Способ управления 3-х фазным непосредственным преобразователем частоты

ЯО 1 45446 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСЙУБЛИК 4(51) Н 02 М 5/27 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯв втвттвввт сввдвтвъствт й11 =5,7,ГОСЗЩАРСМЕКМФЙ КОМИТЕТ СССРви нвю иа и атыю(71) Всесоюзный научно-исследователь-. ский институт электромеханики (53) 621.314.27(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СС Р В 515248, кл. И 02 Р 13/30, 1969.2. Иыцык Г,С. и др. Лнализ и оценка форм выходного напряжения преобразователей с амплнтудно-импульсной модуляцией. - "Электричество", 1979, У 11.3. Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. К., 1977, с. 24. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ 3-ФАЗНЫИ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЯЕИ (ЧАСТОТЫ путем отпирания вентилей его фаэных комплектов по закону пяти- ступенчатой за нолупериод выходной частоты функции, характеризуемо содержанием И-х гармоник, где 17,19, более, чем в два раза меньшим 1/й, в которой протяженность третьей ступени больше протяженности других ступеней, а протяженность и уровни четных и остальных нечетных ступеней попарно одинаковы, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью приближения формы кривой напряжения к синусоидальной за счет подавлений 11-й и 13-й гармоник, повышения эффективности использования -.рансформатора и вентилей, отношение уровней упомянутых четных ступеней и уровнейнечетных ступеней устанавливают из а области значений 1-2, протяженностьпервых ступеней устанавливают равной , %12+936, а отношение протяженности четных ступеней к протяженности первой ступени устанавливают иэ области значений 0,5-2,5.1145446 3тоты. Способ обеспечивает снижениедо нуля 5-й, 7-й, 17-й, 19"й гармоник, однако 11-я и 13"я остаются навысоком уровне.Однако несмотря на существенноеувеличение числа ступеней в кривойнапряжения снижение К относительноневелико, поскольку 11-я и 13-я гармоники остаются на высоком уровне.1 О При расчете величины Кг кривой напряжения трехфазного НПЧ по тринадцатигармоникам в случае способа-аналогаКг =13,Х, а в случае способа-прототипа К, =11,97.Цель изобретения - приближение,кривой напряжения к сииусоидальной(уменьшение величины Кг) за счет подавления 11-й и 13-й гармоник при малой величине п-х гармоник, где и 5,7, 17, 19 с сохранением числа ступеней напряжения фазных комппектов вентилей, с сохранением числа операцийпо изменению уровней напряжения, атакже повышение эффективности использования трансформатора и вентилей,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу управления 3 фазным НПЧ путем отпирания вентилейего фазных комплектов по закону пятиступенчатой эа полупериод выходнойчастоты функции, характеризуемой содержанием упомянутых и-х гармоникФгде п=5, , 17, 19; более, чем в двараза меньшим 1/и в которой протяженность третьей ступени больше протяженности других ступеней, а протяженность и уровни четных и остальных .нечетных ступеней попарно одинаковы,отношение уровней четных ступеней ипопарно одинаковых уровней остальныхнечетных ступеней устанавливают изобласти значений 1-2, протяженностьпервой ступени устанавливают равнойфзбн , а отношение протяженностичетных ступеней к протяженности первой ступени устанавливают из областизначений 0,5-2,5.