Способ управления -фазным преобразователемчастоты c непосредственной связьюи искусственной коммутацией

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических . Республик(23) Приоритет 2826004/24-07 2 Р 13/16 осударствеииый коми СССР по деяам изобретеии и открытийБюллетень ЙЯ публиковано 1506 ата опубликования) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ е-ФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ И ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИЕЙ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования многофазных, в частности трехфазных, напряжений в общепромыпленных и автономных системах электроснабжения стабильной или изменяющейся частоты при подключении к ним. различных несимметричных нагрузок.ОИзвестен способ управления цреобразователем частоты с непосредственной связью (НПЧ) и искусственной коммутацией, состоящий в том, что циклически подключают на равные отрезки времени фазы нагрузки к фазам питающей сети с помощью полупроводниковых ключей переменного тока 11.Однако этот способ не обеспечивает симметрирования напряжения при подключении к сети различных20 несимметричных нагрузок.Наиболее близким по технической сущности и достигаемсму результату к изобретению является способ управления тп-фазным преобразователемчастоты с йепосредствеыной связью и искусственной коммутацией, выходная частота которого равна сумме или разности частот сети и управления, вентилями, нагруженным на реактор, 30 ссстоящий в том, что формируют последовательности распределяемых по вентилям импульсов управления 2.Однако пофазное регулирование сетевого тока в широких пределах сопровождается ухудшением его гармонического состава, что ограничивает область применения данного способа сравнительно небольшими значениями несимметрии напряжений сети.Цель изобретения - расширение глубины регулирования тока обратной последовательности.Указанная цель достигается тем, что согласно способу управления тп-Фазным преобразователем частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, выходная частота которого равна сумме или разности частот сети и управления вентилями, нагруженным на реактор, выделяют из напряжений сети тп-Фазную сис тему напряжений обратной последовате льности, синхронизируют импульсы управления вентилями, напряжением обратной последовательности, после чего Фазу импульсов изменяют пропорционально модулю напряжения обратной последовательностиН а фиг . 1 предст авлен а блок-схемаустройства, реализующая предлагаемыйспособ; на Фиг. 2 - кривая напряженияреактора без постоянной составляющей;на фиг.З - диаграмма импульсов управления вентилями; на фиг.4 - криваянапряжения реактора, содержащая,постоянную составляющую; на фиг.5диаграмма импульсон управления вентилями, сдвинутых на угол 30 относительно выбранного начала отсчета;на фиг.б - кривая тока в реакторе;на фиг7 - регулировочная характеристика устройства.Схема устройства содержит обычный непосредственный преобразователь частоты (ПЧ) 1, выполненныйна вентилях с двухсторонней проводимостью, нагруженный на однофазный реактор 2 с линейной вебер-амперной характеристикой. Система упранления преобразователем содержитдатчик 3 напряжений обратной последовательности, с помощью которого производится синхронизация импульсовуправления вентилями, вырабатываемыхформирователем 4, а также их последующий сдвиг по фазе с помощьЮФазосдвигающего устройства 5. Преобразователь подключен к многофазной сети параллельно нагрузке б,вызывающей несимметрию линейных напряжений,Несимметричную систему напряжений можно представить в виде суммы прямой, обратной и нулевой последовательностей, при этом векторынапряжений прямой и обратной после довательностей вращаются в противоположных направлениях, Учитывая это,рассмотрим вначале работу схемы припитании ее напряжением обратнойпоследовательности. Для простотыпримем, что ПЧ выполнен по нулевойсхеме, число фаз сети равно трем еа индуктивность реактора бесконечновелика. При появлении в сети напряжения обратной последовательности навыходе датчика 3 выделяется трехфазная система напряжений обратнойИ п сгпоследовательности А , С , Б (фиг.2).Указанные напряжения используютсядалее для синхронизации 120-ти градусных импульсов управления, вырабатываемых в Формирователе 4, частотакоторых ранна частоте сети. За на,чало отсчета:примем момент времени,когда середина импульса управлениясфовпадает с началом синусоиды напряения обратной последовательности(фиг3). Если такие синхронизированные импульсы управления, имеющиечастоту сети, подаватель на вентилиПЧ, минуя фазосдвигающее устройство5, то на выходе ПЧ формируется криваянапряжения пилообразной формы (выделена штриховкой на фиг.2), не содержащая постоянной состанляющей,поскольку площади, ограниченные положительными и отрицательными участ 60 65 делительный трансформатор распространяется по сети. Независимо от причин возникновения несимметрии напряжения на шинах ПЧ представляет для источника обратной последовательностин11 регулируемую нагрузку с очень ками кривой Пр;), равны между собой. Как следует из фиг.2, при данном алгоритме управления кривая напряжения реактора формируется из равных участков синусоид напряжений обратной последовательности, а реакторциклически подключается на одинаковые интервалы времени к отстающейФазе (АС " - ъ В" - А" - ). Ток н реакторе при этом не протекает, поскольку постоянная составляющая в приложенном к реактору напряжении отсутствует, а для переменной составляющей индуктивное сопротивление реактора бесконечно велико. Если сигналом, пропорциональным амплитуде (модулю) напряжения обратной последовательности, с помощью Фазосдвигающего устройства 5 осуществить сдвиг по Фазе импульсов управления на угол 8.например, в сторону отставания (фиг,5) 20 то в кривой напряжения реакторапоявляется постоянная составляющая(Фиг,4), в реакторе протекает выпрямленный ток 3,",1 . Поскольку суммаактивных сопротивлений реактора и 25 вентилей очень мала, то даже незначительное увеличение угла О (отнуля до нескольких градусов) вызывает большое изменение тока в реакторе (от нуля до номинального токареактора). Учитывая, что при малыхуглах 6 величина з 1 п 0 = В , можно считать, что для предлагаемогоспособа регулировочная характеристика(Фиг.7) линейная. Индуктивность реактора не влияет на величину постоянной составляющей тока. Кривая сетевого тока ПЧ в рассматриваемом случае является током обратной последовательности и имеет вид прямоугольников длительностью 120 эл.град.40 (подобно сетевому току выпрямителясобранного по трехфазной нулевой схеме), амплитуда которых плавно регулируется в зависимости от угла сдвига импульсов управления. При этомза счет протекания данного токавозникает падение напряжения обратной последовательности на элементахэлектрической сети (трансформаторах,линиях, реакторах), поэтому уровень 50 напряжения обратной последовательностив месте подключения ПЧ может бытьснижен до сколь угодно малой величины, Если несимметрия напряжений сети создается несимметричной нагрузкой, подключенной к тем же шинам,что и ПЧ, то блок обратной последовательности нагрузки практическивесь замыкается на ПЧ, и только незначительная его часть, создающая напряжение 11" на шинах, через распремалым активным сопротивлением (близкую к короткому замыканию) в виде управляемого выпрямителя (с, с.х,-90 ), замкнутого на реактор. Режим выпрямления является следствием циклическо,го переключения реактора на отстающее напряжение с частотой, разной частоте сети (Й =6/4. В этом случае частота основной гармоники равна ну лю, что соответствуат постоянному току, так как Ю=Ю -Й = О. Если индуктивность реактора конечная, то ток реактора несколько отличается от идеально сглаженной формы, и в нем, а соответственно и в сетевом токе, появляются небольшие пульсации, практически не сказывающиеся на ра ботоспособности, глубине регулирования и регулировочных характеристиках устройства, Поскольку векторы напряжений прямой и обратной последовательностей вращаются в противоположные стороны, то по отношению к прямой последовательности П реак( тор уже переключается на опережающую фазу, например, напряжение фазы (зажима) С сети отстающее для обратной последовательности и определяющее для прямой. В этом случае, как следует из принципа работы ПЧ, частота основной гармоники напряжения реактора, формируемого из отрезков кривых прямой последовательности,30 равна сумме частот сети и управления вентилями И=04+ Я М+ Юч.=2 Ю или 100 Гц для общепромышленных сетей. Расчеты показывают, что при достаточно больших индуктивностях реакторавеличина переменного тока в нем за счет напряжения прямой последовательности невелика (до 4-5 от тока обратной последовательности) и им можно пренебречь. Для исключе О ния протекания тока нулевой последовательности, имеющего частоту сети, достаточно использовать такие схемы ПЧ, которые не имеют соединения с нулевым проводом сети (например, мостовые).Применение предлагаемого способа позволяет разобрать новый класс регулируемых в широком диапазоне симметрирующих устройств, с хорошей формой кривой тока обратной последовательности, особенно в тех случаях, когда модуль и фаза напряжения обратной последовательности непрерывно изменяются во времени, а также в автономных системах электро" снабжения с изменяющейся частотой.Формула изобретенияСпособ управления в-фазным преоб-. разователем частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, выходная частота которого равна сумме или разности частот сети и управления вентилями, нагруженными на реактор, состоящий в том, что формируют последовательности распределяемых по вентилям импульсов управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения глубины регулирования тока обратной последовательности, выделяют из напряжений сети е-фазную систему напряжений обратной последовательности,син. хронизируют импульсы управления вентилями напряжением обратной последовательности, после чего фазу импульсов изменяют пропорционально модулю напряжения обратной последовательности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 353314, кл, Н 02 7 3/18, 1970.2. Авторское свидетельство СССРР 420046, кл. Н 02 д 3/18,1970..4/ илиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектн ВНИИПИ Госуд по делам и13035 у Москв СоставительТехред З. фан Тираж 730ственного комитета СССбретений и открытийИ, Раушская наб.,вКОРРектоР С Шекмар