Способ управления трехфазным вентильным преобразователем

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 12 А 1 182 П 9 02 М 7 48ИЗгЦф) с к,гц,Б ТЕН В КОМУ ДЕТЕЛЬСТВ ернетики АН ьзование: сил способ управл кратным диап дной частот 180-градусног серединах зон интервалов 60- тей формирую правления, Д оеая электроника. ения преобразоеаазоном регулироваы базируется на о управления, при управления внутри градусных продолтся модулирующие лительность тактоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И(71) Отдел энергетической кибССР Молдова(56) Авторское свидетельство СССРМ 1492434, кл, Н 02 М 7/48, 1989.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕ ЛЕ (57) Испо Сущность телемс М ния вых алгоритме котором в тактовых жительно сигналы у Изобретение относится к силовои электронике, может быть использовано при построении систем управления трехфазными мостовыми преобразователями, питающими системы частотно-регулируемого электропривода.Известен способ управления трехфазным мостовым преобразователем (фиг,1), заключающийся в плавном поэтапном изменении количества модулирующих управляющих сигналов внутри тактовых интервалов, сопровождающийся соответствующим безударным изменением числа импульсов в полуволне выходной кривой преобразователя (1). Указанный способ управления обесвых подинтервалов, внутри которых формируются модулирующие сигналы, при этом постоянна. В номинальном режиме работы за счет соответствующей модуляции длительностей основных и модулирующих сигналов управления, формируемых в центрах тактовых интервалое, обеспечивается плавное безударное изменение формы выходного напряжения преобразователя. В пусковом режиме работы системы, в диапазоне частот Рл - МРп режим формирования управляющих сигналов видоизменяется за счет реализации новых функциональных зависимостей, связывающих параметры сигналов управления с текущими значениями выходной частоты преобразователя, с последующим плавным выходам на номинальный режим работы на частоте МР 1. 1 з,п, ф-лы, 4 ил,рокодиапазонное связанное ие частоты и величины выход- ения преобразователя по экоакону постоянства отношения пряжения к частоте, однако неное использование подобного равления в режиме пуса пре, нагруженного на асинхронодвигатель, не позволяет остаточно надежное протекао режима, при котором, как изина напряжения должна быть ышена по сравнению с номи- жимом управления (наиболее но при этом поддерживать вепечивает ши регулирован ного напряжномичному з величины на посредствен алгоритма уп образователя ный электр обеспечить д ние пусковог вестно, велич заметно пое нальным ре целесообразличину напряжения в пусковом режиме гоаышениой и осоой, как показао для диапазона выходных частот Рп-. МРп иа фиг,2).Целью изобретения является повышение качества и увеличение надежности осуществления режима пуска преобразователя, нагруженного на асинхронный электродвигатель., На фиг.1 изображена упрощенная 10 структура силовых цепей трехфазного вентильного мостового преобразователя на базе инвертора напряжения на полностью управляемых ключах, нагруженного на асинхронный двигатель АД; на фиг.2 - пол.- ная регулировочная характеристика преобразователя; на фиг.З - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования управляющих сигналов; на фиг,4 - блок-схема системы управления преобразователем.Одним из наиболее экономичных и часто использующих законов управления преобразователями для систем частотно-регулируемого электропривода является закон регулирования с постояист вом отношения величины выходного напряжения к частоте. Пр этом величина напряжения, как показано на фиг.2 для номинального Й-кратного диапазона выход ных частот МРпцММРп, растет прямо Э 0 пропорционально с уве 1 ичеиием выходной частоты преобразователя, Процесс регулирования преобразователя иа базе автономного инвертора напряжения в этом случае, в соответствии с базовым способом, обеспе чивающем плавное безударное изменение формы выходной кривой, осуществляется по двухэтапному алгоритму, за счет постоянной поэтапной вариации длительностей основных и модулирующих сигналов управления, формируемых в тактовых точках, расположенных в серединах тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей, Модулирующие сигналы управления, разноименные с соответствующим полупе риодом управления, формируются в серединах тактовых подинте рвал ов1протяженностью т = б, начало первого из которых и конец последнего из 50 которых синхронизируется с началом и концом тактового интервала, На поддиапазонвх управления, на которых регулирование осуществляется эа счет изменения продолжительности центральных на тактовых интервалах основных сигналов управления, длительность Л модулирующих сигналов управления варьируют в зависимости от те 121 Г Гд ММ При увеличении выходной частоты верхней частотной границей такого поддиапазонэМй 21 - 1является частота Е = Г, 21 р , накоторой продолжительность центральногоосновного сигнала управления снижаетсядо близкого к нулю значения,Внутри поддиапазонов управления, накоторых в центрах тактовых интерваловформируются модулирующие сигналы управления, их (центральных сигналов управления) длительность Л изменяется позависимости211 - 1 21 - 1 +1Л -бР бГпМИ 21 - 1, а продолжительность Л остальных модулирующихсигналов находится как1 - 1Л а= г -- - -р- -- 1 Верни ге граница га.ких поддиапазонов наблюдается на часто 2 Г-Т)Тг - 15+1В пусковом режиме работы преобразователя, начиная с начальной пусковой час"пты Гп и до частоты МГр 1, соответствующейвыходу на номинальный режим, практически необходимо обеспечить повышенные посравнению с номинальными величинамиампли 1 уды выходного напряжения. Наиболее целесообразно при этом величину напряжения преобразователя в пусковомдиапазоне Гп-, МРп поддерживать, как показано на фиг.2, повышенной и постоянной,Режим формирования управляющихсигналов на вентили преобразователя приэтом видоизменяется, Вышеупомянутыезначения граничных частот, переходных отодного поддиэпазонэ регулирования к другому, определяются соответственно как;Гж длительалов управле ч - 1 длядиапаэоновчастот Гности Л модулирующих синия определяются как кущих значений выходной частоты преобразователя и от количества 1 формируемых модулирующих сигналов внутри каждой половины тактовых интервалов в соответствии с выражением55 1 ( Граница укаэанного здесь пускового ре жима достигается на частоте Е,М, после которой формирование управляющих сигналов на вентили преобразователя производится по описанным выше базовым законам регулирования в номинальном режиме,На фиг,З построены временные диаграммы управляющих сигналов Оу и линейного выходного напряжения преобразователя Одв соответственно для двух упомянутых поддиапазонов пускового режима. Кривые фиг,З,а относятся к поддиапазонал 1, на которых ЕЕЕ 1+1, а циклограммы сигналов на фиг.З,б иллюстрируют поддиапазоны регулирования при ЕЕЕ, Так, задаваясь конкретныл 1 и значениями М = 2 и 4 = 6, суммарная величи."а диапазона регулирования преобразова еля от пусковой частоты Еп до верхней (номинальной) частоты составит М ч -2 х6 =- 12. При этом от частоты Еп до МЕп = 2 Еп30 формирование управляющих сигналов на вентили пр-.