Способ управления трехфазно -фазным непосредственным преобразователем частоты

( 9) 01) асщ И 02 М 9 00 ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТЮ ГОСУДАРСТВЕННЫИ ПО ДЕЛАМ ИЭОБР РЕТЕНИЯ РСНОМУ А пульния УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗ СТВЕННЫМ ПРЕОБРА состоящим из. а ых нреобразоватеНО ериод ОПИСАНИЕ саиатвъста(71) Институт электродинамикиАН Украинской ССР(56) 1. Карташов Р.П. и др. Тиристорные преобразователи частоты сискусственной коммутацией. Киев,"Техника", 1979, с. 150.2. Дорошин Е.Р. Управление тиристорными преобразователями частоты с широтно-импульсньии регуляторами, - Современные задачи преобразовательной техники. Тезисы докладов,Всесоюзной научно-технической конференции. Киев, 1975, ч. 1 Е, с. 199207.3. СЬеЬеС Е,М., ЯоЬоеч Ч.И.Апа 1 уздз оЕ ши 1 дрп 1 зе РОМ сопйго 1оЕ дх.гес ЕгеЧцепсу сопчеггегз 4 сЬРоюег .Е 1 есгоптс СопЕегепсе. 1981,ВпдарезС, ч. 1 ТТ, р. 81-90.-ю-ФАЗНЫМ НЕПОСРЕДЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ,трехфазно-однофазн лей, выполненных по мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, закло-. чающийся в том, что формируют ю-,сные последовательности уравле- .полностью управляемыми ключами, сдвинутые между собой на Ф /3 для различных ключей каждого из трехфазно-однофазных преобразователей и на 2/м для одноименных ключей различных преобразователей и составленные из трех интервалов задания проводимости ключей длительностью 7/3 каждый, причем в течение первого интервала проводимость задают неизменной, а в течение второго и третьего интервалов, сдвинутых относительно первого на/3 и 1 соответ.ственно, производят модуляцию нроводимости по методу высокочастотного широтно-импульсного регулирования и взаимное инвертирование импульсов на этих интервалах, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью умень-, щения искажений питающей сети путей снижения коммутационных перенапряжений на ее зажимах, импульсы широтно- импульсного регулирования для каждого из трехфазно-однофазных преобразователей подают со сдвигом 2 ь/ФИзобретение относится к электро-,технике, в частности к системам управления преобразователями частоты: с непосредственной связью, и можетбыть использовано при построении 5преобразователей частоты для регулирования электроприводов переменного тока,Известны сгособы управления преобразователями частоты с непосредствен Оной связью, использующие широтно-импульсное регулирование (ШИР) выходного напряжения.Указанные способйуправления основаны на периодическом подключении нагрузки к линейным или фазным напряжениям трехФазной питающей сети с помощью мостовых или нулевых схем на полностью управляемых ключах с двусто-ронней проводимостью. С этой целью 20фдля каждого из указанных ключей Формируют многоФазную последовательностьуправляющих импульсов, изменениемдлительности которых меняют выходное напряжение преобразователя Я 25и 21 .Существенным недостатком этихспособов управления является неблагоприятное влияние преобразователяна питающую сеть, заключающееся в ЗОпоявлении коммутационных перенапряжений и обусловленное прерывистымхарактером входного тока,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 35 способ управления трехФазно-л"фазным преобразователем частоты с непосредственной связью,.состоящим из в трехФазно-одноФазньтх преобразователей, выполненных по мостовой 4 О схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, заключаюп,лйся в том, что для управления указанными ключами Формируют импульсные последовательности, сдви нутые между собой на/3 для различных ключей каждого из трехфазноодноФазных преобразователей и на 211/в для одноименных ключей различных преобразователей и составленные 5 О из трех интервалов задания проводимости ключей длительностью 7/3 каждый, причем в течение первого интер" вала проводимость задают неизменной,. а в течение второго и третьего ин тервалов,сдвинутых относительно первого на /3 исоответственно, производят модуляцию проводимости по методу высокочастотного ШИР и взаимное инвертирование импульсов на этих интервалах, В результате такого способа управления выходное напряжение преобразователя регулируется путем введения 11 пауз"э во время которых каждая фаза нагрузки отключается от питающей сети и закорачивается указанными ключами. При этом используется высокочастотное ШИР, т.е. в течение одного такта работы преобразователя, когда кри, вая выходного напряжения Формируется из одного и того же отрезка кривой входного напряжения, указанное отключение нагрузки от питающей сети производится несколько раз. Кроме того, каждое отключение производится одновременнопо всем щ выходным . Фазам преобразователя 131.Недостатком известного способа управления является ухудшение формы кривой входного тока при глубоком регулировании, что приводит к увеличению коммутационных перенапряжений в сети.