Способ регулирования выходных фазных напряжений трехфазного преобразователя частоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОуМЮЕей 4 ИКРЕСПУБЛИК 404 А 0% (И) 02 М У 27 51 Н 02 Р 7 ОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙУДАРСТ 8 ЕНН ДЕЛАМ ИЗОБ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ КОМУ С У 31Л.Х. Дацковский, нберг, И.С. Куэв, В.М. Семкин, дякин и А.А,Янко 333.072.9(088.8) Я. Тиристорные звена постоянноия", 1968, р.1-2,го(56) 1. Берштейн И.преобразователи беэго тока, М., "Энерг1-3, 2-2, 2-3,2. 5 а 1 лгпапп ТЬ, Сус 1 осопчегегзапд аИоеайс соп 1 го 1 ог г 1 пд пюВодг 1 ч 1 пд йцЬе в 111 з. " "51 ееепз.Кеч 1 еи", 1978, 45, И 1, 3-8.(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОНЫХ ФАЗНЫХ.НАПРЯВЕНИЙ ТРЕХФАЗНОГОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, соединеннпо схеме "Звезда без нейтральногопровода" по отношению к нагрузке,при котором задают величину и Форммодулирующего напряжения в каждой фазе преобразователя и формируют Фазные напряжения на выходе преобразователя в соответствии с фаэными ьодулирующими напряжениями путем коммутации вентилей преобразователя, о т " л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей преобразователя частоты, сравнивают в каждый момент времени между собой мгновенные значения указанных задающих напряжений, .определяют наибольшее по абсолютной вели" чине задающее напряжение, Формируют напряжение той же полярности; как и у наибольшего по абсолютной величине задающего напряжения, сравнивают Ф сформированное напряжение с наиболь- Е шим по абсолютной величине задающим напряжением, результат сравнения добавляют ко всем задающим напряжениям, С используя полученные суммарные зна" чения напряжений в качестве модулирующих напряжений для формирования фаэных напряжений на выходе преобразователя. авь1 1 О 3Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вэлектроприводе, содержащем двигательпеременного тока (асинхронный, асинхронизированный синхронный или синхронный), преобразователь частоты,например непосредственный преобразо".ватель частоты, и систему автоматического регулирования, формирующуюзадающие сигналы для преобразователя 10частоты, причем трехфазный преобразователь частоты соединен по отноше"нию к нагрузке - трехфаэной обмотке двигателя - по схеме "Звезда безнейтрального провода",15Известен способ регулирования выходных Фазных напряжений преобразователя частоты, основанный на формировании синусоидальных гладких составляющих линейных выходных напряжений, согласно которому гладкие составляющие фазных напряжений такжеФормируются синусоидальными, синусоидальные задающие напряжения одновременно являются управляющими напряжениями преобразователя частоты,например непосредственного преобразователя частоты с арккосинусоидальнойхарактеристикой угла .управления, т.е.линейной характеристикой вход"вы"ход 11,Недостатками данного способа являются малое использование габаритной мощности и низкие энергетическиепоказатели преобразователя частоты.Суммарная габаритная мощность тирис 35торных преобразователей должна бытьпо крайней мере в 2 раза больше максимальной мощности двигателя, коэффициент мощности преобразователя на40стороне питающей сети - меньше, чему тиристорного электропривода постоянного тока, потребляемая от сети реактивная мощность весьма значительна.