Способ управления многофазньшвеитильвым

",35 ДЯОПИСАике 4 М 1 Й Союз СоветскихСоцна)тистцескихРеспубт)нк Зависимое от авт. свидетельства-Заявлено 14,1,1971 М 1698602/24-7)с присоединением заявки-Прцоритет -МсКл,Н 02 р 13/16 Гвсуаарстаеии)с) комитет Свватв Ииииетров СССР во девм изобретений и открытийУДК 621,316.722(088,8) Опубликовано 26.Х.1973. Бюллетень Ж 43Дата опубликовация описания 31.Х 11. 1974. Авторизобретения В, Д. Латышко Заявитель Ленинградский ордена Ленина злектротехци еский нсттгуг имени В. И. Ульянова )Ленина)СПОСОБ УПРАВЛЕНЙЯ МИОГОФАЗНЫМВЕ 1 ИИАЬ 11 ЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ С ИСКУССТВЕННО 4 КОММУТАБ,И 1;ЙИзобретение поедцазачсцо для цсгользовання в мцогофазных управляемых вецтильцых лреобразователя х. переменного тока в постоянный, допускающих возможцость работы с опережающими значениями углов отпирания вецтнлей прц искусственной коммутации, Однако при этом схемы преобразователей сложны, необходимо наличие как минимум двух групп вентилей, Кроме того, выявляется сравнительно небольшой выигрыш реактивной мо)цностц в весьма ограниченном диапазоне регулирования выпрямленного напряжения.Предлагаемый способ Отличается тем, что включение каждого вентиля в течение периода сети олии раз производится при искусственной коммутации с углом отпирания асс, а второй раз прц естественной коммутации с углом отпирания а, . Значения углов отпиранияац ас, должны удовлетворять условию. 4 - ас сс и могут изменяться одновременно или поочередно в пределах;-.)то цозволяст ооесиечцть при г; усси)ок:; ре)УЛИРОВа)И)3 ВЫПРЯМЛЕ 3)ОГО ИаПР 5)жЕЦИЯ ВЬс" сокОе 331 аче)1 е козф)цт 02) га мц)Ос)ц , Обеспечить возможность регу,Иро;:131)151 реак тинной мощности преобразователя прц цецзМН ИОМ Сров 110 ВЬП р 5.Ы) 01110 Г)с 1 а 1)51)К,НСЯ. 11 заеця 51 Одиосеъ) Я 0 "., 0 .) О - - , - и а:)ТО УЛУЧ)наЕТ фОР 11; )ЕГсссИРОссНОЙ Ха РЗКтерцстики завсмост)3 выпр)",кьи)Иной э, д, с.от углов регуПрссвс)Я,с и у)сеиь)ает сребуе-,МЬ 1 Й Днапааоц 1)ЕГУЛИРОИа)ЦЯ сс)ЗЫ УПРаВЛЯЕМ И)с)ПЧЛЬСОВ.ДЛЯ УПРОЦЕЦ)Я СХЕМЫ УРалссс)ЦН ОЙЦ)1 ИЗуглов Отциа))я вентиле)1 п)и регулированиивыпрямленного напряжсни; сокр 1)я.лт цеиз-.меццым, ц регулирование 33)Оизво;)ят изменением второго угла отпиран я,На фИГ, 1 3,1)с б, В) ПОКа 5 с.ана фО);21 В 1,)пряМленного цацряжения вец )цльного цреобразова ),ля, выполценц )го по трехфаз.)ой гулевой,5 ,0 1;ь Ю :ьь Зэ 40 45 О д: 6 Э ь 5 соба; на фиг, 2 (а, , в)форма вьцьрямлсцного напряжения вецтильного преобразователя, выполненного по трехфазной мостовой схе ме; на фиг. 3 - область допустимых зандченийуглов регулирования а и а; на фиг. 4область возможных пределов регулированияреактивной мощности при регулировании выпрямленного напряжения точки ЛВС)ЭЕГс)1соответствуют одноименным точкам цд фиг, 3;на фиг. 5 - регул ировочць . характеристикиЕспреобразодтеля:.==Ьддля некоторых здкоЕ,нов изменения углов; ца фиг, 6 -- форма выпрямле;ного напряжения трехфазного цулево.го преобразователя лри одсовременном изменении обоих углов регулировдьыя ь а д -=- = - .1 аот эндчгций а =0; а= - 120до значений а=-60, а=1800; на фиг. 7 -форма выпрямленного напряжения трехфазного м истового преобразователя при том же законе изменения углов регулирогания и длятех же значений (а, - а, а=а, ); цафиг. 8 (а и б) -- форма выпрямленного напряжения трехфазного нулевого и мостового преобразователей при изменении одного иэ угловрегулирования, и неизменном значении другого.Пояснения к чертежам.