SU1144185A1 - Способ управлени трехфазно- @ -фазным непосредственным преобразователем частоты - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-m-ФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, состо щим из .т трехфазно-однофазных преобразователей , выполненных по.мостовой схеме на полностью управл емых ключах с двусторонней проводимостью, заключающийс  в том, что формирзлот Wf . пульсные последовательности управлени  полностью управл еьб 1ми ключами, сдвинутые между собой на /3 дл  различных ключей каждого из трехфазно-однофазных преобразователей и на дл  одноименных ключей различных преобразователей и составленные из трех интервалов задани  проводимости ключей длитeJiЬHOCтыo «/3 каждый, причем в течение первого интервала проводимость задают неизменной , а в течение второго и третьего интервалов, сдвинутых относительно первого на (Г/3 и f соответственно , производ т модул цию провадимости по методу высокочастотного широтно-импульсного регулировани  и взаимное инвертирование импульсов на этих И нтервапах, отличающийс  тем, что, с целью умень 4 шени  искажений питающей гети путем снижени  коьмутационных перенапр жеНИИ на ее зажимах, пмпульсы широтно30 U1 импульсного регулировани  дл  каждого из трехфазно-однофазных преобразователей подают со сдвигом к периоду.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к системам управлени  преобразовател ми частоты с непосредственной св зью, и может быть использовано при построении преобразователей частоты дл  регулировани  электроприводов переменно го тока. Известны способы управлени  прео разовател ми частоты с непосредстве ной св зью, использукицие широтно-им пульсное регулирование :(ШИР) выходн го напр жени . Указанные способыуправлени  осно ны на периодическом подключении нагрузки к линейным или фазным напр ж ни м трехфазной питающей сети с пом щью мостовых или нулевых схем на по ностью управл емых ключах с двусторонней проводимостью, С этой целью дл  каждого из указанных ключей фор мируют многофазную последовательнос управл ющих импульсов, изменением дпительности котррых мен ют выходное напр жение преобразовател  lj и 2 . Существенным недостатком этих способов управлени   вл етс  неблагопри тное вли ние преобразовател  на питающую сеть, заклочаклцеес  в по влении коммутационных перенапр жений и обусловленное прерывистьм характером входного тока. f Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ управлени  трехфазно-ш-фазным преобразователем частоты с непосредственной св зью,.состо щим из m трехфазно-однофазных преобразователей , выполненных по мостовой схеме на полностью управл емых ктаочах с двусторонней проводимостью, заключающимис  в том, что дл  управлени  указанными ключами формируют импульсные последовательности, сдви нутые между собой на й/З дл  различных ключей каждого из.трехфазно однофазных преобразователей и на Zf/m дл  одноименных ключей различ ных преобразователей и составленные из трех интервалов задани  проводимости ключей длительностью 1Г/3 каждый , причем в течение первого интер вала проводимость задают неизменной а в течение второго и третьего ийтервалов ,сдвинутых относительно пер вого на 7/3 и IT соответственно, производ т модул цию проводимости П 5,1 по методу высокочастотного ШИР и взаимное инвертирование импульсов на этих интервалах. В результате такого способа управлени  выходное напр жение преобразовател  регули-. руетс  путем введени  пауз, во врем  которых кажда  фаза нагрузки отключаетс  от питающей сети и закорачиваетс  указанными ключами. При этом используетс  высокочастотное ШИР, т.е. в течение одного такта работы преобразовател , когда крива  выходного напр жени  формируетс  из одного и того же отрезка кривой входного напр жени , указанное отключение нагрузки от питающей сети производитс  несколько раз. Кроме того, каждое отключение производитс  одновременнопо всем. пТ выходным фазам преобразовател  t3 . Недостатком известного способа управлени   вл етс  ухудЪёние кривой входного.тока при глубоком регулировании, что приводит к увеличению коммутационных перенапр жений в сети. Целью изобретени   вл етс  уменъ- шение искажений питающей сети при ОШР выходного напр жени  преобразовател  путем снижени  на ее зажимах коммутационных перенапр женМ. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу управлени  трехфазно-щ-фазньм преобразователем частоты с непосредственной св зью, состо щим из m трехфазно-однофазных преобразователей, выполненных по мостов .ой схеме на полностью управл емых ключах с двусторонней проводимостыо, заключающемус  в том, что дл  управлени  ключами формируют импульсные последовательности, сдвинутые между собой на 11/3 дл  различных ключей каждого из трехфазно-однофазных преобразователей и на 2(/fn дл  одноименнык кЛочей различных преобразователей и составленные из трех интервалов задани  проводимости ключей длительностью «/3 каждый, причем в течение первого интервала проводимость задают неизменной, а в течение вто- рого и третьего интервалов, сдвинутых относительно первого Hait/3 и I) Соответственно, производ т мoдVл цию проводимости по методу высокочастотного ШИР и инвертирование импульсов на этих интервалах-, , импульсы высокочастотного ШИР дл  каждого из трехфазно-однофазного преобразователей.подают со сдвигом на 2ц/гт1 к периоду.. На фиг, 1 изображена принципиальна  схема трехфазно-трехфазного моетового преобразовател  частоты на фиг. 2 - функциональна  схема системы управлени , реализующей предложен ный способ; на фиг.; 3 - временные диаграммы импульсов управлени  силоВЫ4И ключами, эпйры выходного напр жени , составл ющей входного тока, потребл емого по фазе А трехфазной питаницей сети при работе фазы с|, преобразовател , а также результирук цего входного тока фазы А при работе всех фаз преобразовател  по известному способу (дл  нагл дности в качестве примера рассмотрена активна  нагрузка); на фиг. 4 - временные диаграммы {тпульсов управлени  сштовьми ключами, эпюры выходного напр жени  и составл ющей входного тока, потребл емого по фазе А питающей сети при работе фазы Ь преобразовател  по предлагаемому способу; на фиг. 5 - временные диаграммы импульсов управлени  силовьми ключами, эпю ры выходного напр жени  и составл ющей входного тока, потребл емого по фазе А питающей сети при работе фазы с преобразовател  по предлагаемому способу, а также результирующего входного тока фазы А. Сущность предлагаемого способа управлени  состоит втом, что при ШИР выходного напр жени  преобразов тел  отключение нагрузок от питающе сети производитс  не одновременно, как в известном способе, когда во входных фазах потребл емый ток скач ком снижаетс  до нул , а со сдвигом на , т.е. от сети при каждом таком отключении отсоедин етс  толь одна из нагрузок, остальные продолжают потребл ть ток. Поэтому максимальное изменение входного тока в ка дый момент отключени  снижаетс , на пример, дл  трехфазно-трехфазного преобразовател  приблизительно в Чз раз. Вследствие этого снижаютс  и коммутационные перенапр жени  на входных зажимах питающей сети. Рассмотрим реализацию предложенного способа управлени  на примере . схемы преобразовател  и системы упр лени  им (фиг. 1-5). Преобразователь частоты (фиг. 1) содержит полностью управл емые ключи 1a-6q, 1b-6b, 1с-6с с двусторонней проводимостью, соединенные в трехфазные мостовые схемы с нагрузками Тйг, 7Ь и 7с и входными фазами А, В, С питающей сети. На функциональный схеме (фиг.2а) первый эадающгй генератор 8 соединен с пересчетной цепью 9, второй задающей генератор 10 - с фазосдвигаюцим устройством 11, выходы 12-14 которого соединены с входами инвертирующих схем 15-17 соответственно. Выходы 1823 пересчетной цепи 9, выходы 12-1Д фазосдвигагщего устройства И и выходы 24-26 инверторов 15-17 подаютс  на логический блок 27, состо щий из одинаковых логических  чеек 28-45, Устройство одной из таких логических  чеек 28 показано на фиг. 2S. Логи ческий элемент И 46 (фиг. 2б) соединен по входу с выходом 19 пересчетной цепи 9 и выходом 12 фазосдвигающего устройства 11, логическ1й элемент И47 по входу с выходом 21 пересчетной цепи 9 и выходом 24 инвертора 15, логический элемент ИЛИ 48 - по входу с выходами 49 и 50 элементов И 46 и 47 и ,с выходом 18 пересчетной цепи 8 На выходе логического элемента ИЛИ 48 формируютс  импульсы управлени  сило- вьми ключами 1q, 1Ь, 3с (фиг. 1) по известному способу и импульсы управлени  силовьм ключом 101 по предлагаемому способу (фиг. 3). На выходах логических  чеек 29-33 формируютс  импульсы управлени  остальными к очами по известному способу и ключами 2o-6q по предлагаемому способу (фиг. 3), На выходе логических  чеек 34-39 формируютс  импулх сы управлени  си- ловьми ключами 1Ь-6Ь, на выходах логических  чеек 40-45 - импульсы управлени  силовыми ключами 1с-6с по предлагаемому способу (фиг. 4 и 5). Номера ключей и нагрузки на фиг. 1 соответствуют номерам выходов схем на фиг. 2 и номерам временных диаграмм на фиг. 3-5. Рассмотрим работу преобразовател  и его схемы управлени . Первый зада- нйций генератор 8 (фиг. 2) генерирует импульсы с частотой 61), из которых в пересчегной цепи 9 формируютс  шесть последовательностей импуль-j сов длительностью /З, следующих с . S.114 частотой управлени  i| и сдвинутых одна относительно другой. Второй генератор 10 формирует регулируемые по длите.