Способ управления преобразователем частоты

(зр 4 Н 02 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСА К АВТОРСК ЬСТВ ОСУД СТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена Ленина н ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Аватков Е.А. Асинхронный тяговый привод для электроподвижного состава. - Электрооборудование транспорта, Т.2. Итоги науки и техники, 1974, с.176.Аватков Е.С. и др. Опытная двух- вагонная электросекция с асинхронными тяговыми двигателями. - Электрическая и тепловозная тяга, 1970,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к элек-,:тротехнике и может быть использовано для питания асинхронных электродвигателей. Цель изобретения - повышение коэфф.мощности,преобразователя частоты. Преобразователь содержитмногозонный управляевый выпрямитель1, автономный инвертор 2 напряженияс промежуточным звеном 3 постоянного напряжения, в качестве нагрузки -асинхронный двигатель 4, трансформатор 5. Устр-во управления преобразователем содержит блок управления1252880 равления 12 и элемента И 13, БУ 7состоит из генератора пилообразногонапряжения 5, блока регулированиячастоты 16 и блока распределения импульсов 17, Способ отличается тем,что формируют импульсы на включениевентилей первой зоны выпрямителя суглом регулирования, соответствуюИзобретение относится к электротехнике, а точнее к преобразователям частоты, предназначенным для питания асинхронных электродвигателей в тяговых приводах электрического подвижного состава, получающего питание от контактной сети переменного тока.Цель изобретения - повьппение коэффициента мощности преобразователя частоты.На чертеже представлена схема преобразователя частоты.Преобразователь частоты состоит из многозонного управляемого выпрямителя 1 и автономного инвертора 2 напряжения с промежуточным звеном 3 постоянного напряжения, к выходу преобразователя подключена нагрузка 4, например асинхронный электродвигатель, а вход преобразователя через трансформатор 5 подключен к питающей сети. Устройство управления преобразователем содержит блок 6 управления выпрямителем и блок 7 управления автономным инвертором, выходы которых соединены с управляющими электродами соответствующих вентилей выпрямителя и инвертора. Дополнительно выход управляющего сигнала блока 7 соединен с входом на разрешение включения второй и последующих эон выпрямителя блока 6. Блок 6 управления состоит из последовательно соединенных формирователя 8 минимального угла регулирова" ния и задатчика интексивности 9, выход которого подключен к первому информационному входу блока распределения импульсов О, его управляющий вхОд подсоединен к выходу блока выбора зоны 11, а второй информационщим макс, значению коэфф. мощности выпрямителя. При увеличении коэфф. заполнения прямоугольных импульсов до макс. значения формируют сигнал включения второй и последующих зон управляемого выпрямителя, что обеспечивает снижение потерь мощности, 1 ил. ный вход подключен к выходу блока фазового управления 12, при этом сигнал, пропорциональный заданному уровню выходного напряжения, поступает5 одновременно на входы формирователя8 минимального угла регулирования,блока выбора зоны 11 и на первый входэлемента И 13, выход которого подключен к входу блока фазового управ 10 пения 12, а второй вход объединен свходом блока выбора зоны 1 и подключен к первому выходу импульсного модулятора 14 блока 7 управления, который, кроме последнего, содержит15 генератор пилообразного напряжения15, блок регулирования частоты 16 иблок распределения импульсов 17, приэтом информационный вход последнегоподключен к второму выходу импульс 20 ного модулятора 14, тактовый входкоторого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения 15, входкоторого подсоединен к первому выходу блока регулирования частоты 16,второй выход которого подключен куправляющему входу блока распределения импульсов 17, а на вход блокарегулирования частоты 16 поступаетсигнал, пропорциональный заданномуЗО значению частоты напряжения на выходе иивертора 2. С выхода блоковраспределения импульсов 10 и 17 импульсы управления поступают соответственно на управляющие электроды35 тиристоров выпрямителя и инвертора.Уцравление тиристорным преобразователем частоты при двухзонном выпрямителе с естественной коммутацией тиристоров осуществляется слепо дующим образом,При наличии сигнала, пропорционального уровню выходного напряже80 4 3 12528 ния инвертора 2, формирователь 8 минимального угла регулирования формирует импульсы регулирования с постоянной фаэой в моменты П,(п=0,2) кривой напряжения сети, т.е. им пульсы с минимальным (нулевым) значением ФаэоЬого угла регулирования относительно моментов перехода кривой напряжения сети через П. Задатчик интенсивности 9 осуществляет 10 плавный фазовый сдвиг сформированных импульсов в пределах полулериода кривой напряжения сети от максимального к минимальному значению угла регулирования, При этом, пока сиг нал, пропорциональный уровню выходного напряжения инвертора 2, меньше половины его максимального значения, на выходе блока выбора зоны 1 сформирован сигнал с уровнем логи ческого 0", что соответствует работе выпрямителя 1 на первой зоне регулирования, и под воздействием этого сигнала, поступающего на управляющий вход блока распределения им пульсов 10, импульсы с минимальным углом регулирования от формировате.ля 8 через задатчик интенсивности 9 и через первый информационный вход блока распределения импульсов 10 поступают на управляющие электроды тиристоров выпрямителя. При этом на- пряжение на выходе выпрямителя 1 плавно возрастает от минимального значения до максимального для первой эоны напряжения. На входы блока выбора зоны 11 и блока фазового уп - равления 12 поступает сигнал с нулевого уровня с первого выхода импульсного модулятора 14 блока 7 уп О равления инвертором, выпрямительс естественной коммутацией тиристо-. ров работает с полным выпрямленным напряжением иа первой зоне регулирования, т.