Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИД(56) 1. Мерфи Дж. Тиристорное управление двигателями переменного тока.М., "Энергия", 1979, с. 216.2. Рутманис Л.А., Дрейманис Я.П.,Аржаник О.И. Способы управления преобразователями частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, Рига,"Зинатне", 1976,с. 128,3, Пога Ю.Э., Рутманис Л.А, Преобразователь частоты для ступенчатого регулироаания скорости вращениядвигателя вентилятора. - Изв, АНЛатв. ССР" ,сер. Физ. и техн. наук,(54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЧАСТОТЫ путем циклического подключе"ния эквивалентных фаз сети к фазамнагрузки через равные интервалы времени, причем на интервалах подключения напряжения эквивалентных фазсети в трех фазах нагрузки сдвинутымежду собой последовательно на угол2 Я/3, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазонадискретного регулирования выходнойчастоты вплоть до значений, равныхчастоте сети при естественной коммутации вентилей, моменты подключениясоответствующих эквивалентных фаз вовторой и третьей фазах нагрузки устанавлнвают отстающими и-соответственно равными 21/3 и 2 Р 6 по отношениюк моменту подключения эквивалентнойфазы сети в первой фазе нагрузки.Изобретение относится к области преобразования техники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе вентиляторов с дисректными ступенями изменения частоты выходного напряжения вплоть до значений, равных частоте сети и естественной коммутацией тиристоров преобразователя.Известен способ импульсного управ- О ления в цепи статора асинхронного электродвигателя, согласно которому регулирование напряжения осуществляется путем изменения отношения длительностей интервалов открытого и 15 закрытого состояний тиристоров 11 .1Недостатком этого способа являетсято, что двигатель непрерывно находитсяв режиме пуска, вследствие чего проте 20кает ток, значительно превышающий номинальные его значения, и создаютсябольшие потери энергии и нагрев вдвигателе.Известен также способ управлениянепосредственным преобразователем,согласно которому преобразование переменного напряжения одной частотыв другую осуществляют дискретнымиступенями, при которых периоды повторения входной и выходной частот30имеют общее наименьшее делимое иуправление преобразованием частот осуществляют по заранее составленным отдельным для каждого значения выходной частоты программам подачи импуль сов на тиристоры 21.Недостатком этого способа является ограниченный верхний диапазонвыкодных частот до 46,15 Гц 131при частоте сети 50,0 Гц,40Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ квазиоднополосного преобразования частоты. Наиболее существеннодля него циклическое подключение экви 45валентных фаз. сети к фазам нагрузкичерез равные интервалы времени, причем моменты подключения фаз нагрузкисовпадают, а на интервалах подключения напряжения эквивалентных фаз сети 50, в трех фазах нагрузки сдвинуты междусобой последовательно на угол 2 ЯЗвходного напряжения 43.Недостатком этого способа. являетсяограниченный верхний диапазон выход-ных частот до 2/3 частоты сети приестественных коммутациях тиристоровпреобразователя. Цель изобретения - расширение диапазона дискретного регулирования выходной частоты. вплоть до значений, равных частоте сети при естественной коммутации вентилей.Для достижения поставленной цели согласно способу управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты путем циклического подключения эквивалентных фаз сети к фазам нагрузки через равные интервалы времени, причем на интервалах подключения напряжения эквивалентных фаз сети в трех фазах нагрузки сдвинуты между собой последовательно на угол 23/3, моменты подключения соответствующих эквивалентных фаз во второй и третьей фазах нагрузки устанавливают отстающими и соответственно равными 2 Т/3 и 2 Х/б по отношению к моменту подключения эквивалентной фазы сети в первой фазе нагрузки.Предложенный способ может быть реализован мостовой схемой 33 непосредственного преобразователя с естественной коммутацией тиристоров,На фиг. 1 приведена схема преобразователя; на фиг. 2-3 - временные диаграммы, поясняющие его работу, на фиг, 4 - блок-схема системы управления преобразователя.В преобразователе (фиг. 1) входные фазные 1-3 и нулевой 4 выводыпитающего напряжения присоединенык входным выводам тиристорного моста;.каждой выходной фазы преобразователя.;Через встречно-параллельно включенные.тиристоры каждый из четырех входныхвыводов моста связан с каждым из двухвыходных выводов моста, присоединенных к двум выводам соответствующей5-7 фазы нагрузки. Таким образом данная схема преобразователя позволяетподключить на каждую отдельную фазунагрузки входные фазные напряжениянеобходимой полярности,Расширение диапазона дискретногорегулирования выходной частоты вплотьдо значений, равных частоте сети приестественной коммутацией вентилей,по данному способу реализуется припомощи устройства (фиг. 1) следующим образом.Для формирования трехфазного выходного напряжения требуемой дискретнойчастоты подключением входного напряжения эквивалентных фаз сети на интервал времени, равный сумме целого1116519 Число полупериодоввходного напряже- ния Значение выходной частоты, Гц Число полупериодоввходного напряжения Значение выход"ной частоты, Гц 37,50 20 49,18 49,22 49,2549,29 42,86 45,00 21 46,15 23 числа полупериодов входного напряжения, переключения поочередно следующих входных напряжений в каждой извыходных фаз преобразователя осуществляют согласно предложенному способутак, как это показано на фиг, 2, гдеприняты следующие обозначения: Ц-Ц,кривые фазного напряжения эквивалентных фаз сети, которые можно подключить на отдельные фазы нагрузки 10для формирования выходного напряжения преобразователя; 14-16 - моментывремени начала подключения к нагрузкевходных напряжений, 17-19 - моментывремени окончания подключения к наГрузке Входньи,напряжений Ць Цькривые выходного напряжения соответствующих выходных фаз преобразователя. В первой фазе нагрузки с вы-.