пьности импульсы частоты Ои может быть построен в виде генератора пилообразного напр жени  и компаратора, на котором пилообразное напр жение сравниваетс  с заданным уровнем. Импульсы с вы хода генератора 10 поступают в фазосдвигающее устройство 11 и раздел ютс  в нем на три канала по числу фаз преобразовател , в каждом из которых они сдвинуты на 27/3 один относительно другого. В качестве фазосдвигающего устройства 11 могут быть использованы, например, три генератора пилообразного напр жени , синхронизируемые импульсами от компа раторов, на входах которых-сравниваютс  пилообразное напр жение от генератора 10 и посто нные напр жени  на уровн х одной трети и двух третей от амплитуды этого пилообразного напр жени . Затем сдвинутые таким образом на 2|Г/3 одно относительно другого пилообразные напр жени  срав ниваютс  на входах других компараторов с посто нным напр жением, уровень которого определ ет указанную регулируемую длительность импульса частоты to. В качестве одного из указанных трех генераторов пилообразных напр жений может быть использован генератор 10 со своим компаратором. Импульсы с выходов 12-14 фазосдвигающего устройства 11 .поступают на инвертирующие схемы 15-17 соответственно . Импульсы с выхода 12 фазосдвигающего устройства 11, выхода 24 инвертора 15 и выходов 18-23 пересчетной цепи 9 подаютс  на входы логических  чеек 28-33 логического блока 27 в соответствуницих комбинаци х , как показано на фиг. 2. В результате логических преобразований в  чейках 28-33 на их выходах форми руютс  импульсы управлени  силоньми ключами 1(5 -6а , показанные на времен ных диаграммах (фиг. 3). В соответствии с приведенным алгоритмом работы ключей выходное нап р жение фазы а преобразовател  име ет форму, изображенную на эпюре 1 ( фиг. 3). На эпюре 51а показана фор ма составл ющей входного тока, потребл емого по фазе А питающей сети при работе фазы а преобразовател . По известному способу сформированные на выходах логических  чеек 2833 импульсы используютс  также дл  управлени  силовыми ключами фаз Ь и С преобразовател . Импульсы с в.Ь1хода  чейки 28 подаютс  на управление ключами IQ, 2Ь и 3с, с выхода  чейки 29 - на управление ключами , ЗЬ и1с и т.д. по циклическому алгоритму. В результате паузы в выходном напр жении, а соо ветствённо . и ш пульсы тока в нагрузке совпадают по времени дл  всех фаз преобразовател . Входной ток фазы А, равный сумме составл ющих, потребл емых по входу при работе каждой фазы преобразовател , приведен на эпюре 51; (фиг. 3). Как видно из эпюры, он носит  вно выраженный прерывистый характер и приводит , как уже отмечалось, к искажени м в питающей сети. Управление преобразователем по предлагаемому способу осуществл етс  следующим образом. Импульсы с выхода 13 фазосдвигающего устройства 11, выхода 25 инвертора 16 и выходов 18-23 пересчетной цепи 9 подаютс  в соответствующих комбинаци х на входы логических  чеек 34-39 (фиг. 2), которые реализуют одну и ту же логическую функцшз, рас- , смотренную дл  фазы Q. На выходах  чеек 34-39 формируютс  импульсы управлени  сиповьми ключами 1Ь-6Ь, приведенные на временных диаграммах (фиг. 4). Назпюре 7Ь (фиг. 4) показана форма выходного напр жени , а на эпюре 51Ь - форма входного тока, потребл емого по фазе А питающей сети при работе фазы b преобразовател . В отличие от известного способа, импульсы напр жени  и тока здесь не совпадают по времени с соответствующими импульсами фазы Q и сдвинуты относительно них на 21/3. Последовательность формировани  импульсов управлени  силовыми ключами фазы с преобразовател  аналогична . Шпульсы с выхода 14 фаэосдвигающёго устройства 11, выхода 26 инвертора 17 и выходов 18-23 пересчетной цепи 9 подаютс  на входы логических  чеек 40-45, на выходах которых формируютс  управл ющие импульсы ключами 1с-6с, приведенные на времен-, ных диаграммах (фиг. 5). На эпюрах 7с и 51о показаны форма выходного напр жени  и форма входного тока, потребл емого по фазе А питающей сети, при работе фазы с преобразовател .

