Способ регулирования выходного напряжения трехфазно трехфазного преобразователя частоты с непосредственной связью

(5)5 Н 02 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВ КОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Институт электродинамики. АН УССР,Специальное конструкторско-т(.хнологическое бюро Института электродинамики АНУССР и Киевский институт инженеров граж- .данской авиации им. 60-летия СССР(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-ТРЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫСНЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ(57) Изобретение относится к области силовойпреобразовательной техники, Целью изобретения является улучшение формы кривой выходного напряжения, Преобразователь, реализующий предлагаемый способ, содержит три основных моста на ключах переменного тока (ключи одного из мостов обозначены К 1-К 6), а также два вспомогательных трехцелевых ключа в виде диодных мостов с ключами К 7, К 8 в цепи постоянного тока, которые позволяют увеличить число возможных комбинаций напряжений, подключаемых к нагрузке. Выходное напряжение регулируется в двух зонах: в первой зоне в течение каждого интервала коммутации путем многократного (или однократного) переключения нагрузки с изменяемой скважностью между нулевым уровнем и соответствующим фазным напряжением; во второй зоне путем аналогичного переключения между соответствующим фазным и опережающим его на угол т/6 линейным напряжениями в течение первой половины интервала коммутации и между соответствующим фаэным и отстающим от него на угол л/6 линейным напряжениями в течение второй половины интервала коммутации. 5 ил,Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к классу преобразователей частоты с непосредственной связью, и может быть использовано для питания частотно-управляемых электроприводов переменного тока и спецпотребителей.Цель изобретения - улучшение формы кривой выходного напряжения.На фиг, 1 приведена схема силовой части трехфазно-трехфазного преобразователя частоты; на фиг. 2 - кривые коэффициентов гармоник напряжения на нагрузке при кратности широтно-импульсного регулирования К=8 для прототипа (кривая а) и для предлагаемого способа (кривая б); на фиг. 3 - структурная схема блока управления ключами одной фазы преобразователя; на фиг. 4 - временные диаграммы импульсов У 1-У 6 на выходе пересчетной цепи, импульсов 7 - на выходе первого компаратора, импульсов К 1 - К 8- на выходе логического блока и эпюра выходного напряжения при регулировании его в первой зоне - от нуля до уровня Оф; на фиг. 5 - временные диаграммы импульсов Х на выходе делителя частоты; У 1-Ув - на выходе пересчетной цепи; Е 2 - на выходе второго компаратора; импульсы К 1" - К 8" на выходе логического блока и эпюра выходного напряжения при регулировании его во гитарой зоне - от уровня Оф до уровня Л Оф,Трехфазно-трехфазный преобразователь (фиг, 1) состоит из трех фаэ, каждая иэ которых содержит шесть полностью управляемых ключей с двухсторонней проводимостью К 1 - Кб, соединенных по мостовой схеме, вход которой подключен к фазным проводам трехфаэной сети переменного тока А, В, С, а выход - к нагрузке. Кроме того, дополнительно введены два трехфазных диодных моста, выводы переменного тока одного из которых подсоединены к одним, другого - к другим одноименным зажимам трехфазной нагрузки, а между выводами постоянного тока каждого из них включены полностью управляемые ключи с односторонней проводимостью К 7, К 8.Структурная схема блока управления (фиг. 3) состоит из источника 1 регулируемого напряжения, включенного последовательно с генератором 2 пилообразного напряжения, выход которого соединен с первыми входами двух компараторов 3 и 4. На вторые входы компараторов поступают опорные сигналы Ооп 1 и Ов 2, а выходы Е 1, Ъ, 22, У 2 подключены к входам логического блока 5. Выход Х задающего генератора б соединен с одним иэ входов логического блока 5, а также с входом пересчетной цепи 7 выходы У 1-Уб которой подключены к ше 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сти входам логического блока 5. Выходы К 1 - КО логического блока 5 предназначены для управления одноименными полностью управляемыми ключами (фиг, 1).