образователя будет Осуществляться в соответствии с заявляемым законом пускового управления, а от частоты 2 Еп до частоты М 4 Еп = 12 Еп режим связанного регулирования частоты и напряжения должен соответствовать номинальному закону управления с постоянством отношения величины напряжения к частоте. Начальное числомодулирующих сигналов управления 40 внутри половин тактовых интервалов нахоМ 4дится при этом как - = 6 (в случае2нечетной величины произведения М 4 начальное значениеопределяется как 45 М И+12Соответственно для конкретного анализируемого варианта:для=": ГЯб( 6-) )41 67 50пги и 6 2 6(2 б)(11 4 бЪб 1,2 ЕУЕ/ бс 5 ЗЕ для =4:при Г Е к Е Г2 в51ВЬЮГдля=3:и 4лри Е4 4 21 и1 5пи Е -ЕМЕ =2 Е Ф=4 и и 2 бГНачиная с частоты Е = МЕ 11 = 2 Еп процесс дальнейшего увеличения выходной частоты преобразователя вплоть до верхней выхоДной частоты М 4 ЕГ 1 = 12 Еи сопРовождается формированием управляющих сиг налов в соответствии с вышеприведенными зависимостями, характеризующими номинальный закон управления е постоянством Отношения величины напряжения к частоте. Для УЛУЧШЕНИЯ СПЕКтРаЛЬНОГО СОСтаВа выходно О напряжения рео 1 аэователч в процесс.: пус:а лпжет Сыть испсльзован и р и н ц 11 и ф О р1 и 1 О ; а н и я д О и О л н и 1 е л ь н ы х компенсирующих импульсов. При этом на периоде выходнои частоть, внутри интервалов 0 О, 150-160. 80 - 210 и 330-360 эл,градкак показано пунктиром в кривой ОАВ на фиг,З, формируются дополнительные модулирующие сигналы управления, ближние к границам полупериодов фронты которых синтезируют пути сдвига на + 60 эл,град, ближних к серединам полупериодов фронтов соответствующих одноименных основных модулирующих сигналов управления.Продолжительность у дополнительных модулирующих сигналов определяется как ): 0,27 ( т - Л ). Это позволяет обеспечить в пусковом режиме значительное, вплоть до нулевых значений, ул 1 еньшение амплитуд пятой и седьмой гармонических составляющих спектра выходного напряжения преобразователя и улучшить тем самым качес 1 во протекания режима пуска питающегося от преоЬразователя асинхронного двигателя, крайне чувстьительного на пусковь;х частотах к возмущающим воздействиям,Обобщенная блок-схема системы управления преобразователем, реализующейтреб ",муо последол;ьос ь,ормцроиа ния управляющих сигналов на вентили пре. обрдзователя, цредсдсленз на фиг 1 Система вы пол нснд 1 о де р-и кдльному гринципу, в качестгг злеме тной базы здесь наиболее целесообразно использовать цифровую микроллектронику, Выходной сигнал 1 блока 1 задания выхаднои частоты преобразователя, величина которого прямо пропорциональна значению частоты, поступает на входы так товог генератора 2 и функционального М М - канального по выходу преобразователя 3, Частота следования импульсов генератора 2 определяе частоту выходного сигнала блока развертки 4, которая г ри этом на все . диапазоне регулирования в 6 рд , вдне; ь- ходной часто 1 ы преобразователя. Сигнал блока 4 постоянно сопос 1 звляется в блокс. формирования управляюсцих импульсов 5 с: выходными сигналами Оз функционального преобразователя 3, величина которых пропорциональна текущим значениям полокений фронтов а 1 - ; а 2 управляющих импульсов внутри 1 актовых интервалов (см, временные диаграммы на фиг,3), Укдзднцсг; значения а пре,",варительн ооедел;о:,.я расчетным суем в соц.етс , 1 с вьо .,;. занными зависикосгями, х;. л; р ауо.и ми режим прове.",еци 5:ссмдто ", ас,.;способа уцрдвле;я. В ;смцсцдс.цд текущих энсчоцц сиг д,;ц,; блскс 3 блокОм 5 вырдбзь;ватс коддц з Ьормиросание фронтог у рдчляющих и яь.:.; - НЫХ) ИМПУЛЬСОБ, КотОР 53 1 ДСПОРРЛ 5 О "Г по сос тветствуюцим сетиплГф р,х даой мостовой схеиь при цо 1 о лс и:ес; оо распределителя 6,сгяз.нц отд;",. . и тактовыми входдмц с соотвествуощими выходами трехразрядного регис; рд 7, персключаемого тактовыми импульсами гецер;.- тора 2.