Способ управления преобразователем частоты с непосредственной связью Советский патент 1975 года по МПК H02P13/30 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ вующие составляющие и тормозного электромагнитного момента. На фиг.1 дана кривая ступенчатого м нотонного изменения фазы питающего наг рузку напряжения по мере изменения вре мени; фиг,2; иллюстрирует известный способ: а--; рощенная идеализированная прин ципиальная схема подключения к трехфазной питающей сети тpexфaзнoй JШГgyзки с ПОМОЩЬЮ преобразователя (колючи 1-9); б - циклограмма переключения ключей; в - кривая соответствующего ступенчато го изменения фазы питающего нагрузку напряжения; гид- эпюры.циклического Изменения косинус и синус угла ступенчатого изменения фазы питающего напряжения соответственно; е - соответствующая кривая выходного напряжения одной, из фаз преобразователя управляемого известным способом; фиг.З иллюстрирует предлагаемый способ: а - принципиальная идеализированная схема системы: питающая сеть - непосредственный преобразо тель частоты - нагрузка; б - циклограмм переключения ключей; в - эпюра ступенча того изменения фазы питающего напряжения от времени; гид - эпюры циклического изменения косинуса и синуса угла ступенчатого изменения фазы питающего I напряжения соответственно; е - кривая выходного напряжения одной из фаз преобразователя, управляющего предлагаемы способом. Работу преобразователя частоты, основанного на циклическом скачкообразном изменении фазы питающего напряжения, можно представить следующей зависимостью для напряжения одной фазы наг- рузки: U tfU -Stfl(tOi-) aU(cos sina:)t-stn.pcosa)t) где 6 - угол скачкообразного изменения фазы питающего напряже- ния 0( - коммутационная функция, которую в первом приближении примем равной единице, пренебрегая временем отключенного состояния нагрузки от -питающей сети. В известных преобразователях частоты рассматриваемого типа управление характеризуется алгоритмом изменения В от произведения угловой частоты циклов коммутации .$2. на время t (см.фиг.1). ГЗыбирая величину элементарной ступени скачкообразного изменения фазы. ., .... ....... Травной 120 (см.фиг.2), получают урав-.afff g созСзр рЯ; co8(3|)-i)flt1 |f, Зр-1 J ., ( е1„ 3Vrr Stnt3pn)%t ,Sln(3p-l)Sltl s p-arLpfo p.i /p,--sFT- J (3) Подставляя уравнения ,(2); и (3) в зависимость (1), получаем U. 31 (SZ-co) (22 cot) fc 4 ( J (551 4- SLft{7 -co}i + .., (4) Соответствующая кривая выходного напряжения для случая JJJ- 4/3 построена на фнг.2,е. Если частота циклов коммутации превыщает частоту питающей сети,, то при активнсь-индуктивной нагрузке асинхронный короткозамкнутый двигатель/ составляющие ВЫХОДНОГО напряжения с частотой, выраженной разностью однократной либо многократной частоты циклов коммутации, способствуют генерированию реактивной энергии в питающую сеть, а остальные составляющие - потреблению реактивной энергии преобразователем из питающей сети. Таким образом, для улучщения входного коэффицш.: ента мощности преобразователя необходимо создать условие для устранения из спектрального состава прежде всего составляющей выходного напряжения, частота которой определяется суммой двухкратной частоты циклов коммутации и частоты питающей сети; эта не паразитная составляющая наименьщей .частоты и наибольшей амплитуды образует в частотно - управляемом двигателе магнитное поле обратного направления вращения,что приводит к созданию относительно больших соответствующих составляющих тока и тормознох-о электромагнитного момента и, следовательно, к ухудщению коэффициента полезного действия. .Для устра1нения; этой составляющей ыходного напряжения преобразователя с ой же простейщей силовой частью см.фиг.3,а) выбирают алгоритм переклюения (см.фиг.3,б ив). Гармонический нализ соответствующих выбранному алго ритму кривых (см.фиг.3, гид) приводит к следующим аналитическим выражениям: 3 i-acos-r- . 2k7i air . S -.. Stn- -cosK t-y-) ,-IT „(5) .-,kjF.7 J 00 i-2cos-w- , 2К5Т ч / alTx r-T, к (i-cos 5inK(t-V) Подставляя выраженря (5) и (p) в зависимость (1), получаем U2-|r(V3-i)Um{sln() -| Sln(45l-a)) Sln(5a.co)t. юг 1 j . г, . iMLn - ,„ч F-lT J Соответствующая кривая выходного напряжения преобразователя для случая - 1,6 построена на фиг.З.е. Отсуствие вредного слагаемого с чаототой, определяемой суммой двухкратной частоты коммутации и частоты питающей с§ти, приводит к относительному улучшению входного коэффициента мощности и коэффициента полезного действия, а так:Же к улучшению формы кривой тока в а тивно-ивдуктивнрй нагрузке, цоскольку : индуктивность легче сглаживает более высокие частоты. Предмет изобретение Способ управления преобразователем частоты с непосредственной связью путем подключения выходн| й фазы к входным фазам с помощью полупроводниковых ключей переменного тока, о т л ичающийся тем, что, с целью упрощения системы управления, уменьщения необходимого числа полупроводниковых ключей переменного тока и улучщения энергетических показателей чартотно-управпяемого асинхронного двигателя, циклический одновременно подключают все фаэьГ нагрузки к питающей сети так, что каждый из трех одинаковых подциклов подключения фазы нагрузки к раэлич шгм фазам питающей сети состоит из четырех взаимно-равных интервалов подключенного состояния к сети со следующей последовательностью скачкообразного изменения фазного угла питающего нагрузку напряжения по сравнению с предшествующим состоянием-минус сто двад- цать градусов, плюс сто двадцать градусов, ноль и плюс сто двадцать градусов.

М

п.

tS п

г

л

Фиг. 1

yayjy узубу Tydysr/

f

i

§

t

ч «5 С

mmij

г

ж J

Qi

/ /

ue.Z V / /

а