Способ регулирования выходных фазных напряжений трехфазного преобразователя частоты

Способ регулирования выходных фазных напряжений трехфазного преобразователя частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОФМ|

РЕСПУБЛИК

404 А (1Е (И) У51) Н 02 Р 7/42; Н 02 M 5/27

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - -

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2876558/24-07 (22) 01.02.80 (46) 23.08.83. Бюл. И 31 (72). А.М. Вейнгер, Л.Х. Дацковский, В.Ю. Зуев, Б.З. Итенберг, И.С. Кузнецов., А.С. Савельев, В.М. Семкин, И.М. Серый, А.В. Сидякин и А.А,Янко.Триницкий (53) 62-83:621.313.333.072.9(088.8) (56) 1. Берштейн И.Я, Тиристорные преобразователи беэ звена постоянного тока. М., "Энергия", 1968, р.1-2, 1-3, 2-2, 2-3.

2. Salzmann Th. Cycloconverters

and avtomatic control of ring motors

driving tube mills. " "5iemens.

Review", 1978, 45, и 1, 3-8. (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНЫХ ФАЗНЫХ.НАПРЯЖЕНИЙ ТРЕХФАЗНОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, соединенного по схеме "Звезда без нейтрального провода" по отношению к нагрузке, при котором задают величину и форму модулирующего напряжения в каждой фазе преобразователя и формируют фазные напряжения на выходе преобразователя в соответствии с фаэными ьодулирующими напряжениями путем коммутации вентилей преобразователя, о т " л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей преобразователя частоты, сравнивают а каждый момент времени между собой мгновенные значения указанных задающих напряжений, .определяют наибольшее по абсолютной вели-.. чине задающее напряжение, формируют напряжение той же полярности; как и у наибольшего по абсолютной величине задающего напряжения, сравнивают сформированное напряжение с наибольшим по абсолютной величине задающим напряжением, результат сравнения добавляют ко всем задающим напряжениям, используя полученные суммарные значения напряжений в качестве модулирующих напряжений для формирования фаэных напряжений на выходе преобразователя.

4 193

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе, содержащем двигатель I переменного тока (асинхронный, асинхронизированный синхронный или синхронный), преобразователь частоты, например непосредственный преобразо.ватель частоты, и систему автоматического регулирования, формирующую задающие сигналы для преобразователя 10 частоты, причем трехфазный преобразователь частоты соединен по отноше" нию к нагрузке - трехфазной обмотке двигателя - no схеме "Звезда без нейтрального провода", 15

Известен способ регулирования выходных фазных напряжений преобразователя частоты, основанный на формировании синусоидальных гладких составляющих линейных выходных напряжений, согласно которому гладкие составляющие фазных напряжений также формируются синусоидальными, синусоидальные задающие напряжения одновременно являются управляющими напря- 25 жениями преобразователя частоты, например непосредственного преобразователя частоты с арккосинусоидальной характеристикой угла .управления, т.е. линейной характеристикой вход-вы" ход (1 j, Недостатками данного способа являются малое использование габаритной мощности и низкие энергетические показатели преобразователя частоты.

Суммарная габаритная мощность тирис35 торных преобразователей должна быть по крайней мере в 2 раза больше максимальной мощности двигателя, коэффициент мощности преобразователя на

40 стороне питающей сети - меньше, чем у тиристорного электропривода постоянного тока, потребляемая от сети реактивная мощность весьма значительна.

