Способ управления -фазным преобразователем частоты с непосредственной связью, питающим нагрузку с опережающим током и противоэдс

50 55 Изобретение относится к силовойпреобразовательной технике, в частности к способам управления ш-фазным .преобразователем частоты с непосредственной связью (НПЧ), преобразующим напряжение частоты Г, в напряжение частоты К и используемым дляпитания нагрузки с опережающим токоми противоЭДС для регулирования скорости синхронных двигателей (СД).Цель йзобретения - увеличениеэффективности использования силовогооборудования преобразователя и наРрузкиеНа фиг,1 приведена схема трехфазного мостового НПЧ, реализующегопредлагаемый способ; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие способ;на фиг3 - диаграммы формированияуправляющих импульсов при данномспособе,Преобразователь (Фиг.1) содержитвыпрямительные мосты 1 - 6; соединенные по известной схеме, и нагрузку 7в виде синхронного двигателя (СД).На Фиг,2 приняты следующие обозначения: 8 и 9 - кривые напряжений выпрямительных мостов 1 и 4; 10 - токФазы А СД; 11 - ЭДС фазы АСД; 12 и13 - кривые напряжения выпрямительныхмостов 3 и 6; 14 - линейное напряжение НПЧ; 15 - углы с (о). Кривыетоков и напряжений построены из условия, что сеть и входной трансформатор - бесконечной мощности, синхронный реактанс - Х = 0,8, а коммутационный реактанс двигателя относительно велик, например, Хк = 0,5(под коммутационным реактансом двигателя понимаем тот реактанс, которыйпри известном способе определял быугол коммутации). При данном способе этот реактанс влияет только настепень фильтрации кривой тока двигателя: чем он больше, тем криваяближе к синусоидальной, При указанной величине Х токи ближайших 5-й,7-й, 11-й и 13-й гармоник составляютсоответственно менее, чем 6,7; 4,8;1,5; 1,37Поэтому при построениикривой тока 10 высшие гармоническиене учтены,Пусть нагрузкой является синхронный двигатель и на вентили выпрямителей НПЧ периодически подают отпирающие импульсы. Пусть в системе установился стационарный периодическийпроцесс и к рассматриваемому моменту 5 10 15 О 5 30 35 40 45 времениток проводят вентиливыпрямительных мостов 1 - 3, которыеработают в выпрямительном режиме,В моментв очередной раз подаютотпирающие импульсы, при угле регулирования по высокой частоте= О,на соответствующие вентили мостов 2и 3 и в последний раз за рассматриваемый период низкой частоты на очередной вентиль моста 1. Поскольку винтервале времени 1 - й долженизменить направление ток 10 фазы ято в момент 1, или несколько позжеподают отпирающие импульсы на вентили моста 4, одновременные с вентилями моста 1, но при угле к "- Тчто соответствует инверторному режиму работы этого выпрямителя. Поэтому, как только в момент , ток цспадает до нуля, он сразу же изменит знак и начнет по вентилям моста4 навстречу напряжению питающей сети.В моментпо-прежнему подаютотпирающие импульсы на вентили выпрямительных мостов 2 и 3 при Ы- О, и .впервые за этот такт низкойчастоты на одноименные с ними вентили моста также при М = О, Выпрямитель 4 сразу же переходит в выпрямительный режим. Дальчейшая работавыпрямительных мостов 1 - 6 НПЧпроисходит аналогично рассмотренному,Как следует из кривых 8,9,12,13,выпрямительные мосты НПЧ работаютпри углах регулирования Ф , соответствующих выпрямительному режиму в течение интервалов времени, равныхполовине периода частоты С (с точностью до такта несущей частоты) и,кроме того, в начале каждого пакетаотпирающих импульсов - при углах регулирования, соответствующих инверторному режиму работы. Поэтому этикривые и кривая 14 стабильны и независят от величины Х,При применении данного способакривая выходного напряжения преобразователя становится стабильное и павы.шается коэффициент мощности НПЧ,Степень этого повышения тем больше, чем больше величина Х 1, и чем больше ток нагрузки, Величина угла опережения тока нагрузки может быть установлена минимальной: ф = о вне зависимости от величины Х и тока на"Хгрузки. При этом запас по коммутационной устойчивости превышает величину выбранного угла в тем большейз 1257степени, чем больше величина Х (Какэто следует из кривых 8,9,10, мгновенная величина ЭДС 11 в течениевремени, соизмеримого с углом дпревышает максимальную величину выпрямленного напряжения и после того,как произошел перевод выпрямителя изинверторного режима работы в выпрямительный режим),С увеличением времени работы выпря 10мителей НПЧ увеличивается использование вентилей по току. Только засчет уменьшения коэффициента формытока К использование увеличиваетсяна 103. Благодаря же одновременному 15уменьшению угла и стабилизации кривойнапряжения степень использованиявентилей увеличивается еще больше,Минимизация угла (, особенно заметная в режиме перегрузки или при 20питании НПЧ от источника созимеримоймощности, приводит к уменьшению времени совместной работы противофазныхвыпрямителей (в пределе до одноготакта несущей частоты - фиг,2). Поэтому данный способ позволяет осуществлять непрерывный перевод токанагрузки с одних вентильных групп напротивофазные без уравнительного токамежду ними. С применением данного 30способа исключаются периодическиережимы двухфазного короткого замыкания СД, что вместе с повышением егоК повышает эффективность использования двигателя, уменьшает пульсации .Змомента на его валу и улучшает виброакустические характеристики двигателяи механизма, снижает их износ.Способ позволяет исключить изсостава НПЧ сглаживающий реактор. 782Вместе со снижением коэффициента формы тока К н увеличением К это приводит к увеличению КПД системы источника питания - НПЧ-СД,Принцип построения системы управленйя определяется временными диаграммами формирования управляющих импульсов, На фиг,З приняты следующие обозначения: 16, 17 - последовательности импульсов управления вентильным мостом 1 для работы соответственно в выпрямительном и инверторном .режимах; 18, 19 - то ь,е, но для моста 4; 20 - суммарное напряжение управления мостами 1,4; 2 - напряжение управления мостом 1; 22 - напряжение управления мостом 4; 23 и 24 - соответственно последовательности управляющих импульсов мостов 1 и 4 при известном способе; 25 и 26 - на-. пряжения управления мостами 1,4 при общеизвестном раздельном управлении.Смена полярности кривой напряжения припредлагаемом способе совпадает с моментом перевода очередного ВМ из инверторного режима работы в выпрямительный и определяется моментом подачи первого огпираюшего импульса каждой пачки из последовательностей импульсов 1 6,18, Поэтому изменение знака напряжения прсисходит. скачкообразно. По этой же причине способ не накладывает ограничений на кратность входной и выходчой частот, Отношение частот может быть выражено дробным числом. На фиг,З для наглядности иллюстрации способа соотношение частот выбрано 2;1.Тирах 631 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, 1 Иосква,Ж"35, Ра