Принцип формирования напряжения на нагрузке заключается в том, что замыкая ключи К 1 - К 8 (фиг, 1) по определенному алгоритму, подключают к нагрузке фазные напряжения питающей сети, реализуя циклический способ управления. Диапазон регулирования выходного напряжения разбивают на две зоны. В первой зоне напря.жение регулируют от 0 до Оф. во второй - от Оф до Л Оф. При этом во второй зоне регулирования при использовании широтно-импульсного регулирования (ШИР) в течение первой половины интервала коммутации нагрузку переключают между фазным и отсасывающим от него на 30 эл.град. линейными напряжениями.На временных диаграммах фиг. 4 приведены импульсы управления К 1 - К 8 ключами К 1 - К 8 одной фазы преобразователя (фиг. 1) при регулировании напряжения в первой зоне (от нуля до Оф). Единичный уровень сигнала на временных диаграммах соответствует открытому состоянию ключа.Управление ключами двух других фаэ преобразователя осуществляется такого же вида импульсами К 1 - К 8 с обеспечением сдвига их на 120 эл.град, для второй фазы и нэ 240 эл.град. для третьей фазы.На интервале то-т 1 постоянно замкнут ключ К 1 и поочередно замыкаются ключи К 4 и К 8, При замыкании ключа К 8 к нагрузке прикладывается фазное напряжение фазы А, а при замыкании ключа К 4 нагрузка оказывается закороченной (эпюра на фиг, 4). На интервале т 1-1 г с помощью постоянно замкнутого ключа Кб и попеременно замыкающих ключей КЗ и К 7 к нагрузке прикладывается фазное напряжение фазы С, чередующееся с нулевой паузой.На интервале -тз чередование подключаемой к нагрузке фазы В с эакорочиванием нагрузки осуществляется замкнутым ключом К 2 и поочередно включаемыми ключами К 5, К 8. После этого к нагрузке аналогичным образом прикладываются напряжения фаэ - А, С, - В и т.дчередуясь с нулевой паузой в выходном напряжении, длительность которой зависит от глубины регулирования напряжения. Таким образом, на эпюре (фиг, 4) показана форма выходного напряжения преобразователя при регулировании его от нуля до уровня, определяемого действующим значением фазного напряжения питающей сети. Кратность ШИР здесь выбрана к=4.На фиг. 5 приведены воеменные диаграммы К 1 - КЯ" работы ключей первой фазы преобрэзователя и эпюрэ выходмого напряжения при регулировэнии его от значения фазного напряжения до значения линейного напряжения питающей сети, На интервалето - т 1 постоянно замкнут клоч К 1. вместе с ним на первой половине интервала поочередно включаютгя ключи К 5, К 8 посредством которых к нагрузке приклад,веется линейное напряжение АВ (замкнут ключ К 5) и фаэное напРяжение фазы А (замкнут ключ К 8). На второй половине интервала со - т 1 попеременно включ:отся ключи К 6 и К 8, подавая на нагрузку линейное напряжение - СА (замкнут ключ К 6) или напряжение той же фазы А (замкнут ключ К 8).На интервале т 1-12 при постоянно замкнутом ключе К 6 в первой половине поочередным замыканием ключей К 1 и К 7 сбеспечивается подача на нагрузку линейного напряжения - СА (замкнут ключ К 1) и;.апряжения фэ.ь - С (ззмкнут ключ К 7), а во вгорой полови ке интеьвал.-. поочередная подача на нарузку линейного напряжения ВС и апряжения фазы - С осуществляется замыканием; ключей К 2 г К 7 соответственно. Далее к нагрузке поочерэдно прикладываются фазные и линейные напржения: ВС и С, 8 и -АВ, - АВ и -А, -А и СА. СА и С, С и -БС, - ВС и - В, -" и АВ и т.д. Соотношен ле длительности подк ючения фаэных и лиейных напряжений завигит от глубины регулирования,Структурная схема блока управления ключами преобразователя ( риг. 3) работает следующим образом.Задающий генератор 6 формирует госледовательность импульсов Х .фи. 5) с чзстотой, в 6 раз превыающей асо у управления преобрэзователем О, Пеоег ег. ная цепь 7 на вь одах У 1 - Уе формиоуег шесть последовательностей прямоугольных импульсов длительност ью 60 эл. град., сдвинутых между собой на 60 эп,град, и следую щихс частотой управления 0(фиг. 4 и 5). ) ри нулевом значении напряжеияа ыходе Регулируемого источника 1 нспрямсия сумл 1 а этого напряжени;и пилообразного напряжения генератора 2 оказывается меньше уровня опорного нагря,е.