Наиболее близким к предлагаемому

45 по технической сущности является способ регулирования фазных напряжений преобразователя частоты, при котором задают величину и форму модулирующего напряжения в каждой фазе преобразователя, формируют фазные напряжения на выходе преобразователя в соответствии с фазными модулирующими напряжениями путем коммутации вентилей преобразователя ) 2), Согласно этому способу фазные на- 55 пряжения формируют синусоидальными в большей части диапазона напряжений, а при амплитуде линейных напряжений„

7404 2 близкой к максимальной, фазные напряжения формируются близкими к трапецеидальным. Благодаря этому необходимое максимальное фазное напряжение оказывается в 4 3/2 раз, т.е. примерно на

153, сниженным; при той же амплитуде линейных напряжений, по сравнению с известным способом, В таком же соотношении уменьшается необходимая габаритная мощность преобразователя частоты. Энергетические показатели улучшаются, повышается коэффициент мощности, потребление реактивной мощ» ности уменьшается, Хотя данный способ обеспечивает определенное улучшение энергетических показателей преобразователя частоты, 1 эти показатели остаются все же недостаточными, особенно в зоне пониженных выходных напряжений, Иаксимальная реактивная мощность, потребляе-мая от питающей сети

„ . у К - ном. где К - коэффициент запаса по наЧ пряжению; кратность максимального токар

S — номинальная полная мощность

НОМ нагрузки, например трехфазной обмотки машины переменного тока.

Максимальная реактивная мощность, в лучшем случае, все же примерно на

153 больше, чем для тиристорного пре- образователя, питающего двигатель постоянного тока той же мощности и перегрузочной способности.

Цель изобретения - повышение энергетических показателей преобразователя частоты, в частности повышение коэффициента мощности непосредственного преобразователя частоты и уменьшение потребляемой от сети реактивной мощности, Указанная цель достигается тем, что согласно способу регулирования выходных фазных напряжений трехфазного преобразователя частоты, соединенного по схеме "Звезда без нейтрального провода" по отношению к нагрузке, при котором задают величину и форму модулирующего напряжения в каждой фазе преобразователя, формируют фазные напряжения на выходе ïðåобразователя в соответствии с фазными модулирующими напряжениями путем коммутации вентилей преобразователя, 1637 сравнивают в каждый момент времени между собой мгновенные значения ука- . занных задающих напряжений, определяют наибольшее по абсолютной величине задающее íапряжение, формируют напряжение той же полярности, как и у наибольшего по абсолютной величине задающего напряжения, сравнивают сформировайное напряжение с наибольшим по абсолютной величине задаю-10 щим напряжением, результат сравнения добавляют ко всем задающим напряжениям, используя полученные суммарные напряжения в качестве модулирующих напряжений для формирования фазных 15 напряжений на выходе преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, реализующего данный способ; на фиг. 2 - диаграммы напряжения, пояс- 20 няющие способ.

Устройство содержит трехфазный преобразователь 1 частоты, трехфазную обмотку двигателя 2 переменного тока, элемент 3 сравнения по максимуму, элемент 4 сравнения по минимуму, усилитель-ограничитель 5, соответственно второй, третий и первый промежуточные суммируецие элементы 6-8, нелинейные элементы 9- 1I, выходные суммирующие элементы 12- 14, В качестве задатчика модулирующего напряжения выступают напряжения задания, Первые входы суммирующих элементов 12- 14 соединены с входами задатчика модулирующих напряжении, вторые

35 входы - с выходом суммирующего элемента 6, первый вход элемента 6 подключен к выходу усилителя-ограничителя 5, второй вход — к выходу сум" мирующего элемента 7. Выходы элемента 7 подключены через нелинейные элементы 9- 11 к-выходам элементов 12- 14.

Вход усилителя-ограничителя 5 присоединен к выходу суммирующего элемента

8, а входы элемента 8 подключены к

45 выходам элементов 3 и 4 сравнения, входы которых соединены с выходами задатчика модулирующих напряжений, Элементы 3 и 4 сравнения определя- ют наибольшее. Q

0 „-„из мгновенных значений фазных задающих напряжений, элемент 8 и усилитель-ограничитель 5 формируют уровень напряжения ограничения О, той же полярности, что и наибольшее по абсолютной величине задающее напряжение, элемент 6 . формирует напряжение 0, добавляемое ко всем

404 4 задающим напряжениям, сравнение на- ибольшего по абсолютной величине задающего напряжения с напряжением ограничения той же полярности осуще ст вляется в элементах 12-14 и 9-11, В элементах 12- 14 одновременно формируются фазНые управляющие напряжения. Нелинейные элементы 9.- 1I имеют зону нечувствительности, а при выходе из зоны — очень большое усиление. Зона нечувствительности соответствует в каждом направлении напряжению ограничения — Ч гр . УсилительФ ограничитель имеет большое усиление и ограничение выходного напряжения в пределах 4.Чот . . Способ осуществляется следующим образом.