Форма напряжения (см. ф ьг, 1) построенадля трех значений соотцошец.,;: углов а, ьь а,соответствукнццх неизменной величине выпрямленной э. д, с. Еь=0,51.ь, и разным уровням реактивной мощность,: отрицательномузначению селкостього характера) Я = - 0,5 Ес 1Зс при а, = - -35,7, а= - 174,3"(см. фиг. 1 а);нулевому значению Я= 0 при а,. =-5,5",а=135,р (см, фиг. 1 б) и положительномуэначеникь (ицдуктивцого характера) (,) =-+0,5Есь,5 д приа, =54,3, а=84,3 (см фиг, 1 в).Внутри области (см, фиг, 3), ограниченнойзамкнутой линией ЛВС 1 ьЕГСьН, проведены линии постоянства относительной величины выГпряльлеььцо 1 э. д. с, ес = - , - : соп 5 (СплОьп.Еьные линии) и линии постоянства относительной величины реактивной мощностис 1=, . сопя (пунктирные лььции).Е 10 1Оба угла (см. фиг. 5) ььзльеыяются одновременно в пределах О .а , 60; 20 .а- - 180( а = ." а= Ь а,.)характеристика ЛСЕ -- один цз углов сохраняется неизменным, а.регулировацие напряжения осуществляется изменением другого угла.характеристики АКС", Л 1 х 1" и Г 1.С", Е"МС".Форма напряжения (см. фиг. 6) построенадля ряда последовдтельцььх значенийа, и а: а, =-3; д, = - 123; а .=15; д=- - 135; а,. =30; д=- 150; а 4 - -+45;д ==. -165; а 5 =-57; аи 5 ---- 177",Форма напряжения (см. фиг. 8) построенадля цсиэмеицого зцачсция а =0 и для рядапоследовательных значений а: аь = в 1;ан 2 = - 145; а,з =- - 165; а, 4 =- - 180 сь,а, = - 195. 1 ри ыось 1 цьеыььь кривых ьшцряжеция и графиков ца фиг, 1- 8 л 1 ьоцесс коммугдции вентилей рассмдтривдлсц к;ьк мгновенный. т, е. предполагалось, что икльочсцце и ыключецие вентилей как при естественной, так и ",ри искусственной ксьммутдциы происходит мгновенно, Это улрощдющсе допуьцецис це затрагивает суьцестнеццых сторон предлагаемого способа, поэтому оцо принято и в дальнейшем изложен ил.Вентиль каждой фазы (см. фиг. ) включается дважды зд период сети, причем последовательность включения вецтилсй обратна порядку чередования фаз, Один раз вентиль включается искусственно лри ндлряжечии на его аноде, меньшем чем напряжение нг аноде вентиля выключаемой фазы, и проводит ток в 2интервале времени а .-д. (от 5счет времени,.и углов регулирования производится от момента времени, в котором происходило бы включение неуправляемого вентиля данной фазы в схеме неуправляемого преобразователя) до момента включения с естественной коммутацией вентиля предыдуьцей фазы. Второй раз вентиль включ ь;тся с естественной коммутацией, нььключая вентиль последующей фазы, и проводит ток в интервале времени4;а м 1- , дДО ЛЬОЛьсЬта ИСКУССт венного включения веипгиля предыдуьцей фазы. Наличие двух интервалов протекания тока через вентиль является характсрцой особенцостькь предлагаемого способа управления. При изменениях значений углов д и а в допустимых пределах изменяются продолжительности этььх интервалов и их расположение на про тяжсции лериодд сеги, Вследствие этого изменяются средьее зыаьеььие выпрямленного напряжения и реактцвдя мощность, потребляемая из сети. Эти две величины неоднозначно определяют друг друга, что гьозволяет путем соответствуюьцего изльенецьья углов а, и аосуществлять регулировацьье выпрямленного напряжения при неизменном желаемом уровне реактивцой моьццости или изменять в некоторых пределах реактивную мощность при цеизмсицом выпрямленном напряжении (см. фиг, 1), Соотношения углов а и д, при которых продол китсльцость обоих интервалов протекания тока через вентиль больше цли равна пулю, Определяются выражением (1),Прц использовании предлагаемого способа для улравлецця трехфдзцым мостовым преобразователем цд всем протяжении одного из двух ццтерцдлов времени протекация тока че. рез вентиль Оказываются -дцоврсмеццо открытыми два протипофазцых вентиля, вследствие чего льь ьнвеыыос зцаче;ие выпрямленного цалряжс ция цд этом интервале равно нулю (см, фиг. 2).