ия Оп 1, подаваемого на вход компаратора 3, Колпзратор 3 остается в нулевом положении, п",.и котором на прямом выходе 21 действует нулевой, а на инверсном 21 - единичный потенциал. В таком же положении остается и компаратор 4, т,е. на его прямом выходе 22 действует нулевой, а на инверсном 22 - единичный потенциалы, При это/л нагрузка оказывается постоянно закороенной (ключи К 7, К 8 не замыкаются)., КЗ, 30 Уз У 5 У 1У 4,У 51Уб УЛ ,уУ У 5 (У 2 У 4 +Уб к 5 К 7 КБ =-2172у+ УУ 51 спользовэние изобретения позволяетсущественно улуч ит форлу коивой выходногоапряжоия во в ооой части диапазона 4 Г реулирования (пьи регулировании от уровО,;, ,о УГС О ).Нэ фиг. 2 приведе ы графики зависимогти коэффициета гармоник выходного нап тяжеия Кги от ото сли 5 Ь(1;/О(1) макс, Где 45 О,) - действую цее з аче ие первой гармоники выходного напря:;ения, Омакс - максимальная величиэ действующего з аче ия первой сзрл;оники аыходного напряжения при крэтнос 1 и регулирования 50 к 3Кривая а относится к известному способу, использованному в прототипе, кривая б - к пособразователю с использованием предлагаел ого способа,55 Из сравнения графиков видно, что предлагэел/ый способ позволяет получить значитесь е снижснио коэфф,гционта гармоник в, вт ой час-и д;аг:гоа регулирования; При повышении нэпряжоия нз выходеРегулируемого ис 1 очникэ 1 напряжения суммарное напряжение на входе компэратор 3 вчинает превышать уровень Ооп 1 и 5 на прямом выходе 21 этого компаратора появляются короткие единичные, а на инверсном 21 - нулевые импульсы (фиг, 4). При этом па упрэвгение ключали преобраэовэгеля с ыходоо К 1 - КЗ логического блока 5 поцают/ 10,я последова;ельости импульсов К 1 - К 8(фиг, 4),Ври пргвышении суммарным напряжением .а зыходе . енератора 2 пилообразного напряжения уровня Оо 2 на прямом 15 выходе 22 компаратора 4 появляются короткие едининьиве, д нэ инверсчол 22 - нулевые импуль"ы (фиг, 5) Гри этом на прямом выходе 2 ксмпэратара 3,станавл 1 взется единицгь й, аа иверо.о. выходе 21 - нулевой 20 потенциалы и нэ упр.ве;е ключами преоб; зователс гьхо; эв К 1 - К 8 логического бас а 5 годэнтс.пссцедовательности имоу,асов К 1 К 8 (;и, =,).Таким образолл, г.л регулировании на пряжения а эгрузке на выходах логического блока 5 формируются импульсы в соо 1 ве;ствии со следрощими логическими зэви .мостя 1 лк:%ОХ Формула изобретения Способ регулирования выходного напряжения трехфвзно-трехфазного преобразователя частоты с непосредственной связью, каждая фаза которого построена по трехфазно-однофаэной мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, снабженного дополнительно двумя трехфаэными диодными мостами, выводы переменного тока одного из которых подсоединены к трем, другого - к трем другим одноименным выходным выводам преобразователя, а между выводами постоянного тока каждого иэ них включены полностью управляемые ключи с односторонней проводимостью, заключающийся в разбиении всего диапазона регулирования на две зоны: от нуля до Оф и от Оф до Л 04, где Оф - фаэное напряжение питающей сети, и попеременного однократного или многократного переключения выходных выводов с помощью указанных ключей в течение каждого интервала коммутации для первой 5 зоны - между нулевым уровнем и соответствующим фазным напряжением, для второй эоны - между фазным и линейным напряжениями соответствующих фаз питающей сети, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 10 улучшения формы кривой выходного напряжения, при регулировании во второй зоне в течение первой половины интервала коммутации выходные выводы переключают на основе испольэова ния способа. широтно-импульсногорегулирования между фаэным и опережающим его на 30 эл.град., а в течение второй половины интервала коммутации - между фаэным и отстающим от него на 30 эл.град.20 линейными напряжениями.16 17574 оставитель Г, Мыцыкехред М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко эктор еш Заказ 4126 Тираж 499 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5