Устройство для управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскии Социалистических Республик(и) 61 559 О 1) Дополнительное к авт. сви 22) Заявлено 251175 (21) 2192361/24 присоединением заявки РЙ -(51) М. Кл. Н 02 Р 13/3 иоритет -осударствеииыи комитетовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий Ж 26 3) УДК 621. 314. 27(43) Опубликовано 1507,78.Бвллетен (45) Дата опубликования описания 2 1.06.78(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ ПОСРЕДСТВЕННЫМ 1 Ь Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано при построении системы управлениянепосредственными преобразователями частоты с естественной коммутацией, применяемыми в централизованных системах электроснаб жения подвижных объектов, где предьявляются повышенные требования к качеству выходного напряжения.Известны устройства для управле- ния трехфазными непосредственными преобразователями частоты с естественной коммутацией, содержащие трехфазный задающий генератор, каналы отрицательной обратной связи по фор. ме кривой выходного напряжения с фильтрами на двойных Т-образных мостах, состоящих из резисторов и конденсаторов, которые преобразуют низкочастотные и высокочастотные плечи мостов, и с интеграторами, включенными между входами двойных Т-образнЫх мостов и выходными выводами преобзазователя, а также чувствительные органы регуляторов напряжения, причем выходы каждого Т-образного моста зашунтированы последовательными КС-цепочками 1 Д,2, Однако наличие отдельного трехфазного задающего генератора с синусоидальной формой кривой и регулируемой амплитудой выходного напряжения резко усложняет схему указанных устройств. Частота трехфазного задающего генератора может не совпадать с частотой настройки двойных Т-образных мостов, в результате чего по цепи отрицательной обратной связи по форме кривой проходит значительная величина основной гармоники выходного напряжения преобразователя частоты, снижая тем самым коэффициент усиления канала отрицательной обратной связи по дополнительным составляющим выходного напряжения преобразователя. Кроме того,1 трудность настройки трех двойных Т-образ- ных мостов на заданную частоту приводит к их различным амплитудно-и фазочастотным характеристикам по каждой из фаз, что, в свою очередь приводит к различному гармоническому составу выходного напряжения преобразователя по каждой фазе нагрузки.Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что точки соедМ- нения резисторов и конденсаторов каждого высокочастотного плеча двойных Т-образных мостов соединены между собой через резисторы, а общая точкакаждой иэ ЦС-цепочек подсоединена кистоку полевого транзистора, затворкоторого связан с чувствительным ор-ганом регулятора выходного напряжениясоответствующего выходного выводапреобразователя.Такое выполнение устройства пс(эноляет исключить отдельный трехфазныйзадающий генератор с регулируемойамплитудой, что уроцааГ его схему,а также улучшить форму кривой выход- )0ного напряжения преобразователя, таккак все три двойных Т-образных мостаэа счет их взаимной синхронизацииимеют одинаковую частоту и, следовательно, одинаковые амплитуды и фазочастотные характеристики.На чертеже дана принципиальнаяэлектрическая схема описываемого устройства.Генератор 1 переменного тока подключен к трехфазному преобразователю2 частоты с непосредственной связью,каждый из выходных выводов 3-5 которого связан с соответствующей фазой6-8 нагрузки. Управление силовыми 25тиристорами каждой фазы преобразователя осуществляется системой управления с фазами 9, 11.Для получения на выходе преобразователя частоты синусойдальной Формы 30кривой напряжения на вход системыуправления каждой фазы преобразователя подается синусоидальный модулирующий сигнал, частота которого определяет частоту выходного. напряжения,преобразователя, а величина напряжения - напряжение на выходе преобразователя,В общем случае н кривой выходногонапряжения преобразователя частотысодержатся как высшие, так и низшие(ниже основной) гармоники, включаясубгармоники и постоянную составляющую. При резко нелинейной нагрузкеи различных асимметриях в многоканальной системе управления преобра 45зователем искажения усугубляются.Для улучшения формы кривой выходного напряжения преобразователя используется отрицательная обратнаясвязь по Форме кривой выходного напряжения, принцип работы которой основан на том, что из кривой выходногонапряжения вычитается основная гармоника, а оставшиеся гармоническиесоставляющие, за исключением гармонических на частотах коммутации, которые убираются силовыми фильтрами12-14, заводятся н противоФазе в систему управления.