(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ т-ФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ И ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ
устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - кривая напряжения реактора без постоянной составляющей; на фиг.З - диаграмма импульсов управления вентилями; на фиг.4 - кривая напряжения реактора, содержащая постоянную составляющую; на фиг.З диаграмма импульсов управления вентилями, сдвинутых на угол 30 относительно выбранного начала отсчета; на фиг.б - кривая тока в реакторе; на фиг.7 - регулировочная характеристика устройства.
Схема устройства содержит обычный непосредственный преобразователь частоты (ПЧ) 1, выполненный на вентилях с двухсторонней проводимостью, нагруженный на однофазный реактор 2 с линейной вебер-амперной характеристикой. Система управления преобразователем содержит датчик 3 напряжений обратной последовательности, с помощью которого производится синхронизация импульсов управления вентилями, вырабатываемых формирователем 4, а также их последующий сдвиг по фазе с помощьнз фазосдвигающего устройства 5. Преобразователь подключен к многофазной сети параллельно нагрузке б, вызывающей несимметрию линейных напряжений.
Несимметричную систему напряжений можно представить в виде суммы прямой, обратной и нулевой последовательностей, при этом векторы напряжений прямой и обратной последовательностей вращаются в противоположных направлениях. Учитывая это, рассмотрим вначале работу схемы при питании ее напряжением обратной последовательности. Для простоты примем, ,что ПЧ выполнен по нулевой схеме, число фаз сети равно трем, а индуктивность реактора бесконечно велика. При появлении в сети напряжения обратной последовательности на выходе датчика 3 выделяется трехфазная система напряжений обратной последовательности А , с, в(фиг.2). Указанные напряжения используются далее для синхронизации 120-ти градусных импульсов управления, вырабатываемых в формирователе 4, частота которых равна частоте сети. За на.чало отсчета :примем; момент времени, когда середина импульса управления совпадает с началом синусоиды напряя ения обратной последовательности (фиг.З). Если такие синхронизированные импульсы управления, имеющие частоту сети, подаватель на вентили ПЧ, минуя фазосдвигающее устройство 5, то на выходе ПЧ формируется кривая напряжения пилообразнойформы (выделена штриховкой на фиг.2), не содержащая постоянной составляющей, поскольку площади, ограниченные положительными и отрицательными участками кривой LU ; t) , равны между собой. Как следует из фиг.2, при данно алгоритме управления кривая напряжения реактора формируется из равных ручастков синусоид напряжений обратной последовательности, а реактор циклически подключается на одинаковые интервалы времени к отстающей фазе (А ) . Ток в реакторе при этом не протекает, поскольку постоянная составляющая в приложеном к реактору напряжении отсутствуе а для переменной составляющей .индуктивное сопротивление реактора бесконечно велико. Если сигналом, пропорциональным амплитуде (модулю) напряжения обратной последовательности, с помощью фазосдвигающего устройства 5 осуществить сдвиг по фазе импульсов управления на угол & .например, в сторону отставания (фиг. то в кривой напряжения реактора появляется постоянная составляющая (фиг. 4), в реакторе- протекает выпрямленный ток 3 . Поскольку сумма активных сопротивлений реактора и вентилей очень мала, то даженезначительное увеличение угла в (от нуля до нескольких градусов) вызывает большое изменение тока в реакторе (от нуля до номинального тока реактора). Учитывая, что при малых углах & величина sin G «-в , можно считать, что для предл.агаемого способа регулировочная характеристик (фиг.7) линейная. Индуктивность реактора не влияет на величину постоянной составляющей тока. Кривая сетевого тока ПЧ в рассматриваемом случае является током обратной последовательности и имеет вид прямоугольников длительностью 120 эл.град. (подобно сетевому току выпрямителя, собранного по трехфазной нулевой схеме) , амплитуда которых плавно регулируется в зависимости от угла сдвига импульсов управления. При этом за счет протекания данного тока возникает падение напряжения обратной последовательности на элементах электрической сети (трансформаторах, линиях, реакторах), поэтому уровень напряжения обратной последовательнос в месте подключения ПЧ может быть снижен до сколь угодно малой величины. Если несимметрия напряжений сети создается несигуииетричной нагрузкой, подключенной к тем же шинам, что и ПЧ, то блок обратной последовательности нагрузки практически весь замыкается на ПЧ, и только незначительная его часть, создающая напряжение и на шинах, через распределительный трансформатор распространяется по сети. Независимо от причин возникновения несимметрии напряжения на шинах ПЧ представляет для источника обратной последовательност
65 и
регулируемую нагрузку с очень малым активным сопротивлением (близ кую к короткому замыканию) в виде управляемого выпрямителя (с. cLx.-9(f замкнутого на реактор. Режим выпрям ления является следствием циклическ |ГО переключения реактора на отстающее напряжение с частотой, рзиной частоте сети (, В этом случае частота основной гарг оники равна ну лю, что соответствует постоянному току, так как - 9i 0. Если индуктивность реактора конечная, то ток реактора несколько отличается от идеально сглаженной формы, и в нем, а соответственно и в сетевом токе, появляются небольшие пульсаци практически не сказывающиеся на работоспособности, глубине регулирования и регулировочных характеристиках устройства. Поскольку векторы напряжений прямой и обратной последовательностей вращаются в противоположные стороны, то по отношению к прямой последовательности U реа тор уже переключается на опережающу фазу, например, напряжение фазы (за жима) С сети отстающее для обратной последовательности и определяющее для прямой. В этом случае, как следует из принципа работы ПЧ, частота основной гармоники напряжения реактора, формируемого из отрезков кривых прямой последовательностиJ равна сумме частот сети и управления вентилями i i-Ui+ 51-tУ +Wi 2 ti или 100 Гц для общепромышленных сетей. Расчеты показывают, что при достаточно больших индуктивностях реактора L величина переменного тока в нем за счет напряжения прямой последовательности невелика (до 4-5 от тока обратной последовательности и им можно пренебречь. Для исключения протекания тока нулевой последовательности, имеющего частоту сети, достаточно использовать такие схемы ПЧ, которые не имеют соединения с нулевым проводом сети (например, мостовые). Применение предлагаемого способа позволяет разобрать новый класс регулируемых в широком диапазоне симметрирующих устройств, с хорошей формой кривой тока обратной последовательности, особенно в тех случаях, когда модуль и фаза напряжения обратной последовательности непрерывно изменяются во времени, а также в автономных системах электроснабжения с изменяющейся частотой. Формула изобретения Способ управления т-фазным преоб-. разователем частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, выходная частота которого равна сумме или разности частот сети и управления вентилями, нагруженными на реактор, состоящий в том, что формируют последовательности распределяемых по вентилям импульсов управления, отличающийс я тем, что, с целью расширения глу- , бины регулирования тока обратной последовательности, выделяют из напряжений сети т-фазную систему напряжений обратной поеледовательност;и,синхронизируют импульсы управления вентилями напряжением обратной последовательности, после чего фазу импульсов изменяют пропорционально модулю напряжения обратной п®следовательности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 353314, кл. Н 02 J 3/18, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР 420046, кл. Н 02 J 3/18,1970.
С В
Фиг.
в
Фиг,
/.:
-to
ч
Фиг. 6
л 60
90 Фиг.