В каждый момент времени сравнивают между собой задающие напряжения U, U +, 0 с (фиг. 2), контролируют наибольшее из них Uyvnax и наименьшее0 и, формируют напряжение U такой же полярности, как у наибольшего по абсолютной величине задающего напряжения, сравнивают наибольшее по абсолютной величине задающее напряжение с напряжением 0 результатом сравнения является напряжение U, добавляемое ко всем фазным задающим напряжениям, и таким образом формируются фазные управляющие напряжения 0 „, 0, 0 С.

На интервале времени А (фиг.2) наибольшим по абсолютной величине является положительное фазное задающее напряжение 0 0. Поэтому положительное напряжение 0 О„ по абсолютной величине больше, чем отрицательное напряжение U напряжение на выходе суммирующего элемента 8 положительно, напряжение на входе усилителя-ограничителя 5 принимает. значение.

+V . Это напряжение через суммирующий элемент 6 попадает на вход суммирующего элемента 13, напряжение элемента 13 достигает уровня +Ч и несколько превосходит его,-откры" вается нелинейный элемент 11, имеющий в открытой зоне большое усиление, через этот .элемент и элемент 7 действует на вход элемента 6 сильная отрицательная обратная связь. В результате напряжение U< на выходе элемента 6 принимает такую величину, что напряжение U < лишь незначительно

1превышает уровень +Ч, при этом

Ugly=- 0 о+ Чор. 1 037404

Поскольку напряженяе 0вы суммируется со всеми фазными задающими напряжениями, линейные напряжения на выходе преобразователя частоты остаются синусоидальными. 5

На следующем интервале времени В наибольшим по абсолютной. величине является отрицательное задающее на" пряжение 0 о. Отрицательное напряже10

we 0 ®1 по абсолютной величине больше, чем положительное U q, напряжение усилителя ограничителя становится равным Vorp напряжение на выходе элемента 14 становится несколько ниже Чбтр, открывается нелинейный элемент 9, напряжение на выходе элемента 6 устанавливается на уровне

О м=-Орало- огр.

8 течение каждого интервала одно из фазных управляющих напряжений поддерживается на уровне, соответствующем напряжению ограничения, соответст" венно и фазное напряжение преобразователя частоты также - на уровне ограничения, Регулирование по данному способу переводит один из фазных преобразователей в режим максимального напряже 30 ния при любой амплитуде линейных напряжений, в то время как при регулировании согласно известному способу такие режимы имеют место только при максимальной амплитуде линейных напряжений.

Такое свойство режимов преобразователя частоты ведет к повышению энергетических показателей. Благодаря тому, что ко всем фазным напряжениям добавляется одна и та же величина, обеспечивается точное воспроизведение необходимых линейных напряжений, даже при малой их амплитуде. В данном случае непосредственного преобразователя частоты предлагаемый способ обеспечит повышение коэффициента мощности и уменьшение реактивной мощности, потребляемой от сети, Уменьшение потребляемой реактив" ной мощности дает экономию за счет компенсирующих средств, за счет снижения потерь энергии в ритающей сети и повышения стабильности напряжения в узле нагрузки, от которого питается преобразователь частоты. Особенно значительный эффект для случея, когда преобразователь частоты питает двигатель с резко переменной нагрузкой, так как в этом случае особенно затрудняется задача компенсации реактивной мощности.

1037404

1037404

Фм2

ВНИИПИ Заказ 6034/58 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4