Таким образом, описанный посядок формирования упрдвляо,; сигналов д вентили трехфазного преобр,з,дтеля, нагруженного на асинхронный электродигдтель, обеспечивает повышенное относительное значение выходнос, напряжения в пусковом режиме, повышая тем самым качество и надежность осуществления процесса пуска, являющегося одним из самых ответственных динамических режимов в системах частотно-регулируемого злектропривода переменного тока на бдэе преобразователейй частоты инверторного тица,Формула изобретения Сцлсоб управления трехфазным вент льным преобразователем с М-кратным связанным рег лировзнием выходных частоты и напряжения преобразователя по зас, кону стоянства отношения величиьнапряжения к частоте, заключающийся в том, чо основные вентили разных фаз и групп преобразователя периодически включают и выключают с взаимным 1 азовьм 10 сдвигом в 60 ал,град, в последовательности+А, -С, +В, -А, +С, -В, при этом для каждого вентиля в течение одного полуцериода от 0 до 180 зл.град. формируют интервал проводимости вентиля, в течение другого полупериода от 180 до 360 эл,град, формируют интервал закрытого состояния вентиля, вну 1 ри тактовых инт.-алов проводимости от 60 до 120 зл,град, и внутри тактовьх ин 1 орвзлов закрытого состояния от 240 до 300 з,град. сцммерично относительно середин тактовых интервалов формируют разноименные с соотеетствуощим ин 1 ервалом модулируощие сигналы управления, количдсво когсрьх уменьшается с ростом выхсдной частоты преобразователя Е, причем 2цд ндчсль ой (пусковой) выходной частоте п. Огзрсловл 1 РЛЯ Ец каждый тктовьЙ интспвдл разбивают на М Г 4 подинтервалов проднжитсльостью г= 1/6 ЕпМГч, д в проц с се регулирования (увеличения) выходной 3" чдтоты формирование кдждого Его от нача,д дкгогогз и тервалз модулирующего сиг.л э ц рч л е ия, к д ж д ы Й и 3 к о т о р ы хферми,у сл в середине соответствующего товс го ,-,инерсдлд с продолжительно, .о г, н чдло первого из которых на всемдидцаз.,.:. регулирования синхронизировано с началом тактового интервала, осуществляот при изменении выходной частоты преобразователя от Е, до Е;, при этом при 40 изменении выходной частоты от Е+ до Е(Е+1 к Е;Е ) внутри каждой половины тактовых интс рвдлов формируют по, модулируощих си ндлов управления с длительно,т,ю ., при ЕЕЕ на каждой 45 половине тактовых интервалов формируютпо - 1 моду ируоцих сигналов управления с длительнос;. ю 1., а 1-й модулирующий сигнал управления с продолжительностью л синтезируот в центре каждого тактового интервала, отл ича ющийс я тем, что,с целью улучшения качества и повышения надекности пуска трехфазного преобразователя, нагруженного на асинхронный злектоодвигатель, в процессе пуска вдиапазоне пусковых частот Е, - МЕзначения граничных частот, переходных от одного диапазона регулирования к другому, опре "ляо 1 как/при ГГР 1+1 длительностью модулирующих сигналов управления принимают равной А - (й)/12 ГИ, а при Р РР длительность А модулирующих сигналов управления определяют как а длительность А центрального на тактовых интервалах модулирующего сигнала управления определяют из функциональнойзависимости где - количество модулирующих сигналов5 управления, формируемых внутри половинтактовых 60-градусных интервалов. включаяцентральный модулирующий сигнал на поддиапаэонах РГГ,2, Способ поп 1, отл и ч а ю щи йс я10 тем, что внутри интервалов 0-30; 150 - 180;180-210 и 330 - 360 эл.град, генерируют дополнительные модулирующие сигналы управления длительностью у = 0.27 (т - Л),ближние к границам полупериодов фронты15 которых формируют путем сдвига на й 60эл.град. ближних к серединам полупериодов фронтов соответствующих одноименных основных модулирующих сигналовуправления, где т = 1/6 ГпММ - продолжи 20 тельность тактовых подинтервалов.3 гб 5 Д / Ю-l иРаоми.,) иг,рректор М,Самборска Ре ри ГК 4 Т СССР гарина 101", г, Ужгород,1 О д Л оставитель В,Олещуехред М.Моргентал каз 2185 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по иэобрете113035, Москва, Ж, Рауюск оиэводственнп цэдзтельский комбинат "Пат Подписноеям и открытиянаб., 4/5