Способ управления преобразователем частоты Советский патент 1980 года по МПК H02P13/30 H02M5/27 

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в преобразователях частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией тиристоров в тех случаях, когда требуются повышенные энергетические показатели и улучшенное качество выходного напряжения. Известны способы управления, используемые в такого типа преобразователях 1. По этим способам в процессе преобразования непрерывно сравнивают мгновенные значения входных напряжений с задающим, выявляют их интегральные разницы и переключают ключевые элементы для приближения кривой напр5окения к синусоиде. Наряду с увеличением степени приближения выходного напряжения к задающему в условиях глубокого регулирова ния величины выходного напряжения преоб разователя, а также с увеличением его частоты число искусственных коммутаций в единицу времени увеличивается. Посколь ку искусственные коммутации в таких преобразователя1х совершаются при помощи двух выведенных блоков и, следовательно, число коммутаций в единщу времени ограничено, желательно их использовать наиболее рационально. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является способ управления, по KOTopotvty осуществляют слежение за мгновенным значением входного напряжения преобразователя, выявляют интегральные разницы между входными и задающим напряжениям, формируют в соответствии с выявленными моментами управляющие импульсы, распределяют и подают кх на ключевые элементы, которые подключают входные напряжения к выходным выводам преобразователя 2). Недостатком этого способа является невысокое качество выходного напряжения, обусловленное наличием в нем субгармонии. Целью изобретения является улучше,ние качества напр5гжения за счет умень-

шения постоянной и субгармонических составляющих в выходном напр5пкении.

Это достигается тем, что по предложенному способу осуществляют задержку подачи управляющих импульсов на целое число периодов выходного напряжения и в течение этого интервала времени моменты формирования управляющих импульсов определяют из условия равенства по полупериодам выходного напряжения сумм упомянутых интегральных разниц между входными и задающим напряжениями, причем в моменты, соответствующие выявленным интегральным разницам меньшим заданной минимальной величины, управляющие импульсы на ключевые элементы не подают. Это позволяет уменьшить число переключений ключей в преобразователе и повысить его КПД. По предложенному способу легко также осуществляют естественные коммутации в преобразователе в те моменты времени, когда не требуется искусственной коммутации. Предложенный способ управления крат ко можно характеризовать как преобразование на основе известного способа с фиксацией моментов переключения при слежении за входными и задающим напряжениями с последующей оценкой результата пре

образования, его корректировкой и подачей импульсов управления, более соответ- ствующих желаемому результату преобразования, на ключи преобразователя. Последнее возможно только при известности результатов сравнения входного и задающего напряскений в промежутке времени, охватывающем несколько полупериодов входного напряжения.

На фиг, 1 и фиг. 2 приведены кривые поясшпошие предложенный способ управления; на фиг, 3 - структурная схема системы управления для осуществления предложенного способа управления.

Позициями 1, 2, 3 обозначены входные фазные напряжения преобразователя. 4 - задающее напряжение, 5 - выходное напряжение (фиг, 1), полученное способом преобразования непосредственного приближения (без применения предложенного способа), 6 - выходное напряжение (фиг, 2) полученное по предложенному способу с корректировкой импульсов управления пре- образователя, 7-10 - интегралы разниц между задающим и наиболее близким ему входным напряжением для одного полупа- рнода выходного напряжения, 11-14 - то

же самое для другого полупериода выходного напряжения преобразователя (фиг. 1).

При работе преобразователя по предложенному способу задающее напряжение сравнивается с входными и выявляется входное напряжение, наиболее близкое к задающему. Чтобы подавать сигналы управления на переключение силовой схемы преобразователя, выявленный момент времени включения, а также интеграл разности задающего и наиболее близкого ему входного потенциала фиксируются в элементах памяти управления.

Структурная схема, показанная на

периодов входного напряжения.

