Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИК 9)(51)4 Н 02 М 5/2 И ОСРЕОТЫ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК А ВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ(71) Белорусский политехнический институт(56) Крогерис А.Ф. и др. Полупроводниковые преобразователи электрической энергии, - Рига. Зинатне, 1969, с. 376.Авторское свидетельство СССР У 1116519, кл. Н 02 М 5/27, 1982. (54) СПОСОБ У 11 РАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ НЕ П ДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАС(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть иаользовано в преобразователях частоты, Цель изобретения - повышение плавности дискретности регулирования выходной частоты и расширение области применения преобразователя. За счет введения задержки на 2 Г/3 подключения очередной тройки фаз сети к Фазам нагрузки и в случае, если ток в нагрузке не успевает затухнуть, осуществление задержки подключения дополнительно на время, равное времени полного затухания тока во всех Фазах нагрузки, обеспечивает реализацию способа при соединении нагрузки по схеме без нулевого сЭ провода. 3 ил.10 15 20- 25- 30 35 40 45 50 Изобретение относится к электротехнике, в частности к области преобразовательцой техники, и может бытиспользовано в частотно-регулируемомэлектроприводе вентиляторов и насосос дискретными ступенями изменения частоты выходного напряжения вплоть дозначений, равных частоте сети, приестественной коммутации тиристоров,Цель изобретения - повышение планности дискретного регулирования выходной частоты и расширение областиприменения преобразователя за счетобеспечения возможности реализацииспособа при соединении нагрузки посхеме без нулевого провода,На фиг. приведена схема преобразователя; на фиг2 - схема системыуправления преобразователем; нафиг3 - временные диаграммы напряжений и сигналов, иллюстрирующие способ управления непосредственным преобразователем частоты, а также работу устройства, реализующего этот способ,Устройство, реализующее предлагаемый способ управления непосредственным преобразователем частоты, содержит (фиг.1) встречно-параллельно соединецные пары тиристоров 1-18, которые объединены в три группы 19-2(по шесть тиристоров в каждой) такимобразом, что при одновременном включении всех тиристоров одной группыобеспечивается прямое подключение цагрузки к питающей сети, напряженияфаз которой сдвинуты между собой последовательно ца угол 2 Г/3. Уп являющие электроды тиристоров поглючецык выходам системы 22 управления преобразователем, первые три входа которой соединены с фазами питающей сети, а четвертый - с выходом формирователя 23 сигнала отсутствия тока вфазах нагрузки 24, Входы формирователя 23 соединены с датчиками 25-27тока, установленными в выходных фазах преобразователя, подключенных кфазам нагрузки 24.Система 22 управления преобразователем (Аиг2) содержит формирователи28-30 синхроимпульсов, фазосдвигающие устройства 31-33, блок 34 задания напряжения, блок 35 задания частоты, элемент 3 или 36, управляемыйделитель 37 частоты, кольцевой регистр 38 сдвига, одновибратор 39, Бтриггер 40, элемент ЗАПРЕТ 41, элементы 3 И 42-59, усцлители-формирователи 60-77.Входы Аормирователей 28-30 сицхроимпульсов соединены соответственно с фазами А,В,С питающей сети, а выходы их подключены соответственно к первым входам Аазосдвигающих устройств 31-33, вторые входы которых соединены с выходом блока 34 задания напряжения. 1 ервый выход фазосдвигающего устройства 31 соединен с первыми входами элементов 3 И 42, 48 и 54, второй выход фазосдвигающего устройства 31 соединен с первыми входами элементов 3 И 43, 49 и 55, Первый выход Аазосдвигающего устройства 32 соединен с первыми входами элементов 3 И 44, 50, 56, а второй выход соединен с первыми входами элементов 3 И 45,51,57. У Аазосдвигающего устройства 33 первый выход подключен к первым входам элементов 3 И 46, 52, 58, а второй выход соединен с первыми входами элементов 3 И 47, 53, 59. Выходы Аормирователей 28-30 подключены также к входам элемента 3 ИПИ 36, выход которого соединен с первым входом управляемого делителя 37 частоты, второй вход которого подключен к выходу блока 35 задания частоты, Выход управляемого делителя 37 соединен с входом кольцевого регистра 38 сдвига и входом одновибратора 39, выход которого соединен с Н-входом Н-триггера 40 и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 41, Второй вход элемента ЗАПРЕТ 41 соединен с выходом Аормирователя 23 сигнала отсутствия тока в фазах нагрузки. 