Способ управления непосредственным преобразователем частоты с естественной коммутацией Советский патент 1980 года по МПК H02M5/27 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТ1э1 С ЕСТЕСТВЕННОЙ Изобретешш относится к преобразовательной технике и может быть использовано в непосредственных преобразовате-лях частоты с естественной коммутацией предназначенных для систем электропитания и электропривода. Недостатком непосредственных преобразователей частоты с естественной коммутацией является наличие ниа кочастотных к постоянной составляющих на выходе, что резко увеличивает возможную кратность частот входного и )выходного напря жений и, как следствие, ограничивает возмож ность применения таких преобразователей. О на из причш возтшкновения низкоч астотнь1х составляющих на выходе преобразова теля заключается в дискретности импульсов управления преобразователя частоты при неделочислеНном отноше1ши частот на входе и на выходе преобразователя, что приводит к изменению времени паузы между моментом спада тока нагрузки одной группы вентилей и началом формироКОММУТАЦИЕЙвания напряжения противополом ной группы вентилей l. Подача импульсов управления после перехода тока нагрузки через ноль на тиристоры с максимальным анодным напряжением также не дает требуемого результата, так как при этом сильно искажается форма кривой выходного напряжения преобразователя. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления пепосредственшэтм преобразователем частоты с естественной коммутацией, при котором после перехода тока нагрузки через ноль и обеспечения паузы не меньшей, чем время выключения тиристоров, подают сравниваемый с эталонным напряже1шем сигнал управле}шя на тиристор противо положной группы, принадлежащий той фазе питающего напряжения, которая в этот момент времени имеет спадающую полуволну напряжения 2 ., Недостатком этого способа управления является значительное содержание

374872

1зкочастотных состаштяющих в кривой

ыходного напряжения.

Цель изобретения - уменьшешие низкоастотных составляющих в выход1 ом наляжении преобразователя.5

Поставленная цель достигается тем, что упомянутый сигнал управления формируют каждый раз через постоя1шые интервалы времени после перехода тока 1шгрузки через ноль и подают на тиристор ю , той фазы питающего напряжения со спадающим характером полуволны, которая . в этот момент времени имеет амплитуду большую, чем эталонное напряжение и меньшую, чем другие фазные напряжения is со спадающими в этот момент полуволнами.

На фиг. 1 (а, б, в) представле 1ы эпюры выходного напряжения преобразователя частоты при управлении по извест- 20 ному способу; на фиг. 2 - эпюры выходного напряжения преобразователя частоты при управлении им по предлагаемому способу; на фиг. 3 - блок-схема устройства управления, иллюстрирующая предла- 25 гаемый способ для п фаз питающего напфяжения.

На фт. 1 а представлено выходное напряжение непосредственного преобразователя частоты с естественной коммута- 30 цией для случая носогласова шых частот входного и выходного напряжений.

Пауза Tf между моментом спада тока нагрузки до нуля и моментом поступления первого импульса на противо- 35 положную группу тиристоров при переходе от полупериода к полупериоду выходного напряжешш все время изменяется, т.е. Тр Tn/j пз приводит к появ- лению в крирой выходного напряжения40

низкочастотных и постоя}шой составляющих.

Выдерживание постоянной величга1ы паузы Тп , т.е. Т,, Тп- Тг,з и т.д. путем включения первым того из 45 входяшлх в работу силовых тиристоров противоположной группы вентилей, который имеет Jнaибoльшee анодное напряжение, как показано штриховыми линияк и на фиг. 1 б, уменьшает низкочастот-. 50 ную составляющую выходного напряжения, но привод1.гт одновременно к неравномерной загрузке силовых тиристоров по току, а также к заметгному ухудшению высокочастотного гармошгаёского состава выходНо- 55 го напряжения преобразователя.

Тот же резулытат паг1учаетсяпри выдерживании постоянной nav3H после спадания тока нагрузки до нуля при ттравлении преобразователем частоты по принципу сложения, при котором сохраняется Строгая оч ередность фаз питающего напряжения.

При выдерживании постоянной вел1-гчин паузы Тп (фиг. 1 в) формирован ю выходного напряжения каяодой группой вентилей начинается с резкого скачка питающего напряжения, величина которого особенно заметна при больщой кратности частот входного и выходного напряжений преобразователя и (или) при большом числе фаз преобразования.

На фиг. 2 а, б представлены указанные режимы в увеличенном масштабе : для случая включения очередной фазы питающего напряжения и для случая включения тиристора с максимальным шюдным напряжением.

В обоих случаях происходит искажерше формы кривой выходного напряжения преобразователя и увеличение неравномерности загрузки силовых Т1фисторов.

На фиг. 2 в представлена эпюра, иллюстрирующая описываемый способ, при котором после спадагшя тока нагрузки до . нуля и выдерживания паузь; Т включается тот Т1гфистор, который принадлежит фазе питающего напряжения, которая имеет в данный момент времени наименьшую велич1-шу напряжения, измеряемую на ниспадающей части полуволны питающего напряжения, причем это напряжение должно быть больше значения эталошюгх) напря ения в данный момент времени.

Как В1ЗДНО из фиг. 2 в, такой 11азой является фаза В. Ее напряженно в данный момент спадает, по величине остальных фаз и превыщает этало1шое напряжение.

Управление по описываемому способу проил.люстр1фовано и на фиг. 1 б, в, где пунктрфньдми линиями обозначена необходимая очередность питающих фаз.

Как следует из рассмотреш1ых эпюр, в этих случаях достигается формировагпю выходного напряжения преобразователя как с точки зрения гармонического состава (низкочастотного и высокочастотного спектров), так и с точки зрения равномерности загрузки тиристоров по току.

Работа устройства заключается в следующем.

После окончшшя протекания тока нагрузки какой-либо 1 руппы вентиле, сигнал о спаде которого до нуля поступает от устройства раадолыюго 5 .ления групп вентилей 1, включается КЛЮЧ 2. Однозременпо в блоке 3 происходит выделение питающих полуволн с спадающим задним фронтом. Те фазы пи тающего напряжения, которые имеют в данный момент (момент спада тока нагрузки до нуля) спадающий задний фронт поступают на сумматор 4, где сравнива юте я с напряжением эталона и выделяются те из них, величина которых больще значения эталонного напряжения в данный момент времени. Вьщеленные из питающего напряжения отрезки полуволн поступают на сравнивающее устройство 5, где выделяется тот из них, который имеет в да1шый момент времени минимальную величину напряжения. Этот сигнал и поступает н силовой тиристор, который принадлежит той питающей фазе, напряжение которой мшшмально. При этом необходимо отметить, что блок 4, выделяюищй отрезки входного напряжения по величине больше эталонного, при1щипиально необходим только в случае управления преобразователем по принципу слежения, например с магнитным интегратором в обратной связи; в случае обычной разомкнутой системы управления, основанной на сравнении вхо ного и эталонного напряжений, необходимость во включении питающей фазы, вели чина которой превосходит значение эталонного напряжения, отпадает. 56 Формула изобретения Способ упрааления }1епосредственн лм преобразователем частоты с естественной коммутацией, состоящш в том, что после перехода тока нагрузки через ноль и обеспечения паузы не меньщей, чем время выключения тиристоров, подают сравниваемый с эталонным напряжением сигнал управления на Т1фистор иротивоположной группы, принадлежащей той фазе питающего напряжения, которая в этот момент времёш имеет спадающую по характеру полуволну, о т л и ч а -. ю щ И И С Я тем, что, с целью уменьшения низкочастотных составляющих в вь ходном напряжешш преобразователя, упомянутый сигнал управления формфуют раз через постоянные интервалы времени после перехода тока нагрузки через ноль и подают на тиристор той фазы питающего напряжения со спадающим характером полуволны, которая в этот момент времени имеет ашшитуду большую, чем эталонное напряжение, и меньшую, чем другие фазные }1апряжения со спадающими в этот момент полуволнами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бершдтейн И. Я. Преобразователи частоты без звена постоянного тока, М., Энергия, 1968, с. 9-15, 2.Ровинский П. А., Тикан, В. А. Вентиляцио1шые преобразователи частоты без звена постоя1шого тока, М.-Л., Наука, 1965.