Целью изобретения является уменьшение искажений питающей сети при ШИР выходного напряжения преобразователя путем снижения на ее зажимах коммутационных перенапряжений.1Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления трехФазно-щ-Фазным преобразователем частоты с непосредственной связью, состоящим из 1 п трехФазно-одноФазных преобразователей, выполненных по мостовой схеме на полностью управляемых ключах с двусторонней проводимостью, заключающемуся в том, что для управления ключами формируют импульсные последовательности, сдвинутые междулсобой на /3 для различных ключей каждого из трехФазно-одноФазных преобразователей и на 2/й для одноименных клочей различных преобразователей и составленные из трех интервалов задания проводимости ключей длительностью /3 каждый, причем в течение первого интервала проводимость задают неизменной, а в течение второго и третьего интервалов, сдвинутых относительно первого на 9/3 и 9/соответственно, производят модуляРцию проводимости по методу высокочастотного ШИР и взаимное инвертирование импульсов на этих интервалах импульсы высокочастотного ШИР для85 3 11441 каждого из трехфазно-однофазного преобразователей. подают со сдвигом на 2 й/п к периоду.На фиг, 1 изображена принципиаль ная схема трехфазно-трехфазного мос.тового преобразователя частотьц на фиг. 2 - функциональная схема системы управления, реализующей предложен" ный способ, на фиг, 3 - временные диаграммы импульсов управления сидо О вьии ключами, зары выходного напряжения, составляющей входного тока, потребляемого по фазе А трехфазной питаощей сети при работе фазы с 1, преобразователя, а также результирующего входного тока Фазы А при работе всех фаз преобразователя по известному способу (для наглядности в качестве примера рассмотрена активная нагрузка), на фиг. 4 - временные 20 диаграммы импульсов управления силовьии ключами, эпюры выходного напряжения и составляющей входного тока, потребляемого по фазе А питающей .сети при работе фазы Ъ преобразова теля по предлагаемому способу; на фиг. 5 - временные диаграммы импульсов управления силовьии клочами, эпю- . ры выходного напряжения и составляющей входного тока, потребляемого по фазе А питающей сети при работе фазы С преобразователя по предлагаемому способу, а также результирующего входного тока фазы А. Сущность предлагаемого способа управления состоит втом, что при ШИР выходного напряжения преобразователя отключение нагрузок от питающей . сети производится не одновременно, как в известном способе, когда во 4 О входных фазах потребляемый ток скачком сникается до нуля, а со сдвигом на 2 и/гч, т.е, от сети при каждомлтаком отключении отсоединяется только одна из нагрузок, остальные продол 1 с жаот потреблять ток. Поэтому максимальное изменение входного тока в каждый момент отключения снижается, например, для трехфазно-трехфазного преобразователя приблизительно в -6 раз. Вследствие этого снижаются и коммутационные перенапряжения на входных зажимах питающей сети. Рассмотрим реализацию предложен ного способа управления на примере схемы преобразователя и системы управления им (Фиг. 1-5). Преобразователь частотьг (фиг1)содержит полностью управляемые ключи 10-66, 1 БЬ, 1 ссдвустороннейпроводимостью, соединенные в трехфазные мостовые схемы с нагрузками 70,7 Ь и 7 С и входными фазами А, В, Спитающей сети,На функциональный схеме (Фиг.2 В)первый задающий генератор 8 соединенс пересчетной цепью 9, второй задающей генератор 1 О - с Фазосдвигающвеустройством 11, выходы 12-14 которогосоединены с входами инвертирующихсхем 15-17 соответственно. Выходы 1823 пересчетной цепи 9, выходы 12"14фазосдвигащего устройства 1 1 и выходы 24-26 инверторов 15-17 подаютсяна логический блок 27, состоящий изодинаковых логйческих ячеек 28-45.Устройство одной из таких логическихячеек 28 показано на фиг. 2. Логи-ческий элемент И 46 (Фиг, 26) соединен по входу с выходом 19 пересчетнойцеи 9 и выходом 12 фазосдвигаощегоустройства 11, логический элемент И 47по входу с выходом 21 пересчетнойцепи 9 и выходом 24 инвертора 15 логический элемент ИЛИ 48 - по входус выходами 49 и 50 элементов И 46 и47 и,с выходом 18 пересчетной цепи 8.На выходе логического элемента ИЛИ 48Формируются импульсы управления силовыми ключами 1 с 1, 1 Ь, Зс (Фиг. 1) поизвестному способу и импульсы управления силовым ключом 1 С 1 по предлагаемому способу (фиг. 3). На выходахлогических ячеек 29-33 формируютсяимпульсы управления остальными ключами по известному способу и ключами 2 а-бд по предлагаемому способу(Фиг. 3).На выходе логических ячеек 34-39формируются импул сы управления силовыми ключами Ь -бЬ, на выходах логических ячеек 40-45 - импульсы управления силовыми ключами 1 с-бс попредлагаемому способу (фиг. 4 и 5).Номера ключей н нагрузки нафиг. 1 соответствуют номерам выходовсхем на фиг. 2 и номерам временныхдиаграмм на фиг. 3-5.