Импульсы напр жени  и тока сдвинуты на 21Г/3 по отнопгению к соответствующим импульсам в других фазах.

Результирующий входной ток, потребл емый по фазе А питающей сети при работе всех фаз преобразовател , приведен на зпюре 51 (фиг. 5). Он имеет менее выраженный прерывистый характер по сравнению с известньм

способом за счет того, что паузы в выходных напр жени х преобразовател  разнесены во времени одна относительно другой. Поэтому не совпадают по времени-импульсы токов, потребл емых по входным фазам преббразовател . В результате снижаютс  перенапр жени  на зажимах питающей сети, уменьшаетс  веро тность выхода из стро  силовых ключей, понижаютс  требовани  к элементам защиты ключей от перенапр жений. Кроме того, вход-. ной ток легче попадаетс  фильтрации.

ЛВС

51

. J J J

Л 1а 2а За

о

7а

6а

о

7S

бв

Л Л J

п

7с

&

6с

Фиг./

fSffiofifffJf

m

&r «i

fff

1- IMim.il ..1|МИ|И1МИ. I44l..lll

f2 24 f У 2S M

26

Фи.2

ж, чч «k, с

с с с

с

С

с с с

с с с

с

С

с

с

с с

«ъ «4

55 :§

5 €

в

с с с

16

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-m-ФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ, состоящим из , m трехфазно-однофазных преобразователей, выполненных по.мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, заключающийся в том, что формируют им- . пульсные последовательности управления полностью управляемыми ключами, сдвинутые между собой на Τ'/3 для различных ключей каждого из трехфазно-однофазных преобразователей и на 2V/m для одноименных ключей различных преобразователей и составленные из трех интервалов задания проводимости ключей длительностью 7/3 каждый, причем в течение первого интервала проводимость задают неиз- с¹ менной, а в течение второго и третьего интервалов, сдвинутых относительно первого на 7/3 и 7 соответственно, производят модуляцию проводимости по методу высокочастотного широтно-импульсного регулирования и взаимное инвертирование импульсов на этих интервалах, отличающийся тем, что, с целью умень- , шения искажений питающей сети путем снижения коммутационных перенапряжений на ее зажимах, импульсы широтноимпульсного регулирования для каждого из трехфазно-однофазных преобразователей подают со сдвигом 27/т к периоду.

   JLL44185

   I >