Способ управления однофазным вентильным преобразователем частоты

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1650202 Союз Советских Социалистических Республик) Заявлено 16,07.76 (21) 2386373/24-0 соединением заявкиГосударстоеиимБ комитет СССР по делам изобретений и откытий(45) Дата опубликования описания 28.02.7 53) УДК 621,3142) Авторы изобретени идловский, В. С. Федий, А. В. Попов и А, В. Козл тродинамики АН Украинской Институт эл(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам управления вентильными преобразователями, выходная частота которых равна разности частот сети 1 и управления, нагруженных на реакторы с линейной характеристикой.Оно может быть использовано для разработки средств повышения качества электрической энергии в одно- и многофазных сетях стабильной или изменяющейся частоты с нелинейными нагрузками, в кривой потребляемого тока которых имеет место постоянная или низкочастотная составляющая (например, тиристорные регуляторы мощности с фазовым управлением, однофазная сварка, дуговые печи, выпрямители для заряда емкостных накопителей, электротехнические источники асимметричного тока и др.).Известные способы управления вентиль- ными преобразователями частоты предлагают такое управление вентилями, при котором фазу импульсов управления не изменяют по отношению к максимуму питающего напряжения 1, 2.Из известных способов управления наиболее близким по технической сущности является способ управления однофазным вентильным преобразователем частоты, где управление вентилями производят с частотой, равной половине частоты сети 3.Недостатком известного способа управления является то, что импульсы управле ния жестко синхронизируют с фазой напряжения питающей сети. При таком способе управления преобразователь не может генерировать в сеть постоянную или низкочастотную составляющую тока, регулируе мую по величине и знаку.Целью изобретения является компенсация постоянной или низкочастотной составляющей тока, потребляемого из питающей сети нелинейной нагрузкой. При этом преобразователь генерирует в сеть постоянную или низкочастотную составляющую тока, равную по величине и противоположную по знаку току нелинейной нагрузки.Для этого в известном способе управления однофазным вентильным преобразователем частоты, нагруженным на реактор с линейной характеристикой, управление вентилями которого производят с частотой, равной половине частоты сети, дополнительно формируют постоянную или низкочастотную составляющую тока, равную по величине и противоположную по знаку аналогичной составляющей в токе нелинейной нагрузки, а фазу импульсов управления вентилями регулируют в пределахот - 45 эл, град, до +45 эл. град. по отношению к максимуму напряжения сети.На фиг, 1 представлена схема одного извариантов реализации предлагаемого способа управления преобразователем, когдапоследний используется в качестве компенсатора постоянной составляющей тока,потребляемого из сети однофазной нелинейной нагрузкой, питаемой от генератора 10переменного тока; фиг. 2 - то же, нагрузкой, питаемой от трансформатора; фиг. 3 -кривые токов и напряжений в силовыхэлементах схемы преобразователя; фиг. 4 -зависимость относительной величины постоянной составляющей тока от начальнойфазы импульсов управления вентилямипреобразователя.На фиг. 1, 2 обозначено: нелинейная нагрузка 1, подключенная непосредственно к 20генератору перемениого тока 2, либо черезсогласующий трансформатор 3; однофазный вентильный преобразователь частоты,выполненный по трансформаторной 4, либомостовой 5 схемам, на вентилях с двусторонней проводимостью 6; реактор с линейной характеристикой 7.Система управления 8 вырабатываетимпульсы управления вентилями с частотой, равной половине частоты сети, кото- З 0рые фазосдвигающим устройством 9 сдвигают на требуемый угол по отношению кмаксимуму напряжения питающей сети взависимости от сигналов датчика тока 10.Работу данного преобразователя, нагруженного на индуктивную нагрузку, можноописать следующим выражением (за начало отсчета принят момент времени, когданапряжение сети проходит через максимальное значение):40" з 1 п 2 Я+ - " в 1 пЫ,ГЬ У 1,где 1 - мгновенное значение потребляемого тока;45У, К - соответственно, амплитудноезначение и угловая частотанапряжения питающей сети;Ь - индуктивность, реактора;Я - начальная фаза импульсов 50управления.Как видно из приведенного уравнения, вкривой потребляемого тока содержится постоянная составляющаяУ= " з 1 п 2 Я 55ИЬи переменная составляющаяУ - " з 1 пИ,1 П.которая не зависит от величины угла Я.Высшие гармоники в кривой тока отсутствуют,4В качестве примера (фиг. За) приведены кривые напряжения на реакторе Ур(1) (фиг. Зб) - тока в реакторе гр(1) н (фиг. З,в) - сетевого тока ,(1) соответственно для углов 9=+15 и 9=+45. В последнем случае уровень постоянной составляющей будет максимальным.На фиг, 4 приведена кривая, изображающая зависимость величины постоянной составляющей (в относительных единицах) от величины и знака начальной фазы импульсов управления Я. Из этого графика следует, что, регулируя величину указанной фазы от - 45 до +45, можно плавно регулировать (от нуля до максимума), а также изменять знак постоянной составляющей в кривой сетевого тока преобразователя.Аналогичным способом производят компенсацию низкочастотной составляющей сетевого тока нелинейной нагрузки: при этом фазу импульсов управления в зависимости от сигналов датчика тока 10 изменяют дискретно через период питающего напряжения.Использование предлагаемого изобретения позволит повысить качество электрической энергии в сетях с нслинейными нагрузками за счет компенсации постоянной или низкочастотной составляющей тока, потребляемого этими нагрузками, а также четных гармоник, возникающих при подмагничивании постоянной составляющей магнитопроводов силовых трансформаторов,Ф ор мула изобретения Способ управления однофазным вентильным преобразователем частоты, нагруженным на реактор с линейной характеристикой, управление вентилями которого производят с частотойравной половине частоты сети, отличающийся тем, что, с целью компенсации постоянной или низкочастотной составляющей тока, потребляемого нелинейной нагрузкой, дополнительно формируют постоянную или низкочастотную составляющую тока, равную по величине и противоположную по знаку аналогичной составляющей в токе нелинейной нагрузки, а фазу импульсов управления вентилями регулируют в пределах от - 45 эл, град. до +45 эл. град, по отношению к максимуму напряжения сети.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии Мо 48 - 44971, кл. Н 02 М 5/26, 1972.2. Авторское свидетельство СССР Мо 443446, кл. Н 02 М 1/08, 1972,3. Патент США Мо 18854, кл. Н 02 М 5/30, 1973, 650202650202 Е г"ггг 3 едактор Ю, Челюк аказ 2709/13 Изд,158 Тираж 865 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская паб., д. 4/5 ипография, пр. Сапунова, 2 Составитель О. Наказн Техред А. Камышников ректоры: Р. Беркович и А. Степанова