Наиболее близким к предлагаемому45по технической сущности является способ регулирования Фазных напряженийпреобразователя частоты, при кото"ром задают величину и форму модулирующего напряжения в каждой фазе преобразователя, формируют фазные напряжения на выходе преобразователяв соответствии с фазными модулирующими напряжениями путем коммутации вентилей преобразователя21,Согласно этому способу фазные напряжения Формируют синусоидальными вбольшей части диапазона напряжений,а при амплитуде линейных напряжений 7 ЙОЙ 2близкой к максимальной, фазные напряжения формируются близкими к трапецеидальным. Благодаря этому необходимоемаксимальное Фазное напряжение оказывается в 13/2 раз, т,е. примерно на153, сниженным; при той же амплитуделинейных напряжений, по сравнению сизвестным способом, В таком же соотношении уменьшается необходимая габаритная мощность преобразователячастоты. Энергетические показателиулучшаются, повышается коэффициентмощности, потребление реактивной мощности уменьшается,Мотя данный способ обеспечиваетопределенное улучшение энергетическихпоказателей преобразователя частоты,1эти показатели остаются все же недостаточными, особенно в зоне пониженных выходных напряжений, Иаксимальная реактивная мощность, потребляе-.мая от питающей сети2у К.Бномгде К - коэффициент запаса по наЧпряжению;кратность максимального тока;Б - номинальная полная мощностьномнагрузки, например трехФазной обмотки машины переменного тока.Максимальная реактивная мощность,в лучшем случае, все же примерно на15 больше, чем для тиристорного пре"образователя, питающего двигатель постоянного тока той же мощности иперегрузочной способности.Цель изобретения - повышение энергетических показателей преобразователя частоты, в частности повышениекоэффициента мощности непосредственного преобразователя частоты и уменьшение потребляемой от сети реактивноймощности,Указанная цель достигается тем, чтосогласно способу регулирования выходных Фазных напряжений трехфазного преобразователя частоты, соединенного по схеме "Звезда без нейтрального провода" по отношению к нагрузке, при котором задают величину и форму модулирующего напряжения в каждой фазе преобразователя, формируют Фазные напряжения на выходе преобразователя в соответствии с Фазными модулирующими напряжениями путем коммутации вентилей преобразователя,с ра вни вают в каждый момен т времени между собой мгновенные значения ука-, занных з ад ающих напряжений, определяют наибольшее по абсолютной велицине задающее напряжение, формируют напряжение той же пЬлярности, как и у наибольшего по абсолютной величине задающего напряжения, сравнивают сформировайное напряжение с наибольшим по абсолютной величине задающим напряжением, результат сравнения добавляют ко всем задающим напряжениям, используя полученные суммарные напряжения в качестве модулирующих напряжений для формирования Фазных 15 напряжений на выходе преобразователя.На Фиг. 1 представлена Функциональная схема предлагаемого устройства, реализующего данный способ; на фиг, 2 - диаграммы напряжения, пояс няющие способ.Устройство содержит трехфазныйпреобразователь 1 частоты, трехфазную обмотку двигателя 2 переменного тока, элемент 3 сравнения по максимуму, элемент 4 сравнения по минимуму, усилитель-ограничитель 5, соответственно второй, третий и первый промежуточные суммируоцие элементы 6-8, нелинейные элементы 9- 11, выходные суммирующие элементы 12- 14. В качестве задатцика модулирующего напряжения выступают напряжения задания,Первые .входы суммирующих элементов 12- 14 соединены с входами задатцика модулирующих напряжении, вторыеч35 входы - с выходом суммируоцего элемента 6, первый вход элемента 6 подключен к выходу усилителя-ограничителя 5, второй вход - к выходу сум" мирующего элемента 7. Выходы элемента 7 подключены через нелинейные элементы 9- 11 к-выходам элементов 12- 14. Вход усилителя-ограничителя 5 присоединен к выходу суммирующего элемента 8, а входы элемента 8 подключены к45 выходам элементов 3 и 4 сравнения, входы которых соединены с выходами задатчика модулирующих напряжений,Элементы 3 и 4 сравнения определя- ют наибольшее Ощо и наименьшее50 0 . из мгновенных значений Фазных задающих напряжений, элемент 8 и усилитель-ограничитель 5 Формируют уровень напряжения ограничения Оо той же полярности, что и наибольшее по абсолютной величине задающее напряжение, элемент 6 Формирует напряжение Он, добавляемое ко всем 404 4задающим напряжениям, сравнение на-ибольшего по абсолютной величине задающего напряжения с напряжением ограничения той же полярности осуществ. ляется в элементах 12-14 и 9-11,В элементах 12- 14 одновременно формируются фазные управляющие напряжения. Нелинейные элементы 9; 11 имеют зону нечувствительности, а при выходе из зоны - очень большое усиление. Зона нечувствительности соответствует в каждом направлении напряжению ограничения - игр . УсилительФограничитель имеет большое усиление и ограничение выходного напряженияв пределах 4 Чотр. Способ осуществляется следующим образом.