Способ управления -фазным преобразователем с непосредственной связью

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано для снижения уровня не 5 Основной гармоники произвольной кратности в общепромышленных и автономйых г 1-фазных системах электроснабжения стабильной или изменяющейся частоты,10Целью изобретения является улучшение гармонического состава напряжениясети.На. Фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства, реализующего споСоб; на фиг.2 - кривая напряженияреактора, формируемая из участковсинусоид напряжений неосновной гармоники без постоянной составляющей,"йа фиг.З - диаграмма импульсов управления вентилями при отсутствии фазового сдвига их относительно выбранного начала отсчета; на фиг.4 - кривая выпрямленного тока реактора; нафиг.5 - кривая напряжения реактора,содержащая постоянную составляющую;на фиг.б - диаграмма импульсов управления вентилями, сдвинутых наугол О = 30 относительно выбранного начала отсчета; на фиг.7 - кривая выпрямленного тока реактора (1, =оо ); на фиг.8 - кривые сетевоготока преобразователя; на фиг.9 - регулировочная характеристика устройства. 35Способ управления преобразователемс непосредственной связью применительно,к ш-Фазной электрической се-- Фтн частотой у заключается в Фор "мйровании последовательности распре" 0деляемых по вентилям импульсов управления путем поочередного выполненИя следующих операций:выделения из несинусоидальногонапряжения сети ш-Фазной системы напряжений неосновной гармоники часто"той 1 д, (где 1 - кратность гармоники);формирования из этой системы шквнальиой последовательности импульосов управления длительностью 360 ; ши частотой 1 Ц,синхронизации полученных импульсов с моментами перехода через нульнапряжений-й гармоники;одновременном регулировании фазы55всех импульсов пропорционально измеренному уровню 1 -й гармоники всети. ф Устройство, реализующее способ (фиг,1), содержит известный вентильный преобразователь 1 частоты, выполненный, например, по трехфазной нулевой схеме на полностью управляемых ключах с принудительной коммутацией). Входные зажимы преобразователя подсоединены к фазам А, В, С сети с несинусоидальным напряжением О, и частотой Я, , а выходные - к реактору 2,Устройство для управления преобразователем 1 состоит из измерителя 3, выделяющего из неси" нусоидального напряжения сети трехфазную систему фазных напряжений 1 -й гармоники, нуль-органов 4, выходы которых соединены с входом пересчет- ного блока 5. Два выхода блока 5 через коммутатор 6 подаются на фазосдвигающие блоки 7, а третий соединяется с одним из них непосредственно. Импульсы управления с выходов блоков 7 через усилитель 8 мощности подаются на управляемые ключи преобразователя 1. Кроме того, в устройство входит выпрямитель 9, на вход которого поступает ш-Фазная си" стема напряжений 4 "й гармоники, а также Фильтр 10 прямой последовательности 1 -й гармоники, выходной сигнал которого используется для изменения порядка чередования импульсов управления вентилями с помощью электромеханического или бесконтактного коммутатора б.Устройство работает следующим образом.При появлении в сети напряжения П 1 -й гармоники на выходе измерителя 3 появляется трехфазная система напряжений этой гармоники, кото" рая в общем случае может иметь порядок чередования Фаз: АВ 1 С либо обратный: А С 1 В 1. В общем случае векторы неосновной гармоники сдвинуты на угол= 0-360 относительно векторов основной.Далее трехфазная система напряжений А СВ (Фиг,2) поступает на вход нуль-органов 4, формирующих короткие (тактовые) импульсы в моменты перехода напряжений сети через нулевое значение, которые поступают затем на вход блока 5. На выходе бло" ка 5 появляется три последовательо ности импульсов длительностью 120 и частотойц сдвинутых между со бой на 120 (Фиг.З).Если такие импульсы, синхронизированные с моментом перехода напряжения А через нулевое значение, подавать, минуя блоки 7, через усилитель 8 на входы силовых ключей, ток реактору 2 будет прикладыватьсянапряжение пилообразной формы (фиг.2),не содержащее постоянной составля,ющей (поскольку площади, ограниченные положительными и отрицательнымиучастками кривой Б 1 равны другдругу). Ток в реакторе при этом непротекает (фиг.4), поскольку в напряжении реактора Б 1 отсутствует постоянная составляющая, а для переменной составляющей тока индуктивное сопротивление .реактора бесконечно большое (так как 1, = оо ),Если порядок чередования напряжений-гармоники в сети (а, следова. -тельно, и на выходе измерителя 3) изменится на обратный, на выходе фильтра 1 О появляется сигнал, воздействующий на коммутатор 6 импульсов, переключающий две (из трех) последовательности импульсов управления,формируемых блоком 5. Таким образом, независимо от порядков чередований фазосновной и неосновной гармоник всети, на ключи преобразователя 1всегда поступают импульсы управления, порядок чередования которыхсовпадает с порядком чередования фаз1-й гармоники.