Определение средней вели ьицы выпрямленной э. д. с, путем интегрирования кривой еемгцовенцогц зцафсця дает се/ъоуО гади" симось от и.о рогэиовация:Е,сог ( -з, ) ," сог (:;2 )Е 0 3"3Вслцчица реактивной мощности, потребляе мой преобрагователсм цз сети, может быть найдена путем разложения кривой сетевого тока в гармонический ряд, При идеально сглаженном выпрямленном токе относительная величии реактивной моцности равнаАнализ выражений (3) и (4) покагыцает, что путел соответствунпцего выбора соотношения углов х и а можно обеспечить высокое значение сов - при регулированиц выпрямлсццого напряжения в цо,тном диапазоне и осуществлять регулирование реактивной мощности при неизменном выпрямленном цапря женин (см. фиг. 1 и 2). Решив совмест;ю уравнения (3) и (4), можно определить необходимые значения углов , и я для получения желаемых уравеци выпрямленной э, д. с, и реактивной мощности; Е Ъ 7 ( х 2 :+ агссоэ1 +- -2 Е 11, Ехгя 1 3Пределы допустимых значений углов яцаопределяотся помимо соотношения (1) зонами, в которых возможна естественная и искусственная коммутация вентилей при вклО- гении их в порядке,обратом чередованию фаз.Эти гоны определяются выражением (2), Полная область допустимых значений углов а, н апоказана на фиг. 3. В границах этой области, определяемых замкнутой линией АВСОЕГСН, на основе выражений (3) и 14) проведены линии постоянства относительнойЕвеличины выпрямленной э. д, с. ес=. -- ,1 осопг 1 и линии постоянства относительной ве.личины реактивной мощности с 1.=- ЯЕа) а сопМ. Зависимость возможных пределов регулирования относительной величины реактивнои мощности от относительной величины выпрямленной э. д. с. показана ца фиг. 4 в виде области, ограниченной линиями АВСОЕРОН, причем одцоименн:,е точи, на фиг. 4 и фцг. 3 соответствуют одним и тем же значениям у лов е и иТаким образом, изменяя в допустимых ределах значения углов аи додновременно илц поочередно, люожцо осуцествлять регулиротвице выпрямленного напряжения и обес цечипать желаемый уронеи. реактивной мощности установки. В ас иом слгае,ели игмецягь одцоврелзецоот цул ло .; - и д2 г,от- ; - дод (что соответстнует отрезку3АЕ на фиг. 3), то выпрямленная э. д будет цзмеиятьсп от +Ед;, до - Е 1 при цулевом 1 О уровне реактивной мощности, т. е, при ссг .== 1,0. Уравнение регулировочцой харак сристи;и прн этом получается нрц подстановке вГ)Ьч; з.- ". ч20 Графически харак 1 еристцка представленалинией ЛСЕ ца фиг,;Достоинствами такого способа управленияявляются рактцчески линейный характер регулцровочной характеристики и небольшая ве лцчнца требуемого диапазона регулированияфазы управляющих импульсов (углы д,. и ,должны изменяться гссго и пределах - 6 ),30 что позволяет упростить систему управлениявентилями. Регулирование выпрямленного напряжения может та, ке осу.цеств; яться путем изменения лишь одного из углов отпирания при неизменном значении второго угла. зб Так, например, если изменять угол о=к2 кпри неизменном значениями =- -- уравце.3 цця регул ировочиой характеристики и реак 40 тивной мощности блет иметь вид: Г 1 / гЕ = Ед- + сов - , -Ья Зависимость относительной величины реактивной мощности от относительной величины выпрямленной э. д. с. прц регулировании иа пряжеция этим способом от максимального донулевого уровня представлена на фиг. 4 линией АКС, а на фиг. 5 лицией АКС". Такая же регулировочная характеристика при той же величине и обратном знаке реактивной мощ ности получается, если при неизменном гначенцц а, =0 регулирование осуществля-ь измеецисм угла а, = -- , Лч . Соответсг:.