Способ совместного управления вентильным преобразователем частоты

с приеоеяииеиие (23) Приоритетосуда ненни нссрм нзоброткрытн омнте нн(йЯ У и у о д и ко вз 3о 3 5 Д 2рне те., .; Лата опубликования описании 1562,7". 72) Авторы изобретений АН,йбоамзв, В В ООЯк и И П Чудинов71) Занвител осибирский электротехнический институт(5 СОВ"1 Е 1 ИО Г у ВВЯ ИяПРЕОБРДЯОВЯЯВ 11 цр.";1 СП Вш Ит1 и осится к сильно тельной технике вентильных прео ы ВПЧ с совм остатки раздельно лее ощутимы в ВПЧ Изобретение отнточной преобразова к предназначено для бразователей частот 1 ) естным управлением бИзвестны два способа управления ВПЧ: с совместным и раздельным управлением вентильными группами, формирующими на нагрузке полуволны тока противоположного направления. 10Оба способа управления ВПЧ подробно исследованы и освещены в литературе 11, )2).Способ раздельного управления, несмотря на преимущество, заключа в ющееся в меньшем потреблении сетевого тока вследствие отсутствия уравнительного тока между вентильными группами, имеет также и существенные недостатки, заключающиеся в появлении"ф люфта в сквозной регулировочной характеристике и зависимости величины последнего от параметров нагрузки, наличия паузы в токе нагрузки при переключении вентильных групп, ограниченности диапазонов регулирования частоты и амплитуды выходного напряжения.Указанные нед го управления наибо Гпредназначенных для целей частотноОегулкьуемого привода переменноготока та как НОиводят куяественноМ" ОГРанЕИЮ ЧаСТО;" БО 1 О Дкапа оьа: нию асО-рского о тайаВыходнОГО напряхенияВ сособах,осьо.;агх на совместном управлении врнтильныи группами,между последнпмц протекает уоавнительный ток, который Ограничивается с по"мОЩью уравнительных реактОров и Обратных связей. Это привОдит к некОторомуувеличению потребляемого тока, однакоспособ совместного управления улучшает гармонический состав выходного напряжения и увеличивает частотныйдиапазон кОторый Ограничиваетсясверху в основном при появлении субГармонивеских со, тавпяющих в уравнитрльнОм напряжении,Известно. что уравнительная ЭДСв реверсивных преобразователях постоянного тока с совместным управлением не содержит постоянной составляющей и поэтому уравнительный токможет быть ограничен с помощью реакторов, В ВПЧ с совместным управлением в спектре уравнительной ЭДС помере уменьшения кратности входнойк выходной частоты появляются суб 64 7838гармонические составляющие, т,е.низкочастотные гармоники вплоть допостоянной составляющей, которые,не мотря на их относительно небольшую величину, могут вызвать появление недопустимых по величине соответсгнующих гармоник тока, так как последние уже не могут быть ограниченыс помощью реакторов,Известен способ, основанный насовместном управлении и ограниченийтока уравнительного контура путемслежения эа отфильтрованным значениемэтого тока 131 . Применение этого способа для преобразователей переменного тока наталкивается на трудности,связанные с инерционностью укаэанного способа, и с особенностью работыВПЧ переменного тока с совместнымуправлением, заключающейся н возникновении в контуре уравнительного тока, кроме уравнительной составляющейтока, дополнительной - циркуляционной, появление которой обусловленспротЙкакием переменного тока нагрузкичерез уравнительный реактор. Амплитуда циркуляционной составляющей токав уравнительном контуре примерно ранна полонине амплитуды тока нагрузкии может н номинальном режиме значительно пренышать уравнительную составляющую,Инерционность указанного способасостоит н том, что сравнивают с заданной пороговой величиной среднеезначение уравнительного тока, получаемое интегрированием.При известных способах ограничения тока уравнительного контура неделается различия между указаннымисостанляющими что допустимо в реверсивных преобразователях прстоянноготока, где циркуляционная составляющая может кратковременно появлятьсятолько в переходном режиме. В ВПЧпеременного тоха циркуляционная составляющая присутствует постоянно,протекает по цепи уравнительногоконтура и ее ограничение недопустимо, так как это приводит к ростувыходного сопротивления преобразователя и значительному искажению выходного напряжения,Целью изобретения янляется расширение частотного диапазона ВПЧ путемувеличения быстродействия ограничения уравнительной составляющей присохранении жесткости внешней характеристики,По предложенному способу совместного управления ВПЧ, основанному навключении вентилей обеих его группиз условия ограничения уравнительнойсоставляющей тока путем сравнения еес заданной пороговой величиной,включение очередного вентиля осуществляют в момент равенстна уравнитель 60 сняэь по уравнительному току согласно предлагаемому способу, Из приведенных эпюров видно,что действие об.ратной связи проявляется только нте моменты, когда импульсы уравнительного тока превышают установленный кой составляющей тока заданной пороговой величине,На фиг 1 представлена блок-схемапреобразователя, реализующая работупо предложенному способу; на фиг, 25(а б, н) даны зпюры напряжений итоков, иллюстрирующие работу БПЧ попредлагаемому способу.