Способ управления трехфазным регулируемым мостовым преобразователем

СОЮЗ СОВЕТСНИХщилеввникРЕСПУБЛИК Р 1)5 Н 02 М 7/4 КЫЙ КОМИТЕТ ИЯМ И ОТКРЫТИ ГОСУД АРСПО ИЗОБРЕТЕПРИ ГКНТ РЕТЕН ДЕТЕХЗЬСТ(54) СПОСОБ УПРАВЛРЕГУЛИРУЕКЖ МОСТТЕЛЕМ.(57) Изобретениеротехнике и можетпри управлении прчастоты с инвертовходящими в соста ФАЗИСРАЗОВАЕНИЯ ТР ВЫМ ПРЕ электтноситс быть Ис льзованоелями образов ами нап систем ия частотно мы, пояс упр авляющ ключи имп выходнойа также о го выхаиг 3 мь управлмый спосоаграммы,апряьа упрощеннаго преобраз авляемых амные ОПИСАН АВТОРСКОМУ(46) 30.03.91. Бюл. У 12 (71) Отдел энергетической кибернетики АН МССР(53) 621 .316,727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1062838, кл. Н 02 Р 13/18.Авторское свидетельство СССР У 1107250, кл. Н 02 М 7/48,Авторское свидетельство СС Р Р 1492434, кл, Н 02 М 7/48. Изобретение относится к электротехнике и может быть использованопри управлении преобразователямичастоты на базе автономных инвертонапряжения, питающими системы частно-регулируемого электропривода.Цель изобретения - линеаризациярегулировочной характеристики преоразователя в случае изменяемой велчины питающего преобразователь н жения. На Фиг.1 представле силовая схема трехфазн вателя на полностью уп тилях; на Фиг2 - времрегулируемого электропривода.Цельюизобретения являетсялинеаризациярегулировочной характеристики преобразователя при флюктуациях амплитудыпитающего напряжения, Способ управления основывается на универсальном180-градусном алгоритме управленияключами трехфазной мостовой схемыпреобразователя с дополнительнымикоммутациями на центральных тактовыхинтервалах 60-градусных продолжительностей. В процессе связанного регулирования частоты и величины вьход"ного напряжения преобразонат.пя взависимости от поддиапазона р=гулирования продолжительности всех сигналов управления их местоположения определяются по соответствующим нелинейным функциональным зависимостям,в которые входит относительная величина питающего преобразователь напряжения. 4 ил,яющие процесс Формированияих импульсов Ц (запирающихульсов) для разных значенийчастоты преобразователя Р,оответствующие кривые линейдного напряжения Г нафункциональная схема систеения, реализующей предлагаеб; на фиг.4 - временные дипоясняющие принцип ее рабоРегулирование частоты выходного апряжения преобразователя при рас сматринаемом алгоритме управления осущестлян т путем плавного измене1638780 ния количества выходных импульсов за счет постоянной поэтапной вариации продолжительностей на центральных тактовых интервалах управляющих импульсов и длительностей пауз между импульсами на центральных участках тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей. При этом абсолютные значения временных интервалов между центрами С управляющих сигналов на половинах тактовых интервалов оставляют неизменными.Юля поддержания постоянства отношения величины среднего на полупериоде значения выходного напряжения преобразователя к частоте (для линеаризации регулировочной характеристики) при изменении амплитуды питающего напряжения продолжительности сигналов 20 управления, а также значения граничных частот, переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, определяют в функции от относительной величины напряжения источ ника питания,На фиг.2 а приведены временные диаграммы, соответствующие начальной (минимальной) выходной частоте преобразователя. Пунктирными линиями показаны управляющие сигналы Б( и кривая линейного выходного напряжения У( , соответствующие номинальной (минимальной) величине питающего преобразователь напряжения Е Рост величины питающего напряжения Е приводит к пропорциональному уменьшению продолжительностей выходных импульсов кривой выходного напряжения и к соответствующему увеличению 40 длительности управляющих импульсовопределяемой из функциональных зависимостей, связывающих величину Ъ с заданным диапазоном регулирования 11, выходчой частотой преобразова теля Р, количеством