Без этого условия нельзя осуществить процесс выпрямления1-й гармоники,Если сигналом, пропорциональным уровню напряжения 1 -й гармоники, полученным на выходе выпрямителя 9, с помощью фазосдвигающих устройств 7 одновременно сместить импульсы управления на угол 9 (например, . в сторону отставания, фиг.6), то вкривой напряжения реактора Б появляется постоянная составляющая (фиг,5), а в реакторе начинает протекать выпрямленный ток значительной величины (фиг.7), ограничиваемый лишь активными сопротивлениями проводов, вентилей, контактов, обмотки реактора и т.п. Поскольку сумма этих.сопротивлений очень мала и составляет доли ома, то даже незначительное увеличение угла 9 (от нуля до нескольких. градусов) будет вызывать резкое изме-. нение тока в реакторе.(от нуля до его номинального тока). Кривая сетевого тока для рассматриваемого варианта40 ство управления упрощается, так какиз нее исключаются фильтр 10 и коммутатор 6Сетевой ток однофазного преобразователя имеет вид прямоугольоников длительностью 180 и часто. той 4 и, . Однофазные устройства могут быть использованы и в многофазных сетях (по одному на каждую фазу сети), однако установленная мощность ключей и реакторов при таком пофазном включении будет выше, чем в многофаэных устройствах, где можно ис,пользовать один общий преобразователь и реактор на все фазы сети,Независимо от причин появления1 -й гармоники в напряжении одноили многофазной сети, ПЧ представляет для источника напряжения О нагр".зку с очень малым, не зависящим от частоты, активным сопротивлени 10 15 20 253035 силовой схемы с преобразователя 1 (фиг.8) имеет вид прямоугольника частотой и, и длительностью 120 (подобно сетевому току выпрямителя, собранного по трехфазной нулевой схеме и подключенного к сети частотой Я, ).Амплитуда сетевого тока (1, 1, 1 , фиг.8) плавно регулируется (вручную или автоматически) путем изменения фазы 9,) импульсов управления. При этом эа счет проте-. кания данного тока возникает падение напряжения на элементах сети (обмотках генераторов и трансформаторов, линиях, реакторах и т,д,), благодаря чему уровень 1 -й гармоники в данной точке сети может быть существенно снижен (практически до нескольких вольт), Регулировочная характеристика 1, = 1 (6) (фиг,9) представляет собой отрезок синусоиды и при малых угла 9будет линейной.Если несинусоидальность напряжения возникает от нелинейной нагрузки, подключенной к тем же шинам,что и преобразователь, то ток-й гармоники этой нагрузки будет почтивесь замыкаться на преобразователь и только незначительная его часть, создающая напряжение,1 на шинах, распространяется по элементам сети. Отношение между токами 1 -й гармоники, ответвляющимися в сеть и преобразователь, равно отношению их эквивалентных проводимостей.В случае однофаэной сети устрой 1398051ем в виде управляемого выпрямителя, короткозамкнутого на реактор.Применение предлагаемого способа управления позволяет по сравнению с известным. улучшить качество электрической энергии в сети путем создания вентильных фильтров, эффективность работы которых благодаря частотному преобразованию Фильтруемой гармоники не зависит от колебаний частоты в сети, а также изменения парамет" ров реактивных элементов .Вентильные фильтры могут быть легко перестроены (по цепи управления) на фильтрацию любой гармоники в напряжении сети, начиная от субгармоник, где обычные ЬС-Фильтры вообще неработоспособны, вплоть до очень высоких. Перестраиваемые фильтры в первую очередь необходимы для обеспечения качества электрической энергии в сетях с мощными нелинейными нагрузками, работающих в переходных режимах управля" емые выпрямители прокатных станов, тиристорные регуляторы напряжения с фазовым управлением, дуговые пе-" чи и т.п.), вследствие чего уровни гармоник тока на их зажимах непрерывно изменяются. Предлагаемый способ позволяет настраиваться на ту гармонику спектра, уровень которой в данный момент времени максимален. Кроме того, способ обеспечиваетвозможность плавного регулированиякоэффициента ослабления фильтруемойгармоники и этот коэффициент всегдаможно поддерживать на заданном уровне.Ф о р м у л а изобретенияСпособ управления ш-фазным преоб разователем частоты с непосредственной связью, нагруженным реактором,заключающийся в том, что формируютимпульсы управления вентилями преобразователя, длительность которых рав 1 б на длительности проводящего состояниявентилей соответствующей фазы, с частотой 2 , отличной.от частоты сетид, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью улучшения гармоническо О го состава сети, выделяют из напря.жений сети ш-фазную систему напряжений неосновной гармоники частотойгде 4 - кратность гармоники вкаждой фазе, фиксируют моменты пе Б, рехода через ноль напряжения 1 -й гармоники, в указанные моменты Формируют импульсы длительностью 2 Т/ш частотой 1 Я измеряют напряжение1-й гармоники и используют его длярегулирования фазы сформированных импульсов, после чего используют эти импульсы в качестве указанных импульсов управления вентилями преобразователя.139805 1 Составитель В,МироновТехред М.Дидмс Корректор О.Кравцова едактор оров Заказ.3275/5 Тираж 665 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретейий и открытий035, Москва, 3-35 Раувская наб., д. 4/ иэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная