Способ управления трехфазным преобразователем частоты с широтноимпульсным регулированием напряжения

11 1, 655061 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.03,79(51) М. Кл.-Н 02 Р 13 Гасударственный комите СССР о делам изобретений и открытий(088,8) 72) Авторы изобретения ошин и М, М. Абрам(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С ШИРОТНОИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИ20 Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях частоты без явно выраженного звена постоянного тока с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения, предназначенных для частотно-регулируемого электр опривода с двигательным и рекуперативным режимами работы, или в автономных инверторах.Известный способ управления преобразователями частоты без явно выраженного звена постоянного тока предусматривает раздельное управление тиристорами катодных и анодных групп путем поочередного формирования сигналов для включения тиристоров катодных и анодных групп в выпрямительном и инверторном режимах в зависимости от сигналов генератора управления и индикаторов направления тока. При этом алгоритм импульсов, формируемых для включения тиристоров катодной группы в выпрямительном режиме, может быть определен выражением В=Г Т, а в инверторном режиме И=ТГ, где Г, - сигналы генератора управления (ГУ) на включение тиристоров катодной группы; Т и Та сигналы индикатора направления тока (ИНТ) соответственно в катодной и анодной группах. Недостатком известного способа управления является его приемлемость для статической нагрузки лишь для отдельных режимов работы в случае нагрузки преобразователя на асинхронный двигатель, так как при значительно отстающем сдвиге тока выходное напряжение преобразователя нестабильно,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ управления трехфазным преобразователем частоты с широтно-импульсным регулированием напряжения, заключающийся в том, что поочередно формируют сигналы для включения тиристоров катодных и анодных групп в выпрямительном и инверторном режимах в зависимости от сигналов генератора управления и индикаторов тока. Недостатком данного способа являютсяограничения в крайних пределах регулирования напряжения в преобразователях с широтно-импульсным регулированием (ШИР) ввиду конечного времени между очередными срабатываниями одного коммутирующего узла и зависимость выходного напряжения преобразователя от режима работы нагрузки.Целью изобретения является получение ЗО независимости выходного напряжения преобразователя от режима работы нагру:ки и расширение диапазона регулирования напряжения.Поставленная цель достигается тем, что сигналы на включение тиристоров в выпрямительном и инверторном режимах дополнительно регулируют на интервалах между сигналами генератора управления путем замены сигналов инверторного режима сигналами выпрямительного режима в том случае, если направление тока в фазе противоположно формируемой полуволне напряжения.Кроме того, две очередные искусственные коммутации тиристоров осуществляют раз.ными узлами коммутации.Схема устройства, реализующего описываемый способ управления трехфазным преобразователем для одной его фазы, приведена на фиг. 1; на фиг. 2, а даны диаграммы, поясняющие способ управления преобразователем в режиме потребления энергии; на фиг. 2, б - то же, в режиме генерирования, где М и Ма - модулирующие сигналы генератора управления для катодной и анодной группы; Г и Г - выходные сигналы генератора управления; Т и Т - сигналы индикатора направления тока; В и В, - сигналы на включение тиристоров в выпрямительном режиме; И, И, - сигналы на включение тиристоров в инвертном режиме; АВ ЬВа - сигналы выпрямительного режима, включаемые на интервалах между сигналами генератора управления.Сигналы на срабатывание узлов искусственной коммутации тиристоров катодных и анодных групп ХКи ХКа разделены по принципу совпадения с моментами окончания выпрямительных режимов В, В, и ЛВ, ЬВа, т. е. соответственно ХК,ХКа, и ХК ХКа,Устройство, реализующее описываемый способ управления трехфазным преобразователем (фиг. 1), содержит логические элементы ИЛИ в 1 и 2 с одной группой прямых и второй группой инверсных входов, логические элементы И 3 - 6 с двумя прямыми и одним инверсным входом, логические элементы ИЛИ 7 - 12, логические элементы И - ИЛИ 13, 14 с двумя группами прямых и инверсных входов, элементы задержки 15 - 18.Диаграмма на фиг. 2, а соответствует режиму работы преобразователя, когда отстающий сдвиг тока перекрывает интервал разрыва между сигналами генератора управления. При описываемом способе управления алгоритм формирования сигналов выпрямительного режима для катодной и анодной группы определяется выражения- МИ:В=Г, М, ,+В, В,=Г, МТ+В где ЬВ -- ТкМаГа ,ЬВа = Та МГ - сигналы выпрямительного режима,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 включаемые дополнительно на интервалах между сигналами ГУ взамен сигналов инверторного режима, соответственно в катодной и анодной группе.Если управление инверторным режимом осуществляется через тиристоры, например, в преобразованиях с неявно выраженным звеном постоянного тока, то алгоритм включения инверторного режима определяется выражениямиИ: 1 МТа+ 11 аМа ,Иа --Га Ть Ма+ ТаМГк.Сигналы ХК, и ХКуправляют искусственными коммутациями, совпадающими с моментами окончания сигналов В и Ва соответственно. В рассматриваемом режиме эти сигналы формируются через интервалы, равные периоду несущих сигналов, а коммутации, управляемые сигналами ХК, и ХКасовпадающие с моментами окончания дополнительных сигналов выпрямительного режима ЛВ и ЛВ - с вдвое меньшей частотой. Поскольку в одной конкретной фазе при наличии сигнала ЛВ коммутация, включаемая сигналом ХК, или ХКа не производилась, то при крайних пределах регулирования напряжения, например предельно узких сигналах ЬВ, две очередные коммутации производятся в разных фазах преобразования, т. е. по изолированным контурам. Если при этом каждую из коммутаций производить отдельным узлом коммутации, то почти полное их совпадение не приведет к образованию короткозамкнутых контуров для перезаряда коммутирующих конденсаторов напряжением питающей сети, т. е. не нарушит работу узлов коммутации. Данный способ управления при обращенном режиме работы преобразователя (фиг.2, б) соответствует работе двигателя в режиме рекуперации энергии. В этом режиме работы отстающий сдвиг тока перекрывает все интервалы между сигналами ГУ, формирующими одну пол уволну напряжения, каждый из которых заполняется дополнительным сигналом ЛВ, которые одни в данном случае формируют сигналы выпрями- тельного режима, В соответствии с этим включение искусственных коммутаций производится только сигналами ХК, и ХКаПри осуществлении двух очередных искусственных коммутаций разными узлами или разделении сигналов включения искусственных коммутаций по указанному принципу на две группы (ХК ХКа, и ХК ХКа, ) при условии, что каждая группа сигналов управляет отдельным узлом коммутации, частота срабатывания каждого из узлов не будет превышать частоты несущих сигналов, а взаимный фазовый сдвиг моментов коммутации может быть произволь 655061 6ным, не ограничивающим пределы регулирования напряжения прсобра оватся,Логическое устройство, реализующееописываемый способ управления трехфаным преобразователем, принципиальная 5схема которого приведена на фиг. 1, работает следующим образом,Входные сигналы элементов 1 и 2 соответственно для катодной и анодной группыпоявляются при наличии сигналов генератора управления в случас отсутствиясигнала индикатора направления тока противоположной группы в течение всего полупериода формируемой полуволны напряжения, что определяется инверсным входом 15модулирующего сигнала противоположнойполуволны. Сигналы с выходов элементов1 и 2 направляются соответственно на элементы 7 и 8 для формирования сигналоввыпрямительного режима катодной и анодной групп В, и Ви на элементы задержки 15 и 16, формирующие сигналы управления коммутаций соответственно катодных и анодных групп данной фазы. На элементах 5 и 9 суммируются аналогичные 25сигналы всех трех фаз, и на их выходахформируются сигналы включения одногоузла искусственной коммутации ХК иХКа, соответственно для катодных ианодных групп тиристоров. 30Элементы 3 и 4 формируют дополнительные сигналы ьключения выпрямительногорежима соответственно для катодной ианодной группы, которые появляются наинтервалах между сигналами генератора 35управления при наличии модулируюшегосигнала и сигнала ИНТ противоположнойгруппы данной фазы, Элементы задерхкки16 и 18 формируют сигналы данной фазына включение второго узла коммутации. 40Сформированные сигналы включения искусственной коммутации проходят черезэлементы 5, 6 только в том случае, еслиокончание сигналов ЛВ не совпало с исчезновением тока формируемой голуволны, 45так как в этом случае нет надобности вискусственной коммутации, Элементы 11 и2 суммируют эти сигналы со всех трехфаз, формируя сигналы включения второго узла искусственной коммутации ХКа. ,50и ХКа,.Сигналы на включение инверторного режима катодных и анодных групп формируют.я элсментамп 13 и 14, каждый из которых имеет две группы входов соответственно с модулирующим сигналом своей и противоположной группы.На интервале формируемой полуволны напряжения инверторный режим включается в интервалах между сигналами генератора управления данной группы и сигналамп ЛВ противоположной группы, На интервале противоположной полуволны напряжения инверторный режим включается при наличии сигнала ИНТ за исключением периодов наличия сигнала ЛВ данной группы.Применение описанного способа решает задачу управления и улучшения гармоничс кого состава выходного напряжения и тока в обратимом преобразователе частоты с широтно-импульсным регулированием, предназначенным для частотно-регулируемого электропривода, позволяя получить независимость выходного напряжения преобразователя от режима работы нагрузки.Формула изобретения1, Способ управления трехфазным преобразователем частоты с широтно-импульсным регулированием напряжения, заключающийся в том, что поочередно формируют сигналы для включения тиристоров катодных и анодных групп в выпрямительном и инверторном режимах в зависимости от сигналов генератора управления и индикаторов напряжения тока, о т л и ч а ющи й с я тем, что, с целью получения независимости выходного напряжения преобразователя от режима работы нагрузки, сигналы иа включение тиристоров в выпрямительном и инверторном режимах дополнительно регулируют на интервалах между сигналами генератора управления путем замены сигналов ипвсрторного режима сигналамп выпрямптельного режима в том случае, если направление тока в фазе противоположно формируемой полуволне напряжения.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования напряжения, две очередные искусственные коммутации тиристоров осуществляют разными узлами коммутации.Еа Ии аа еУаЕ ставитель О, Наказная евятов шинков арасова е ираж 8 е кае аказ 850/ б Изд.22Подписное сударственного к ам изобретений 113035, Москва,Раушская наб.,О Го о дел фцг ография, пр, Сапунова, 2 4 Ье Юа дЮа гк езау РедакторТехред А,Корректор итета СС открыти -35, 4/5