Способ управления преобразователем частоты с непосредственной связью

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 20.0 1)1883993/2451) М, Кл. Н 02 р 13/3 с присоединением заявки Ю ааударственнын намнтетСаввта Мнннатрав СССРва делам изабретеннйн атнрытнй 23) Приоритет43) Опубликовано 25.11,75 Бюллетень43 ования описания 23.02.76) Заявител Запорожс кий машиностроитель институт им. В. Я. Чуба(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ Изобретение относится к области элект-. ротехники.Известен способ управления преобразователем частоты с непосредственной связью путем подключения выходной фазы к входной фазе с помощью полупроводниковых ключей переменного тока.Однако такая система управления обусловлена необходимостью использования блока трансформатора входных напряжений, блоков задающего напряжение для каждойг выходной фазы, блоков для выявления в каждый момент времени входной фазы, разница напряжений которой с задающим напряжением минимальна, блока интегрирования разности выходного и задающего напряжений, блоков совпадения и т,д. Изэа неопределенности спектрального состава выходного напряжения непосредственного преобразователя, управляемого известным способом возможно появление таких составляющих выходного напряжения, которые способны существенно ухудшить энергетические показатели как частотно- управляемого двигателя, так и системы 2преобразователь - нагрузка. Кроме того,необходимо использовать относительнобольшое число полупроводниковых ключейпо два комплекта на каждую фазу нагрузки переменного тока в силовой части преобразователя, так как различные фазынагрузки подключаются к питающей сетинеодновременно.Цель изобретения - упростить систер му управления, уменьшить необходимоечисло полупроводниковых ключей перемен"ного тока и улучшить энергетические показатели частотно-управляемого асинхронного двигателя.и Предлагаемый способ отличается тем,что выбирают соответствующий алгоритмодновременного циклического переключения всех фаэ нагрузки, чтобы обеспечитьтакое изменение спектрального составакривой выходного напряжения непосредственного преобразователя частоты, котороепозволило бы устранить ближайшую паразитную составляющую, способную создатьв частотна управляемом двигателе поле яа 1 обратного направления вращения и соответстщ,в=6 0 (,с 088 П,М -8 а 3 смЫ),где р - угол скачкообразного изменения фазы питающего напряженияЯ - коммутационная функция, которую в первом приближении примем равной единице, пренебрегая временем отключенного состояния нагрузки от йитаюшейсети.В известных преобразователях частоты рассматриваемого типа управление характеризуется алгоритмом измененияот произведения угловой частоты циклов коммутации 5 на время 1 (см.фиг.1). Выбирая величину элементарной сту 1 пени скачкообразного изменения фазы,вующие составляющие тока и тормозного электромагнитного момента.На фиг.1 дана кривая ступенчатого монотонного изменения фазы питающего нагрузку напряжения по мере изменения времени; фиг,2 иллюстрирует известный способ; а-унрощенная идеализированная прин-. ципиальная схема подключения к трехфазной питающей сети трехфазной нагрузки с йомошью преобразователя (ключи 1-9); б - циклограмма переключения ключей; в - кривая соответствующего ступенчатого изменения фазы питающего нагрузку напряжения; г и д - эпюры, циклическогоизменения косинус и синус угла ступенчатого изменения фазы питающего напряжения соответственно; е - соответствующая кривая выходного напряжения одной, из фаз преобразователя управляемого известным способом; фиг.З иллюстрирует предлагаемый способ: а - принципиальная идеализированная схема системы: питающая сеть - непосредственный преобразова тель частоты - нагрузка; б - циклограмма переключения ключей; в - эпюра ступенчатого изменения фазы питающего напряжения от времени; г и д - эпюры циклического изменения косинуса и синуса угла ступенчатого изменения фазы питающегонапряжения соответственно; е - кривая выходного напряжения одной из фаз преобразователя, управляющего предлагаемым способом.