Способ управления непосредственным преобразователем частоты

Способ управления непосредственным преобразователем частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике Целью предложенного решения является снижение массы и габаритов путем снижения установленной мощности элементов узла коммутации за счет введения режима естественной коммутации при пусковых токах нагрузки. Преобразователь содержит шесть вентильных групп 7-12, подключенных к выводам 4-6 генератора 13, а также узел коммутации 20 в виде двух тиристорных мостов 31-36 и 37-42, между которыми включен коммутирующий контур 43-46. Благодаря предлагаемому способу управления генератор разгружается по реактивной мощности, что позволяет при проектировании улучшить его массогабаритные показатели. 1 з.п. ф-лы, 8 ил О ё

СОЮЗ СОВЕТСKMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РFCÏÓÁËÈÊ

ГОСЧДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4094498/07 (22) 15.07.86 (46) 23,06,91. Бюл. М 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (72} Е.Я.Бухштабер (53) 621,314.27 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 692035. кл. Н 02 М 5/27. 1986, Авторское свидетельство СССР

1Ф 1171928, кл. Н 02 М 5/27, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1237033, кл. Н 02 M 5127, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОTbl Ж, 1658334 А1 (57) Изобретение относится к силовой преобразовательной технике. Целью предложенного решения является снижение массы и габаритов путем снижения установленной мощности элементов узла коммутации за счет введения режима естественной коммутации при пусковых токах нагрузки. Преобразователь содержит шесть вентильных групп 7-12, подключенных к выводам 4-6 генератора 13, а также узел коммутации 20 в виде двух тиристорных мостов 31 — 36 и

37-42, между которыми включен коммутирующий контур 43 — 46. Благодаря предлагаемому способу управления генератор разгружается по реактивной мощности, что позволяет при проектировании улучшить его массогабаритные показатели. 1 з.п, ф-лы, 8 ил, б

1658334

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотноуправляемого электропривода с асинхронными двигателями особенно для автономных электроприводов, для которых масса и габариты энергопреобразующейустановки, содержащей источник питания (ИП) переменного тока и непосредственный преобразователь частоты (НПЧ), должны быть минимальны, и может быть применено к ряду известных схем НПЧ, работа которых предусматривалась только в режиме искусственной коммутации.

Цепь изобретения — снижение массы и габаритов энергообразующей установки за счет снижения числа раздельных многофазных обмоток ИП до одной и возможности реализации пусковых режимов с повышенными токами.

На фиг,1 приведена принципиальная схема НПЧ; на фиг.2 — 4 — структурные схемы блока управления как пример возможной реализации способа управления; на фиг.5 — 8 временные диаграммы, поясняющие работу блока управления и всего НПЧ.

Преобразователь имеет m входных и п выходных выводов, где m >3, п>3, Для примера выбран преобразователь (фиг,1), имеющий выходные фазные выводы (ФВ) 1-3 и входные выводы 4-6. Каждый ФВ 1 — 3 связан с входными выводами 4 — 6 с помощью основных подключающих вентилей (ОПВ), включенных в группы 7 — 12 переменного тока. Входные выводы подключены к источнику 13 питания (ИП), в качестве которого может быть использована статорная обмотка синхронного генератора.

Нагрузкой НПЧ является асинхронный двигатель 14, фазы которого А, В, С могут быть соединены в звезду или треугольник.

Нейтраль 15 ИП служит для целей контроля за напряжением на выходе НПЧ и вместе с другими входными и ФВ НПЧ подается на вход блока 16 управления, на который подаются также сигналы с датчиков 17-19 тока, первичные цепи которых включены перед подключением ФВ А, В, С нагрузки и подключением блока 20 коммутаций в общих точках 21-23 соединения, Блок 20 коммутации выполнен в виде двух выпрямительных мостов 24, 25, анодные и катодные группы 26-29 могут быть включены попарно непосредственно (фиг,1) или через обмотки делителя тока, как в известных НПЧ (не показано). При непосредственном попарном соединении выводов групп 26-29 мосты 24, 25 превращаются в звезды из встречно-параллельно соединенных вентилей, выводы лучей которых подключены к ФВ 1- 3 в точках 2 I 23, а к

55 нейтрали 24 одной из них подключен первый вывод контура искусственной коммутации 30. Дополнительные управляемые вентили 31-42 (ДУВ), входящие в упомянутые группы 27-29 блока 20 коммутаций, предназначены для коммутации тока нагрузки, которая может осуществляться как в режиме Е естественной коммутации, так и в режиме Vl«искусственной коммутации с помощью контура 30, состоящего по меньшей мере только из одного коммутирующего конденсатора 43, или с дросселем 44, которые соединены последовательно и могут подключаться к нейтрали второй звезды с помощью двух встречно-параллельно соединенных. вспомогательных управляемых вентилей 45 и 46 (ВУВ), подключенных к конденсатору 43 в точке 47, а конденсатор к дросселю в точке 48.

На фиг.2 приведена структурная схема одного из возможных вариантов выполнения блока 16 управления включением ОПВ, ДУВ и ВУВ, реализующего предлагаемый способ управления НПЧ, Блок 16 имеет задающий вход 49, на который подается задающий сигнал работы

НПЧ в виде импульсов частотой 1у=-К fz, кратной выходной частоте fz напряжения НПЧ, и логический узел 50, обеспечивающий подачу и снятие включающих сигналов (ВКС) для групп 7 — 12 ОПВ (фиг.1), а также выработку вспомогательных сигналов для создания условий включения ВУВ и ДУВ. Кроме того, блок 14 снабжен датчиками 51-56 состояния групп 7-12 (ДСГ), которые формируют сигналы а, (i), ак (i) соответственно от анодной и катодной группы ОПВ, соединенной с i-м ФВ, при наличии в этой группе по меньшей мере одного проводящего ток ОПВ, датчиками 57-62 полярности каждого ФВ относительно нейтрали 15 (ДПНО

57, 59, 61) и относительно соседнего ФВ (ДПН 1 (+ 1 ) 58, 60, 62), формирующими сигналы U1o(+ ), 01о(-) — 57; 012(+), U1z(-)-58;

Uzo(+), Uzo (-) — 59; 0гь(+), 0ж(-) — 60; 0зо(+), 0зо(-) — 61; 0з1(+), 0з1(-) — 62, При этом имеет место U12(+)=U21()...031(+)=013().

Блок 16 содержит преобразователи 6367 сигналов, формирующие на выходе соответствующие нормированные сигналы, т.е.

s коде "0", "1": 63 — преобразователь источника питания (ПИП), на выходе которого формируется сигнал Л0 „при 0,-U q>) > О, где

Uqз) — выпрямленное напряжение ИП, à U q3)заданное значение напряжения ИП, выше которого возможен переход к режиму И«. 64— преобразователь напряжения коммутирующего конденсатора (П Н К), на выходе которого формиРУютсЯ cHf H3flbl Л 0к = 10к 1 -Uy(q)> 0 и

1658334

Ок (+), О» (-) в соответствии с полярностью напряжения на конденсаторе 43: преобразователь 65-67 сигналов с датчиков 17-19 тока (ПДТ) для каждого ФВ формируют сигналы на выходе l! (+), Ii (-) e зависимости от 5 полярности протекающего тока ((+) от группы ОПВ к фазе нагрузки) и сигнал превышения фаэного тока Л! = )1ф) -1, > О, где lф— действующее значение фазного тока, 1„ номинальное значение фазного тока, на ко- 10 торое рассчитывается контур коммутации, Сигналы превышения с преобразователей 63-67 подаются на входы блока 68 задания режима (БЗР) работы НПЧ, БЗР 68 имеет три раздельных выхода, 15 сигналы Ест, Пдг, Иск на которых формируются в соответствии со следующими логическими выражениями

Ест =(ЛОп+ЛОк )+Al

Пд, =ЛО. х Л1 х(ЛО, х Лl ) или

П„= Л О„х Л! x u„, 1» 4

Иск =ЛОк х Лl

25 т.е. сигнал Ест формируется, когда

ЛОд- Ок — О. д сигндл Л! О или Л1 = 1.

В общем случае черта над обозначением превышения обозначает инверсию, t .е. появление сигнала "1" при отсутствии этих сигналов.

Это обеспечивает задание соответствующего режима в случаях наличия только

Ф сигнала Л I или при отсутствии всех сигналов превышения, на выходе БЗР формируется сигнал Е„и НПЧ осуществляег работу в режиме естественной коммутации всех управляемых вентилей, При появлении сигнала Л U,, но только при Отсутствии сигндлд Л I, формируется 40 сигнал Пд, подготовки к режиму искусственной коммутации при одновременном исчезновении сигнала Е, .

Появление сигнала Л U, приведет к появлению сигнала Ис — переводу НПЧ в ре- 45 жим искусственной коммутации и снятию сигнала Пд Сигнал И,к будет сохраняться до тех пор, пока будет присутствовать сигнал Л О, и отсутствовать сигнал Л I . Выходы Е«, Пдг, Ис, подключены к узлу 69, который обеспечивает подачу включающих импульсов на управляющие электроды ДУВ и ВУВ блока 20 коммутаций.

К другим входам уэлд 69 подключены выходы узла 50, который содержит распределитель 70 импульсов (РИ) и формирователи 71-76 включающих сигналов (ФСГ) групп

7 — 12 ОПВ, Импульсный сигнал 59 с помощью РИ

70 преобразуется в парафазные сигналы длительностью Тр/2, сдвинутые между прямыми или инверсными выходами на Тр/3. К каждому иэ выходов РИ 70 подключен первый вход 2И усилителя-формирователя, включенного на выходе ФСГ 71-76. Второй их вход подключен к выходу элемента ИЛИ

2, один из входов которого является разрешающим входом ФСГ, а другой подключен к выходу элемента 2ИЛИ-НЕ, входы которого являются запрещающими входами ФСГ.

Узел 50 содержит формирователи 77-94 подтверждающих сигналов. формирователи

77-82 сигналов Д (1,), j4 (I) снятия ВиС (СВС) соответствующей анодной, катодной группы ОПВ, подключенной к l-му ФВ НПЧ; формирователи 83-88 сигналов V (1), у„(1) изменения полярности напряжения (ИПИ) данной группы относительно нейтрали 15 после снятия с этой группы включающего сигнала; формирователи 89 -94 сигналов 4 (i), ск (I) эапирания всех вентилей группы (ЗВГ) после снятия с нее включающего сигнала и изменения полярности напряжения на ФВ, к которому она подключена.

Формирователи 77--88 содержат элемент 2И и формируют сигнал на выходе в случае одновременного наличия на их входах сигналов, в соответствии с логическими выражениями

3„(I ) = О! х а, (I ), /3к(!) =-U> хек(1) уа(1) — гй(1) XО!о(+ ). ух ) =гск (I ) X О! (— ) где U, О! — соответственно прямой и инверсный сигналы с I-го выхода РИ 70. гга (1), ггк (1) сигналы с выходд ДСГ

51 56 о наличии проводящих ток ОПВ в анодной, катодной группе, соединенной с

1-м (DB;

О.(), О!о(-) — сигнал с выхода ДПН„(67, 69, 71), включенного между i-м ФВ и нейтралью об изменении полярности напряжения.. Первый запрещающий вход ФСГ 71-76 подключен к выходу ПДТ своего ФВ, но против000л0)KHой 00ë9Pí0còè I (>) ФСГа(1) PI к 1!(-) для ФСГ,(1), а второй запрещающий вход ФСГк(1) подключен к выходу ИПН,(1+1), ИПНа(1+ 1) соответственно. За счет этого формирование ВКС нд выходе ФСГ71-76 задерживается на время протекания тока обратной полярности по i-му ФВ и прерывается при изменений полярности напряжения на разноименной группе ОПВ после снятия с нее включающего cvi нала, до тех пор, пока хотя бы один из ОПВ этой группы продолжает проводить ток.

1658334

10

25

Формирователи 89 — 94 ЗВГ содержат усилитель-формирователь с входами 2И, первый вход которого подключен к соответствующему выходу РИ 70, а другой — к выходу элемента 2ИЛИ вЂ” НЕ, входы которого связаны с выходами ДСГ 61 — 66 обеих групп, соединенных с 1-м ФВ. Поэтому сигнал на выходе ЗВГВ(!), ЗВГк(1) формируется только в случае запирания всех ОПВ, подключенных к I-му ФВ, но при этом только при снятии сигнала с прямого выхода всех РИ для

3 ВГа(1) и инверсного для ЗВГ,(1), Выходы всех рассмотренных формирователей подтверждающих сигналов подключены к выходам узла 69, который содержит(фиг.4) шесть(по числу групп ОПВ, соединенных с ФВ) логических блоков запускающих импульсов 95 — 100 для формирователей (ЗИФ (1), 3ИФк(1) для одновременного запуска формирователей

101-112 импульсов для включения ДУВ 31—

42 (ФИД 101 — 112), которое осуществляется через распределитель 113-118 импульсов (РИД) для указанных ДУВ.

Указанные ЗИФ (1), ЗИФк(1) 95-100 запускают также формирователи 119, 120 импульсов (ФИВ) для включения ВУВ 44, 45 через узлы подключения коммутирующего конденсатора 121 — 126, (flKKa(l), ПКК (1)), которые вместе с PM I), РИДк(1) 113-118 и с узлом 127 — 132 разрешения включения (PBAa(I), РВДк(!)) соответственно входят в каждый ЗИФф), ЗИФк(1) 95 — 100, ФИД 101 — 112 имеют по три раздельных входа ИЛИ, первые два из которых связаны с РИД (1), РИДк(1) 113 — 118, а третий — с одним из первых двух выходов ПККН(1), ПККН(1)

121 — 126. Формирование сигналов на выходе РИД 113 — 118 осуществляется по сигналу с выхода РВД 127 — 132, который входит в общий для них ЗИФа(1), ЗИФк(1) 95 — 100.

Сигналы qa(i), qk(I) с выхода соответствующего РВД поступают на вход РИД 113—

118. который является входом первого усилителя-формирователя (УФ1), имеющего два раздельных выхода, которые соединены с входами двух соответствующих ФИД 101106, включающих ДУВ первого моста 24 блока 20 коммутаций (фиг.1), и является также первым входом элемента 2И второго усилителя-формирователя (УФ2) с двумя выходами, два входа которого подключены к входам ФИД 102-112 (фиг.4), включающих

ДУВ второго моста 25 блока 20, Второй вход

РИД 113 — 118, являющийся вторым входом элемента 2И, подключен к выходу Ес БЗР 90.

Поэтому в режиме Е<> РИД 113 — 118 формируют сигналы на всех четырех выходах, а во всех остальных режимах (Пдг и И«) — только на первых двух выходах, На каждом выходе каждого РИД 113 — 118 указан номер

ФИД 101-112, к входу которого подключен этот выход. Аналогично. на входах ФИД

101 — 112 указаны номера РИД и ПКК, к которым подключен каждый вход.

Каждый ФИВ 119 — 120 является УФ с тремя раздельными входами, которые подключены к выходам соответствующих ПКК

122, 124, 126 для ФИВ 119 и к выходам ПКК

121, 123, для ФИВ 120.

Каждый ПКК (1), ПККК(1) 121 — 126 имеет четыре входа и четыре раздельных выхода.

Входы ПКК к двум элементам 2И, первый из которых подключен к выходу Иск БЗР 68 и к выходу соответствующего СВ Ca(I), С В Ск(1)

77-82, а второй — к выходу Пдг БЗР 68 и к выходу ЗВГа(1). ЗВГ (l) 89 — 94. Выход первого элемента 2И и первый выход второго элемента 2И подключены к входам 2ИЛИ УФ с тремя раздельными выходами, первые два из которых подключены к третьим входам соответствующих ФИД 101-112, включающих по одному из ДУВ 31 — 42 в каждом из мостов блока 20. Третий выход УФ, входящего в ПКК (1) 122, 124, 126, подключен к входу ФИВ 119, а входящего в ПККН(1) 121, 123, 125 — к входу ФИВ 120.

ВторЬй выход второго элемента 2И

llKKa(I), ПККк(1) 121 — 126 является четвертым выходом, на котором формируется си.нал (к (i ), Q (i ), только в режиме Пдг, поступает на четвертый разрешающий вход

ФСГк(!), ФС a(i) и включает противоположную группу ОПВ. Номер группы ОПВ указан вместе с обозначением сигнала на четвертом выходе ПКК 121-126.

Каждый РВД 127 — 132 может быть выполнен так же, как РВД 127, функции которого выполняются с помощью входного элемента 2И, первый вход которого подключен к выходу ДПН, включенного между I-м и (1-1)-м ФВ на полярность, противоположную той, которую обеспечивает данная группа

ОПВ (при наличии включающего сигнала, т.е, при принятых обозначениях, при изменении на "+" для РВД катодных групп и изменении на "-" для РВД анодных групп).

Второй вход элемента 2И подключен к выходу элемента 2ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу ПНК 64 ЛОк(+) для

РВДд(1) и h,Ок(-) для РВДк(1). Второй вход укаэанного элемента 2ИЛИ подключен к выходу ИПН (1), ИПНк(1) (своей группы), а второй его вход — к выходу элемента НЕ, вход которого подключен к выходу Vl«БЗР 68.

РВД 127 — 132 могут быть выполнены и по другим схемам, однако сигнал 0 (1), qk(i) на выходе. РВДа(1), РВДк(!) должен формироваться в случае

1658334

q,(l) =UcK Ху.(l) ХО!(! 1) (+)+

+ДОК(+) ХО!(! — 1) (+), !

К(I) =О,. XyK(I) XUl(l — 1) (— )+

+ЛОк(— ) X Ul(l — 1) (— ) 10

Таким образом, в соответствии с предложенным способом управления в режимах

Ест и Пг сигнал ц,(!), цк(!) формируется после появления сигналов у, (!), уК (!) и изменения полярности напряжения между i-м и (I-1)-м

ФВ на обратную, т,е. когда напряжение на изменившем полярность i-м ФВ становится по модулю больше, чем напряжение на (I-1)м ФВ, полярность на котором не изменялась, В режиме Ис сигналы оа(!), о!(!) формируются после того, как на выходе ПНК 64 появляется сигнал Л О, противоположной

25 полярности напряжения на конденсаторе

43 (фиг.1), причем к этому времени всегда будет присутствовать сигнал с ДПН ! — 1) об изменении полярности напряжения, Работа НПЧ (фиг.1), управляемого с помощью блока управления 16 в соответствии с предложенным способом управления, поясняется временными диаграммами (фиг.5) напряжений Од(1), Ов(1), Uc(t) — на фазах нагрузки (фиг.5а, б. в), на которых вертикально заштрихованными прямоугольника35 ми показаны включающие сигналы (ВкС), которые подаются для включения групп 712 ОПВ, а также линейные напряжения

UAn(t), Uec(t), UcA(t) — которые показаны пунктирной линией в виде прерывистых прямоугольников, так как линейное напряжение равно нулю при равенстве мгновенных значений фаэных напряжений.

На осях 31-42 показаны включающие импульсы, которые подаются на управляющие электроды ДУВ (вертикально заштрихованные прямоугольники) и интервалы проводимости ДУВ в режиме Е«, когда одновременно проводят ток оба моста 24, 25 на частоте fz« fl и коммутационные пульсации малозаметны, В этом случае форма линейных и фазных напряжений на выводах нагрузки 14 аналогична таковым при работе автономного инвертора напряжения, На фиг.б приведены временные диаграммы напряжений U1o(t), Uzo(t), Озо(1) (фиг ба, б, в) на ФВ НПЧ между ФВ и нейтралью 15 ИП 13, которые определяются только режимом работы НПЧ и являются раэнополярными интервалами работы реверсивного трехфазно-нулевого выпрямителя.

Диаграммы напряжений приведены для случая наличия сигнала П дг на соответствующем выходе блока 68, при котором осуществляется переход НПЧ от режима естественной коммутации к режиму искусственной коммутации.

Поскольку при этом осуществляется естественная коммутация, то эти диаграммы могут служить иллюстрацией процесса протекания естественной коммутации НПЧ, получающего питание от ИП 13 с соединенными в звезду фазами — основной отличительной черты заявленного способа управления, а также процесса автоматической зарядки коммутирующего конденсатора до заданного напряжения беэ дополнительных цепей подзарядки коммутирующего конденсатора до заданного значения напряжения, с последующим переходом к режиму искусственной коммутации.

Напряжение на коммутирующем конденсаторе Ок(т) (фиг,бг) и импульсы, подаваемые на ВУВ 45, 46 (фиг.бд) для его подключения к мосту 25 блока 20 (фиг,1), совмещены во времени с подачей включающих импульсов на соответствующую группу

ОПВ и ДУВ (фиг.бе) для обеспечения протекания всех процессов, предусмотренных настоящим способом управления.

Через время Tz/2, после начала подзарядки и перезарядки коммутирующего конденсатора 43 (фиг.1), напряжение U„на нем (фиг.бг) становится выше U,(3) и на выходе

И« блока 68 появляется сигнал, переводящий работу НПЧ в режим искусственной к ом мута ции.

Временные диаграммы подачи включающих импульсов на ДУВ и ВУВ вместе с соответствующими интервалами протекания тока по ДУВ и напряжением Uy(t) на коммутирующем конде нсаторе и ри веден ы на фиг.7. При этом показано. что переход к режиму Vl«может осуществляться при любой полярности напряжения.

На фиг.8 приведены временные диаграммы напряжения U1o(t) и тока IA(t) для одного из ФВ НПЧ с ВкС, подаваемым на группы 7, 8, которые все это обеспечивают при работе НПЧ в режиме U«(.8a). Временные диаграммы включающих импульсов, которые подаются на ДУВ и ВУВ (фиг.8б), определяют моменты перезарядки коммутирующего конденсатора 43 (фиг.1) на диаграмме напряжения (Up(t) (фиг,8а). Заштрихованными треугольниками в кривой

1658334

55 тока lA(t) показаны токи, которые передаются с одной фазы на другую по включенным

ДУВ. В этом режиме все полуволны фаэных напряжений, а также напряжения Ua(t) на конденсаторе 43 равны между собой, а сам режим может осуществляться как при fz < fi так и при fz > fi

При пуске и при низких задаваемых частотах 4у напряжение ИП 13 весьма мало и на выходе Ест блока 68 БЗР формируется сигнал, который задает НПЧ режим естественной коммутации (фиг.5). Поскольку при пуске и малых значениях fz фаэный ток может существенно превышать номинальное значение, одновременно включаются по два

ДУВ в каждом мосте 24. 25 блока 20 коммутации, что обеспечивает возможность протекания реактивного тока изменившей полярность напряжения фазы нагрузки по двум параллельным цепям из ДУВ.

Сам процесс коммутации более наглядно представлен на фиг,б, на котором за момент t< выбран момент изменения полярности напряжения на 1-м ФВ эа счет того, что до этого за время Лтт > T>/12 был снят сигнал Ut и появился сигнал 01 на соответствующих РИ 70 (фиг.3), а это привело в свою очередь к снятию ВкС с группы 8

ОПВ. Поскольку последний иэ проводивших ток ОПВ группы 8 остается в проводящем состоянии, то напряжение U to(t) изменяется в соответствии с изменением фаэного напряжения ИП 13 и в момент 0 изменяет свою полярность. От этого момента формируется сигнал + на выходе ИПН 83, который запрещает формирование ВкС vent для группы 11 ОПВ, поэтому в момент toi очередная коммутация ОПВ группы 11 не происходит, но, начиная с этого момента, О10(1) > U+t), что позволяет включить ДУВ, Это приводит к формированию сигнала qs на выходе РВД 128, который подается на

РИД 114 и при наличии на другом его входе сигнала Ест приводит к формированию сигнала сразу же на всех его четырех выходах, . соединенных с входами ФИД 101, 106, 107, 102 (фиг.4). Укаэанные ФИД включают ДУВ

31, 36 первого моста 24 и ДУВ 37, 42 моста

25 блока 20 (фиг.1,5).

При наличии сигнала Пдг сигнал Ест отсутствует и сигналы формируются только на двух выходах РИД 114, которые связаны с входами ФИД 101, 106 (фиг.4). В этом случае включается ДУВ 31, 36 первого моста 24 (фиг. 1,6).

Включение указанных ДУВ приводит к запиранию последнего иэ ОПВ группы 8, снятию сигналов Рв, уЬ и формированию сигнала Q . В результате восстанавливает10

50 ся ВкС vii для группы 11 ОПВ и происходит включение очередного ОПВ, находящегося под наибольшим потенциалом.

При наличии Пд формирование сигнала @ приводит к формированию сигналов одновременно на всех четырех выходах

ЗИФ (1) 122. Это приводит к подаче короткого ВкС Hà OllB группы 7, так как четвертый выход ЗИ Фа(!) 122 соединен с четвертым разрешающим входом ФСГ<(I) 71 и на выходе формируется сигнал И, несмотря на наличие сигнала 11(-), а также к подаче включающих импульсов на ФИД

101, 111 и на ФИВ 119, Это в свою очередь приводит к подключению коммутирующего конденсатора 43 между ФВ 1 и 2 с помощью

ДУВ 31, 41 и ВУВ 46.

Если ток зарядки коммутирующего конденсатора (при пониженном напряжении

ИП) меньше реактивного тока, протекающего от ФВ 1 по ДУВ 31, 36, то ДУВ Зб не запрется. и возможно, что ОПВ группы 7 не включается. Поэтому все ДУВ 31, 34, 41 будут какое-то время совместно проводить ток, пока напряжение О не превысит выпрямленного напряжения ИП, и BYB 45 и

ДУВ 41 запрутся, а ДУВ 31 и Зб будут еще некоторое время пропускать ток, пока он не снизится до нуля, и ДУВ 31 и 36 также запрутся. После этого момента исчезает сигнал It(-) и ФСГ (i) 71 формирует сигнал а для включения группы 7 ОПВ.

Через время Т z/6 после снятия ВкС с группы 8 происходит снятие ВкС с группы

11 ОПВ.

Через воемя Т г/6 после переключения сигналов с Ut íà U> на РИ 60 происходит переключение сигналов Оз на 0э и снимается ВкС с группы 11 ОПВ. За счет аналогичного процесса изменения полярности напряжения на ФВЗ происходит снятие ВкС с ОПВ группы 10, а после того, как ФВЗ становится более отрицательным, чем ФВ 2, и Оэг изменяет полярность на обратную описанным образом, включаются ДУВ 32 и

36 и после запирания последнего ОПВ иэ группы 11 формируются сигналы для включения групп 10 и 12, ДУВ 37, ВУВ 45 и повторно ДУВ 36. Это обеспечивает подключение ФВ 3 к ФВ 2 и перезарядку конденсатора 43 во встречном направлении.

Интервал времени Л t, в течение которого на обе группы, подключенные к общему для них ФВ, ВкС на подается, определяется суммарным временем Л t=- Л tp Л t2+ Л 1з+

+ Лм, где Л tt — время спадания мгновенного значения напряжения до нуля, значение

Д t1> Т1/12;

13

1658334

Л т — время нарастания напряжения до момента равенства мгновенных значений напряжений Л т = Т /12;

Л1з — время коммутации тока ДУВ и запирания ОПВ:

Л И вЂ” время протекания реактивного тока по ДУВ, и может определяться как по времени спадания до нуля тока, по сигналу с ПДТ о прекращении протекания тока по

ФВ или по сигналу с датчика состояния проводимости группы ДУВ, аналогичных ДСГ

51-56, включенных для контроля проводимости групп 26-29 ДУВ блока 20.

Если за время зарядки конденсатора реактивный ток снизится до нуля до того, как напряжение на конденсаторе достигнет заданной величины, то повторного включения ДУВ не потребуется, а исчезновение сигнала с ПДТ 65-67 о протекании тока противоположной полярности приведет к включению очередной группы ОПВ.

Если зарядка конденсатора до напряжения, превышающего заданное значение. осуществляется до спадания реактивного тока до нуля, то появление сигнала AU>(+) или Л 0»(-) вместе с имеющимся сигналом о превышении по абсолютному значению напряжения на (i-1)-м ФВ приведет к повторному формированию сигнала q(i), qp(i) и включению соответствующих РИД и ДУВ первого моста 24 блока 20 (фиг.1).

Появление сигналай/к после очередной перезарядки коммутирующего конденсатора 43 переключит сигналы, на выходах БЗР

68 появится сигнал И,» и исчезнет Пдг, Это приведет к тому, что ПКК начнет формировать сигналы только на первых трех своих выходах и сразу же после снятия ВкС со связанной с ним группы ОПВ.

Этот режим показан на фиг.б от момента изменения полярности напряжения на

ФВ 1 с "+" на "-" после очередной перезарядки конденсатора, а также на фиг.7 от момента t=9Tz/12 =ЗТ2/4, после которого начинается режим VI«. При этом режиме (фиг.8) также происходит переключение сигналов на выходе РИ 70, снимается Ui, но подается У . В результате этого снимается ив и формируется /3а, который подается на ПКК 122 вместе с сигналом I4c» что приводит к формированию сигналов на первых трех выходах. соединенных с входами ФИД

101, 111 и ФИВ 119. Это приводит к тому, что включаются ДУВ 31, 37 и ВУВ 46 и предварительно заряженный конденсатор 43 подключается между проводящими ток одноименными (анодными) группами 8 и 10.

При этом для проводящих ток ОПВ группы

8 ток разряда конденсатора оказывается за5

55 пирающим. Поэтому последний из проводивших ток ОПВ группы 8 запирается, а конденсатор 43 продолжает перезаряжаться током нагрузки 1-го ФВ.

После того, как напряжение на конденсаторе превысит заданное значение и появится сигнал ЛО». будет сформирован сигнал ов, который включит с помощью РИД

114 ДУВ 31, 36 и тем самым. подключит ФВ

1 к ФВ 3 для передачи реактивного тока 1-го

ФВ.

Аналогичные процессы будут происходить и при коммутации других групп ОПВ в соответствии с временными диаграммами фиг.8.

В кривой тока фазы 1д(1) (фиг.8а) вертикально заштрихованными треугольниками показан ток, который передается в виде реактивного на ФВ 3. Наклонно заштрихованным треугольником в кривой тока после его максимального значения показан ток, который передается от ФВ 2 при его подключении к ФВ 1 с помощью ДУВ. Очевидно, что этот ток снижает мгновенное значение тока, протекающего по ОПВ соответствующей группы от ИП 13, Часть реактивного тока каждой фазы нагрузки (фиг,8а) от момента эапирания последнего ОПВ группы до момента включения ДУВ после появления сигнала Л Ок идет на перезаряд коммутирующего конденсатора 43 до заданного превышения Л 0» заданного значения 0»(э), которое несмотря на некоторое возможное изменение напряжения источника питания может поддерживаться постоянным во всем возможном диапазоне частот fz напряжения на выходе

НПЧ, что приводит к снижению установленной мощности коммутирующего конденсатора, его массы и габаритов.

Таким образом, предложенный способ управления НПЧ позволяет осуществлять режим естественной коммутации рядом

НПЧ, которые получают питание от единственной многофазной обмотки с соединенными между собой фазами и которые до этого предназначались для работы только в режиме искусственной коммутации, а также позволяет осуществлять, в соответствии с предложенным способом управления, переход к режиму искусственной коммутации.

Решение этих ключевых вопросов управления позволяет использовать эти НПЧ в соответствии с предложенным способом управления как в режиме естественной коммутации при пуске и работе на низких частотах fg « f>(fz < 0,21 ), так и в режиме искусственной коммутации, при котором ча15

1658334

16 стота выходного напряжения не зависит от частоты источника питания, Это, с свою очередь, позволяет испольэовать ИП с одной многофазной обмоткой, а сам ИП выполнять на частоту выходного напряжения, при которой заданный ИП может быть выполнен на заданную мощность с минимальными массой и габаритами.

Сокращение числа раздельных многофазных обмоток до одной позволяет снизить и число основных подключающих вентилей (ОПВ), связывающих входные и выходные выводы НПЧ. Предложенный способ управления обеспечивает повышенное использование ДУВ узла 20 коммутаций в режиме естественной коммутации, когда пусковые токи могут в два раза превышать номинальное значение за счет образования двух параллельных цепей для передачи реактивного тока с фазы на фазу нагрузки.

Все это также обеспечивает снижение установленной мощности элементов, массы и габаритов НПЧ и всей энергообразующей установки.

Формула изобретения

1. Способ управления непосредственным преобразователем частоты (НПЧ), содержащим m входных выводов (ВВ) и п выходных фазных выводов (ФВ),соединенных между собой с помощью основных подключающих вентилей (ОПВ) с неполным управлением, которые со стороны ФВ объединены в анодные и катодные группы, узел коммутаций, выполненный на дополнительных управляемых вентилях (ДУВ) с неполным управлением, соединенных в два и-фазных выпрямительных моста, которые со стороны переменного тока подключены к

ФВ, а выводы постоянного тока по меньшей мере замкнуты между собой непосредственно или через обмотки устройства для выравнивания тока, между которыми включен контур искусственной коммутации, состоящий по крайней мере из одного коммутирующего конденсатора, заключающийся в том, что контролируют токи ФВ, напряжение на коммутирующем конденсаторе и формируют сигналы полярности этих параметров и их превышение Л! и A U< по абсолютной величине заданных величин и в интервалах времени управления

Оу =Тр l2 — h t каждой анодной или катодной группой ОПВ, на нее подают общий включающий сигнал (ВкС), переводящий ее в режим неуправляемого выпрямителя, а после изменения полярности напряжения на рассматриваемом I-м ФВ включают несколько ДУВ для подключения этого i-го ФВ

55 к другому ФВ в проводящем для протекающего по нему тока направлении, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов НПЧ путем снижения установленной мощности элементов узла коммутаций эа счет введения режима естественной коммутации при пусковых токах нагрузки, контролируют напряжение на ВВ и при превышении им заданного значения формируют сигнал Л Ол, все указанные превышения преобразуют в соответствующие нормированные, т.е, в коды "0" и "1", сигналы Л I*, Л 4, Л Ол, и задают последовательно один иэ трех режимов работы НПЧ при выполнении следующих логических условий: режим работы с естественной коммутацией (E„) при е.,=(ЛЫ +ЛЫк)+Л, режим подготовки (Пдг) к режиму искусственной коммутации (И,к) при

τ— АИ. хЛ x(AU

Иск =ЛОк X Al причем в режиме Ес, при полном снятии

ВкС с группы ОПВ после окончания сигнала Оу для данной группы, подключенной к

i-му ФВ перед изменением полярности напряжения на нем, контролируют момент изменения его полярности относительно нейтрали и с этого момента снимают ВкС с проводящей ток группы ОПВ противоположной полярности, подключенной к (i-1)-му

ФВ, контролируют момент изменения полярности напряжения между I-м и (i-1)-м ФВ и с этого момента подают включающие импульсы на соответствующие ДУВ узла коммутаций, соединяющие эти ФВ в проводящем для реактивного тока нагрузки

i-ro ФВ направлении, контролируют момент запирания ОВП в группе, подключенной к (i-1)-му ФВ, а после снижения до нуля реактивного тока I-го ФВ и эапирания проводивших его ДУВ в соответствии с указанным порядком подают на соответствующую группу ОПВ ВкС длительностью Оу, причем указанные операции осуществляют также в режиме Пдг, в котором дополнительно после запирания всех ОПВ группы, подключенной к i-му ФВ, включают ДУВ, обеспечивающие подключение коммутирующего конденсатора одной обкладкой к замкнутым между собой ФВ, а другой — к (I+1)-му ФВ, имеющему противоположную полярность напряжения, а в режиме И«после снятия ВкС с очередной группы ОПВ, подключенной к I-му ФВ, одновременно между I-м и (I+1)-м ФВ, имеющим в этот момент одинаковую полярность напряже17

1658334

18 ния, с помощью соответствующих ДУВ подключают коммутирующий конденсатор, который обкладкой, имеющей одинаковую полярность, подключают к 1-му ФВ, контролируют момент перезарядки его 5 до напряжения заданного значения и включают соответствующие ДУВ, подключающие 1-й ФВ к (I-1)-му ФВ, где

T2=1I f2 — период и f2 — частота напряжения на выходе преобразователя. Л t — 10 время протекания тока по ФВ от момента снятия ВкС до его снижения до нуля после изменения полярности напряжения, гп 3, и >3 — целые числа, причем 1< I< и, и когда п=3, l=3, всегда I+ 1= 1, а при I= 1 1-1= 3

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в режиме Е т одновременно включают ДУВ обоих мостов, которые подключены к I-му и (1-1)-му ФВ своими одноименными силовыми электродами, 1658334 (Л M Й, M Е, Й 55,М И,55 35

257 9 48 838 ч а

Фиг 5

1658334

41

4Я

Редактор В, Данко

Заказ 1720 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Г1роизводственно-издательскии комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

5/ зг и

5Ф

Ю

37 зв

Составитель Г. Мыцык

Техред М.Моргентал Корректор М, Кучерявая