Сравнение, интегрирование и сохранение полученной информации могут вьшолнять соответственно блоки 15, 17, 18. Следующим этапом работы управления является сравнение суммы интегралов разниц в каждом полупериоде выходного на- пр1га ения с интегралом задающего напряжения за полупериод повторения. Выравнивание сумм интегральных разниц, равных интегралу задающего напряжения, в каждом полупериоде производится корректировкой импульсов управления по сравнению с первоначально выявленными {блок 20).

.При регулировании величины выходного is фиг. 3, содержит блок 15 сравнения входг ных напряжений с задающим выявлением наиболее близких входньсх напряжений к задающему, блок 16 - задающее напряжение, блок 17 интегрирования входньос на- пряжений, наиболее близких к задающему Б каждом его полупериоде и задающего напряжения, выявления разницы полученных сумм интегралов, блок 18 памяти, осуществляющий запоминание сигналов управления в течение целого числа периодов входного напряжения, блок 19 задержки сигналов на целое число периодов входного напряжения, блок 2О коррекции времени подачи импульсов управления, блок 21 выработки скорректированных управляющих импульсов, задержанных на целое число напряжения регулируют сумму интегральных разниц по полупериодам выходного напряжения. При выявлении суммы ннтегральных. разниц наиболее мелкие интегральные разницы (например кривая 9 на фиг, 1) и те, которые мало влияют на форму кривой выходного напряжения, блокируют и пропускают соотве.тствующие подключения на выходе преобразователя. Такая блокировка подключения входных величин, являющихся кратковременно наиболее близкими к задающему напряжению, на выходе преобразователя уменьшает число коммутаций Это желательно, так как позволяет повысить частоту коммутаций преобразователя, т.е. выходную частоту преобразователя, а также уменьшить коммутационные потери. Величину интеграла разниц, которые блокируются выходом на переключение преобразователя (блок 17 на фиг. З) можно регулировать в зависимости от вы- ходной частоты, а также от требуемой степени приближения кривой выходного напряжения к синусоидальной форме. Таким образом, корректированные сигналы управления через блок 21 поступают на переключение преобразователя чере целое число периодов входного напряжения Такая корректированная кривая 6 выходного напряжения показана на фиг. 2. Поскольку входное напряжение в любом периоде практически одинаково, такая за держка импульсов не влияет на работу преобразователя. Однако (фиг. 2) в результате анализа, обработки и коррекции импульсов управления можно реализовать более рациональное преобразование частоты и напряжения. Во-первых, подбором одинаковых сумм интервалов напряжения (например 22, 23 на фиг. 2) исключаются субгармонические составляющие из выходного напряжения преобразователя и, во-вторых, пропуском входных величин, которые относительно недолго являются наиболее близкими к задающему (интеграл разницы 9 на фиг. 1), достигается умень шение числа искусственных коммутаций выведенными блоками коммутации. При задержке импульсов управления на целое число периодов легко исключаются те искусственные коммутации, которые можно заменить естественной коммутацией, например момент времени 24 на фиг. 2, что облегчает работу блоков искусственной коммутации преобразователя, и Интегральное значение выходного напряжения в каждом полупериоде одинаково, а число искусственных коммутаций меньше (фиг. 2). Такие же результатымогут быть достигнуты при другом числе входных величин напряжения. . Формула изобретения Способ управления преобразователем частоты путем слежения за мгновенным значением его входного напряжения, выявления интегральных разниц между входными и задающим напряжениями, формирования в соответствии с выявленными моментами управляющих импульсов, распределения и подачи их на ключевые элементы, подключающие входные напряжения к выходным выводам преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения за счет уменьшения постоянной и субгармонических составляющих в вькодном напряжении, осуществляют задержку подачи управляющих импульсов на целое число периодов выходного напряжения и в течение этого интервала времени моменты формирования управляющих импульсов определяют из условия равенства по полупе- риодам выходного напряжения, сумм упомянутых интегральных разниц между входными и задающим напряжениями, причем в моменты, соответствующие выявленным интегральным разницам меньшим заданной минимальной величины, управляющие импульсы на ключевые элементы не подают. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 208816, кл. 21 d 14/О2, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 221817 кл. 21 6 14/О2, 1968.