1
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах тиристорного частотно-регулируемого привода во всех отраслях народного хозяйства, в которых 5 используется регулируемый привод, например, в электроприводах при проведении погрузоразгрузочных работ на судах торгового и рыболовного флотов, в приводах подъемных кранов на строи-О тельстве.
В настоящее время известны два способа управления преобразователями частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией (раздельный 15 и совместный способы);.
Раздельный способ подразделяется |на два способа: разде.льный непрограммный и раздельный программный.
Раздельный программный способ уп- 20 равления заключается в том, что вводится задержка по времени подачи имj пульсов управления на включение оче редного моста управляемых вентилей ; ij
Требуемое время задержки опреде- 25 ляется величиной и коэффициентом мощности нагрузки. Поэтому раздельный программный способ управления неприемлем для большинства электроприводов переменного тока, для которыхвеличи-30
на и коэффициент мощности нагрузки изменяются в широких пределах.
Раздельный непрограммный способ управления заключается в том, что при протекании тока через один из мостов управляемых вентилей фазы преобразователя запрещается подача импульсов управления на вентили другого моста
И и З.
Скважность управляющего (модулирую щего) сигнала при этом способе управления- не является заданной (или это имеет место при раздельном программном способек управления), а изменяется в процессе работы преобразовате.пя . в зависимости от величины и характера нагрузки.
Реализация этого способа сложна, требует включения чувствительных датчиков тока на выходе преобразователя. Сложность реализации способа сдерживает внедрение тиристорных преобразователей частоты с.непосредственной связью в народное хозяйство.
Совместный способ управления заключае- зя в том, что одновременно на. Q.fi- ./ста управляемых вентилей фазы пг. -разователя могут быть поданы управления, причем, если на первый мост управляемых вентилей подаются импульсыI управления выпрямительного режима, на второй мост управляемых вентилей - импульсы управления инвёрторного режима 4. По сравнению с раздельным способом совместный способ управления обладает лучшими- регулировочными характериститками, более простой и надежной схемой управления. Однако совместный способ управления имеет и серьезный недостаток - наличие значительных по величине уравнительных токов, ограничивающих диапазон регулирования частоты выходного напряжения, а также и область его применения. Величина уравнительного напряжения значительна в интервалах смены полярности фазного напряжения (при переходе с положительной на отрицательную полуволну и наоборот). Причем, с увеличением частоты выходного напряжения по отношению к частоте питающей сети, величина и длительность уравнительного напряжения, возникающего при смене полярности выходного напряжения, увеличивается. Под воздействием уравнительных напряжений протекают уравнительные токи, для уменьшения величины которых до допустимых значений необходимо установить в преобразователе так называемые ограничительные (или уравни тельные) реакторы. Чем выше амплитуда и длительность положительной полуволны уравнительного напряжения, тем больше должна быть установленная мощ ность ограничительного реактора. Из-за значительных уравнительных напряжений и токов применение преобразователей частоты с непосредственной связью, в системах управления ко торых применен совместный способ управления со скважностью управляющего (модулирующего) сигнала, равной двум лишено практического смысла уже при частоте; выходного напряжения f равной - - частоте напряжения питаю щей сети. Совместный способ управления преобразователем частоты с непосредстве ной связью, взятый за прототип, кото рый рассмотрен в з, заключается в том, что, с целью ограничения величи ны динамического уравнительного тока между силовыми вентильными группами, т.е. уравнительного тока, возникающего при смене полярности фазного вы ходного напряжения, управляющему (мо дулирукяцему) напряжению придают тра-пецеявидную форму.Исключение постоян ной составляющей статического уравни тельного тока обеспечивается разбежк углов зажигания вентильной группы, работаквдей в инве1рторном режиме. Способ управления преобразователе частоты с непосредственной связью, взятый за прототип, эффективен лишь в нижнем диапазоне регулирования час тоты выходного напряжения, так как с увеличением частоты выходного напряжения уменьшается действующее значение выходного напряжения по причинам. Это происходит из-за трапецеидальности формы кривой управляющего .(модулирующего) напряжения и из-за разбежки углов, зажигания вентильной группы, работающей в инверторном режиме. Для уменьшения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования частоты выходного напряжения преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией при совместном способе управления импульсы управления выпрямительного и инверторного режимов моделируют со скважностью, равной трем, Это достигается уменьшением длител ности интервалов, в течение которых, на группы управляемых вентилей подаются импульсы управления, т.е. увеличением скважности управляющих (модулирующих) сигналов (и(и U,() как для выпрямительного, так и для инверторного режимов работы групп вентилей. Благодаря этому уменьшается интерваш времени, в течение которого на обе группы управляемых вентилей, образующих одну выходную фазу преобразователя, подаются импульсы управления. Чем больше скважность управляющего сигнала, тем меньше уравнительный ток. Однако с увеличением скважности управляющего сигнала происходит уменьшение первой гармоники выходного напряжения. Оптимальным, с точки зрения уменьшения уравнительных токов до приемлемой величины, при сохранении первой гармоники выходного напряжения на достаточно высоком уровне, является совместный способ управления со скважностью управляющего (модулирующего) сигнала, равной трем. Предлагаемый способ поясняется диаграммами, показанными на фиг. 1 и фиг. 2. При скважности управляющего сигнала, равной трем, при смене полярности к ривой фазного выходного напряжения уравнительные напряжения отсутствуют, а уравнительные напряжения в интервале полупериода выходного напряжения существенно ограничены. Предлагаемый способ может быть реализован во всех силовых схемах преобразователей частоты с непосредственной связью и естественной коммутацией. Предлагаемый способ управления, существенно уменьшая величину уравнительных токовпо сравнению с прототипом, позволяет увеличить верхний предел регулирования частоты выходного напряжения, уменьшить загрузку вентилей по току, повысить энергетические показатели преобразователя (увеличение коэффициента мощности на входе преобразователя, повыщение КПД) . Кроме того, существенное уменьшение величины уравнительных напряжений позволяет уменьшить величину индуктивности ограничительного реактора, следовательно уменьшить установленную мощность его. Схема управления преобразователем частоты, выполненная с применением предлагаемого способа, отличается простотой, надежностью, хорошей помехоустойчивостью.
Перечисленные выше достоинства предлагаемого способа позволяют решить вопрос ускорения внедрения тиристорных преобразователей в народное хозяйство, повысить производительность рабочих механизмов, повысить производительность труда,
Применение предлагаемого способа управления преобрвзователем частоты с. непосредственной связью в электроприводе грузоподъемных механизмов на судах торгового и рыболовного флотов позволит ускорить погрузку и разгрузку судов, уменьшить время пребывания их у причалов морских портив, увеличить грузооборот судов.
Применение предлагаемого способа управления преобразователем частоты в электроприводе подъемных кранов на строительстве жилых и промышленных зданий позволит уменьшить время подъема строительных материалов (особенно при строительстве высотных зданий) , ускорить темпы строительства.
Формула изобретения
Способ управления .преобразователем частоты с непосредственной связью и
естественной коммутацией путем совместной подачи импульсов управления выпрямительного и инверторного режимов на мосты управляемых вентилей фазы преобразователя и модулирования их в соответствии с частотой, фазностью и порядком следования фаз выходного напряжения с заданной скважностью, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования
0 частоты выходного напряжения, импульсы управления выпрямительного и инверторного режимов модулируют со скважностью, равной трем.
Источники информации,
5 принятые во внимание при экспертизе
1.Ситник Н. X.,, Силовая полупроводниковая техника. М., Энергия, 1968, с. 216, 217.
2f. Авторское свидетельство СССР
0 230957; кл. Н 02 Р 13/30, 1967.
3.Авторское свидетельство СССР 541251, кл. Н 02 М 5/27, 1973.
4.алков Ю. М. Непосредственные преобразователи частоты с автономными источниками энергии. М., Энергия . 1977, с. 8-13.
5.Биленко В. Я. и др. Автоматизированный электропривод переменного тока шахтной подъемной машины с ти-
Q ристорным преобразователем частоты для режимов торможения и дотяжки. В сб. Автоматизированный электропривод в народном хозяйстве. . М., Энергия, 1971, т. 2, с. 268, 269.
Z/jJf
Jf
г;г
V3
u)zt.
Фиг. 2