Вследствие этого число ступенейв кривой напряжения НПЧ оказывается 50больше, чем в кривой напряжения егофазных комплектов вентилей. ФИзобретение относится в электротехнике, в частности к способам управления напряжением статических преобразователей частоты с непосред"ственной связью (НПЧ). Эти преобразователи предназначены для преобразования напряжений частоты питающейсети 6 в напряжение нестандартнойчастоты Гр, например для регулирования скорости двигателя переменноготока.Известен способ управления трехфазным НПЧ, содержащим противофаэныемостовые выпрямители (фазные комп-лекты вентилей), состоящий в том,,что каждую полуволиу их напряжения6частоты Е формируют в виде трехступенчатой функции, построенной посредним значениям напряжения ступеней. При этом первая и последняяступени имеют нулевой уровень напряжения. Кривая напряжения НПЧ приэтом способе управления содержит всеканонические гармоники (за исключением третьей и ей кратных), из которых 5-я, 7-я, 17-я, 19-я имеют уровень, пониженный примерно в четырераза по сравнению с каноническим 13Однако уровень 11-й и 13-й гармоник остается высоким - каноническимуровнем (уровнем обратно пропорциональным номеру гармоники),Известен способ оптимизации формыкривой напряжения преобразователейс амплитудно-импульсной модуляциейс равными интервалами квантованияее уровней на минимум коэффициентагармоник (Кг), с учетом всех гармоник,включай гармоники со сколь угодно большими номерами 1 М,Однако этот способ не.дает рекомендации по избирательному подавлению инте, есующих нас гармоник.Наиболее близким к предлагаемомуявляется епособ регулирования напряжения НЙЧ, содержащего фазные комплекты вентилей, собранных по мостовым или нулевым схемам, состоящийв том, что кривую выходного напряжения каждого упомянутого комплектавентилей, также построенную по средним значениям напряжений ступеней,формируют в виде пятиступенчатойфункции (за полупериод частоты 1).Все ступени, кроме третьей (централь ной), имеют равную протяженность -двенадцатую часть периода частотыЕ с точностью до такта несущей часНа фиг. 1 приведены кривые напряжения трехфазного НПЧ, управляемого по предлагаемому способу, дляслучая, соответствующего позиции 8 таблицы; на фиг, 2 - кривые напряжения НПЧ, но управляемого по способу-прототипу (кривые 1-3) и по предлагаемому сподругой ступени. Указанные моменты. ностей ступеней приведены в таблице. 357 19 5 7 11 0,59 2, 0,4 2,25 0,32 2,3 1,7 4,05 1,3 4,1 1,8 3,7 3,0 15 18 2,58 0,07 1,52 0,3 15 18 2,14 0,58 3,14 1,0 15 18 1,84 0,94 4,25 1,7 15 22 5 1 85 3 04 1 5393 15 22,5 2,42 2,16 0,45 2,5 1,0 4,0 1,5 5,0 2,0 3 4,3 1,15 4,1 4,5 15 22,5, 2,83 1,39 0,78 3,2 3,0 2 ю 9 1,9 15 30 4 е 2 7 эО 1 э 06 2 э 6415 30 4 3 6 О 3 3 2 8 8,6 1,2 8,4 2,45 1,6 3 1145 собу (кривая 4, соответствующая позиции 5 таблицы); на фиг. 3 - кривые напряжения трехфазного НПЧ, управляемого по предлагаемому способу, но для случаев, соответствующих позициям 13 и 13 таблицы; на фиг. 4 пример реализации системы управления на базе микропроцессора.На фигурах обозначены: 1,2-кривые суммарного напряжения противофазных О выпрямителей фаз А и В, построенные из условия Грг й, 3-7 - кривые линейного напряжения, 8-задатчик частоты и напряжения, последовательно соединенные с ним, 9 - микропроцессоры, 10 . - цифровая логика и формирователь импульсов, 1 1 - синхронизирующий трансформатор, 12 - НПЧ. Микропроцессор используется для формирования кривой напряжения частоты Е по команде устройства 8.