1750002 - Непосредственный преобразователь частоты

Непосредственный преобразователь частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Использовано:для частотно-управляемых электроприводов с асинхронными электродвигателями , получающими питание от многофазных источников нерегулируемого напряжения. Сущность изобретения: устрво содержит основные подключающие вентили 13-30 и дополнительные управляемые вентили 31-36, соединенные попарно последовательно и своими свободными выводами подключенные между анодными и катодными выводами групп 7-12. Общие точки соединения каждой пары дополнительных вентилей соединены между собой с помощью общей для них шины 37 и тем самым образуют контур внутренней циркуляции тока. Это позволяет исключить инверторный режим ОПВ при углах задержки включения а л/3 и при смене полярности напряжений на ФВ при углах сдвига р 55°. 1 з.п. ф-пы . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 5/27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4864237/07 (22) 20.06.90 (46) 23,07.92, Бюл. N 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (72) Е.Я,Бухштабер, А.Д.Машихин, Е.Г.Подобедов и M.Н.Кураев (56) Авторское свидетельство СССР

N 692035, кл, Н 02 М 5/27, 1968.

Авторское свидетельство СССР

N 1237033, кл. Н 02 М 5/27, 1982.

Певзнер Е.М„Подобедов Е.Г. и Терешкин Д.С, Эксплуатация вентильных электро. приводов на водном транспорте. вЂ” М.: .Транспорт, 1984, с.96-108.

Преобразователь частоты серии ТТС.

Комплект чертежей, паспорт, инструкция по наладке. ИЖРФ, 435.321.013.ИЗ. вЂ” Саранск, 1986.

Преобразователи частоты серии ТТС.

Каталог 05.70.06 вЂ” 84, Информэлектро, 1985.

„„SU„, 1750002А1

2 (54) НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Испол ьзова но; для частотно -управляемых электроприводов с асинхронными электродвигателями, получающими питание от многофазных источников нерегулируемого напряжения. Сущность изобретения. устрво содержит основные подключающие вентили 13 вЂ” 30 и дополнительные управляемые вентили 31-36, соединенные попарно госледовательно и свойми свободными выводами подключенные между анодными и катодными выводами групп 7-12; Общие точки соединения каждой пары дополнительных вентилей соединены между собой с помощью общей для них шины 37 и тем самым образует контур внутренней циркуляции тока. Это позволяет исключить инверторный режим ОПВ при углах задержки включения а )л/3 и при смене полярности напряжений на ФВ при углах сдвига ф <

155 . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1750002

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотно упрэвляемых электроприводов с асинхронными электродвигателями, получэющими питание от многофэзных источ.ников нерегулируемого напряжения, особенно от трехфэзных сетей переменного тока 50 Гц.

Известен непосредственный преобрэзовэтель чэстоты (НПЧ) с контуром внутренней циркуляции энергии в виде трех пэр встречно-параллельно подключенных упрэвляемых вентилей, соединеннь.х в треугольник, вершины которого присоединены к выходным фэзным выводам (ФВ) НПЧ.

Однако такой преобразователь очень сложен, тэк кэк требует источник питания (ИП) в виде трех раздельных трехфэзных обмоток, фазы которых включены в звезду, э основные подключэющие вентили (ОПВ) включены в количестве Зб шт. в три пары мостовых выпрямителей, тэк что общее количество упрэвляемых вентилей 42.

Известен НПЧ, выполненный по более простой схеме, в которой используется 18

ОПВ, по меньшей мере 12 дополнительных упрэвляемых вентиля (ДУВ), при использовэнии в качестве этих вентилей обычных однбоперэционных тиристоров, Однако этот НПЧ предназначен для подключения к автономному ИП, нэпряжение нэ котором регулируется пропорционэльно изменению напряжения, э сэм НПЧ предназначен для работы только в режиме искусственной коммутации, В системе управления таким НПЧ отсутствует фэзовое упрэвление импульсами включения и режим

: инвертирования тока асинхронной машины при работе ее в тормозном режиме.

Известен и серийно выпускается НПЧ типа ТТС, предназначенный для преобрэзовэния трехфазного напряжения 380 В 50 Гц в регулируемое по частоте fz от 3 до 50 Гц трехфэзное напряжение до 350 В нэ выходе, Преобразователь содержит шесть тиристорных групп по три управляемых вентиля в кэжЛой (18 вентилей), соединяющих его входные выводы (ВВ) с его выходными фэзными выводами (ФВ) и блок управления включением этих вентилей, который содержит дэтчики состояния производимости групп этих вентилей, датчики тока ФВ и систему импульсно-фазового регулировэния включением вентилей, позволяющую плавно регулировать выходное напряжение и осуществлять инвертирование тока при работе асинхронной машины в режиме торможения, Преобрэзовэтепи типа ТТС рэботэют в режиме естественной коммутации и позволяют получить нэ выходе плавно изменяющееся по частоте и амплитуде основной гэрмоники напряжение в пределах от 3 до 20.

Гц с дальнейшим быстрым переходом нэ частоту 50 Гц в режиме коммутэторэ, при котором каждый ФВ преобразователя подключэется к соответствующему ВВ, соединенному с ИП с помощью двух встречно-параллельно подключенных вентилей. Хотя преобразователь обеспечивает плавное изменение частоты выходного напряжения в диапазоне 3-20 Гц, однако длительная работа асинхронного двигателя при частотах 3 вЂ” 10 Гц сопровождается большими потерями электрической энергии в двигэтеле и низким коэффициентом мощности нэ входе Н ПЧ. Работа же нэ чэстатэх ниже 3 Гц становится вообще невозможной из-зэ ripeрывистого тока в фазах асинхронного двигэтеля и дальнейшего повышения потерь в нем при одновременном снижении врэщэющего момента, Именно высокой пульсацией фэзных токов и вызванным этим повышением потерь в двигателе, при одновременном сни>кении вращающего момента и коэффициента мощности нэ входных выводах НПЧ объясняется огрэничение нижнего диэпэзонэ выходной частоты нэ уровне 3 Гц.

Следовательно, наиболее близким по технической сущности, выполняемой функции и системе упрэвления, является НПЧ типа ТТС.

Цель изобретения вЂ” улучшение кэчествэ нэпря>кения нэ выходе НПЧ и снижение входного тока по сравнению с выходным, э также расширение зэ счет этого диапазона регулирования частоты выходного нэпряжения в сторону получения сколь угодно низких частот.

Указанная цель достигается тем, что в известном НПЧ, содержащем шесть вентильных m-фэзных групп из основных подключэющих вентилей, связывающих входные выводы преобразователя и его выходные фэзные выводы, и блок управления, содер>кэщий распределитель импульсов, обеспечивающий формирование полярности нэ фэзных выводах преобразователя, систему фэзоимпульсного регулирования, входящую в формирователи включающих сигналов для основных подключающих вентилей, между каждой энодной и кэтодной группами основных подключающих вентилей, соединенных с каждым фэзным выводом, подключены по двэ соединенных последовательно дополнительных упрэвляемых вентиля, общие точки соединения которых соединены между собой, э блок управления дополнен дэтчикэми состояния

1750002 проводимости для указанных дополнительных управляемых вентилей, включенными последовательно формирователем и выходными усилителями включающих импульсов для этих дополнительных вентилей, причем указанный формирователь выполнен обеспечивающим включение дополнительных управляемых вентилей в моменты изменения полярности мгновенного значения питающего напряжения и своими входами подключен к указанному датчику состояния проводимости этих. дополнительных управляемых вентилей, к формирователю полярности напряжения на фазных выводах преобразователя и к выходам формирователей включающих сигналов основных подключающих вентилей.

Кроме того, у непосредственного преобразователя частоты формирователь включающих импульсов. для включения дополнительйых управляемых вентилей содержит элемент, обеспечивающий сравнение сигналов с выходов фазодвигателя выпрямительного режима длительностью, соответствующей углу задержки а и длительностью 7г /3 относительно момента естественной коммутации и в случае

А =а вЂ” л/3 ) 0 формирующий сигнал на, своем выходе, элемент запрета, формирующий сигнал запрета длительностью Ti/6 перед моментом изменения полярности напряжения на любом из фазных выводов преобразователя при наличии в этом интервале проводящих ток дополнительных вентилей, связанный своими входами с соответствующими выходами формирователя полярности напряжения и с выходами датчика состояния вентилей, контролирующих проводимость дополнительных управляемых вентилей, и многоканальный ключ, через который сигналы длительностью

Л передаются на входы соответствующих выходных усилителей для включения дополнительных вентилей в случае отсутствия сигнала запрета на выходе элемента запрета, Сущностью изобретения является именно введение между каждой анодной и катодной группами основных подключающих вентилей, соединенных с каждым фазным выводом по два соединенных согласно последовательно дополнительных управляемых вентиля, общие точки соединения которых соединены между собой. Указанное введение дополнительных управляемых вентилей выполнено на самом простом и серийно выпускаемом 18-вентильном непосредственном преобразователе частоты, который обеспечивает все необходимые ре25 жения на выходе равно нулю, происходит

30 изменение соотношения между токами на входе и выходе преобразователя и ток, по35

55 жимы работы .-:.инхронного привода. Поэтому другой особенностью данного технического решения явилось введение таких дополнительных блоков в систему управления преобразователем, которые бы обеспечили не только включение указанных дополнительных управляемых вентилей в заданные моменты времени, но и сохранение всех положительных особенностей известного преобразователя таких, например, как сохранение работоспособности при низких значениях коэффициента мощности

r (g < 0,5), а также возможность автоматического перехода в режим электрического торможения.

Наличие ДУВ и соответствующей схемы управления, обеспечивающей их включение в заданные моменты, исключает возникновение импульсов обратного напряжения в фазных и линейных напряжениях на выходе заявляемого НПЧ в случаях, когда а >л/3 и за счет этого повышается его качество, снижается пульсация тока в фазах асинхронного двигателя и, следовательно, снижается пульсация и его электромагнитного момента.

За счет протекания тока по ДУВ в моменты, когда мгновенное значение напрятребляемый от источника питания, становится меньше тока, протекающего по его

ФВ, Указанное увеличение угла а (при а ) л/3 ) при снижении частоты 12 в известных НПЧ было ограничено высокой пульсацией напряжений и токой в фазах асинхронных двигателей, поскольку это приводило к резкому снижению КПД. Именно поэтому частота fz = 3 Гц для преобразователей серии ТТС выбрана за минимально возможную.

Введение указанных ДУВ снимает это ограничение, так как непрерывность фазных токов при любых углах а >л/3 обеспечивается его протеканием по включенным в соответствующие моменты

ДУВ, частота включения которых сохраняется постоянной и равной fn = 611 и при f> = 50

Гц Ь = 300 Гц, так что предлагаемый НПЧ становится аналогичным трехфазному йн вертору напряжения с ШИМ на частоте 4300 Гц. Таким образом, снимается ограниче ние, которое накладывалось на fz (min), ко торая в предлагаемом НПЧ может быт сколь угодно низкой и установлена на лю бом необходимом уровне, г

1750002

Поскольку таким комплектом ДУВ с предлагаемой гибкой системой управления, обеспечивающей все необходимые режимы работы преобразователя, не обладает ни один из известных НПЧ, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, обеспечивающими достижение заданного положительного аффекта, данное техническое решение предложено к рассмотрению как изобретение.

На фиг,1 приведена принципиальная схема силовой части преобразователя, на фиг,2 вЂ” временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг,З вЂ” структурная схема одного из возмо>кных вариантов выполнения систем управления НПЧ.

Преобразователь имеет три выходных фазных вывода (ФВ) 1 вЂ” 3 и, при m = 3, три входных вывода (ВВ) 4-6, шесть групп 7-12 основных подключающих вентилей (ОПВ)

13-30, нечетные из которых входят в нечетные (катодные) группы 7, 9, 11, Э четные ОП В входят в четные (энодные) группы 8, 10, 12.

Шес .. дополнительных управляемых вентиля 31 вЂ” 36 также включены в группы 7 вЂ” 12, э их общие точки соединения соединены общей шиной 37. Датчики 38-40 тока контролируютток ФВ 1 вЂ” 3 преобразователя!1,!г, (з, соответственно, Блок 41 управления формирует на своих выходных выводах включающие сигналы для ОПВ и ДУВ, Его входные выводы подключены к ФВ 1-3 и ВВ 4 вЂ” 6, а также к выходам датчиков 38 вЂ” 40 тока, Ф В 1 вЂ” 3 через датчики 38 вЂ” 40тока подключены к выходным клемам А,В,С для подключения тренхфазной симметричной нагрузки 42 в виде асинхронного двигателя.

На фиг.3 приведена структурная схема системы управления, на которой показаны основные платы, входящие в нее, и задающий генератор (3 Г) 43 частоты Гз г вЂ” кратной частоте fz выходного напряжения (1зк = Kh, где К вЂ” целое число). Вход ЗГ 43 связан с внешним управляк>щим устройством. Выход ЗГ 43 подключен к входу платы 44 фор. мирователя полярности напряжения. Плата

45 синхронизации ПС имеет входы, связанные с входными выводами 4-6, и выходы, подключенные к платам 46 и 47 фазосдвигателей ФС. Плата 48 датчиков состояния вентилей (ДСВ) своим выходом связана с формирователем 49 режимом работы ФРР, Выходы указанных плат подключены к входам платы 50 управления фазой включения (УФ В) основных вентилей, выходы с которой подключенЫ к выходным усилительным кас. кадам (ВУК) 51 вЂ” 53 для включения ОП В, подключенных к ФВ 1-3 соответственно.

Выходной усилитель 54 для включения ДУВ

10 (ВУД) своим входом подключен к выходу формирователя 55 сигнала для ДУВ (ФСД), который своими тремя раздельными входами связан с отдельным выходом ДСВ 48, сигнал на выходе кОторого формируется при наличиипроводящихток ДУВ,исвыходами ФПН44 и ФС 46, Известно, что даже при угле а задержки включения управляемых вентилей, равном нулю (а = О), на выходе мостового выпрямителя присутствует пульсация выпрямленного напряжения Л U = Umsin60 =

0,866U(q, т.е, 13,4% от амплитудного значения (фиг.2а).

Для регулирования выходного напряже15 ния используется введение угла задержки (cx> О), что приводит к увеличению глубины пульсации выходного напряжения и сни>кению его среднего и амплитудного значений.

При а ) л/3 (и условии мгновенной коммутации) мгновенное значение напряжения перед коммутацией достигает нуля, а амплитуда напряжения после коммутации составляет 0,866Vm, При o > ЫЗ мгновенное значение напряжения нэ выходе мостового

25 выпрямителя изменяет полярность (фиг,2а).

Напряжение между двумя ФВ противоположной полярности (например, между ФВ 1 и ФВ 2 в интервале от 0 < t < T /3, см. фиг.2б,в) является напряжением на выходе

30 мостового выпрямителя Ug(а), Фазным напряжением(на ФВ 1, ФВ 2, ФВ 3 фиг.2б,в,г соответственно) яцляется, в зависимости от рассматриваемого момента Uo(а)/3 и

2Щ а)/3. Поэтому в моменты, когда на выходе выпрямителя появляется обратное напряжение, зто напряжение появляется и на всех ФВ. При появлении обратного напряжения происходит быстрое снижение фазного тока. Поэтому максимально воз40 можный угол а существующих НПЧ ограничен возникновением прерывистого тока по ФВ НПЧ, соответственно, пофазам асинхронного двигателя, что в свою очередь приводит как к пульсации и снижению

45 вращающего момента, так и к существенному росту потерь в асинхронной машине, в том числе и на гистерезис.

Зэ счет наличия инверторного режима работы ОПВ 13 вЂ” 30 имеет место низкий коэффициент мощности, потребляемой НПЧ от ИП (на ВВ 4 вЂ” 6).

Существенно улучшить положение можно за счет использования ДУВ 31-36, включение которых необходимо осуществлять при а >л/3 на угол А =а вЂ” л/3 )0, при изменении полярности напряжения. Включение ДУВ приводит к образованию контура внутренней циркуляции тока, по которому происходит в момент изменения полярности ли1750002

10 нейного напряжения ИП замыкание всех

ФВ НПЧ в проводящем для протекающего по ним тока напряжении. Это приводит к поддержанию мгновенных значений тока, протекающего по ФВ, и самозапиранию равнее проводивших ток ОПВ, При этом включаются и проводят ток те из ДУВ, которые подключены к ФВ.одноименным силовым электродом, что и проводивший ток

ОПВ, Иначе говоря, если проводили ток

ОПВ 17,22 и 29, то при изменении полярности включается ДУВ 31, 34 и 35. Новое включение ОПВ с заданным углам а >л/3 приводит к запиранию ранее проводивших ток ДУВ, Таким образом включение ДУВ при изменениях полярности напряжения при углаха > x/Ç,исключает появление импульсов обратной полярности в линейном и фазном напряжении НПЧ и снижает пульсацию тока в фазах асинхронной машины, Одновременно зэ счет исключения кратковременных инверторных режимов повышается коэффициент мощности потребляемой НПЧ от ИП и снижается входной ток НПЧ. Поскольку при каждом включении ДУВ одновременно происходит запирание всех ОПВ, то при изменении полярности напряжения нэ любом i-м ФВ НПЧ должно производиться включение ОПВ (с тем же заданным углом . а >sr/3), но из противоположной подключенной к этому 1му ФВ группы, Так, если проводили ток ДУВ

31, 34 и 35, та при смене полярности напряжения на ФВ3 и очередном включении ОПВ

17, 24 и 30, по сохранении направления токов i<,(з "+" вЂ” к фазам нагрузки 42, à i2 "-"вЂ” от фазы нагрузки 42, ДУВ 31 запирается, ОПВ 30 не включится, но останутся праводить ток ДУВ 34 и 35. Полярность напряжения на.ФВ 3 изменится на обратную, но реактивный ток з ФВ 3 потечет от ФВ 2 через ДУВ 34 по шине 37.к ДУВ 35 и ФВ 3 к фазе С нагрузки 42. 3а счет тока, протекающего по этой цепи, ток через ОПВ 24 (!гав) снизится на величину тока ig > iy, протекающего по ФВ 2 (г4 = l2-ig). При этом за счет протекания тока по контуру внутренней циркуляции происходит снижение тока через ОПВ и исключение режима инвертирования реактивного тока асинхронного двигателя.

Поэтому при угле р запаздывания тока относительно напряжения менее 60 (л/3 по частоте выходного напряжения) форма напряжения на фазах симметричной нагрузки будет такой, как показана на фиг.2б,в,г, Для удобства изображения выбрана частота

fz = 0,25ft, т.е. Тг = 4Òt, Кроме того, на тех же осях, что и фазные напряжения, низкими прямоуголь иками показаны сигналы

Ut,U2,Uç (выше соответствующих осей t) и

Ut,0г,0з (ниже этих же осей t) на выходе распределителя импульсов РИ в системе уп5 равления НПЧ, которые задают полярность напряжения на соответствующих ФВ 1 и

ФВ 3, Чтобы не затенять все диаграммы фазных напряжений UA,UB,Uc, ток протекающий по ФВ, показан только для ФВ 1 вЂ” ii

10 (фиг.2в) наложенным на фэзное напряжение

0А (ФВ 1). 3а момент to = 0 выбран момент равенства нулю мгновенного напряжения

UA, после изменения полярности напряжения на выходе РИ c "-" на "+". Считаем, что

15 к этому времени реактивный ток !г ФВ 2 уже успел снизиться до нуля и все ДУВ выключены, Включение ДУВ для замыкания scex

ФВ между собой приводит к запиранию проводивших ток ОПВ и образованию нуле20 вой площадки в кривых мгновенных значений всех фазных напряжений и наклонных площадок в кривых мгновенных значений фазных токов, В момент t > 0 (t + = Aбюг, где савЂ” угловая частота напряжения на выходе

НПЧ, в данном случае о г = 0,25m ) на ОПВ групп 7,10 и 11 подается включающий сигнал с заданным углом а >л/3, но включаются только два ОПВ из групп 10 и 11, которые подключают ФВ 2 и ФВ 3, например, к BB 6,5. ОПВ из группы 7 не включается, несмотря на подачу включающего сигнала, так как ДУВ 32 и 35 остаются включенными и через них с Ф В 1 к ФВ 3 протекает реактивный ток, снижающий ток, протекающий по включенному ОПВ группы 11, Далее процесс происходит описанным выше образом, вплоть до момента Тгlб. Считаем, что к этому времени реактивный ток It снизился до

40 нуля и к моменту Тг/6 вЂ” очередного изменения полярности напряжения Use (между В В 5 и б) ДУВ 32 и 35 заперлись.

Последующая подача включающего сигнала на соответствующие ОПВ приведет лишь к включению двух ОПВ, по одному в группах 7,и 10, а ДУВ 34 и 35 останутся проводить реактивный ток iz Ф В 3, подключив соответственно ФВ 3 к ФВ 2.