11 ервый выход кольцевого регистра 38 сдвига соединен с вторыми входами логических элементов 3 И 42-47, второй выход регистра 38 сдвига соединен с вторыми входами элементов 3 И 48-53, а третий его выход подключен к вторым входам элементов 3 И 54-59. 11 рямой выход 1,"-триггера 40 соединен с третьими входами логических элементов 3 И 42-59, Выходы элементов 3 И 42-59 соединены соответственно с входами усилителейАормирователей 60-77, выходы которых соответственно подключены к управляющим электродам тиристоров 1 - 18.На Аиг. 1-3 обозначены: 11 1. - напряжения фаз питающей сети; А, В, С - фазы питающей сети; а,Ь,сАазы нагрузки 24;- сигнал отсутствия тока в Аазах нагрузки; ,1 йЦ - выходные сигналы кольцевого регистра сдниГЙ 38; Р- ВыхоДной сиГнал однонибратора 39; С), - сигнал напрямом выходе НЕ-триггера 40; У 1-У 18сигналы включения тиристоров с индексами, соответствующими номерам тиристоров 1 - 18; 11 .ь,П - напряжения нафазах нагрузки 24; , - интервал времени между переключениями тирпсторных 10групп; - Выходной сигнал управляемого делителя частоты 37; Г, - интервал времени, равный 3, .Устройство реализующее способ,работает следующим образом, 15Напряжения питающей сети 1:,11 поступают нЙ входы формирователей28-30, каждый из которых нырабатынЙет последовательность импульсовчастотой 2, соответствующих моментам перехода через ноль напряженийсоответствующих ФЙз питающей сети.ФЙзосдвигЙющие устройства 31-33,синхронизировЙнные с сетью с помощью соответствующих формировЙтелей синхраимпульсов 28-30, вырабЙтывают широкие импульсы управления тиристорами,делящиеся От момента открывания тиристора до момента перехода синусоиды напряжения данной входной Фазы через ноль, Передний фронт этих импульсон сдвигают относительно сетевогонапряжения с помощью потенциальногосигнала, поступающего с блока 34 задания напряжения на вторые входы блоков 31-33, Сигналы нЙ первых выходахфазосднигающих устройств 31-33 соответствуют положительным полуволнамсетевых напряжений и через соответствующие элементы 3 И и усилителиформирователи поступают на управляющие электроды тиристоров, подключенных анодами к фйзам питающей сети,Сигналы на вторых входах ФЙзосдвигающих устройств 31-33 соответствуют 45отрицательным полунолнам сетевых напряжений и через соответствующие элементы 3 И и усилители-формиронЙтели поступают на управляющие электроды тиристоров, подключенных катодами к ФЙзЙм сети,Импульсы с частотой 6 с выходаэлемента 3 ИЛИ 36 поступают нЙ первыйвход управляемого делителя 37, который формирует выходной импульсныйсигналс частотой, в И рЙз меньшейчастоты выходных импульсов (фиг.3).Коэффициент деления 11 определяетсякодом, поступающим с блока 35 задания частоть 1 на второй вход управляемого делителя 37. Выходные жпульсьуправляемого делителя 37, имеющие частоты 6 Г,/11, поступают нЙ нход коль -ценого регистра 38 сдвига, предварительно устанавливаемого в ссстояниекоторому соответствуют потенциа.п 1 ниесигналы логического нуля нЙ второми третьем его выходах. Сигнал логической единицы нЙ первом выходе регистра 38 сднигЙ разрешает работу шестерки тиристорон 19. С поступлением очередного импуль Й Г в момент времени(Фиг.З) состоянйе кольцевого регистрЙ 38 сдвига изменяется и единичный потенциал переходит на второй выход, что соответствует включенномусостоянию тиристорной группы 20. Одновременно с переключением регистра38 сдвига выходной импульс делителя37 частоты запускает одновибрЙтор 39,Выходнои сиГнал котороГО Ц 4 ( фиГ3 )устанавливает в нулевое состояниеБЯ-триггер 40, находившийся до этогомомента в единичном состоянии. Сигннл й, нй прямом выходе триггера 40принимает нулевое значение и зЙпрещйет прохождение управляющих импульсов нЙ тиристоры 1-18. Элемент ЗАПРЕТ 41 служит для исключения попЙдЙния сигналов логической единицы одновременно нЙ обЙ входа БЯ-триггерЙ40, При отсутствии элемента ЗАПРЕТ41 это возможно в случаях, когда индуктивность в цепи нагрузки 24 неве"лика и ток во всех ее Фазах успевает затухнуть до окончания вьгходного сигнала Ц 4 одновибраторЙ 39, продолжительностью Т/3. НЙ фиг.З рЙссматривается случай, когда индуктивность достаточно велика и ток во всехфйэах нагрузки 24 не успевает полностью затухнуть эЙ время Т/3. Тогдав момент времени С выходной сигнал4 одновибрЙторЙ принимает нулевоезначение, но Ю-триггер 40 сохраняетсвое прежнее состояние,Выходной сигнал 1 формирователя23 может принимать единичное значениетолько при отсутствии тока во всехВыходных фазах преобразователя и полном восстановлении запирающих свойств тиристорЙми, в остальное время сигнал 1 имеет знЙчение логического нуля, В момент времени(фиг,З) сигнал 1 принимает единичное значеЕние и, пройдя через элемент ЗАПРЕТ 41, переводит ВБ-триггер 40 в единичное30 Ы, =и,/Т (1) где ЬЦ) - угол поворота вектора выходного напряжения;Т - интервал времени, в течение которого вектор выходного напряжения поворачивается на угол 6955Время Т равное сумме трех интервалов , при условии= Т И/6 определяется выражением состояние, При этом сигнал Она прямом выходе триггера 40 принимает значение логической единицы и разрешает прохождение импульсов управления на тиристоры 1-18.Таким образом, система 22 управления преобразователем обеспечивает циклическое переключение шестерок тиристоров. и осуществляет раздель ное управление ими. Яестивентильные группы 19-21 осуществляют следующие три варианта подключения фаз питающей сети к фазам нагрузки: 1 - А,В, При формировании единичных значений выходных сигналов Я, Я, Ц(фиг3) кольцевого регистра 38 сдвига в последовательности Ц, - Ц - Ц з обеспечивается последовательность переключе ния групп тиристоров 19-20-21-19 и, следовательно, прямой порядок чередования фаз питающей сети, подключаемых в каждой фазе нагрузки. Среднее значение выходного напряжения регули руют посредством изменения угла открывания тиристоров в соответствии с потенциальным выходным сигналом блока 34 задания напряжения.Введение задержки на 2 Т/3 при включении очередной группы тиристоров позволяет улучшить форму выходного напряжения преобразователя эа счет уменьшения постоянной составляющей.35При каждом очередном переключении тиристорных групп 19-21 фаза результирующего вектора напряжения на нагрузке изменяется относительно фазы результирующего вектора напряжения 40 питающей сети на 2/3 -0)Т,/3где И, - угловая частота результирующего вектора напряжения сети, ц,= 2 ГГ После трех переключений тиристорных групп эа интервал времени 3этот 45 фазовый сдвиг составит 2 Т = (а, Т,.Выходная частота преобразователя определяется выражениемТ = 3 = ТИ/2,(2) За время Т угол ьу принимает зна- чение аТ И И, Т 1 М 2Ц = 3(6- --- -)=У Т 6 32(5) Повышенная плавность регулирования выходной частоты позволяет улучшить энергетические и регулировочные характеристики вентиляторов и насосов. Особенности конструкции большинства серийных асинхронных двигателей, применяемых в этих механизмах, не позволяют включать их по схеме с ну" левым проводом. Поэтому способ позволяет расширить область применения непосредственных преобразователей частоты в злектроприводах турбомеханиэмов. Формула изобретения Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты с естественной коммутацией вентилей, состоящий в том, что циклически подключают фазы сети к фазам нагрузки через равные интервалы времени, причем на интервалах подключения напряжения фаз сети в трех фазах нагрузки сдвинуты между собой последовательно на угол 2 Т/3, и в каждой фазе нагрузки обеспечивают прямое чередование фаз сети, при этом среднюю величину напряжения на выходе преобразователя регулируют посредством изменения угла открывания вентилей преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения плавности дискретного регулирования выходной частоты и расширения области использования преобразователя, измеряют ток нагрузки, а подключение фаэ сети производят одновременно ковсем фазам нагрузки, причем подключение каждой очередной тройки фаз сети к фазам нагрузки задерживают на 2/3 а если за это время ток в наг -У5 рузке це успевает затухнуть, то подключение очередной тройки фаэ сети задерживают дополнительно на время, равное времени полного затухания тока во всех фазах нагрузки, при этом 1 О продолжительности ь интервалов времени между моментами подключения фаэ сети к фазам нагрузки задают кратными шестой части периода напряжения питающей сети в соответствии с выражением где Т, - период напряжения питающей сети, И = 1,2,а выходная частотапреобразоватегля связана с продолжительностью интервала между подключениями выражениемТираж 665 Государственного елам изобретений Москва, Ж, Р Подписноекомитета СССРи открытийаушская наб, д