Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты

СОК)3 СОВЕТСНИХСОЦИЛЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4 Н 02 М 5 РЕТЕ ЛЬСТВУ АВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ 1 М ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ(54) СПОСОБ УПР НЕПОСРЕДСТВЕННЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретени технике и может в статическихизобретения -ческого процес а ходног ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ ВТОРСКОМУ СВИ(71) Всесоюзный научно-исследователь ский, проектно в конструкторск и технологический институт силовых полупроводниковых устройств(56) Жемеров Т.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственно связью. М.: Энергия, 1974.Патент Швейцарии Ф 398773, кл, Н 02 М 13/16, 1966. е относится к электро- быть использованореобразователях, Цель абилизация технологипутем форсирования реобразователя воИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в преобразователях частоты с непосредственной связью, предназначенных для питания электропечей.Целью изобретения является стабилизация технологического процесса при изменении выделяемой в нагрузке мощности (например, из-за изменениясопротивления подэлектродного пространства) путем форсирования. тока всех фазах нагрузки поочередно в те.чение заданного времени, Преобразователь содержит три вентильных комплекта, состоящих из двух встречнопараллельно включенных прямой и обратной групп, соединенных выходамив треугольник, Нагрузкой можетслужить электропечь, В процессе управления преобразователем контролируюттребуемый параметр нагрузки, сравни"вают его с заданным, при равенствеформируют и подают на вентили преобразователя трехфазную систему импульсов с частотой ниже частоты сети.Подача при изменении параметра нагрузки в течение каждого полупериоданизкой частоты импульсов управленияна вентили прямой группы одного нобратной группы другого вентильныхкомплектов с изменением их подачив каждом следующем полупериоде обеспечивает форсировку тока в нагрузкебез увеличения установленной мощности вентилей, 4 ил. поочередно во всех фазах нагрузки в течение заданного времени.На фиг,1 а,б представлен пример алгоритма переключения вентильных групп при частоте переключений, меньшей частоты выходного тока (в данном случае при частоте переключений, равной 1/2 частоты выходного тока); на фиг.1 в,г,д - временные диаграммы токов в фазах нагрузки в укаэанном режиме; на фиг.2 представлена функ з1476577 4циональная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.3- пример электрической схемы части ло-гического блока формирования импуль 5 сов; реализующей 120- и 180-градусный алгоритм управления; на фиг.4 - диаграммы работы логического блока.Сущность способа поясним на приме ре его реализации в устройстве. 1 ОУстройство (фиг. 2) содержит питающий трансформатор 1 с двумя вторичНыми трехфаэными группами обмоток, к которым подключены три комплекта 2 - 4 вентилей, выполненных по встречно- параллельной трехфаэной мостовойсхеме. Выходными выводами А,Х; В, У;С,Е комплекты вентилей соединенымежду собой в треугольник, а входные выводы одноименных мостов их подклю чены к одной из групп вторичных обмоток питающего трансформатора, К верши. нам А,В,С треугольника, образованного выводами вентильных комплектов, подключена трехфазная нагрузка 5. 25Кроме того, устройство содержит фазосмещающий блок б, последовательно соединенные первый задающий генератор 7 и первый счетчик-распределитель 8, блок 9 раздельного управления,один из выводов которого соединен свыходом задающего генератора 7, адве группы входов соединены соответ -ственно с выходами счетчика-распреде,лителя 8 и датчиками состояния венти-,35лей комплектов 2 - 4, а также логический блок 10 формирования импульсов,первая группа входов которого подключена к выходам блока 9 раздельногоуправления, вторая группа входовк выходам фаэосмещающего блока 6, атретья группа входов - к выходамсчетчика-распределителя 8.Выходы йА, фВ, +С блока 10 предназ-,5начены для.подключения к управляющимвходам вентилей комплектов 2 - 4.Устройство содержит также последовательно соединенные второй задающийгенератор 1, второй.,счетчик в распределитель 12, блок 13 формирования50управляющих импульсов, выходы П , П Пф ПП,у Юс П которогоподключены к четвертой группе входовблока 9 раздельного управления ичетвертой группе входов логического55блока 10 формирования импульсов.