Способ совместного управления вентильным преобразователем частоты Советский патент 1979 года по МПК H02P13/30 

гармонические составляющие, т.е. низкочастотные гармоники вплоть до постоянной составляющей, которые, несмотря на их относительно небольую величину, могут вызвать появление недопустимых по величине соответствующих гармоник тока, так как последние уже не могут быть ограничень с помощью реакторов.

Известен способ, основанный на совместном управлении и ограничений тока уравнительного контура путем слежения за отфильтрованным значением этого тока 3 , Применение этого способа для преобразователей переменного тока наталкивается на трудности, связанные с инерционностью указанного способа, и с особенностью работы ВПЧ переменного тока с совместным управлением, заключающейся в возникновении в контуре уравнительного тока, кроме уравнительной составляющей тока, дополнительной - циркуляцион-, ной, появление которой обусловлено протеканием переменного тока нагрузки через уравнительный реактор. АмплИтуда циркуляционной составляющей тока в уравнительном контуре примерно равна половине амплитуды тока нагрузки W может в номинальном режиме значиТельно npeBfciuiaTb уравнительную составляющую. ,

Инерционность указанного способа СОСТОИТ в том, что сравнивают с заданной пороговой величиной среднее знЖчёНйё уравнительного тока, получаемое интегрированием.

При известных способах ограничения тока уравнительного контура не делаетей различия между указанными йостатзляющими, что допустимо в реверсивных преобразователях постоянного тока, где циркуляционная составляющая может кратковременно появляться только в переходном режиме. В ВПЧ Переменного тока циркуляционная сос авШйЙШя присутствует постоянно. Протекает по цепи уравнительного йОйтура И ее ограничение недопустимо, так как это привод;ит к росту выходного сопротивления пре6(5|раэЬва тёляи значительному искажению выходного напряжения.

Целью изоб1:1е Тёния является расширение частотного диапазона ВПЧ .путем увеличения быстродействия ограничения уравнительной составляющей при сохранении жесткости внешней харак ТерИСТИК и . ™i i :;- s- -- ---- j- iie ---r : --;По предложенному способу совместного управления ВПЧ, основанному на включении вентилей обеих его групп из условия ограничения уравнительной составляющей тока путем сравнения ее с заданной пороговой величиной, включение очередного вентиля осуществляйТ в момент равенства уравнйтельной составляющей тока заданной пороговой величине.

На фиг. 1 представлена блок-схема Преобразователя, реализующая работу по предложенному способу на фиг. 2 (а, б, в) даны эпюры напряжений и токов, иллюстрирующие работу ВПЧ по предлагаемому способу.

ВПЧ содержит две группы вентилей I и 2, нагрузку 3, подключенную к средней точке уравнительного реактора 4, пропорциональные датчики тока 5, 6, 7, пиковый детектор 8, сумматор 9, схему сравнения 10, обычную систему импульсно-фазового управления вентилями 11. .

Рассмотрим работу блок-схемы, начиная с режима холостого хода, при котором ток нагрузкиравен нулю. В этом случаёмёжду рентильными группами 1,2 протекает только уравнительный ток, .поэтому ii-2 )p« Сигналы с выхода датчика тока 6 и пикового детектора 8 равны нулю, поэтому на выходе сумматора 9 возни ает сигнал, равный удВЬен юму значению величины уравнительного тока. Этот сигнал поступает йа. бдиН из входов схемы сравнения 10, на другой вход которой поступает сигнал задания порога ограничения уравнительного тока if, .

В моменты, когда уравнительнь5й ток превышает порог ограничения, ийпульсйМ с выхода схемы сравнения 10 запрещается Прохождение очередного импульса отпирания вентиля ВПЧ, вырабатываемого системой импульснофазового управления 11.

Таким образом, осуществляется задержка момента очередной коммутации до момента, когда уравнительный ток не уменьшится до пороговой величины

п. .

Такой способ работы позволяет увеличить Отрицательную площадь в уравнтельной ЭДС за счет затягивания работы вентиля в инверторном режиме и, тем самым, уменьшить уравнительную ЭДС, а вместе с тем и уравнительный ток.

