Способ формирования токов управления трехфазным инвертором тока электропривода с частично-токовым управлением

(72) В. Ю,А,Мен (53) 62 анов,(56) Устр автоматич управлени кибернети кова. - М с. 272,Там же йства и элементы с ского регулированикнига 3. Техниче а, Под ред, В,В, СоМашиностроение,ст аяодовни 76,с, 27 В УПРАВОКАОВЫМ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИСАНИЕ ИЗОБ СРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОКЛЕНИЯ ТРЕХФАЗННМ ИНВЕРТОРОМЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЧАСТОТНО-ТО УПРАВЛЕНИЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано врегулируемых статических преобразователях энергйи, Цель изобретения -увеличение выходной мощности трехфазного мостового источника напряжения. За счет формирования однофазного тока, частота которого в три разабольше частоты задающих трехфазныхтоков, фазовый угол равен фазовомууглу одного из задающих трехфазныхтоков, амплитуда - одной девятойамплитуды задающих трехфазных токов,и формирования токов управления ключами суммированием однофазного токас результатами сравнения задающих ивыходных трехфазных токов увеличивают зоны линейной зависимости выходных токов от задающих, 2 ил.где и-3 -порядковый номер фазыинвертора тока;фазовые углы, принимающие значения О, 120 и240;амплитуда задающего фазного тока, токна входе Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вэлектроприводе с частотно-токовымуправлением, при котором Фаэовые углы токов в обмотках манин переменного тока формируются в соответствиис фазовыми углами ЭДС,Целью изобретения является улучшение регулировочных характеристик Отрехфазного инвертора тока за счетувеличения эоны линейной зависимостивыходных Фаэных токов от задающихфаэных токов, совпадающих по Фазе сфазными ЭДС, 5На фиг.1 показан трехфазный инвертор тока (один из вариантов устройства), в котором реализуется способ;на Фиг,2 - графики границ для предельного режима работы инвертора, 20Устройство содержит мостовой трехФазный инвертор 1 напряжения с управляемыми ключами 1,1-1.6, которые пи таются напряжением 11 На входе устройства имеется Формирователь 2 задающих трехфазних токов, три выходакоторого соединены соответственно стремя входами задания узлов 3-5сравнения. В выходных цепях инвертора 1 установлены датчики 6-8 выходных Фазных токов 1 1и 1Выход1 фкаждого из которых подключен к входуобратной связи соответствующего узла3, 4 или 5 сравнения. Цепи 1.1 и1,2, 1.3 и 1,4, 1.5 и 1.6 управленияключей соединены соответственно с выходами узлов 3-5 сравнения.Формирователь 9 прямоугольныхтрехфазных токов своими входами подключен к выходам формирователя 2, . 40при этом три выхода формирователя 9подключены к входу Формирователя 10однофаэного тока. Выход формирователя 10 соединен с входами заданияузлов 3-5 сравнения. 45Инвертор тока (Фиг.1) Функционирует следующим образом.Формирователь 2 образует на своемтрехфаэном выходе систему задающихтрехфазных .токов= -1 зпЯ 1 -),Формирователя 2. Коэффициент передачи по токуформирователя 2 принятравным единице.Формирователь 2 является координатным преобразователем, широко ис" пользуемым в электроприводах переменного тока. На его вход амплитуды поступает ток 1", а на его входы опорных сигналов поступает система трехфазных опорных токовс единичной амплитудойоп = -зж(И - Ч ), (2)В Формирователе 2 осуществляется операция умножения тока 1 на фазные опорные токисогласно (2), в результате чего йа его выходах формируются задающие трехфазные токи в соответствии с (1), Система опорных токов хв соответствии с (2) формируется обычно в специальных устройствах электроприводов переменного тока. В рассматриваемом случае фазовые углы опорных токов , совпадают с фазовыми углами фазных ЭДС машины переменного тока, питаемойот инвеРтоРа 1 токами,1 И тэ На Лиг. Фазные цепи машины переменного тока, а также формирователь опорных токовне показаны.Задаваемые трехфазные токи (1) поступают на входы задания узлов 3-5 сравнения, которые представляют собой регуляторы с характеристикой типа "гистерезис". На входы обратной связи узлов сравнения поступают фазные токихиЗ, измеренныес помощью датчиков 6-8,Задаваемые трехфаэные токи (1)постуцают также на входы формирователя 9, который состоит из трехусилителей с релейными регулировочными характеристиками, имеющими ограничения по уровню, значение которогоравно 1. На выходах блока 9 Формируется система трехфазных токов,прямоугольных по Форме= -1 эоп зхп(ЯЬ - ц),(3)Эта система токов поступает навходы формирователя 10, являющегосяпо существу широко известным операционным усилителем, На выходе формирователя 10 формируется однофазныйток, первая гармоника которого описывается выражениемо = -1 з 5.пЗВ,1 +где коэффициент пропорциональности,равный одной девятой, обеспечиваетсявыбором коэффициента передачи формирователя 10,Этот однофазный ток также, каки задающие трехфаэные токи (1 ), поступает на входы задания узлов 3-5сравнения.На выходах узлов сравнения Формируются управляющие токи, которыеобеспечивают поочередное включениеключей инвертора в парах ключей 1.1и 1.2, 1.3 и 1.4, 1.5 и 1,6. Приэтом инвертор 1 напряжения формирует 15на своих выходных шинах широтно-модулированное напряжение, котороеобеспечивает протекание токови х, основные гармоники которыхсоответствуют задающему трехфазному 20току даже в предельном режиме работыиннертора 1 напряжения, характеризуемом равенством амплитуд фазных ЭДСтрехфаэной нагрузки значению Б/2,В известных трехфазных инверторах 25тока в предельном режиме работы инвертора 1 напряжения зона линейнойзависимости выходных Фазных токов отзадающих Фазных токов отсутствует,так как в фазах машины переменного 30тока не обеспечиваются скорости изменения фазных токов, которые требуются в соответствии с задающимитрехфазными токами,Согласно изобретению в формировании управляющих токов ключей инвер 1тора напряжения принимает участиеоднофазный ток путем сравнения егос результатами сравнения задающих ивыходных фазных токов в узлах 3-5 40сравнения,В этом случае появляется зона линейной зависимости выходных разных токов от задающих, что объясняется коРРектировкой с помощью однофазного 45 тока требуемых от инвертора 1 напряжения скоростей изменения фаэных токов. В результате такой корректировки требуемые скорости изменения фазных токов не превышают скоростей из менения фазных токов, обеспечиваемых инвертором 1 напряжения на период изменения фаэных токов для предельного режима работы.Для пояснения сказанного обратимся к уравнению электрического равновесия одной фазы, например, синхронной машины переменного тока, питаемой от инвертора 1 напряжения(5)где Б - фазное напряжение;1 - фазный ток;Ь - фазная индуктивность;е - фазная ЭДС.Это уравнение для простоты пояснения написано с учетом пренебрежения значением падения напряжения наактивном сопротивлении фазы по сравнению со значением фаэного напряжения, что допустимо, так как рассматривается предельный режим работы инвертора 1 напряжения, Кроме того,уравнение (5) написано относительноосновных составляющих фазных токови напряжений, т.е, в этих величинахне учитывается наличие пульсирующихсоставляющих, связанных с принципомработы инвертора.Регулировочные характеристикитрехфазных инверторов тока определяются для установившихся режимов работы, в которых основные составляющие фазных величин изменяются посинусоидальным законам,С учетом этого имеем:(6)где ,й , - частота фазных токов,соответствующая предельному режимуработы инвертора, при котором максимальное значение амплитуды ЭДС Еравно значению У/2,В уравнении (6) для простотыпояснения коэффициент усиления по то .ку инвертора тока принят равным еди-нице,Из (5) с учетом (6), принимая вовнимание то, что максимальное значение фазного напряжения, котороеможет обеспечить трехфазный инвертор напряжения (1) (Фиг,1), равнозначению 11 д/2, получим для верхнейи нижней границ возможных скоростейизменения выходного фазного токас масштабным коэффициентом равнымЬ, следующие выражения13633 На Фиг.2 построены графики, 11 и12 этих границ в соответствии с (7)при Е= У/2, т.е. для предель-,ного режима работы инвертора 1.5Выражение- для требуемой скоростиизменения Фазного тока получаем иэ(6)Ь - = -1 Йкс Ьсоя Плаксй мцкс макс1 О 25 На фиг,2 график 13 построен согласно 8) и видно, что он пересекаетграфики 11 и 12. Это означает, чтоинвертор 1 напряжения в предельномрежиме работы не может обеспечить 5требуемых (задающих ) скоростей изменения Фазных токов,На Фиг.2 показан график 14 скорости изменения однофазного тока, формируемого на выходе блока 10. 20Аналитическое выражение для графика 14, получаемое для предельногорежима из выражения (4) с учетоммасштабного коэффициента, численноравного значению Ь, имеет вид:а 1+я 31 с мак 1 соз 3 ма с9)На Фиг.2 график 15, полученныйсуммированием графиков 13 и 14, покаэывает скорректированные значениятребуемой скорости изменения Фазноготока.ГраФик 15 не пересекает графиков11 и 12, а это означает, что инвертор 1 напряжения вырабатывает требуемое напряжение с учетом скорректированных задающего фазного тока и скорости его изменения, При этом в фазах нагрузки инвертора 1 напряжения 40протекают выходные токи частоты Ямаксс амплитудой,. пропорциональной амплитуде задающих токов,Это означает, что появляется зоналинейной зависимости выходного фазного тока от задающего даже в предельном режиме работы инвертора 1 напряжения, т.е. обеспечивается улучшениерегулировочной характеристики инвертора тока. 50Формирование управляющих токовключей инвертора 1 напряжения с помощью однофазного тока. утроеннойчастоты и заданной амплитуды приводит к тому, что в выходном токе появляются нечетные гармоники. В наиболее распространенном на практике слу 71вчае, когда от трехфазного инверторатока питается трехфазная нагрузкабез нулевого привода, в выходныхФаэных токах наблюдаются гармоники,начиная с пятой, значения которыхне превышают 57 от значения основнойгармоники, что практически не оказывает влияния на основные характеристики инвертора тока.Способ реализуется в трехфазныхинверторах тока, которые работаютна трехфазную нагрузку, характеризующуюся падением напряжения на индук 10 птивности Ь меньшим 0 5 72В том случае, когда задающие трехфазные токи имеют фазовый сдвиг 7(/2по отношению к ЭДС нагрузки, управление ключами инвертора 1 напряжения/производят , согласно изобретению,но амплитуду однофазного тока выбирают равной четырем десятым от амплитуды задающих токов,Формула изобретенияСпособ формирования токов управления трехфазным инвертором токаэлектропривода с частотно-токовымуправлением, заключающийся в том,что формируют задающие трехфазные токи, совпадающие по фазе с трехфаэнойЭДС нагрузки, измеряют выходные трехФазные токи, сравнивают задающие ивыходные трехфаэные токи пофазно ив соответствии с результатами сравнения формируют трехфазные токиуправления ключами упомянутого инвертора . тока, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения регулировочной характеристики инвертора тока за счет увеличения зоны линейнойзависимости выходных трехфазных токов от задающих трехфазных токов,Формируют однофазный ток, частотакоторого в три раза больше частотызадающих трехфазных токов, фазовыйугол равен Фазовому углу одного иззадающих трехфазных токов, а амплитуда равна одной девятой от амплитуды задающих трехфазных токов, трехФазные токи управления ключами инвертора тока формируют путем суммирования упомянутого однофазного тока с результатами сравнения задающихи выходных трехфаэных токов, 13633711363371 2 Рие Со ст ав ит ель А, ПридатковРедактор Н,Слободяник Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни 18 омитета открытийушская на Заказ 6373/49. Тираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Ра