уюцией 60 характеристики пр.дставлецы линией ЛМС нафцг. 4 и линией АМС на фиг 5,Ацалогцчцлм образом можно осуществ.ять,регугяроваиие напряжения в инверторном режиме от 1.до нуля:путем изменения углаа, . в , - Ьм при неизменном значении а = 6- цли путем изменения : . +Лд при17неизменном а:-= - , - . Соответствующие характеристики показаны лиццямц ЕЕС и ЕМС на фиг. 4 и линией Е"1.С" (Е"МС") на фиг. 5. Таким образом, изменением лапь одного угла отпирания вентилей можно обеспечить изменение выпрямленного напряжения. в выорямительном или инверторцом режиме от максимального до нулевого уровня при практически линейноч регулировочной характеристике, небольшом уровне реактивной мощностии. сокращенном диапазоне регулирования фазы отпирающих ивгпульсов. Форма выпрямленного иапряжеиия при неизменном значении а, =О ц ряда последовательных значений а для трехфаз"ой нулевой и трехфазцой мостовой схемы преобразователя показаны на фиг, За; 6.Способ управления экепернмеитально проверен в лабораторных условиях в схеме трехфазного мостового преобразователя с двухступенчатой искусственной коммутациею вентилей, Способ управления может быть применен в любых многофазных схемах преоб "1 азователей, выполненных на базе параллельи: з или последовательного включения трехфа зцых схем ц допускающих возможность работы при искусственной кбммутации вентилей,В большинстве известных схем преобразователей с искусственной коммутац,1 ей вентилей последняя осуществляется с поиью разряда предварительно заряженной емкости н может происходить в каждой фазе лищь один раз эв период сети. Это не является прянпипиальным препятствием для, использования предлагаемого способа управления, поскольку оц также предполагает лишь однократное за период ирцведень; в действие устройства для искусственной коммутации.1 редмет изобретен ця 5 1, Способ управления многофазиым вецтцльным преобразователем с искусственной коммутацией путем двукратного включения каждого вентиля в тецецие периода напряжения сети, отличающийся тем, что, с целью повышения 1 О коэффициента мощности и обеспечения возможт ости регулирования реактивной мощности при неизменном выпрямленном напряжении, включение вентилей производят однц раз при искусственной коммутации в диа 4- т.пазоне углов отпирания -- : а . : -- и вто 3 . Нрой раз при естественной коммутации в диапа.2-.29зоне углов отпирания. -х, - , при3" 3чем вооаиоаение углов отпирания выдержива 2 д 4 сют в пределах - ;.а .-а .-, - ,е и25 2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, сцелью улучшения регулировочной характеристики преобразователя и уменьпкция требуемого диапазона регулирования фазы управляющих импульсов, оба угла отпирания вентилей36 при регулировании, выпрямленного напряжемии изменяют одновременно в пределахГ.)ае% 3. Сщоееб ио и. 3, отличающийся тем, что, сиелью уирощевия схемы управления, один изуглов отвираиие вентилей при регулированиивыпрямленного напряжения сохраняют неизменным и регулирование производят измене 19 иием в орого угла отпирания,404171 ь Фиг. д д. Ж 243 Тираж 755 комитета Совета Министров ССС и открытий осква, Ж.35, Раушская набд, 4/51 аказ 407 ИзНИИ ПИ Государственного исно о делам иэобретеиый Мытышннсная типографи Составитель Ю. Баева Редактор 3, Твердохлеббва. Техред Т. Выроыова Корректор М. Лейаермаи