Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты

01 ОЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИК,135614 9) 51) М 52 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ии инСССР980.ССР1983.) Изобретени ФАЗНЫМ ТЕЛЕМ осится к элект технике, а ния непоср лями часто модуляции тественной Цель изобр мен стемам управлепреобразоватеольным законом дственнь ы с прям ыходного напряжения и есей вентилей. овышение коэфулучшение формы СО (;д омму ения ента мощности и ил. еж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54 АВЛЕНИЯ ТРЕХНЕП ПРЕОБРАЗОВА выходного напряжения. В способе измеряют мгновенные значения токов фазнагрузки, на полупериодах этих токовформируют сигналы о наличии и отсутствии токов фаз каждого знака проводимости, причем сигналы об отсутствии токов фаз каждого знака проводимости являются сигналами об отсутствии токов в соответствующих вентильных тройках. При совпадении сигналараздельного управления каждой тройкис сигналом о наличии тока в соответствующей фазе нагрузки со знакомпроводимости, соответствующим знакупроводимости встречно-параллельнойтройки, запрещают подачу управляющихимпульсов на тиристоры выходящей изработы тройки и включают дополнительный тиристор, присоединяя через негокоммутирующую фазу нагрузки к другойфазе нагрузки, у которой знак проводимости (тока ) не совпадает со знаками проводимости двух других фазчто позволяет исключить инверторные1 1356 .4Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам раздельного управления непосредственнымипреобразователями частоты с прямоугольным законом модуляции выходногонапряжения и естественной коммутацией вентилей.Целью изобретения является увеличение коэффициента мощности и улучшение формы выходного напряжения.На фиг. 1 приведена схема управления преобразователем; на фиг. 2диаграмма, поясняющая способ управле-.ния преобразователем; на фиг. 3 - 15интервал коммутации тиристоров трой-,ки и дополнительного тиристора; нафиг. 4 - схема непосредственного преобразователя частоты.Устройство управления преобразователем (фиг. 1) содержит блок 1 синхронизации, выходы которого соединеныс установочными входами счетчиков2 и 3, генератор 4 тактовых импульсов, выход которого соединен со счетными входами счетчиков и делителя 5частоты, выходом соединенного с входом распределителя б импульсов, блок7 логики, содержащий три идентичныхканала 8-10 для управления тиристо- Зорами трех фаз преобразователя, каждый из которых включает в себя четыре элемента И 11-14 и первый 15 ивторой 16 триггеры, три датчика 171 О проводимости каждой фазы, элементы НЕ 20-25.Трехфазный непосредственный преобразователь частоты (фиг. 4) содержитшесть троек тиристоров 26-31, по двевстречно-параллельные тройки в каждой фазе, общие точки которых соединены между собой и являются выходамифаз преобразователя, дополнительныетиристоры 31-36, которыми снабженакаждая тройка, соединенные в трехфазную мостовую схему, обратные диоды37-42, которыми шунтирован каждыйдополнительный тиристор, датчики 4345 проводимости фаз, включенные вкаждую выходную фазу преобразователя,Сущность способа заключается вследующем.,формируются входные сигналы в виде уровня напряжений или кодов эквивалентных чисел д (фиг.1) и этими( 55сигналами устанавливается частота импульсной последовательности на выходе делителя 5 частоты, подаваемойна вход распределителя 6. В результа 8 2те на выходе распределителя формируются сигналы раздельного управления в виде шести импульсных последовательностей Р,Р-,РЬ,Р-,Р,Р- (фиг.1, 2), сдвинутых друг относительно друга на угол й/3 по выходной частоте, с длительностью каждого импульса, равной и, Длительности этих импульсов определяют зоны проводимости троек тиристоров фаз на полупериодах выходного напряжения и на интервалах этих импульсов формируются выходные напряжения преобразователя. По сигналам датчиков проводимостей фаз формируют шесть импульсных последовательностей 1 ,1-,1 ,1 в ,1 ,1-, свидетельствующих о знаках токов в фазах нагрузки, что в выпрямительных режимах соответствует наличию или отсутствию токов в тройках тиристоров фаэ.Путем логического перемножения сигнала раздельного управления каждой тройки и сигнала об отсутствии тока в соответствующей фазе нагрузки со знаком проводимости, соответствующим знаку проводимости встречно- параллельной тройки, определяют интервалы проводимости основных тиристоров каждой тройки в выпрямительном режиме К,К-,КЬ,КЬ,К,К- (фиг. 2): К =Р. 1КР Ь К- - РЙ д Ъ Ь Ь с с сПутем. логического перемножения сигнала раздельного управления каждой тройки и сигнала о наличии тока в соответствующей фазе нагрузки со знаком проводимости, соответствующим знаку проводимости дополнительных тиристоров К,К-,К ,К-,К ,К (фиг.2): Ка Рб 89 КЪ Рв 1 в 3 Кс Рс 1 сЛинейное согласование осуществляется за счет управления анодными и катодными тройками общим сигналом, формируя входные сигналы в виде уровня напряжений или кодов эквивалентных чисел с 1; (фиг, 1) и подавая их на входы счетчиков анодной