Рассмотрим работу преобразователяи его схемы управления. Первый зада"ющий генератор 8 (фиг. 2) генерирует импульсы с частотой 611, из которых в пересчегной цепи 9 формируются шесть последовательностей нмпуль"сов длительностью /3, следующих сИмпульсы с выхода 13 фазосдвигающе" го устройства 11, выхода 25 инвертора 16 и выходов 18-23 пересчетйой цепи 9 подаются в соответствующих комбинациях на .входы логических яче-ек 34-39 (фиг, 2), которые реализуют одну и ту же логическую функцию, рас-, смотренную для фазы Р . На выходах ячеек 34"39 формируются импульсы управления силовыми ключами 6 -6 Ь, приведенные на временных диаграммах (Фиг. 4). Наэпюре 7 Ъ (фиг. 4) пока. зана Форма выходного напряжения, а на зпюре 51 Ъ - форма входного тока, потребляемого по фазе А питающей сети при работе фазы 1 о преобразователя. В отличие от известного способа, импульсы напряжения и тока здесь не совпадают по времени с соответствующими импульсами фазы О н сдвинуты относительно них на 2%/3.Последовательность Формирования импульсов управления силовыми ключа;ми фазы С преобразователя аналогична, Импульсы с выхода 14 фаэосдвигающего устройства 11, выхода 26 инвертора 17 и выходов 18-23 пересчетной цепи 9 подаются на входы логических ячеек 40-45, на выходах которыхформируются управляющие импульсыключами 1;-бс, приведенные на времен-, ных диаграммах (Фиг. 5). На эпюрах 7 Си 51 с показаны форма выходного на 3 1144185частотой управления 1 и сдвинутыхна 1/3 одна относительно другой,Второй генератор 10 формируетрегулируемые по длительности импульсы частоты 1 )11, Он может быть построен в виде генератора пилообразногонапряжения и компаратора, на которомпилообразное напряжение сравнивается с заданным уровнем, Импульсы с выхода генератора 10 поступают в фазосдвигающее устройство 11 и разделяются в нем на три канала по числуфаз преобразователя, в каждом изкоторых они сдвинуты на 2./3 одинотносительно другого. В качестве фазосдвигающего устройства 11 могутбыть использованы, например, три генератора пилообразного напряжения,/синхронизируемые импульсами от компараторов, на входах которых -сравнива- Мются пилообразное напряжение от генератора 10 и постоянные напряженияна уровнях одной трети и двух третейот амплитуды этого пилообразногонапряжения. Затем сдвинутые таким 25образом на 27/3 одно относительнодругого пилообразные напряжения сравниваются на входах других компараторов с постоянным напряжением, уровень которого определяет указанную 30регулируемую длительность импульсачастоты 1, В качестве одного иэуказанных трех генераторовпилообразных напряжений может быть использовангенератор 10 со своим компаратором.Импульсы с выходов 12-14 Фазосдвигающего устройства 11 поступаютна инвертирующие схемы 15-17 соответственно. Импульсы с выхода 12 фазосдвигающего устройства 11, выхо" фда 24 инвертора 15 и выходов 18-23пересчетной цепи 9 подаются на входылогических ячеек 28"33 логическогоблока 27 в соответствующих комбинациях, как показано на фиг. 2, В результате логических преобразованийв ячейках 28-33 на их выходах Формируются импульсы управления силовымиключами 1 д -ба, показанные на временных диаграммах (фиг. 3),ЬОВ соответствии с приведенным алгоритмом работы ключей выходное напряжение фазы и преобразователя имеет форму, изображенную на эпюре 7(фиг. 3). На эпюре 51 о показана форма составляющей входного тока, потребляемого по фазе А питающей сетипри работе фазы а преобразователя. ФФПо известному способу сформированные на выходах логических ячеек 2833 импульсы используются также дляуправления силовыми ключами фаэ Ъи С преобразователя, Импульсы с вЬхода ячейки 28 подаются на управление ключами 1 а, 2 Ь и ЗС, с выходаячейки 29 - на управление ключами 2,ЗЬ и 1 с и т,д. по циклическомуалгоритму. В результате "паузы"в выходном напряжении, а соответственно и импульсы тока в нагрузкесовпадают по времени для всех фазпреобразователя. Входной ток Фазы А, равный сумме составляющих,потребляемых по входу при работекаждой фазы преобразователя, приведен на эпюре 51 (фиг. 3). Каквидно из эпюры, он носит явно выраженный прерывистый характер и приводит, как уже отмечалось, к искажениям в питающей сети,Управление преобразователем попредлагаемому способу осуществляетсяследующим образом.1441пряжения и форма входного тока,. потребляемого по фазе А питающей сети, при работе фазы С преобразователя.Импульсы напряжения и тока сдвинуты на 2/3 по отнопгению к соответст вующим импульсам в других фазах. Результирующий входной ток, потребляемый по фазе А питающей сети прй работе всех фаз преобразователя, 10 приведен на эпюре 51 (фиг, 5). Он иееет менее выраженный прерывистый характер по сравнению с известным 8способом за счет того что паузы в выходных напряжениях преобразователя разнесены во времени одна относительно другой, Поэтому не совпадают по времени импульсы токов, потребляемых по входным фазам преббразователя. В результате снижаются перенапряжения на зажимах питающей сети, уменьшается вероятность выхода иэ строя силовых ключей, понижаются тре. бования к элементам защиты ключей от перенапряжений. Кроме того, вход-. ной ток легче поддается фильтрации,