е. с соответствующим макси мальным значением коэффициента мощности, а регулирование величины напряжения на выходе инвертора 2 осуществляется импульсами с широтно-им- пульСнОЙ модуляцией (ШИ 11) поступа ющими с первого выхода импульсного модулятора 14 через информационный вход блока распределения импульсов 17 на управляющие электроды тиристоров инвертора 2,55До тех пор, пока коэффициент заполнения широтно-модулированных импульсов на втором выходе импульсного модулятора 14 меньше максимального значения, на его первом выходе сформирован уровень логического 101, который запрещает работу блока фазового управления 12 и переключения блока выбора эоны 11 блока 6. Коэффициент заполнения, пропорциональный заданному уровню выходного напряжения в импульсном модуляторе 14, определяется путем сравнения сигнала, пропорционального уровню выходного напряжения инвертора 2, и сигнала пилообразного напряжения с выхода генератора пилообразного напряжения15. Когда сигнал, пропорциональный уровню выходного напряжения инвертора 2, больше текущего значения пилообразного напряжения, на выходе импульсного модулятора формируются управляющие прямоугольные импульсы, первые фронты (О/1) которых определяются нулевым значением пилообразного напряжения, а обратные фронты (1/О) прямоугольных импульсов - моментом превышения пилообразного напряжения с выхода генератора пилообразного напряжения 15 сигнала, пропорционального уровню выходного напряжения инвертора 2. По прямым и обратным фронтам управляющих прямоугольных импульсов Формируют импульсы на включение и выключение соответствующих вентилей инвертора. Частота следования этих импульсов определяется величиной сигнала, пропорционального заданному значению частоты напряжения на выходе инвертора и поступающего на блок регулирования частоты 16. Частота импульсов на первом выходе блока регулирования частоты 16 определяет частоту развертки генератора пилообразного напряжения 15 и, в конечном итоге, количество коммутаций (кратность ШИМ) на периоде выходного напряжения инвертора 2. Частота импульсов на первом выходе устройства регулирования частоты 16 изменяется дискретно так, что частота генератора пилообразного напряжения 15 на 1/6 части периода частоты выходного напряжения инвертора 2 изменяется в целое число раз (1, 2,3), На втором выходе блока управления регулирования частоты 16 Формируется циклическая последовательность импульсов с частотой, большей в 6 раз, чем на его первом выходе. При длительности каждого из52880 Ьраспределения импульсов 1 О. Так, причетырехзонном ВИП при увеличениисигнала, пропорционального заданному уровню выходного напряжения пре образователя частоты, на двух выходах устройства выбора зоны последовательно Формируется код 00,10,01,11.Устройство может быть реализовано как на аналоговых, так и на циф О ровых микросхемах. 5 ВНИИПИ Заказ 4 б 28/54 Тираж 631 Подписное Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 12 шести импульсов 180 эл.град. отно сителыый сдвиг между импульсами 120 эл.град, Под воздействием этих импульсов, поступающих на управляющий вход блока распределения импульсов 17, последний распределяет управляющие прямоугольные импульсы, постуйающие на его информационный вход, по шести вентильным плечам инвертора 2, т.е. частота импульсов на втором выходе блока регулирования частоты 16 определяет частоту выходного напряжения инвертора 2.При изменении (например, увеличении) сигнала задания по напряжению в импульсном модуляторе 14 происходит изменение (увеличение) коэффициента заполнения управляющих прямоугольных импульсов и соответственное изменение величины напряжения на выходе инвертора 2, При достижении коэффициентом заполнения максимального значения на втором выходе импульсного модулятора 14 на его первом выходе формируется сигнал логической "1" на разрешение включения второй эоны выпрямителя 1 и на прохождение через элемент И 1 3 сигнала, пропорционального заданному уровню выходного напряжения, на вход блока фазового управления 12Таким образом, после достижения коэффициента заполнения максимального значения регулирование выходного напряжения инвертора 2 осуществляется амплитуд" ным регулированием посредством выпрямителя 1 в промежуточном звене 3 постоянного напряжения, а при коэфФициенте заполнения меньшего максимального регулирование выходного на" пряжения преобразователя частоты осуществляется методом ШИМ инвертора 2. При многозонном выпрямителе ШИИ в инверторе 2 осуществляется на первой зоне регулирования, а на последующих зонах регулирование выходного напряжения преобразователя частоты осуществляется амплитудным способом посредством выпрямителя 1, При этом устройство выбора зоны 11 может иметь несколько выходов, по которым информация о зоне поступает в блок 20 25 30 35 40 45 50 Технико-экономическая эффективность предложенного способа определяется повышением коэффициента мощности преобразователя частоты и сни- жением потерь мощности в нем. Формула изобретения Способ управления преобразователем частоты, состоящим из многозонного управляемого выпрямителя и автономного инвертора напряжения, заключающийся в том, что задают сигналы, пропорциональные заданному уровню выходного напряжения преобразователя, и в зависимости от их значе" ний формируют импульсы управления вентилями выпрямителя, формируют управляющие прямоугольные импульсы, коэффициент заполнения которых пропорционален заданному уровню выходного напряжения, и по переднему и заднему фронтам укаэанных импульсов формируют импульсы на включение и выключение вентилей инвертора, а частоту указанных импульсов регулируют в зависимости от сигнала, пропорционального заданному значению частоты, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения коэффициента мощности преобразователя частоты, формируют импульсы на включение вентилей первой зоны выпрямителя с углом регулирования, соответствующим максимальному значению коэффициента мощности выпрямителя, при увеличении коэффициента заполнения прямоугольных импульсов до максимального значения формируют сигнал включения второй и последующих зон управляемого выпрямителя.