Способ управления преобразователем частоты Советский патент 1980 года по МПК H02M7/515 H02P13/16 

1

Изобретение относится к способам управления вентильным преобразователем частоты, предназначенным для регулирования режимов работы асинхронного, в том числе и тягового, двигателя, нодключенного через преобразователь к источнику питания. Предложенный способ может найти преимущественное применение в двухзвенных преобразователях, в частности состоящих из автономного инвертора (АИ) и непосредственного преобразователя частоты (НПЧ).

В общем случае во входном звене преобразователя могут быть включены выпрямитель и автономный инвертор, пли непосредственный преобразователь частоты с искусственной коммутацией, или любой источник переменного тока с плавно регулируемой частотой.

Известные способы управления преобразователями данной структуры и реализующие их устройства 1 состоят в том, что подача управляющих импульсов на вентили силовых цепей АИ и НПЧ осуществляется таким образом, чтобы регулирование выходной частоты осуществлялось в выходном звене.

Недостатками известных способов являются дискретность регулирования выходной частоты, которая определяется частотой переменного напряжения на выходе инвертора (промежуточной частотой преобразователя) и числом фаз на входе НПЧ, причем верхний предел выходной частоты зависит от промежуточной частоты преобра5 зователя и числа фаз в промежуточном звене и на выходе второго звена.

Введение переменного по полупериоду выходного напряжения угла регулирования НПЧ позволяет повысить плавность регули10 ровання выходной частоты преобразователя, но усложняет систему управления НПЧ и затрудняет компенсацию реактивной мощности на его входе, что увеличивает установленную мощность электрооборудования

15 АИ и преобразователя в целом. Поэтому НПЧ с неременным углом регулирования, изменяющимся по синусоидальному или треугольному закону, не нащли практического применения в электроприводах с нс20 полнительными двигателями переменного тока.

Можно повысить плавность регулирования выходной частоты преобразователя, выбирая неодинаковым число полуволн напряжения промежуточной частоты, формирующих полупериоды кривой выходного напряженпя НПЧ.

В этом случае выходное напряжение будет содержать субгармонические и постоян30 ную составляющие, что недопустимо при

работе гфеобразователя на асинхронный двигатель.

Предложенный способ имеет целью устранение указанных недостатков. Эта цель достигается тем, что весь днаназои регулирования выходной частоты разбивают на нодднаназоны, внутри каждого нз которых регулирование выходной частоты осуществляют носредством изменения частоты источника иитания НПЧ при сохранении неизмеиной кратности отношения входной н выходной частот НПЧ, а нрн нереходе с одного иоддиапазона на другой - путем изменения указанной кратности прн сохранеЕгии неизменной начальной выходной частоты па исследующем поддианазоне и конечной выходной частоты па нредыдуихем поддианазоие.

Способ иоясняется на примере нреобразователя, во входпом звене которого устаиовлен автономный инвертор (АИ) тока или нанряжения, а в выходном звене - непосредственный преобразовател) частоты (НПЧ). Структурная схема преобразователя изображена на фиг. 1, где 1 -АП, 2- НПЧ. При этом АИ может быть выполнен как с однофазным, так и с трехфазным выходом. Соответственно и НПЧ должеи иметь однофазный или трехфазный вход.

На фиг. 2 представлены диаграммы ианряжеипн в промежуточном звеие У„ н на выходе Vz двухзвенного преобразователя, силовые цепи которого содержат автономный инвертор наирял ения (АЙН) с однофазным выходом и НПЧ с трехфазным выходом. Диапазон регулирования выходной частоты составляет 1,5-150 Гц, что, например, является общепринятым нрн частотном регулировании асинхронных двигателей тяговых электроприводов.

В этом случае можно ограничиться для промежуточпой частоты зиачением, например, /„ 450 Гц, а диапазон изменения промежуточной частоты (или частоты АЙН) в каждом иоддиапазопе составит 225- 450 Гц. Тогда значения кратности отношения частоты АПН к выходной частоте НПЧ но мере уменьшения выходной частоты fz

3-2J, где , 1, 2, 3...

/2;

Прнициниально возможно использовать п другой закон изменения /Скр, например

, ,2, 3...

/2;

Но В ЭТОМ случае диапазон регулирования частоты /„ на каждом диапазоие изменення выходной частоты будет не постоянным, что в определенной степенн затрудняет его реализацию в системе управления иивертором.

Диапазон изменения выходной частоты ,5-150 Гц можно ири предложенном способе управлення разбить, нанример, на 7 подднапазонов, внутри каждого из которых выходная частота fz и кратность Кк изменяются в соответствии с таблицей

На фиг. 2 проиллюстрирован переход с 5 на 6 и с 6 на 7 поддиапазоны изменения выходной частоты преобразователя.

Как видно из таблицы и фиг. 2, во всем диапазоне изменения выходной частоты преобразователя имеет место ее плавное регулирование, чего нельзя достигнуть при известных способах управлепия.

Предлагаемый способ управлепия преобразователем позволяет обеспечить плавное регулирование частоты на выходе в широком диапазоне частот при высоком качестве форм кривой выходного напряжения (симметрия, отсутствие субгармоник и постоянной составляющей). Кроме того, за счет малого диапазона регулирования частоты

на выходе автономного инвертора уменьшается установленная мощность элементов силовой цепи инвертора, а следовательно, и преобразователя в целом. Применение способа особенно целесообразно в преобразователях, предназначенных для частотного регулирования электроприводов с асинхронными двигателями и, в частности, тяговых приводов.

Формула изобретения

Способ управлепия преобразователем частоты, содержащим источник питания повышепиой регулируемой частоты с подключенным к его выходу поеобра. пняте.яр.м

частоты и предназначенным преимущественно для частотно-управляемого электропривода путем изменения выходной частоты непосредственного преобразователя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения плавности регулирования выходной частоты и уменьшения установленной мощности преобразователя, весь диапазон изменения выходной частоты преобразователя разбивают на поддиапазоны, внутри каждого из которых регулирование выходной частоты осуществляют посредством изменения частоты упомянутого источника при сохранении неизменной кратности отнощения входной и выходной частот непосредственного преобразователя, а при переходе с одного поддиапазона на другой - путем изменения указанной кратности при сохранении неизменной начальной вь1ходной частоты на последующем поддиапазоне и конечной выходной частоты на предыдущем поддиапазоне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 179829, Н 02М 7/515, 16.01.63.

п

If „кон. f

.e ч5огц