В качестве фильтра, исключающегоосновную гармонику н цепи отрицательной обратной связи по форме кривойвыходного напряжения, используютсядвойные Т- бразные мосты 15-17 сооветстненно н каждой фазе нагрузки.65 Эти мосты содержат два Т-образныхплеча: низкочастотное плечо, состоящее из резисторов 18 и 19 и конденсатора 20, и высокочастотное плечо,состоящее ив конденсаторов 21 и 22и резистора 23.Операционные усилители 24 и 25служат для развязки двух плеч мостаи упрощения настройки, а операционный усилитель 26 - для усиления иинвертирования сигнала с выхода двойного Т-образного моста. Цепь релаксатора на усилителе 27, сопротивлениях 28-30 и конденсаторах 31 и 32служит для возбуждения двойного Т-образного моста,Т-образный мост работает следующим образом.При включении в результате действия положительной обратной связи(сопротивления 28 и 29) происходитскачкообразное изменение напряженияна входе усилителя 27. Этот перепаднапряжения подается на нход фильтра(неинвертирующий вход усилителя 33),настроенного на частоту основной гармоники. В результате этого на выходдфильтра, (входе усилителя 26) выделя-,ются все гармоники, кроме основной,на которую настроен фильтр. Усилите 4 ь26 инвертирует и усиливает напряжение фильтра, что приводит к компенсации тех гармоник н точке 34, частоты которых отличны от резонанснгфчастоты фильтра.Таким образом, н точке 34 формируется полуволна напряжения синусоидальной формы.Для обеспечения трехфазной работы двойные Т-образные мосты 15-17связаны между собой сопротивлениями35-37 н точках 38-40. Для повышениякачества формы кривой выходного напряжения на вход двоййого Т-образного моста (инвертирующий вход усилителя 33) подается выходное напряжение преобразователя частоты черезинтегратор (усилитель 41 и конденсатор 42), исключающий из выходногонапряжения гармоники, частотыкоторых выходят эа полосу пропусканияпреобразователя частоты.На выходе двойного Т-образногомоста выделяются гармоники выходногднапряжения, кроме основной, и постоянная состанляющая. 1 точке 34 имеется эталонное напряжение с наложен"ными на него в противофазе гармониками выходного напряжения. Этот сиг"нал поступает в систему 9 управлений.Для регулирования служит цепь,содержащая полевой транзистор 43 ичувствительный орган напряжения 44.Выходное напряжение поступает начувствительный орган напряжения 44,который выдает сигнал на затвор полевого транзистора 43. При изменении5 61 сопротивления полевого транзистора регулируется амплитуда эталонного сигнала в точке 34, а следовательно, и выходного напряжения.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет улуч".чть форму кривой выходного напряжения и исключитв специальный трехфазный задающий ге нератор с синусоидальной формой крич вой и регулируемой амплитудой напря жения из систем управления непосред 4 ственными преобразователями частоты за счет замыкания в кольцо двойных Т-образнык мостов в цепях Отрицател 4" ной обратной связи по форМе кривой выходного напряжения преобразовател. Формула изобретенияустройство для управления трехфа- ным непосредственным преобразователем частоты, содержащее трехфазный задающий генератор, каналы обратной связи по форме кривой выходного нап ряжения с фильтрами на двойнЫХ Т-образных мостах, состоящих из резисто. ров и конденсаторов, которые образу ют низкочастотные и высокочастотные плечи мостов, и с интеграторами, включенными между входами двойных 5590Т-образных мостов и выходными выводами преобразователя, а т. кже чувствительные органы регуляторов напряжения, причем выходы каждого Т-образного моста эашунтированы последова= тельными КС-цепочками, о т л и ч а к)- щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения качества выходного напряжения, точки соедйнения резистс- ров и конденсаторов каждого высокочастотного плеча двойных Т-образных мостов соединены между собой через 10 резисторы, а общая точка каждой иэНС-цепочек подсоединена к истоку по.левого транзистора, затвор которого связан с чувствительным органом регулятора выходного напряжения соот ветствующего выходного вывода преобраэователя. Источники информации, принятые вбвнимание при экспертизе: р 1. Разработка системы управлениядля непосредственного преобразователя частоты с естественной коммутацией.Отчет по НИР, этап ЪЧ, Новосибирск, Новосибирский электротехнический институт,. 1972.2 Сборник Современные задачипреобразовательной техники. Вып.5, Киев, 1975, с, 167-173,. 615590 Тираж 892 Подписноедарственного комитета Совета Министров СССпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 921/44 НИИПИ Го