Работу преобразователя частоты, основанного на циклическом скачкообразном изменении фазы питающего напряжения, можно представить следующей зависимостью для напряжения одной фазы нагО -йО аа(ы 1- )равной 120 (см.фиг,2), получают урав-о ненияЗТф соврр+1)Юсов(зр-)ЯФ 2 Г 0 3+1 - З- - 8 и(72-со) 1+ " 3 (4)7Соответствующая кривая выходного напряжения для случая - =4/3 построена на5.бдфиг. 2,е.Если частота циклов коммутации превышает частоту питающей сети,. то при активно-индуктивной нагрузке асинхронныйкороткозамкнутый двигатель составляющие 50 выходного напряжения с частотой, выраженной разностью однократной либо многократной частоты циклов коммутации, способствуют генерированию реактивной энергии впитающую сеть, а остальные составляющие 35 - потреблению реактивной энергии преобразователем из питающей сети. Таким образом, для улучшения входного коэффициента мощности преобразователя необходимо создать условие для устранения из 40 спектрального состава прежде всего составляющей выходного напряжения, частотакоторой определяется суммой двухкратнойчастоты циклов коммутации и частоты питающей сети; эта не паразитная составляющая наименьшей, частоты и наибольшеГамплитуды образует в частотно - управляемом двигателе магнитное поле обратного направления вращения, что приводитк созданию относительно больших соот ветствующих составляющих тока и тормозногоэлектромагнитного момента и, следовательно, к ухудшению коэффициента полезногодействия,;5 Для устранения. этой составляющейвыходного напряжения преобразователя стой же простейшей силовой частью(см.фиг.З,а) выбьрают алгоритм переключения (см,фиг.3,6 и в). Гармоническийанализ соответствующих выбранному алго ими492993 КГВ-2 сов Еаь-, .Е О 1, Способ управления преобразователем /, частоты с непосредственной связью пуй)тем подключения выходврй фазы к вход;Ю.ным фазам с помощью полупроводниковых ключей переменного тока, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения системы управления, уменьшения йеобходимого числа полупроводниковых ключей переменного тока и улучшения энергетических показателей частотно-управляемого асинхронного двигателя, циклический одновременно подключают)все фаэы нагрузки к питающей сети так,что каждый иэ трех одинаковых подциклов подключения фазы нагрузки к раз.личным фазам питающей сети состоит нз четырех взаимно-равных интервалов подиключенного состояния к сети со следующей последовательностью скачкообразного изменения фазного угла питающего нагрузку напряжения по сравнению с предшествующим состоянием-минус сто двад цать градусов, плюс сто двадцать граду-сов, ноль и плюс сто двадцать градусов. Соот напряжения- =1 6 Я.(оОтсуств тотой, опр частоты ко сати, прив нию вход оэффициен ритму кривых (см,фиг.З, г и д) приводит к следующим аналитическим выражениям: 3 3-2 сов в, 2 КЗТ К 7 ГПодставляя выражения (5) и (3) взависимость (1), получаем02. (бОщ(иай-и 11 -- 1 -ЗО 2 Й1 бдИФЙ-ц 9 З 3ЗЮЯ 52+Ы)СзаУВ-и)с-1 "1 7 ветствующая кривая выходногопреобразователя для случая построена на фиг.З,е. .25 ие вредного слагаемого с чао- еделяемой суммой двухкратной ммутации и частоты питающей одит к относительному улучшеого коэффициента мощности и ЗО та полезного действия, а так,6,же к улучшению формы кривой тока в: активно-индуктивной нагрузке, поскцлькуиндуктивность легче сглаживает болеевысокие частоты. Предмет изобретенияоставнтельЕ, 18 лининехред А Камь дниковйорректоР: Л,Кото дактор Н,Д ннйотн П сно ССС 1 редпрнятие Патент, Москва, .59, Бере ковская наб., 2 закаэ ь Я) изл. и ЯП 1 И 11 И Государственного коми ено делам изобретен Т Москва, 1 13035, Ра н Тираж 782 а Совета Министр