Способ формирования токов управления трехфазным инвертором тока электропривода с частично-токовым управлением

Способ формирования токов управления трехфазным инвертором тока электропривода с частично-токовым управлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых статических преобразо-. вателях энергии. Цель изобретения - увеличение выходной мощности трехфазного мостового источника напряжения . За счет формирования однофазного тока, частота -которого в три раза больше частоты задающих трехфазных токов, фазовый угол равен фазовому углу одного из задающих трехфазных токов, амплитуда - одной девятой амплитуды задающих трехфазных токов, и формирования токов управления ключами суммированием однофазного тока с результатами сравнения задающих и выходных трехфазных токов увеличивают зоны линейной зависимости выходных токов от задающих. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц1) 4 Н 02 H 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4022885/24-07 (22) 14,02.86 (46) 30,12.87. Бюл. М 48 (72) В,Н.Бродовский, Е.С,Иванов, Ю.А,NeHKec u M.È.Ïÿòêîâ (53) 621.316.727 (088.8) (56) Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления, книга 3. Техническая кибернетика. Под ред, В,В, Солодовникова. — M.: Машиностроение, 1976, с, 272.

Там же, с. 273. (54 ) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОКОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ ТОКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ

„„SU„„1363371 А I (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых статических преобразо-. вателях энергйи. Цель изобретения— увеличение выходной мощности трехфазного мостового источника напряжения. За счет формирования однофазного тока, частота .которого в три раза больше частоты задающих трехфазных токов, фазовый угол равен фазовому углу одного из задающих трехфазных токов, амплитуда — одной девятой амплитуды задающих трехфазных токов, и формирования токов управления ключами суммированием однофазного тока с результатами сравнения задающих и выходных трехфазных токов увеличивают зоны линейной зависимости выходных токов от задающих. 2 ил.

1363371 где и-1-3— порядковый номер фазы инвертора тока; фазовые углы, принимаю- 55 щие значения О, 120 и

240; амплитуда задающего фазного тока, ток на входе

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе с частотно-токовым управлением, при котором фаэовые углы токов в обмотках машин переменного тока формируются в соответствии с фазовыми углами ЭДС, Целью изобретения является улучшение регулировочных характеристик !0 трехфазного инвертора тока за счет увеличения эоны линейной зависимости выходных фаэных токов от задающих фаэных токов, совпадающих по фазе с фазными ЭДС. !5

На фиг.1 показан трехфазный инвертор тока (один из вариантов устройства), в котором реализуется способ; на фиг,2 — графики границ для предельного режима работы инвертора, 20

Устройство содержит мостовой трехфазный инвертор 1 напряжения с управляемыми ключами 1,1-1.6, которые пи таются напряжением U, На входе устройства имеется формирователь 2 за- 25 дающих трехфазних токов, три выхода которого соединены соответственно с

I тремя входами задания узлов 3-5 сравнения. В выходных цепях инвертора 1 установлены датчики 6-8 выход- Ç0 ных *азных токОВ 1 1 и 1 Выход Ъ каждого из которых подключен к входу обратной связи соответствующего узла

3, 4 или 5 сравнения. Цепи 1.1 и

1,2, 1.3 и 1.4, 1.5 и 1.6 управления ключей соединены соответственно с выходами узлов 3-5 сравнения.

Формирователь 9 прямоугольных трехфазных токов своими входами подключен к выходам формирователя 2, . 40 при этом три выхода формирователя 9 подключены к входу формирователя !0

1 однофаэного тока. Выход формирователя 10 соединен с входами задания узлов 3-5 сравнения. 45

Инвертор тока (фиг.1) функционирует следующим образом.

Формирователь 2 образует на своем трехфаэном выходе систему задающих трехфазных .токов

l a „= -IQsln(qt — „), формирователя 2. Коэффициент передачи по току формирователя 2 принят равным единице.

Формирователь 2 является координатным преобразователем, широко ис" пользуемым в электроприводах переменного тока. На его вход амплитуды поступает ток I<, а на его входы опорных сигналов поступает система трехфазных опорных токов 1 „ с единичной амплитудой

i0. = -sin(qt — V„) ° (2)

В формирователе 2 осуществляется операция умножения тока I на фазные опорные токи i „ согласно (2), в результате чего йа его выходах формируются задающие трехфазные токи в соответствии с (1), Система опорных токов i „ в соответствии с (2) формируется обычно в специальных устройствах электроприводов переменного тока. В рассматриваемом случае фазовые углы опорных токов i,„ ñîâïàдают с фазовыми углами фазных ЭДС машины переменного тока, питаемой

1 от инвертора 1 токами i„,,i g и 1

На Лиг.! фазные цепи машины переменного тока, а также формирователь опорных токов i „ не показаны.

Задаваемые трехфазные токи (1) поступают на входы задания узлов

3-5 сравнения, которые представляют собой регуляторы с характеристикой типа "гистерезис". На входы обратной связи узлов сравнения поступают фазные токи i,, i и i З, измеренные с помощью датчиков 6-8, Задаваемые трехфаэные токи (1) постуцают также на входы формирователя 9, который состоит из трех усилителей с релейными регулировочными характеристиками, имеющими ограничения по уровню, значение которого равно I . На выходах блока 9 формируется система трехфазных токов, прямоугольных по форме

= -I» sign sin(gt — ц „) .(3)

Эта система токов поступает на входы формирователя 10, являющегося по существу широко известным операционным усилителем. На выходе формирователя 10 формируется однофазный ток, первая гармоника которого описывается выражением

1о = 9Х з1пЗЖ, 1 (4) 1363371 где коэффициент пропорциональности, равный одной девятой, обеспечивается выбором коэффициента передачи формирователя 10, Этот однофазный ток также, как и задающие трехфаэные токи (1 1, поступает на входы задания узлов 3-5 сравнения.

На выходах узлов сравнения форми- 10 руются управляющие токи, которые обеспечивают поочередное включение ключей инвертора в парах ключей 1.1 и 1 2, 1 3 и 1 4, 1 5 и 1 6. При этом инвертор 1 напряжения формирует 15 на своих выходных шинах широтно-модулированное напряжение, которое обеспечивает протекание токов и i, основные гармоники которых соответствуют задающему трехфазному 20 току даже в предельном режиме работы иннертора 1 напряжения, характеризуемом равенством амплитуд фазных ЭДС трехфаэной нагрузки значению U„/2.

В известных трехфазных инверторах 26 тока в предельном режиме работы инвертора 1 напряжения зона линейной зависимости выходных фазных токов от задающих фазных токов отсутствует, так как в фазах машины переменного 30 тока не обеспечиваются скорости изменения фазных токов, которые требуются в соответствии с задающими трехфазными токами, Согласно изобретению в формировании управляющих токов ключей инвер1 тора напряжения принимает участие однофазный ток путем сравнения его с результатами сравнения задающих и выходных фазных токов в узлах 3-5 40 сравнения.

В этом случае появляется зона линейной зависимости выходных фаэных токов от задающих, что объясняется корректировкой с помощью однофазного 46 тока требуемых от инвертора 1 напряжения скоростей изменения фаэных токов. В результате такой корректировки требуемые скорости изменения фазных токов не превышают скоростей из- В0 менения фазных токов, обеспечиваемых инвертором 1 напряжения на период изменения фаэных токов для предельного режима работы.

Для пояснения сказанного обратимся к уравнению электрического равновесия одной фазы, например, синхронной машины переменного тока, питаемой от инвертора 1 напряжения (5) где U — фазное напряжение; — фазный ток;

L — фазная индуктивность; е — фазная ЭДС.

Это уравнение для простоты пояснения написано с учетом пренебрежения значением падения напряжения на активном сопротивлении фазы по сравнению со значением фаэного напряжения, что допустимо, так как рассматривается предельный режим работы инвертора 1 напряжения. Кроме того, уравнение (5) написано относительно основных составляющих фазных токов и напряжений, т.е, в этих величинах не учитывается наличие пульсирующих составляющих, связанных с принципом работы инвертора.

Регулировочные характеристики трехфазных инверторов тока определяются для установившихся режимов работы, в которых основные составляющие фазных величин изменяются по синусоидальным законам, С учетом этого имеем: (6) где .й, — частота фазных токов, соответствующая предельному режиму работы инвертора, при котором максимальное значение амплитуды ЭДС Е„ „ равно значению U„/2, B уравнении (6) для простоты пояснения коэффициент усиления но то+ ку инвертора тока принят равным еди- нице.

Из (5) с учетом (6), принимая во внимание то, что максимальное значение фазного напряжения, которое может обеспечить трехфазный инвертор напряжения (1) (фиг.1), равно значению U„/2, получим для верхней и нижней границ возможных скоростей изменения выходного фазного тока с масштабным коэффициентом равным

L следующие выражения

1,() = u (<< ксз " Драке

dt нг где ВГ и Нà — индексы, указывающие на принадлежность к верхней и нижней границам соответственно.

13633

На фиг.2 построены графики. 11 и

12 этих границ в соответствии с (7) при E „ = U„/2, т.е. для предель-. ного режима работы инвертора 1.

Выражение- для требуемой скоро сти изменения фазного тока получаем иэ (6)

Ь - = -Х!! Й, кс Ьсоз Плакс °

Й м«кс макс !

25

На фиг,2 график 13 построен согласно (8) и видно, что он пересекает графики 11 и 12. Это означает, что . инвертор 1 напряжения в предельном режиме работы не может обеспечить требуемых (задающих ) скоростей изменения фазных токов, На фиг.2 показан график 14 скорости изменения однофазного тока, формируемого на выходе блока 10. 20

Аналитическое выражение для графика 14, получаемое для предельного режима из выражения (4) с учетом масштабного коэффициента, численно равного значению L имеет вид.

di 1 ,1+ 3? с1 Я,Т соз3й,„а (9)

На фиг.2 график 15, полученный суммированием графиков 13 и 14, по- З0 каэывает скорректированные значения требуемой скорости изменения фазного тока.

График 15 не пересекает графиков

i1 и 12, а это означает, что инвертор 1 напряжения вырабатывает требуемое напряжение с учетом скорректированных задающего фазного тока и скорости его изменения, При этом в фазах нагрузки инвертора 1 напряжения 40 протекают выходные токи частоты Я макс с амплитудой,. пропорциональной амплитуде задающих токов.

Это означает, что появляется зона линейной зависимости выходного фазно- 45

ro тока от задающего даже в предельном режиме работы инвертора 1 напряжения, т.е. обеспечивается улучшение регулировочной характеристики инвертора тока. 50

Формирование управляющих токов ключей инвертора 1 напряжения с помощью однофазного тока. утроенной частоты и заданной амплитуды приводит к тому, что в выходном токе по- 55 являются нечетные гармоники. В наиболее распространенном на практике слу71 в чае, когда от трехфазного инвертора тока питается трехфазная нагрузка без нулевого привода, в выходных фаэных токах наблюдаются гармоники, начиная с пятой, значения которых не превышают 57 от значения основной гармоники, что практически не оказывает влияния на основные характеристики инвертора тока.

Способ реализуется в трехфазных инверторах тока, которые работают на трехфазную нагрузку, характеризующуюся падением напряжения на индук1 !.! и тивности L меньшим 0 5 7

Э

В том случае, когда задающие трехфазные токи имеют фазовый сдвиг li/2 по отношению к ЭДС нагрузки, управление ключами инвертора 1 напряжения

/ производят, согласно изобретению, но амплитуду однофазного тока выбирают равной четырем десятым от амплитуды задающих токов, Формула изобретения

Способ формирования токов управления трехфазным инвертором тока электропривода с частотно-токовым управлением, заключающийся в том, что формируют задающие трехфазные токи, совпадающие по фазе с трехфаэной

ЭДС нагрузки, измеряют выходные трехфазные токи, сравнивают задающие и выходные трехфаэные токи пофазно и в соответствии с результатами сравнения формируют трехфазные токи управления ключами упомянутого инвертора . тока, отличающийся тем, что, с целью улучшения регулировочной характеристики инвертора тока за счет увеличения зоны линейной зависимости выходных трехфазных токов от задающих трехфазных токов, формируют однофазный ток, частота которого в три раза больше частоты задающих трехфазных токов, фазовый угол равен фазовому углу одного из задающих трехфазных токов, а амплитуда равна одной девятой от амплитуды задающих трехфазных токов, трехфазные токи управления ключами инвертора тока формируют путем суммирования упомянутого однофазного тока с результатами сравнения задающих и выходных трехфаэных токов, 1363371

1363371, Qrr

-Lln

Риа2

Составитель А,Придатков

Редактор Н,Слободяник Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни

Заказ 6373/49 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4