ВПЧ содержит две группы вентилей1 и 2, нагрузку 3, подключенную ксредней точке уранкительного реактора 4, пропорциональные датчики тока5, б, 7, пиковый детектор 8, сулматор 9, схему сранкекия 10, обычнуюсистему импульсно-фазового управления вентилями 11,Рассмотрим работу блок-схемы,. начиная с режима холостого хода, прикотором ток нагрузки ранен нулю, Вэтом случае между нентилькыми группами 1,2 протекает только уравнительный ток, .поэтому 1 - -(рСигналыс выхода датчика тока б и пиковогодетектора 8 равны нулю, поэтому навыходе сумматора 9 возникает сигнал,равный удвоенному значению величиныуравнительного тока, Этот сигналпоступает ка один иэ нходсн схемысравнения 10, на другой вход которойпоступает сигнал задания порога ограничения уравнительного тока в,30 В моменты, когда уравнительныйток превышает порог ограничения,импульсом с ныхода схемы сравнения10 запрещается прохождение очередного импульса отпирания вектиля ВПЧ,35 нырабатываемого системой импульснофаэового управления 11.Таким образом, осуществляется задержка момента очередной коммутациидо момента, когда уравнительный ток40 не уменьшится до пороговой величины4 ПТакой способ работы позволяет увеличить отрицательную площадь н уравнительной ЭДС эа счет затягивания ра 45 боты вентиля в инверторном режиме и,тем самым, уменьшить уравнительнуюЭДС, а вместе с тем и уравнительныйток.На фиг, 2 (а, б, в) показаны эпюры напряжений на выходе нентилькыхгрупп 01 и 0,уравнительное напряжение ЧЧр и уравнительный ток р присинусоидальной модуляции углов управления вентилями ВПЧ. Жирной линиейпоказан режим работы ВПЧ при способесовместного управления, когда нетограничения уравнительного тока,Штриховыми линиями отмечены моменты,когда работу совместной системы управления 11 корректирует обратнаяФормула изобретения порог ограничений (в данном примеренулевой)При протекании тока нагрузки ограничение уравнительного тока происходитаналогичным образом и эпюры, приведенные на фиг, 2, не меняются, таккак на вход схемы сравнения 10 попрежнему будет поступать только уравнительная составляющая тока уравнительного контура,Выделение уравнительной составляющей тока в уравнительном, контуре 30для случая., когда ток нагрузки неравен нулю, основывается на особенностях работы ВПЧ с совместным управлением вентильными группами.Как показывает анализ электромагнитных процессов, уравнительная составляющая может быть определена согласно уравнению2 УР.11+-н.м.11гдеу - уравнительная составляющая 20тока уравнительного контура;токи вентильных групп;1 н,м- модуль амплитуды тока нагрузкиСогласно этому уравнению с помощью 25пропорционального датчика тока 6 ипикового детектора 8 определяетсямаксимум тока нагрузки, с помощьюдатчиков тока 5 и 7 - значения токоввентильных групп 11 и 1, Алгебраическое суммирование всех трех величин выше приведенного уравнения осуществляется в сумматоре 9, на выходекоторого возникает сигнал, определяющий уравнительную составляющую токауравнительного контура.Ограничение уравнительной составляющей по ее мгновенным значениямна каждом межкоммутационном интервале, при отсутствии в отличие отизвестных способов фильтрующих звеньев в контуре ограничения, обусловливает предельное быстродействие итем самым расширение частотного диапазона, так как задержка получаетсяменьше периода пульсации преобразователя, а ограничение только уравнительной составляющей тока (беэ уменьшения циркуляционной) обеспечиваетслабую зависимость основной гармоники выходного напряжения от корректирующего действия обратной связи,Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить частотныйдиапазон ВПЧ при сохранении жесткоотивнешней характеристики,Испытания предлагаемого способана стенде мощностью 400 квт показали,что в мощном ВПЧ при относительно небольшом активном сопротивлении уравнительного контура увеличение уравнительного тока при возникновении субгармоник или постоянной составляющейв уравнительной ЭДС становится недопустимым (срабатывает защита) ужена частоте меньшей 25 Гц (при частоте питающей сети 50 Гц), При введенииобратной связи по уравнительной составляющей по предлагаемому способупреобразователь надежно работал дочастоты 40 Гц. При этом постояннаясоставляющая тока в уравнительномконтуре и ток, потребляемый иэ сети,уменьшились в 1,2 - 1,5 раза,Предельный момент АД при работе попредлагаемому способу не изменялся,что свидетельствует о сохранении жесткости внешней характеристики. Способ совместного управления вентильным преобразователем частоты,основанный на включении вентилей обеих групп из условия ограничения уравнительной составляющей тока путемсравнения ее с заданной пороговой величиной, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения частотно.го диапазона при сохранении жесткостивнешней характеристики, включениеочередного вентиля осуществляют в момент равенства мгновенного значенияуравнительной составляющей тока, упомянутой заданной пороговой величине,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Шипилло В,П. Автоматизированныйвентильный электропривод, И.,Энергия, 1969, с,124-1452, Грабовецкий Г,В, Некоторые вопросы динамики вентильных преобразователей частоты. И., Электричество,1975, 9 23. ЕТЕ - А Вд. 90 (1969) Н 14,647835 2/50 Тираж 85 б ЦНИИПИ Государственного поделам изобретений 113035, Москва, Ж, РаушПодписное комитета Ссср открытий. ская наб д,4/5акаэ город, ул.Проектная, 4 Филиал ППП Патентф Составитель Г,йыцык актор Д,Зубов Техред 3. ЧужикКорректор Л.Веселовс