Способ раздельного управления непосредственным преобразователем частоты Советский патент 1979 года по МПК H02M5/27 

1

Изобретение относится к способам осуществления раздельного управления непосредственными преобразователями частоты (НПЧ) с естественной коммутацией и может быть также применено при построении реверсивных вентильных преобразователей.

Известные способы раздельного управления противоположными группами вентилей непосредственных вентильных преобразователей предусматривают слежение или за током силового коммутатора преобразователя, или за состоянием проводимости силовых вентилей преобразователя.

Недостатки таких систем общеизвестны: больщой вес, низкая помехозащищенность, низкая чувствительность, сложность обеспечения работы на противо-ЭДС.

Известен также способ раздельного управления, по которому момент отпирания вентилей противоположных групп мостов изменяют в функции сигнала, представляющего разность между выходным и эталонным напряжениями, и переключают вентили противоположных групп мостов при смене полярности выходного тока.

Этот способ наиболее близок по технической сущности к предлагаемому и принят за прототип.

Однако этот способ сложен с точки зрения реализации и не способствует в достаточной мере снижению массы и габаритов преобразователя.

Цель изобретения - упрощение реализации и уменьщение массы и габаритов преобразователя.

Для этого переключение вентилей противоположных групп мостов осуществляют упомянутым разностным сигналом, из которого предварительно отфильтровывают высокочастотную составляющую.

На фиг. 1 (а-е) представлены эпюры, иллюстрирующие предлагаемый способ раздельного управления, соответственно при активной, индуктивной и емкостной нагрузках преобразователя.

На фиг. 2 представлена блок-схема устройства управления, реализующего предлагаемый способ.

Суть предлагаемого способа заключается в следующем.

Как известно, при построении системы управления непосредственным преобразователем частоты по принципу слежения выходное напряжение преобразователя формируется в фазе с напряжением эталонного задающего генератора. При этом формирование осуществляется путем сравнения выходного напряжения с эталонным, интегрирования разницы сравниваемых напряжеНИИ и выработки импульсов управления

силовыми тиристорами в соответствующие моменты времени.

На фиг. 1 а представлены эпюры сигналов /ь /2, нропорциональных эталонному (/г) и выходному (/i) нанряжениям нреобразователя, при работе последнего на актнвную нагрузку (ток нагрузки коммутатора /к).

Как видно, при непрерывном слеженни за формой кривой эталонного напряжения и нрн наличии на выходе преобразователя конденсатора фильтра разнипа между сигналами, пропорциональными эталонному и выходному напряжениям НПЧ меняет знак при переходе выходного напряжения (тока) через ноль, и, следовательно, может являться индикатором моментов перехода через ноль тока нагрузки силового коммутатора НПЧ для системы раздельного управления.

Действительно, при непрерывном слежении за эталонным сигналом сигнал /ь пропорциональный выходному напряжению, ниже сигнала /г, пропорционального эталонному напряжению на всем этапе формирования полуволны выходного напряжения.

При спаде тока нагрузки силового коммутатора до нуля с некоторым запаздыванием, обусловленным естественной коммутацией тиристоров, спадает до нуля и выходное напряжение преобразователя, после чего под действием сигналов параметрического канала управления начинает формироваться противоположная полуволна выходного напряжения НПЧ и все процессы повторяются вновь.

Следовательно, при переходе тока нагрузки силового коммутатора через ноль меняет знак разница эталонного и выходного напряжения НПЧ.

Рассмотренные процессы протекают аналогично и при индуктивной нагрузке силового коммутатора НПЧ, как показано на фиг. 1 б.

Пусть в момент /i начинает формироваться положительная полуволна,выходного напряжения НПЧ какой-либо группой вентилей, работающей в выпрямительном режиме.

В момент /2 эта группа вентилей переходит в инверторный режим, но разница между эталонным и выходным напряжениями сохраняется того же знака.

В момент 3 ток нагрузки силового коммутатора спадает до нуля, следовательно, спадает до нуля и разница эталонного и выходного напряжений преобразователя. Через время задержки, обусловленное временем выключения тиристоров, начинает формироваться противоположная полуволна вььходного напряжения преобразователя, нрнчем так же, как и ранее, эталонное напряжение превышает выходное. Следовательно, в момент /3 происходит изменение знака разницы эталонного и выходного напряжений нреобразователя и, таким образом, этот момент времени (t- - момент спада тока нагрузки силового коммутатора до нуля - может быть использован для переключения нротивоноложных групп вентилей системой раздельного управления преобразователя.

При емкостной нагрузке нреобразователя процессы протекают аналогично, как ноказано па фиг. 1 в.

На фиг. I г, д, е изображены сигналы, соответствующие интегрированной разности эталонного и выходного панрял ений соответственно для активной, индуктивноГ и емкостной нагрузок коммутатора нреобразователя. Как видно из этих эпюр, моменты перехода через ноль упомянутого сигнала рассогласования совпадают с моментами перехода через ноль тока нагрузки силового коммутатора, что, собственно, и является необходимым и достаточным условием для переключения иротивоположиых групп вентилей по этому сигналу.

На фиг. 2 представлена блок-схема системы управления преобразователем, иллюстрирующая реализацию предлагаемого способа управления.

Эта система содержит источник питания 1 переменного тока, силовую часть преобразователя частоты 2 с непосредственной связью и естественной коммутацией, нагрузку 3 преобразователя, конденсатор 4 фильтра, ключи 5 и 6 системы раздельного управления, запрещающие прохождение импульсов управления на одну группу вептилей при работе противоположной группы вентнлей, системы управления 7 и 8 соответственно положительной и отрицательной группами вентилей, источник эталонного напряжения 9, сумматор 10 сигналов эталонного и выходного напряжений преобразователя, интегратор И, нуль-орган 12, переключающийся при переходе выходного сигнала интегратора через ноль и выдающий сигналы на переключение ключей 5 и 6 системы раздельного управления.

Устройство работает следующим образом.

Источник питания 1 через непосредственный преобразователь частоты 2 с естественной коммутацией связан с нагрузкой 3, причем выходное напряжение сглаживается конденсатором 4 фильтра. Система управления 7, 8 вырабатывает импульсы управления соответственно положительпой и отрицательной группами вентилей, причем импульсы поступают на тиристоры через ключи 5 и б системы раздельного управления.

При прохождении тока силового коммутатора через положительную группу вентилей открыт ключ 5, а ключ 6 закрыт и наоборот. Сигнал управления на систему управления преобразователем заводится как по параметрическому каналу непосредственно от источника эталонного напряжения 9, так и но цени обратной связи, ностроениой на принципе слежения. При этом сигнал от источника 9 (/2) сравнивается с сигналом, нронорциональным выходному нанряженню (/i), интегрируется интегратором И и соответствующим образом подается в систему управления 7, 8, обеспечивая формирование выходного напряжения НПЧ в фазе с эталонным. Кроме того, выход интегратора 11 связан с нуль-органом 12, который вырабатывает сигналы, соответствующие ноложительной и отрицательной полуволнам (фиг. 1 г, д, е) интегрированного сигнала рассогласования (/г). Сигналы нуль-органа 12 подаются соответственно на ключи системы раздельного управления 5-6, обеспечивая формирование выходного напряжения без уравнительных токов.

Таким образом, предлагаемый способ построения системы раздельного управления преобразователя частоты обеспечивает отсутствие уравнительного тока НПЧ без использования как токовых трансформаторов в цепи силового коммутатора, так и какихлибо других устройств, регистрирующих непосредственно открытое или закрытое состояние силовых тиристоров.

Формула изобретения

Способ раздельного управления неносредственным преобразователем частоты путем изменения момента подачи на вентили протиположных групп мостов отпирающих импульсов в функции сигнала разности между выходным и эталонным напряжениями и переключения вентилей противоположных грунн мостов при смене полярности выходного тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения реализации и уменьшения массы и габаритов преобразователя, для определения полярности выходного тока используют указанный сигнал разности, отфильтрованный от высокочастотных составляющих.