1
Изобретение относитея к преобразовательной технике и молсет быть иснользовано в трехфазных преобразователях частоты с явно или неявно выраженным звеном постоянного напряжения, предназначенных для частотно-регулируемого электропривода.
Известные способы управления трехфазными преобразователями частоты со звеном постоянного напряжения для регулируемых электроприводов с шнротно-импульсным регулированием (ШИР) напряжения нрн соедннении нагрузки в звезду реализуются либо путем коммутаций тиристоров в двух выходных фазах, нодключениых нараллельно к одному выводу питаюгцей сети, либо путем коммутации тиристоров третьей фазы нагрузки, последовательной, к двум параллельным н подключенной к фазе сети противоположной полярности 1.
Сигналы управления, реализующие эти сиособы ШИР, формируются суммированием нерегулируемой и регулируемой частей. Нерегулированная часть сигнала нри первом из указанных способов ШИР составляет интервал 60-120°, а при втором - сумму интервалов О-60° и 120-180° нолуволны выходного напряжения.
Известен способ управления нреобразователями, в котором управляющие сигналы
формируются только при наличии модулирующего сигнала, относящегося к данной нолуволне напряжения 2. В таком способе с помощью датчиков направления тока
5 включение выпря-мительного режима вентилей катодной Ва (анодной В.х) группы фазы А, например, произведено не только при наличии сигнала управленпя катодной Га (анодной Гх) группы и отсутствии сигнала
10 датчика тока противоположной группы Тж (Та), но и иа интервале отстающего сдвига тока на иротивоположную полуволну при наличии модулирующего сигнала анодной Ala; (катодной Ма) групиы и отсутствии
15 управляющего сигиала Г (Га), т. е.
в„ гд, -f /и/д и В, г, м/д.
При тако.м алгоритме управления, если отстающий сдвиг сигнала датчика направ20 ления тока на протнвоположную полуволну иаиряжения не иревыщает длительности иервой части сигпала управленпя, то искуествеииые коммутации производятся в моменты окончания импульсов напряжения.
25 Если отстающий сдвиг тока превышает указанное граничное значение, т. е. к момеиту окоичания первой части управляющего сщиала вентили фазы включены в ииверториом режиме, то выпрямительный
30 режим включен на момент паузы между
управляющими сигналами. В этом случае момент искусственной коммутации совиадает ие с окончанием, а с началом нмиульса, формирующего иолуволну напряжения данной фазы. Однако в таком снособе в случае значительных фазовых сдвигов тока нагрузки увеличивается число искусствеииых коммутаций и появляются свойственные двухнолярным, т. е. формируемым иепрерывно, управляющим сигналам ограничения в крайних иределах регулирования ширины импульсов напряжения и пауз между ними.
Наиболее близок к описываемому способ управления трехфазным нреобразователем частоты для регулирования электропривода с щиротно-импульсной модуляцией выходного наиряжения, состоящий в том, что замыкают все фазы нагрузки на один из полюсов питания на интервалах нулевых пауз между импульсами напряжения путем формирования сигналов нерегулируемой длительности, регулируемых несущих и укороченных иесущих сигналов 3.
Указанный способ управления позволяет увеличить порядок высщих гармонических составляющих в выходном напряжении по сравнению с ШИР и уменьшить благодаря этому пульсации вращающего момента двигателя привода, а также упростить реализацию широтно-импульсной модуляции (ШИМ) наиряжения преобразователя. Недостатком этого способа управления, при известном методе реализации которого сигпал нерегулируемой длительности так же, как и при первом из перечисленных способов ШИР, формируется на участке 60-120°, являются ограничения в крайних пределах регулирования щирины импульсов напряжения и нулевых пауз, а также зависимость частоты искусственных коммутаций от фазового сдвига тока нагрузки при описанном алгоритме управления.
Целью описываемого способа управления является расширение функциональных возможностей путем увеличения пределов регулировання напряжения. Поставленная цель достигается посредством того, что сигналы, формирующие полуволну напряжения, заполняют нерегулируемыми сигналами на интервалах О-30° и 90-150°, интервал между ними заполняют несущими сигналами, а интервал 150-180° - несущими сигналами, укороченными со стороны задних фронтов.
На фиг. 1 нриведена схема устройства для формирования сигналов, реализующего описываемый способ управления; на фиг. 2 - диаграмма сигналов по описываемому способу управления; на фиг. 3 - диаграмма, иллюстрирующая формироваиие сигналов управления для описываемого способа.
На чертежах приняты следующие обозначения: 1-4 - логические элементы И; 5 - логический элемент ИЛИ (фиг. 1); Г - сигналы управления; М - модулирующие сигналы; а, х, о, у, с, z - вспомогательные сигиалы, уиреждающие модулирующие но фазе на ЗО; Т - сигиалы датчиков направления тока.
Все перечисленные сигналы, относящиеся к катодным груипам вентилей, в соответствии с их иринадлежностью к фазам отмечены индексами а, Ь, с, а к аиодиым - х, у, z; IS/C, (... - моменты искусственных
коммутаций вентилей преобразователя, соответствующие сигналам датчиков иаправлеиия тока IT, 2Т, и т. д.; Ua - выходное напряжение фазы А; Н и ДН - соответственно несущий и укорочеииый со стороны
заднего фронта несущие сигналы.