ходным напряжением Цц, переключение, например, с входного напряжения Ць на входное напряжение Ц 9осуществляют в момент времени 14,Для формирования Ць, 6 во второй выходной фазе переключение с Цщ на Ц 25входных напряжений осуществляют вмомент времени 15 который отстает,на угол 2 Х/3 входного напряжения относительно момента времени 14 в первой выходной фазе преобразователя.Для формирования Цц, в третьей выходной Фазе переключение с Ц, наЦ входных напряжений осуществляютв момент времени 16, который отстаетна угол 2 Х/6 входного напряжения относительно момента времени 14 переклю.чения в первой выходной фазе преобразователя. Дальнейшее преобразованиечастоты согласно предложенному способу, как это видно из фиг. 2, не от"4 Оличается от указанного,4На фиг. 2-3 выходное напряжение, для наглядности изображено при актив" ной нагрузке преобразователя, тогда соответственно по выходным фазам моменты 17-19 окончания подключения входного напряжения опережают моменты 14-16 начала подключения следующего входного напряжения на угол 23/6 входного напряжения преобразователя. При активно-индуктивной или динамической нагрузке преобразователя нз-за фазового сдвига между выходными напряжением и током указанная пауза отсутствует.Регулируя число подключаемых на нагрузку полупериодов от каждого поочередно следующего входного напряжения, создают на выходе преобразователя регулируемые значения частот выходного напряжения, как это показано на фиг. 3. Подключая к выходной фазе по одному полупериоду (кривая Цо) от каждой поочередно следующей величины входного напряжения (например,.кривые Ц - Ц и т,д.), на выходе образуют напряжение частотой 37,5 Гц. Подключая каждое входное напряжение на время, равное двум его полупериодам (кривая Цу ), получим на выходе суммарное напряжение частоты, приближенно равной 42,86 Гц. Увеличивая число полупериодов каждого входного напряжения, подключаемого к нагрузке, например кривые Ц, Ц 4, на выходе получим значения частот, приближающихся к значению питающей частоты. Данные значений выходных частот в зависимости от числа полу- периодов входного напряжения частотой 50 Гц, подключаемых к нагрузке преобразователя, сведены в таблицу.1116519 46,88 49,32 24 47,36 49,34 26 47,73 48,00 49,38 48,21 49,49 32 48,39 1 О 38 49,57 44 49,63 49,67 12 50 13 49,71 48,91 68 49,76 49,79 80 17 49,82 49,84 104 19 и т.д,48,53 48,65 48,75 48,84 48,98 49,04 49,09 49,14 Как видно из таблицы, по мере приближения к питающей частоте сети . плотность значений выходных частот увеличивается. Последнее благоприятно отражается на работе электрода с нагрузкой вентиляторного типа, поскольку количество подачи воздуха относительно частоты вращения вен- о тилятора имеет кубическую зависимость, то для равномерного регулирования подачи воздуха требуется увеличенное число значений частот по мере приближения к питающей частоте. Для согла.сования значения выходного напряжения преобразователя при регулировании дискретными значениями выходПродолжение таблицыной частоты с требуемым моментом нагрузки .вентиляторного типа соответственно осуществляют измерение фазового сдвига импульсов открывания тиристоров. Так, например, на фнг. 3кривая Оо имеет более поздний уголоткрывайия тиристоров по сравнению скривой 0 щ . Ва Фиг. 3 приняты следующие обозна" ченияф Оя - Оц - кривые выходного напряжения преобразователя при подключении к фазе нагрузки соответственно одного, двух, трех и четырех полупериодов от каждого, поочередно следующего входного напряжения с соответствую1116519 Положительный эффект от использования способа заключается в расширении диапазона дискретного регули рования выходной частоты преобразователя вплоть до значений, равныхчастоте сети при естественной, комму-тации тиристоров преобразователя. щими значениями выходных частот равных 37,5; 42,86, 45,0, 46,15 Гц.Для осуществления предложенного способа в приведенном на фиг, 4 примере исполнения системы управления в 5 блоке компараторов 24 входное напряже- ние 25 преобразуется в прямоугольные импульсы, которые поступают в блоки управления 26 и двоичный счетчик 27. В течение одного периода входного напряжения блок компаратора вырабатывает прямоугольный импульс продолжительностью также одного периодаПри этом положительная полуволна входного напряжения соответствует "1 от рицательная - "0". Счетчик 27 ведет счет импульсов, поступивших от блока 24. Блок переключения программы 28 задает интервал времени, который соответствует требуемому количеству периодов входного напряжения для получения выбранной дискретной выходной частоты, После подсчета необходимого количества прямоугольных импульсов счетчик 27 издает информацию блоку 26. В последующем блок 26 даеткоманды логическому устройству 29для управления переключением на следующую по очереди величину входного напряжения, при этом сначала в каналуправления 30 переключением в первойвыходной фазе преобразователя, черезугол 2 Л/6 в канал управления 31 переключением в третьей выходной фазе, аугол 2 У/3 в канал управления 32 переключением во второй выходной фазепреобразователя, счетчику 27 начатьповторение счета количества импульсов