На фиг. 2 (а, б, в) показаны эпюры напряжений на выходе вентильных групп XI i и IJj, уравнительное напряжение 1 у р и уравнительный ток i ур при синусоидальной модуляции .углов управления вентилями ВПЧ. Жирной линией показан режим работы ВПЧ при способе совместного управления, когда нет ограничения уравнительного тока. Штриховыми линиями отмечены моменты, когда работу совместной системы управления 11 корректирует обратная связь по уравнительному току согласно предлагаемому способу. Из приведенных эпюров видно,что действие обратной связи проявляется только в те моменты, когда импульсы уравнительного тока превышают установленны

порог ограничений (в данном примере нулевой),

При протекании тока нагрузки ограничение уравнительного тока происход аналогичным образом к э.пюры, приве денные на фиг, 2, не меняются, так как на вход схемы сравнения 10 попрежнему будет поступй-ть только уравнительная составляющая тока уравниуельного контура,

Вьаделение уравнительной составляющей тока в уравнительном .контуре для случая., когда ток нагрузки не . равен нулю, основывается Яа особенностях работы БПЧ с совместным управ.лениём вентильными группами.

Как показывает анализ электромагнитных процессов; уравнительная составляющая может быть определена согласно уравнению

24i,pM +ig-/i,.j,

где 1}р - уравнительная составляющая тока уравнительного контура;

токи вентильных групп; .

.Г модуль ймплитуды тока нагрузки,,, , -.. .

Согласно этому уравненное с помощь протторционалбного датчика тока б и пикового детектора 8 определяется максимум тока нагрузки, с помощью датчиков тока & и 7 - значения токов вентиль ных групп I j и i , АлгеОраическое суммирование всех трех величин выше приведенного уравнения осуществляется в сумматоре 9, на выходе которого: возникает.сигнал, определяющий уравнительную составляющую тока уравнительного.контура. . :

.Ограничение уравнительной составляющей по. ее мгновенным значенйяь на Ka5Kj3OiM межкоммутадионном интер- . валё при отсутствии в отличиеот .известнь х спсэсобов фильтрующих зве.иьев в контуре оГ1эаничения, обуслЬвливает предельное быстродействие и тем самым расширение частотного дй;д1пазойа, так как задержка получается меньше периода пульсации преобразователя, а ограничение только уравнйТельной составляющей тока (без уменьшения циркуляционной) обеспечивает слабую зависимость основной гармоНики выходного напряжения от корректирующего действия обратной свя-зи..

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить частотный диапазон ВПЧ при сохранении жесткости внешней характеристики..

Испытания предлагаемого способа на стенде мощностью 400 квт показали, что в,мощном ВПЧ при относительно небольШом Активном сопротивлении урав-. нительйого контураувеличение уравнительного тока при возникновении субгармоник или постоянной составляющей в уравнительной ЭДС становится недопустимым (срабатывает защита) уже на частоте меньшей 25 гц (при частоте питающей сети 50 Гц). При введении обратной связи по уравнительной сос.тавляющей по предлагаемому способу преобразователь надежно работал до частоты 40 Гц. При этом постоянная составляющая тока В уравнительном контуре и ток, потребляемый из сети, уменьшились в 1,2 раза.

Предельней момент Ад при работе по предлагаемому способу не изменялся, ЧТОсвидетельствует о сохранении жесткости внешней хара ктеристики.

..Формула изобретения

. Способсовместного управления вентйльныМ преобразователемчастоты, основанный на включении; вентилей обеих групп из условия ограничения уравнительной составляющей тока путей срйвнёйия ее сзаданной пороговой величиной, о т ли ч а ю Щ .и и с я Тем, что, с целью расширения частотного диаИаз бна при сохранении жесткости внешней характеристики, включенйе очере н6г.6 вентиля осуществляют в момёнт равенства мгновенйого значения уравнительной составляющей тока.упомянутой заданной пррог.оиой величине, . .. источники .информации, принятые во вниманиепри экспертизё:

1, Шйг1ил.по В.П. Автоматизйрованны.й в.ентильный электр6приво.ц, М., Энергия, 1969, с.124-145.

2, РрабовецкиЙ Г.В. Некоторые вопроса динамики вентильных преобразоват.елей частоты. М., .. Электричество , 1975, № 2, .

3.ETZ-A Bd, 90 (1969) Н 14,

647835

.,, -,«.

-М«I

,и

./

Н

/Л

«,-у У- X

,

.,-j У-. / .-/