На диаграммах фиг. 2, а, б, в приведены управляющие сигналы Га, Г;,, Гс и Гж, Гу, Гг, сформированные по описываемому способу (для кратностей модуляции К. 1,
/( 2 и К, . Для всех кратностей модуляции приведено иаиряжение На, а для К, 1, /(2 (фиг. 2,а и 2, б) сигнал датчиков направления тока фазы А и моментов искусственных коммутаций . соответственио для двух и трех различных отстава НИИ ио фазе тока от напряжения.
На фиг. 3 приведеиы модулирующие сигналы катодных Ма, Мь, Мс и анодных групп вентилей М, My, Mz, а также вспомогательные, упреждающие их по фазе на 30° сигналы а, Ь, с к X, у, Z. На диаграмме приведены также произведения модулирующих и вспомогательных сигналов, образующих нерегулируемые участки сигналов управлеПИЯ, ироизведения модулирующих, вспомогательных и несущих сигналов, а также модулирующих, вспомогательных и укороченных со стороны задних фронтов несущих сигналов, которые образуют регулируемые участки сигналов управления. На диаграмме приведены также сигналы Га, Гь, Гс п YX, ГУ, Гг, сформироваииые суммированием соответствующих регулируемых и нерегулируемых сигналов.
Способ управления трехфазным преобразователем частоты реализуется следующим образом.
Участки управляющих сигналов нерегулируемой длительности формируются на
интервалах 0-30° и 90-150°, интервал 30-90° заполняется несущими сигналами, а интервал 150-180° - несущими сигналами с укороченными задними фронтами (фиг. 3, а, б, в). Нри управляющих сигналах, сформированных таким образом, нулевые между имнульсами напряжения образуются коммутацией вентилей одной фазы, последовательной с двумя другими, подключенными параллельно друг
другу к выводу источника иитания другой полярности. При описанном алгоритме управления увеличеиие фазового сдвига между током и напряжением приводит к перепосу момента коммутации с момента
окончания импульса выходного напряжения на момент его начала (12/С и 21,К на фиг. 2, а, ISK и 2S/C, 2I.K и ЗЕ/С на фиг. 2, б). Поскольку при таком способе формирования сигналов управления в каждый момент коммутируется одна фаза, то перенос моментов коммутации не влияет на их число, следовательно, частота коммутаций не зависит от фазового сдвига между током и напряжением.
Управляющие сигналы для данного способа управления формируются следующим образом (фиг. 3).
Произведением соответствующих модулирующих и сдвинутых по отношению к ним на 30° вспомогательных сигналов выделяют нужные интервалы нерегулируемой длительности сигналов управления. Произведение относящихся к формируемой полуволне модулирующего и вспомогательного сигналов на несущий сигнал заполняет регулируемую часть сигнала управления на интервале 30-90°, а произведение модулирующего сигнала на вспомогательный, относящийся к противоположной полуволне той же фазы, - укороченный несущий сигнал на интервале 150-180°. Логические выражения для формирования сигналов управления, например фазы А, определяются следующими выражениями:
Га Мд-c-f Мд-а-Н-f a-&-f + M.;c-H + ;c.y + M -a-AH.
Формирование управляющих сигналов для настоящего способа управления производится выходным блоком генератора управления, содержащим шесть одинаковых логических элементов И-ИЛИ. Схема одного такого элемента, входы которого подключены для формирования сигнала Го, приведена на фиг. 3. Указанный элемент содержит четыре элемента типа И, каждый из которых формирует сигнал соответственно на интервалах 0-30°, 30-90°, 90-150° и 150-180°. Суммирование этих сигналов
элементом ИЛИ формирует сигнал управления вентиля (вентилей) катодной или анодной группы одной фазы.
Преобразователь частоты для регулируемого электропривода с применением настоящего способа управления имеет улучпиенные функциональные возможности благодаря увеличению пределов регулирования напряжения и снижению частоты пскусственных коммутаций.
Формула изобретения
Способ управления трехфазным преобразователем частоты для регулируемого электропривода с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения, состоящий Б том, что замыкают все фазы нагрузки на один из полюсов пптания на интервалах
нулевых пауз между имп льсами напряжения путем формирования сигналов нерегулируемой длительности, регулируемых несущих и укороченных несущих сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения пределов регулирования напряжения, сигналы, формирующие полуволну напряжения, заполняют нерегулируемыми сигналами на интервалах О-30°
и 90-150°, интервал между ними заполняют несущими сигналами, а интервал 150- 180° - несущими сигналами, укороченными со стороны задних фронтов.
Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
1.Лабунцов В. А., Забродин Ю. С., Сытин А. П. Широтно-импульсный способ регулирования автономных инверторов с независимой от параметров нагрузки формой
кривой выходного напряжения. М., «Труды МЭИ, вып. 275, 1975, с. 27-35.
2.Авторское свидетельство СССР ЛЬ 547029, кл. Н 02Р 13/30, 1977.
3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2325725/07, кл. Н 02Р 13/18, 1976.