формирование уровней и протяженности ступеней кривой напряжения фазных комплектов вентилей НПЧ 12 производится с помощью. устройств 8-11 из вестным способом воздействием на угол управления вентилей АЯ относительно напряжения питающей сети частоты Й . Формирование протяженности каждой ступени производится путем изменения в требуемый момент времени угла А(Д 1, задающего уровень напряжения одной ступени, на угол Аф), задающий уровень напряжения 446 4времени выбираются такими, что протяженность ступене соответствует требуемому спектральному составу кривой напряжения, который определяется выражением2 ьО а1+ - сОз У + сэ ВУаЬ 1Оай 1 - сойУ+ - Оь 3,г за 1 агде , п - номер гармоники;а,а,аз - соответственно уровнинапряжения первой (пятой), второй (четвертой) и третьей ступеХни;- угловая мера протяженности первой и последней ступени;д- угловая мера суммарной протяженностипервой и второй (четвертой и пятой) ступеней;Ь - соответственно и-я ипервая гармоники кривой напряжения НПЧ.Современные средства полупроводниковой техники обеспечивают установку углов .д(.ф с погрешностью не более одного радиуса частоты Е, а протяжен-. ность ступеней - с.погрешностью в пределах такта несущей частоты.Примеры реализации способа с установкой различных уровней и протяженград. 13 17 1 5 7 11 3,0 1,2 8,2 15 30 4,5 4,7 4,0 3,1 9 2,0 10 1,5 . 11 1,0 12 1,5 .1 3. 1,5 14 1,0 15 1,0 15 15 2 ф 89 Оэ 66 1 э 14 0,97 0,27 0,24 3,3 1,53 1,73 4,0 12 12 3,46 0,59 0,72 1,25 12 12 4,5 0,72 0,27 0,17 0,55 1,26 4,5 15 7,5 5 э 9 0,8 10 25 4 5 4 5 4,95 2,95 1,42 1,64 8,5 1,9 6,0 0,24 2,5 3,4 4,4 2, 12 20 10 П .р, и и е ч а н и е. Во всех случаях25 Как следует из таблицы, во всех рассибтренных случаях величина Кр (К, при учете 13-ти гармоник) несмотря на изменение протяженности ступеней и их уровней в широких пре- зо делах оказывается существенно ниже, чеи при способе"прототипе,и в ряде случаев составляет величину менее 5 Х (поз 1-6, 10-12 таблицы). В позиции 13 таблицы приведен пример 4/4 =0,5, а в позиции 14 бф/А2,5.Технико-экономическая эффективность способа проявляется в тои, что величина Кр, кривой напряжения НПЧ, оказывается примерно в 1,5-3 раза 40 меньше, чем при способе-прототипе (3,0 вместо 11,9). Одновременно при одинаковй величине суимарного напряжения трех ступеней на 15-203 увели.чивается основная гармоника кривой 45 выходного напряжения НПЧ (кривые 3,4 фиг. 2), поскольку протяженность . средней ступени кривой напряжения вы.1 прямителей, при которой угол А минимален, увеличивается более,чем в 50 1,5 раза, а протяженность первой н последней ступеней, йри которых угол Амаксииален, сокращается в 2-3 раза. 2,24 0,16 2,76 2,86 5,9 принято а 4=а а, а=аяПри этом примерно на 153 снижаетсязагрузка вентилей по напряжению иболее,чем на 157 снижается мощностьвходного трансформатора. Указанноеизменение протяженности ступеней повышает коэффициент мощности НПЧ иуменьшает искажение напряжения питающей сети.Отмеченное свойство предлагаемогоспособа существенно, поскольку улучшение формы кривой напряжения обычносопряжено,не только с увеличениемчисла ступеней (с увеличением числаопераций по переключению уровней),но и снижением уровня основной гармоники, что видно при сравнении способа-аналога со способом-прототипом.В данном же случае улучшают формукривой напряжения, увеличивая одновременно уровень основной гармоники. При изменении соотношения отдельных ступеней по их уровню и по протяженности в широких пределах величинаКг остается. ниже 52. Предлагаемыйспособ дает наилучшие результатыприменительно к трехфазному НПЧ, номожет быть применен и при другом числе фаз,4544 б Составитель Г.Мыцыкц Техред Ж. Кастелевич Ко б 46 Подниого комитета СССРинй и открытийРаушская наб д. Заказ 18 41 Тирак НИИПИ Государствен по делам изобрете 13035, Москва, Ж-З Патент