В каждый момент времени сравнивают между собой задающие напряжения Ос 1, О , 0 (фиг. 2), контролируют наибольшее из них Одо и наименьшее Оья 1 и Формируют напряжение Оо такой же полярности, как у наибольшего по абсолютной величине задающего на" пряжения, сравнивают наибольшее по абсолютной величине задающее напряжение с напряжением О , результатом сравнения является напряжение Оьь 1, добавляемое ко всем Фазным задающим напряжениям, и таким образом формируются Фазные управляющие напряжения О, 0, ОНа интервале времени А фиг.2) на" ибольшим по абсолютной величине является положительное Фазное задающее напряжение Оо, Поэтому положительное напряжение О о по абсолютной величине больше, чем отрицательное напряжение О, напряжение на выходе суммирующего элемента 8 положительно, напряжение на входе усилите" ля-ограницителя 5 принимает значение.+Ч г. Это напряжение через суммирующий элемент 6 попадает на вход сум" мирующего элемента 13, напряжение элемента 13 достигает уровня +Чо и несколько превосходит его,-откры" вается нелинейный элемент 11, имеющий в открытой зоне большое усиление, через этот .элемент и элемент 7 действует на вход элемента 6 сильная отрицательная обратная связь. В результате напряжение ОН на выходе элемента 6 принимает такую величину, цто напряжение Оо лишь незначительно превышает уровень +Ч , при этомОса =-Осг+ Чокер1037404 5Поскольку напряженяе Овы суммируется со всеми фаэными задающими на" пряжениями, линейные напряжения на выходе преобразователя частоты остаются синусоидальными. 5 На следующем интервале времени В наибольшим по абсолютной. величине является отрицательное задающее на" пряжение Оо, Отрицательное напряже 1 О ние О 1 по абсолютной величине больше, чем положительное Оф,ю 1 и, напряжение усилителя ограничителя становитсЯ Равным ЧорР, напРЯжение на выходе элемента 14 становится несколько ниже Чбтр, открывается нелинейный элемент 9, напряжение на выходе элемента 6 устанавливается на уров- не О 1 Ох-О; Чо,Р,8 течение каждого интервала одноиз фаэных управляющих напряжений поддерживается на уровне, соответствую"щем напряжению ограничения, соответст"венно и фаэное напряжение преобразователя частоты также - на уровнеограничения,Регулирование по данному способупереводит один из фазных преобразователей в режим максимального напряже-З 0ния при любой амплитуде линейных напряжений, в то время как при регулировании согласно известному способу такие режимы имеют место только при максимальной амплитуде линейных напряжений.Такое свойство режимов преобразователя частоты ведет к повышению энергетических показателей, Благодаря тому, что ко всем фаэным напряже" ниям добавляется одна и та же величина, обеспечивается точное воспроизведение необходимых линейных напряжений, даже при малой их амплитуде, В данном случае непосредственного преобразователя частоты предлагаемый способ обеспечит повышение коэффициента мощности и уменьшение реактивной мощности, потребляемой от сети,Уменьшение потребляемой реактив" ной мощности дает экономию за счет компенсирующих средств, за счет снижения потерь энергии в ритающей сети и повышения стабильности напряжения в узле нагрузки, от которого питается преобразователь частоты. Особенно значительный эффект для случея, когда преобразователь частоты питает двигатель с резко переменной нагрузкой, так как в этом случае особенно затрудняется задача компенсации реактивной мощности.