Устройство работает следующимобразом. Сетевое напряжение через питающийтрансформатор 1 подается иа входыкомплектов 2 - 4, С помощью блоков6 - 13 задается алгоритм работы комплектов, характеризующийся тем, что влюбой момент времени отпираются вентили только двух вентильных комплектов, Фаза- импульсов отпирания вентилей изменяется с помощью блока 6,Частота выходного тока во всех режимах задается блоками 7 и 8. Блок 9раздепьного управления формируетсигналы разрешения на включение вентильных групп + А, + В,С в соответствии с сигналами блока 8. Логическийблок 10 формирования импульсов формирует импульсы отпирания вентилейв соответствии с заданным алгоритмомпри наличии разрешающих сигналов блока 9 раздельного управления, В каждомвентильном комплекте поочередно отпираются вентили моста прямого направления тока (+А, +В, +С) в течение 1/3 периода выходной частоты, азатем - вентили моста обратного направления тока (-А, -В, -С) такжев течение 1/3 периода выходной часто",ты.Таким образом, формируются выходные напряжения, сдвинутые одно относительно другого на 1/3 периода выходной частоты и приложенные к нагрузке 5. При этом в нагрузке 5 протекают линейные токи А, 1 Ь, са на выходе комплектов 2 - 4 - фазные токиА, х б, 1 с. При таком.алгоритме работы при симметричнойнагрузке токи в фазах нагрузки 5равны и определяются параметрами нагрузки,питающего трансформатора иустановленной мощностью вентильныхкомплектов,Предположим, что в результате нарушения технологического процесса сопротивление нагрузки 5 резко уменьшилось. В известных решениях для того, чтобы не допустить перегрузки вентилей по току, снижают напряжение на выходе вентильных комплектов, изменяя фазу импульсов отпирания, что в свою очередь приводит к снижению мощности нагрузки и дальнейшему уменьшению сопротивления, Это может иметь место, например, при питании ферросплавной электропечи, Чтобы ограничить процесс уменьшения сопротивления нагрузки, в предложенном476577 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 5 1способе кратковременно увеличиваютмощность, поочередно в каждой фазенагрузки за счет увеличения тока;увеличение тока в свою очередь достигается путем изменения алгоритма переключения вентильных комплектов иизменения длительности протеканиятока. Но при этом амплитуда токавентильных комплектов не превышаетдопустимую, а увеличивается проводимость вентильных мостов с 1/3 периода выходной частоты до 1/2 периода.В нагрузке 5 при этом формируютсяимпульсы тока пачки импульсов с частотой 14, меньшей частоты выходноготока с большей амплитудой. Это приводит к увеличению мощности в фазахнагрузки в течение 1/3 периода заданной частоты Г 4 и в конечном счете кповышению напряжения на нагрузке, выравниванию технологического процесса,после чего алгоритмы переключениявентильных комплектов переводят впрежний номинальный режим,Рассмотрим, как формируется алгоритм переключения в блоке 13 (фиг.4).Счетчик-распределитель 8 формируетразвернутые в пространстве прямоугольные импульсы длительностью 60 эл.град, с. частотой работы генератора7 (фиг.4 а), которые поступают навходы блока 9 раздельного управленияи логического блока 10 формированияимпульсов. Выходные разрешающие сигналы блока 9 (РУ+А, РУ-А, РУ+В, РУ-В,РУ+С, РУ-С) появляются при условии,что в заданных зонах отсутствуют за"прещающие сигналы соответствующихдатчиков состояния вентилей (ДСВ).Импульсы фазосмещающего блока 6, поступая на входы блока 1 О, проходятна его выходы (+А, -А, +В, -В, +С,.-С) при условии, что в заданных зонахприсутствуют разрешающие сигналыблока 9,В описанном устройстве возможныдва режима работы: при 120-градуснойпроводимости вентильных групп; при180-градусной проводимости вентильных групп,Режим работы задается с помощьюблоков 7,8,11,12,13. При этом назадающем генераторе 7 (ЗГ 7) подаетсянапряжение О, , определяющее частотувыходного тока вентильных комплектов,а на задающем генераторе 1 (ЗГ 11)напряжение П , с помощью которогойзадается нужная частота переключения пар вентильных комплектов при изменении режима работы, При этом частота, задаваемая блоком 11, по крайней мере втрое меньше частоты, задаваемой блоком 7, Счетчик-распределитель 12 аналогичен счетчику в распределите 8 и формирует развернутые в пространстве прямоугольные импульсы длительностью 60 эл, град. с помощью которых в блоке 13 формируются управляющие напряжения Б 4, Б д 1, П в ПыБсБс (фиг 4 в,г,д,е,ж,з), пред ставляющие собой импульсы прямоугольной формы длительностью 120 эл, град, Эти шесть управляющих напряжений 1совместно с выходными импульсами счетчика-распределителя 8 задают режим работы при 180-градусной проводимости вентильных групп в соответст- вии с фиг.4 и,к при изменении режима работы преобразователя.