Способ управления инвертором, нагруженным на асинхронный двигатель

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано преимущественно на электроподвижном составе с тяговым асинхронным приводом.Известен способ синусоидальной 5широтно-импульсной модуляции, осуществляемый путем коммутации каждого плеча шестиплечного трехфазного. инвертора напряжения в течение всегопериода инвертируемого напряжения с.110переменной длительностью импульсов втечение этого периодами.13.Недостатками данного способа являются повышенная установленная мощность ИН, увеличенные потери в них, 15а также необходимость в тиристорах свесьма малым временем выключения.Для реализации способа необходимасложная, недостаточно надежная сис- .тема управления,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемо.му эффекту является способ 23, согласно которому задают напряжение управления рабочей частотой, преобразуютего в треугольное напряжение несущей, частоты, пропорциональной рабочейчастоте с коэффициентом пропорциональности, определяемым заданной зоной изменения сигнала управления, задают напряжение управления выходнымнапряжением инвертора и сравниваютего с вышеуказанным треугольнымнапряжением несущей частоты, в результате чего формируют основную последо- З 5вательность прямоугольных импульсови распределяют ее по вентилям инвертора. При поступлении импульсов навентили инвертора происходит их замыкание, в результате чего осуществляется коммутация каждого плеча шестиплечного трехфазного инвертора в начале и в конце полупериода, а такжев пределах электрических углов - ,Я- с постояннои час 45ЭЭтотой с кратностью ее по отношениюк инвертируемой К-бъ( й - натуральныйряд чисел).Регулирование напряжения осуществляется изменением относительной длительности импульса в кривой выходно"го напряжения и характеризуется величиной коэффициента заполненияТК:1-К - П-, (1 55Ъ Тгде Т, - длительность паузы,Т " период инвертируемогонапряжения. Недостатком известного способаявляется высокое напряжение 5-ой и7-ой гармоник в кривой инвертированного напряжения, в результате чегокоэффициент пульсации электромагнитного момента составляет 10-207. Принизких инвертируемых частотах (ниже 10 Гц) пульсации момента не можетбыть сглажена инерцией ротора исвязанных с ним жестко элементовпривода, что особенно в случае резонанса, может привести к разрушению привода.Недостатком способа является такжеснижение КПД асинхронной машины на2"37 из-за потерь, определяемых гармониками тока.Целью изобретения является повышение надежности асинхронного привода и улучшение его КПД.Поставленная цель достигаетсятем, что задают напряжение, пропорциональное напряжению управления выходным напряжением инвертора, сравнивают его с вышеуказанным треугольным напряжением несущей частоты, врезультате чего формируют, дополнительную последовательность импульсов и распределяют их по вентиляминвертора в соответствии с моментамивремени, определяемыми выражениямиК:Л 1 Ь+ 1/К+я (у/КЯ (1ТХп = 0,8 К 52 Л/К(21где Х - угловая координата центра импульса,Хв - угловая длительностьимпульса;- номер дополнительногоимпульса;М - кратность частоты основиой последовательности импульсов по отношению к рабочей частотеК - коэффициент заполнения3основной последовательности импульсов,причем количество дополнительных импульсов, распределяемых на одинвентиль, определяется в соответствиис выражением где ,й - количество импульсовТ - угловой период несущейчастоты.На фиг,1 представлена структурнаясхема устройства, реализующего предложенный способ на фиг.2 - диаграммы фазного потенциала одной иэфаз инвертора для двух значенийК=48 и К = 96,Система управления содержит генератор 1 треугольного напряжения,фиксатор 2 кратности частот и элемент 3 сравнения, соединенные с пересчетной системой 4, которая, всвою очередь, соединена через выводы 5-7 соответственно с пофазнымираспределительными блоками 8-10.Выводы 1 1-22 блоков 8-10 связаныс блоком 23 выходных усилителейсигналов управления главными и коммутирующими тиристорами инвертора. Элемент 24 сравнения соединен каналом 25со счетчиком 26, вход 27 которогосвязан с вторым счетчиком 28,а выход29 счетчика 26 соединен с распредели- .телем 30, с которым связана пересчетная система 4 через выводы 5-7.Выходы 31-33 распределителя 30связаны с блоками 8-10 фаз. Внешниесвязи генератора 1 треугольного напряжения и элемента 3 сравнения осу"ществляются посредством каналов34 и 35, соответственно. Внутренниесвязи генератора 1 треугольного напряжения, фиксатора 2 кратности, элемен 40 Таким образом, сущность предлагаемого способа заключается в том, что широтно-импульсное регулирование (ШИР) дополняют коммутациями, которые создают выемки на краях полупе,риода в кривой фазного потенциала. При этом количество и частота следования выемок на четверти периода определяются кратностью ШИР, ширина выемок про 1 О порциональна коэффициенту заполнения: .ШИР. Количество дополнительных выемокна четверти периода зависит от сочетания кратности частоты ШИР и порядков исключаемых гармоник. В случае15 исключения 5-ой гармоники при 64 К.460 требуется одна выемка, при 60 4 К (120две и т. д. Т.е, необходима однаавыемка, если ее ширина при К = 1 не превосходит периода ШИР. Если же20 требуемая ширина выемки превосходит период, но не более чем в два раза, необходимо две выемки и т.д,Весьма важным признаком предлагаемого способа является регулирование ширины выемок пропорционально коэффициенту заполнения (2). та 3 сравнения и пересчетной системы 4 осуществляются посредством каналов 36-38.Аналоговый сигнал 34 управлениячастотой поступает на генератор 1треугольного напряжения 36, частота которого пропорциональна сигналу 34 и соответствует несущей. Рабочаячастота определяется несущей и кратностью 36, величина которой изменя-. ется в функции управляющего сигнала 34 фиксатором 2 кратности, выходной сигнал 37 которого определяет коэффициент деления пересчетной системы 4, емкость счетчика 28 импульсов и постоянную времени генератора 1. Выходной сигнал 27 счетчика 28 определяет собой емкость счетчика 26, выходные импульсы 29 которого являются тактовыми импульсами формирования требуемого количества выемок. Распределитель 30 в зависимости от положения пересчетной системы 4 посылает полученные импульсы на управление соответствующими плечами инвертора по каналам .31-33,Треугольное напряжение 36 подается на элементы 3 и 24 сравнення,где происходит сравнение сигнала 36 с аналоговым сигналом 35 управления коэффициентом заполнения импульсов выходного напряжения ИН. На выходе элементов 3 и 9 вырабатываются соответственно тактовые импульсы 38, 25 при этом последовательность 38 формирует обычный ШИР, а 25 предназначено для управления дополнительными коммутациями тирнсторов ИН, обес" печивающих требуемые выемки в выходном напряжении.Пересчетная система 4 формирует трехфазную систему сигналов 5-7 обычного ШИР и определяет канал формирования выемки 31-33 дополнительных коммутаций. Обе системы сигналов поступают в блоки 8-10 фаз А,В,С, где осуществляется формирование последовательностей импульсов управления главными тиристорами 11, 15, 19, анодных групп, главными катодными 12, 16, 20, коммутирующими анодными 13, 17, 21 и коммутирующими катод- ными 14, 18, 22, В блоках 8-10 осуществляется также синхронизация этих последовательностей путем обеспечения требуемых временных задержек между ними. Полученные маломощные импульсы в блоке .23 усилителей согласуются по параметрам с требованиями надежного отпирания тиристоров ИН.Указанные выше связи и блоки, необходимые для формирования дополнительных последовательностей импуль сов управления, с помощью которых обеспечивается наличие требуемых выемок и фаэных потенциалах на выходе ИН, на фиг.З обозначены пунктиром. Приэтом дополнительный элемент 24 сравнения обеспечивает пропорциональность длительности выемки коэффициенту заполнения, а дополнительная ,пересчетная система (счетчики 26 и 28 и распределитель 30) - выбор места выемки на периоде в функции .кратности и плеча инвертора. Наложение основной и дополнительной последовательности осуществляется в Логических фазных блоках.3Регулирование напряжения двигателя в диапазоне частоты 1-12 Гц предложенным способом в зонах кратностей К 192,96, 48 позволяет в среднем уменьшить коэффициент гармоник .тока двигателя в 1,7 раза, что уменьшает коэффициент пульсации момента примерно в 3 раза, Так, при частоте 5 Гц (кратность К 96) и регулировании напряжения способом 2,3 коэффициент гармоник тока двигателя составляет примерно 313. Применение предлагаемого способа уменьшает коэффициент гармоник тока двигателя до 18%.110203 Составитель А.Придаткдактор Т,Кугрышева Техред М. Надь орректорО, Билак аж 667 ниого комитета ССС ий и открытий 35, Раушская наб.,4780/42 ТирВНИИПИ Государств по делам изобрете 113035, Москва, Ж Подпи За 5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна