360 эл.град.

NF0 F 0,8NF0 A 1 /6F - 1 /6F0N.дополнительные модулирующие сигналы управления, при этом местоположения ближних

12 (F - 0,8 N FO) 40 42NFo -эл-гРад

фие. 1

1 2

fO(ff)

лК-М -NНИ

п п rW п п , р п а 5

w) п г

0& -&Ъ

и П П П П П П П .. П Л

«1 3 i

tfri

ruf

/.

п

5 СЙ

tLTL. JLJ1 . (UI ЛЛ ЛПЛП

w) п г

0& -&ЪГ П .. П Л

/.

п

v