В примере реализации (фиг.3) при-, ведена часть схемы блока 10, формируЮ- щая управляющие воздействия +А, -А, +В, -В, +С, -С, которые при наличии разрешающих сигналов блока раздельного управления 9 (РУ+АРУ-С) пропускают на входы вентильных комплектов управляющие импульсы П -Бфазосмещающего блока б, При переходев номинальный режим, т.е. привключении блока 11, импульсы навыходе счетчика-распределителя 12отсутствуют и на выходе блока 13 отсутствуют управляющие напряженияПд ф ПА е ПвП ею Пс1 сно приэтом в блоке 13 появляется выходноенапряжение в виде логической единицы(это легко реализовать с помощьюпоследовательно включенных элементовИЛИ и инвертора; на выходе инвертораполучают сигнал Пд, а на входы элемента ИЛИ подключают выходные импульсы блока 12), Как видно из фиг,3, приэтом формируются управляющие воздействия+А, +В, +С, определяющие режимработы при 120-градусной проводимостивентильных групп, т.е, номинальныйрежим,Таким образом, задавая нужную частоту с помощью блока 11, подключаяи отключая его, мы имеем возможностьполучить любой из двух режимов работы,а в режиме работы при 180-градуснойпроводимости вентильных групп получить в нагрузке нужные пачки импульсов тока с амплитудой, вдвое большей,чем у импульсов тока между пачками.Предложенный способ позволяет припитании трехфазной нагрузки токомнизкой частоты обеспечить в течениезаданного времени форсировку токапоочередно в каждой Фазе нагрузки безувеличения установленной мощностивентилей преобразователя,3 В известных решениях для того, 1 О чтобы не допустить перегрузки вентилей по току при снижении сопротивления нагрузки и, как следствие, увеличения тока, снижают напряжение на выходе вентильных комплектов путем 15 изменения фазы импульсов отпирания, а это в свою очередь приводит к снижению мощности нагрузки и дальнейшему уменьшению сопротивления.20Чтобы ограничить процесс уменьшения сопротивления нагрузки, в предложенном способе кратковременно увеличивают мощность поочередно в каждой фазе нагрузки за счет увеличения25 тока; увеличение тока в свою очередь Достигается путем изменения алгоритма переключения вентильных комплектов и изменения длительности протекания тока. Но при этом амплитуда тока 30 вентильных комплектов не превьппает допустимую, а увеличивается проводимость вентильных мостов (с 1/3 пери - ода выходной частоты до 1/2 периода),35В нагрузке при этом формируются импульсы тока или пачки импульсов с частотой Г, меньшей частоты выходного тока с большей амплитудой. Это приводит к увеличению мощности в 40 Фазах нагрузки и выравниванию технологического процесса", пссле чего пере-. ключают вентильные комплекты по алгоритму номинального режима,Формула изобретения Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты элек тро термической ус тановки, содержащим три вентильных комплекта,состоящих из двух встречйо-параллельно включенных прямой и обратной группи соединенных выходными выводами втреугольник, заключающийся в том,что контролируют параметр нагрузки,сравнивают его с заданным значением,при их равенстве формируют и подаютна вентили трехфазную систему импульсов с заданной частотой, более низкой, чем частота сети, причем заполупериоды низкой частоты импульсыподают на вентили всех трех вентильных комплектов, меняют порядок формования и подачи импульсов управленияпри изменении параметра нагрузки,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,сцелью стабилизации технологическогопроцесса путем обеспечения форсирова-.ния тока поочередно во всех фазахнагрузки в течение заданного времени,при изменении параметра нагрузкиуказанное изменение порядка формирования и подачи импульсов управленияосуществляют путем подачи импульсовуправления в течение каждого полупериода низкой частоты одновременнона вентили прямой группы одного иобратной группы другого вентильныхкомплектов с изменением их подачи наПротивоположные группы в каждом следующем полупериоде работы данных вентильных комплектов и подают импульсыуправления на другую пару вентильныхкомплектов по истечении интервалавремени, равного 1/2 периода, перио -ду и большего числа периодов низкойчастоты, 14765771476577 и Фа.1Составитель С,ЛузановТехред М. Ходанич Коррек актор Л,Маковска ор М.Макс ши Тираж 647енного комитета по иэ13035, Москва, 3-35,Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,агарина Заказ 2166/55 НИИПИ Государ 4 е Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССущская наб., д. 4/5