формируемых внутри половины тактовых интервалов сигналов управления 1 и действующим ( и номинальным значениями амплитуды питающего напряжения Е и Е50 15Б(21-1) ЕГ=Рео 2(1-1)(21-1)Е + Ео2(1-1)21-1)Е + Ео 6 Р 11 Е(21-1) ф 1 1 Еоф( ею)121Р Р НЕ торых Р ,Р ( Р( (фиг. 2 б), а им 1 пульсы уйравления с длительностью ф вырабатываются на поддиапазонах регулирования, для которых значениявыходной частоты Р, ( Р с Р;, где ве-, личины граничных частот Р, и Р3переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, определяются в соответствии с соотношениями Ю(21-1) Ее ешф О 21(21-1)Е Ео ф Для одного из возможных вариантов закона управления преобразователем, для которого 116, задаваясь относительной величиной амплитуды питающего напряжения Е = 1,5 ЕО, последовательно получают:1(ПРИ 1 = 3 Рэ = 1 02 Ро Ръ = 145 Ро( ри 1 2 Р 1 ф 59 Р фР 2 ф 7 Рф 1 при 1 = 1 Р" = 45 Р Р( =9 Ро (Таким образом, верхнее значение граничной частоты Р, при которой достигается верхняя граница диапазона связанного регулирования частоты и величины напряжения преобразователя, в случае изменения (увеличения) питающего напряжения увеличивается пропорционально степени роста питающего напряжения, Соответственно при управлении по предлагаемому способу расширяется и диапазон связанного регулирования преобразователя, который при Е = 1,5 Е составляет 9-кратную величину (по сравнению с Н =. 6 при Е = Е ).1На поддиапазонах регулирования,на которых Р сР Р, в центрах такто(вых интервалов, как показано на фиг. 2 в, формируются управляющие им- пульсы с длительностью(21-1)Е - Е о6 Р И(21-1)Е При этом сигналы управления сдлительностью 9 формируются внутриподдиапазонов регулирования, для ковеличина которой последовательно 55 уменьшается с ростом частоты и принимает нулевое значение при Р = Р ф. 1 Кроме того, значения Р" и Рне совпадают по абсолютйой величи7806точников б и 16 находят иэ соотношений: 5 1638 не, благодаря чему в диапазоне повЯ- шенных выходных частот преобразователя при Р )Р как показано наифиг.2 г, внутрй тактовых интервалов формируется только по одному управляющему сигналу, что уменьшает количество коммутаций ,вентилей силовой схемы и снижает суммарную величину коммутационных потерь.Функциональная схема системы управления вертикального типа, реализующей предлагаемый способ управления, для 5 = 5 приведена на фиг.З. Временные диаграммы, поясняющие работу системы на 1/6 части периода начальной выходной частоты (интервал 60 - 120 ), изображены на фиг.4,оГенератор 1 тактовых импульсов, задающий выходную частоту преобразователя, связан с трехразрядным регистром 2 и генератором 3 .развертывающего линейно изменяющегося напряжения, выходной сигнал Ц которого характеризуется двусторонней симметрией, постоянной крутизной и изменяющейся в процессе регулирования час-. тоты амплитудой, Источники 4-6 постоянного напряжения соединены с сумматорами 7 - 11, выходы которых подключены к блоку 12 формирования импульсов управления, связанному своим выходом с логическим распределителем 13 управляющих импульсов, тактовые входы которого связаны с выходом регистра 2. В блоке 12 производится сопоставление сигнала развертки Ц с напряжениями Ц 7 - Ц . Блок 12 соединен также с блоком 14 определения суммарной длительности выходных импульсов, связанным с минусовым входом сумматора 15, Источник 6 опорного напряжения через усилитель 17 с переменным коэффициентом передачи подключен к плюсовому входу сумматора 15. Управляющая цепь усилителя 17 соединена с выходом датчика 18 амплитуды питающего напряжения. Выход сумматора 15 связан с входами сумматоров 7 - 11. 2) 2 5 Ц э ев в ЦЦФ И щ 5 3(т(12 1 4Ц ыЦ ш Ц5 Б м 5 звф О ЦВаЦ ( е 6 11 5 Эвф Ц 16 1ар а6 1 2 5 Обозначения сигналов на временной диаграмме, приведенной на фиг.4,соответствуют напряжениям на выходах блоков с аналогичными числовыми обозначениями на фыг.