и катодной групп тиристоров. Счетчики сдвигают импульсы с блока синхронизации (ПП-), формируемые в точках естественной коммутации на углы, соответствующие входным сигналам управления Ы,. Выходные импульсы первогосчетчика для управления тиристорами анодных троек обозначены через П , а через П - выходные импульсы втоЫрого счетчика для управления тирис1356148 го 3торами катодных троек. Таким образом, по предлагаемому способу формирование импульсов управления вентиль- ными тройками (например, фазы а) осуществляется в соответствии со следующими логическими уравнениямиС Р 1Управление тиристорами дополнительного моста, формирующего контур 1 О реактивного тока, например фазы а (фиг. 4), осуществляется в соответствии со следующими уравнениями:По прототипу формировались сигна лы управления только вентильными тройками в соответствии со следующими уравнениями:Л С :С ц Сц-.ЮД тцпц+, ЦПродолжительность. (длительность) импульсов управления основными тиристорами каждой тройки определяется длительностью импульсов на выходах счетчиков, а длительность импульсов управления дополнительными тиристорами каждой тройки фаз преобразователя пропорциональна времени считывания кода с, .Управление тройками тиристоров преобразователя (фиг.4) по предлагаемому способу позволяет исключить инверторные режимы и обеспечивает работу троек только в выпрямительных ре жимах. Это осуществляется включением дополнительных тиристоров, .которые присоединяют коммутирующую фазу нагрузки к другой фазе, у которой знак проводимости не совпадает со знаками40проводимости двух других ФазВ результате на интервалах 7)/3 каждой пары троек тиристоров различных фаз формируется нулевой уровень45 напряжения за счет равенства мгновенных значений напряжений на выходе троек, формирующих на данном интервале выходное линейное напряжение преобразователя, что исключает дополни 50 тельные искажения линейных напряжений за счет неравенства мгновенных значений напряжений на выходе этих троек, когда одна из них работает в выпрямительном, а другая в инвер 55 торном режимах.Включение дополнительного тиристора осуществляется следующим образом. 4Пусть работают три преобразователя 27,29,30 (фиг. 4). По сигналу распределителя (точка 1) прекратим подачу основных управляющих импульсовна тройку 27, в работе остаются тройки тиристоров 29 и 30.На участке 1-11 (фиг, 3) продолжает работать последний тиристор тройки 27,В точке 11 формируется импульссинхронизации 0 , который разрешаетФормирование управляющих импульсовна дополнительные тиристоры. Начинаяс этого момента, наибольшее положительное напряжение приложено к фазеа, поэтому управляющим импульсомтройки 29 открывается дополнительный тиристор 35.Разряд реактивной энергии осуществляется по контуру, образованномувключением дополнительного вентиля35 и двум фазам а,с нагрузки. Реактивная энергия коммутировавшей фазырегенерируется в этом контуре в активную энергию другой Фазы. В короткозамкнутом контуре, образованномдополнительным вентилем 35, нарастает встречный ток под действиемнапряжения третьей фазы преобразователя, что ускоряет опадание тока вконтуре,На Фиг, 2 приведены огибающие напряжения на выходах Фаз преобразователя 1111,П и линейное напряжение11 де между фазами а и Ь, Нулевая пауза, возникающая при включении дополнительных тиристоров обусловленавременем срабатывния датчиков и са-,мих тиристоров.В результате предлагаемого способа управления вентили Фазных троекпреобразователя работают только с выпрямительными углами открытия, азамыкание дополнительных ключей неприводит к возникновению сквозныхтоков. Это приводит к увеличешяо коэффициента мощности преобразователя,улучшению Формы огибающей выходногонапряжения, а следовательно, к достижению поставленной цели. Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. Блок 1 синхронизации из трехфазного напряжения сети формирует две противофазные импульсные последовательности в точках естественной коммутации вентилей 11,П - (фиг.1, 2) которые поступают на установочные входы счет 5 13561чиков 2 и 3, При подаче каждого импульса синхронизации в счетчики записываются код числа Ы соответствующего требуемому углу открытия вентилей. Тактовые импульсы с генератора4 поступают на счетные входы счетчиков 2,3 и делителя 5 частоты, кудав моменты обнуления записывается кодчисла Ь ., соответствующий требуемойчастоте. Счетчики считают тактовые 1 Оимпульсы генератора 4 от нуля до записанного кода и формируют на своихвыходах сигналы: первый счетчик У4 Ыдля управления углами открытия вентилей анодных троек, второй П, - дляуправления углами открытия вентилейкатодных троек. С выхода делителя 5,частоты импульсы поступают йа входраспределителя 6, на выходе которогоформируется шесть импульсных последовательностей с длительностью каждогоимпульса 180 эл,град. и сдвинутыхмежду собой на 60 эл.град. по выход- .ной частоте преобразователя, Одновременно датчики 17-19 проводимостикаждой фазы формируют на своих выходах сигналы о наличии токов, а черезэлементы НЕ 20-25 - об отсутствии токов в каждой тройке вентилей. Сигналы с выходов распределителя, счетчи.ков и датчиков проводимости фаз поступают в блок 7 логики, которыйсодержит три идентичных канала 8-10для управления тиристорами трех фазпреобразователя. Каждый канал содержит два триггера и четыре элемента И,На выходах каждого из трех каналовблока логики формируются четыре импульсных последовательности - дведля управления основными тиристорами 40анодной и катодной тройки тиристоровданной фазы, две для управления дополнительными тиристорами даннойфазы.Для формирования импульсов управления основными тиристорами аноднойтройки вентилей фазы а йа входы логической ячейки И 11 подаются импульсыР с выхода распределителя 6, с выходда счетчика 2 (П,1) и с выхода элемента НЕ 21 датчика проводимостифазы а. На выходе элемента И 11 формируются импульсы управления основными тиристорами этой фазы,Для формирования импульсов управления дополнительными тиристорамиэтой фазы на первый вход триггера 16подаются импульсы выхода первого 48 6счетчика 2, которые запрещают прохож= дение импульсов управления дополнительными тиристорами во время формирования импульса управления основными тиристорами данной фазы.На второй вход триггера 16 подаются импульсы с выхода элемента И 13. Эти импульсы формируются при совпадении на входах элемента И 13 сигнала Р с выхода распределителя 6, сигнала о наличии тока во встречно-параллельной тройке (1 -) и импульсов синхчронизации прямой последовательности,Это устройство в цифровой форме реализует данный способ. В нем полностью исключены аналоговые операции, что обеспечивает высокую точность устройства и стабильность его работы.Таким образом, управление тройками тиристоров преобразователя по предлагаемому способу позволяет исключить инверторные режимы и обеспечивает работу троек только в выпрямительных режимах, что осуществляится -включением дополнительных тиристоров, которые присоединяют коммутирующую фазу нагрузки к другой фазе, у которой знак проводимости не совпадает со знаками проводимости двух других фаз. В результате на интервалах каждой пары троек тиристоров различных фаз формируется нулевой уровень напряжения за счет равенства мгновенных значений напряжений на выходе троек, формирующих выходное линейное напряжение преобразователя, что исключает дополнительные искажения линейных напряжений за счет неравенства мгновенных значений напряжений на выходе этих троек, когда одна из них работает в выпрямительном, а другая - в инверторном режиме. Все это обеспечивает улучшение формы огибающей выходного напряжения. Кроме того, управление по предлагаемому способу обеспечивает воэможность регенерирования реактивной энергии коммутировавшей фазы в активную энергию другой фазы, что увеличивает коэффициент мощности преобразователя.Формула изобретенияСпособ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты, включающим в каждой фазе две встречно-параллельные вентильные тройки, общие точки которых соедине 7 135614 ны между собой и являются выходами фаз преобразователя, сетевые зажимы вентилей подключены к соответствующим фазам сети, дополнительные тиристоры.по числу вентильных троек соединены в трехфазную мостовую схему и каждый тиристор шунтирован обратным диодом, причем каждая из диагоналей трехфазной мостовой схемы присоединена к одной из фаз преобра зователя и к одной из фаз нагрузки, заключающийся в том, что формируют сигналы раздельного управления с длительностью 180 эл. град. по выходной частоте, формируют сигналы об от сутствии тока в вентильных тройках аноднык и катодных групп, формируют сигналы управления тройками вентилей с линейным согласованием, включают каждую тройку вентилей в выпрямительный режим при совпадении во времени соответствующего сигнала раздельного управления и сигнала об отсутствии тока во встречно-параллельной вентильной тройке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения козффициент мощности и улучшения формывыходного напряжения, измеряют мгновенные значения токов фаз нагрузки,на полупериодах этих токов формируютсигналы о наличии и сигналы об отсутствии токов фаз каждого знака проводимости, причем сигналы об отсутствии токов фаз каждого знака проводимости являются вышеуказанными сигналами об отсутствии токов в соответствующих вентильных тройках, присовпадении сигнала раздельного управления каждой вентильной тройки ссигналом о наличии тока в соответствующей фазе нагрузки со знаком проводимости, соответствующим знаку проводимости встречно-параллельной тройки,запрещают подачу управляющих импульсов на тиристоры вьгходящей из работытройки и включают тот дополнительныйтиристор, который присоединен однимиз электродов к фазе нагрузки, опережающей коммутирующую фазу, а попроводимости соответствует знаку про-.водимости отключаемой вентильнойтройки./5 оизводственно-полиг ское предприятие, г, Ужгород, ул. Проектн 1356148К УТираж 659 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откр 13035, Москва, Ж, Раушская