З. Величины напряжений х-,х источников 4 и 5 постоянного тока, определяющих середины импульсов выходной кривой, а также исгде Ц - максимальная амплитудасигнала развертки Цу 1наблюдаемая на начальной20 выходной частоте преобразователя,Внутренние параметры усилителя17 и датчика 18 выбирают такими,чтобы при номинальном питающем напряже 25 нии (Е = Е) коэффициент передачиусилителя 17 был равен единице, апри увеличении Е наблюдалось пропорциональное уменьшение коэффициентапередачи усилителя 17, Контур обратной связи системы, включающий блок14, осуществляющий суммирование продолжительностей выходных импульсоввнутри каждого полупериода и выработку соответствующего выходного сигнала, узлы 16 - 18 и сумматор 5,обеспечивает постоянство суммарнойвольтсекундной площади выходных импульсов на полупериоде на всем диапазоне регулирования частоты, Таким40 образом на всем диапазоне регулирования автоматически осуществляетсясвязанное регулирование величины ичастоты выходного напряжения преобразователя по закону Ц/Г = сопят,сопровождаемое плавным изменениемчисла импульсов в полуволне выходной кривой при практическом постоянстве средней частоты коммутации вентилей.Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет обеспечить в процессе регулирования частоты линейное изменение величины выходного напряжения трехфазного преЬбразователя в случае флюктуаций(входного питающего напряжения и линеариэовать таким образом регулировочную характеристику преобразователя. Это обеспечивает независимо отамплитуды напряжения источника питания наиболее экономичный режим рабо-ты нагрузок трехфазных мостовых преобразователей, в качестве которыхчасто используют асинхронные короткозамкнутые электродвигатели. Формула изобретения10Способ управления трехфазным регулируемым мостовым преобразователем с И-кратным диапазоном связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения при номинальном питающем напряжении, заключающийся в том, что основные вентили разных Фазпреобразователя периодически включают и выключают с взаимным Фазовым сдвигом в 60 эл.град., при этом для каждого основного вентиля в течение одного полупериода от .0 до 180 эл.град, формируют интервал проводимости, в течение. другого полупериода от 180 до 360 эл.град. формируют интер вал закрытого состояния, на тактовых интервалах проводимости от 60 до,1 20 эл.град и на тактовых интервалах закрытого состояния от 240 до300 эл.град. симметрично относитель" 30 но середин тактовых интервалов Формируют соответственно сигналы выключения и включения вентилей, местоположения .середин -.х, считая от начала., тактовых интервалов, сигналов управ- ления определяют из Функциональных зависимостейР (2-1) 60 (1 + ----- -) эл.град Ро 2 н 4 ЬР Н(2-1)ЕРщмео 21(21-1)Е - Ео ф1а величины ф , ф и % находят соответственно как Ео лл(21-1) Е - Еоф 6 Р, 11(2-1) Ео 1 2(1-1 2 хЕ + Ео 6 Р Н6 Р ЗЕ(2 Г) причемформирование каждого 1-го сиг-. нала выключения и включения вентилей осуществляют при изменении выходной частоты Р преобразователя от начальной частоты Р до частоты Р , при этом при изменении выходной частоты от Р до Р (Р, ( Р 1) внутри кажя а (о 1 1дой половины тактовых интервалов формируют по х сигналов выключения и включения вентилей с длительностьюс яф, при РъРна каждой половине тактовых интервалов формируют по (-1)-й сигналов выключения и вклю.чения вентилей с длительностью Я а х-й сигнал выключения и включения вентилей Формируют в середине каждого тактового интервала с длительностью Я , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью линеаризации регулировочной характеристики преобразователя в случае изменения питающего напряжения от номинальной (минимальной) величины Ео до Е, на всем диапазоне регулирования значения гранничных частот Р; и Р; определяют из функциональных зависимостейБЖ)ЕЯШ 1 Щ ЭЕ Ео 2(1-1)(21-1)Е + Е, 1 638 780 и,60 УО фй дактор А.Огар Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Заказ 932ВНИИПИ Гос Составитель О. ПариноваТехред С.Мигунова Корректор С,ШевкунТираж 384 Поциисноевенного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5