После момента т = 2 T>/6 = Тг/3 должна произойти смена полярности напряжения на ФВ 2 и при этом ФВ с помощью ДУВ 31. и 34 будет подключен к ФВ 1, а реактивный ток И будет снижать ток,. протекающий по включенному ОПВ группы 7 в соответствии с вертикально заштрихованной частью в кривой тока itt (фиг.2б), В зависимости от режима работы асинхронного двигателя 42 нагрузки (фиг,1) фазный ток перед изменением полярности может быть-по мгновенно1750002

50 му значению близок к амплитудному значению тока той фазы, к которой производится подключение, однако, при p < 60 этот ток всегда меньше тока той фазы, к которой осуществляется подключение. Поэтому, когда происходит включение ОПВ, реактивный ток быстро снижается.

Таким образом контур внутренней циркуляции тока (КВЦТ), который образуется каждый раз при включении ДУВ, обеспечивает сглаживание пульсаций тока в фазах асинхронного двигателя и исключает необходимость перевода ОПВ в инверторный режим.

Очевидно, что набором соответствующего числа интервалов проводимости Лт

< T>/6 внутри интервалов Tg/6 мо>кно получить любое значение частоты f2= f>/n. Если и вЂ” целое число, в напряжении на ФВ НПЧ будет отсутствовать несимметрия, средние и действующие значения -попуволн напряжения на всех ФВ буду- равны между собой, а в фазных токах будет отсутствовать постоянная составляющая и субгармонические.

Снижение частоты fz выходного напряжень я достигается при увеличении числа и, Так, при f< = 50 Гц и п = 17 f2 < 3 Гц, а при и

= 20 fz = 2,5 Гц. Чем ниже частота выходного напряжения, тем больше должен быть угол а и больше угол Л включенного состояния

ДУВ. Однако глубина пульсаций фазного тока асинхронного двигателя 42 возрастает незначительно, так как частота включений

ОПВ сохраняется постоянной fn =- 6 f1 = б х

50 = 300 Гц, а фазный ток на любой низкой частоте путем соответствующего изменения угла сможет поддер>киваться на любом необходимом уровне.

Таким. образом низкий предел частоты выходного напряжения и его значение могут быть снижены до любого наперед заданного значения.

Система управления предлагаемым

НПЧ может быть выполнена на основе выпускаемых серийно преобразователей частоты серии ТТС, имеющих два типоиспопнения ТТС-63-350-50 OM (с естественным охл;,ркдением) и TTC-160-350-50

Ом (с принудительным воздушным охлаждением). Опуская ряд плат, не имеющх прин. ципиального значения для работы НПЧ, структурная схема блока управления 41 (фиг.1) примет вид, приведенный на фиг.3.

Она содержит следующие основные платы (фиг.3): с задающего генератора (ЗГ) 43, сигнал на выходе которого в виде импульсов частотой 1зг, например, s шесть раз выше выходной частоты fz преобразователя, поступает на плату 44 формирователя. полярности напряжения (ФПН) на ФВ 1 вЂ” 3 НПЧ.

На этой плате установлен распределитель импульсов (РИ) в виде пересчетного кольца на триггерах, преобразующий сигнал 1зг в три пары парафазных сигналов 0151: 0202;

0зОз длительностью Т2/2, взаимный сдвиг между которыми V); 02: 0з и U1: 02, Оз составляет 120 по частоте.

Кроме того, на ФПН 44 поступают ряд сигналов: макс вЂ” ограничивающего и редельную частоту 1зг. при которой НПЧ переходит в режим коммутатора, при котором каждый из ФВ подключается к соответствующему

ВВ с помощью двух встречно-параллельно соединенных ОПВ, ВП вЂ” "H3" вЂ” эти сигналы определяют порядок следования фаэных напряжений, соответствующий вращению асинхронного двигателя вперед и назад.

Для управления напряжением на ФВ

1-3 НПЧ предназначен канал для формирования системы сигналов, каждый из которых синхрониэирован относительно поло>кительной или отрицательной полуволны напряжения íà BB 4 вЂ” 6, подключенных к ИП,;

Эти сигналы имеют подвижный передний фронт и неподвижный задний фронт, совпадающий с моментом изменения полярности питающего напря>кения, Канал содержит плату 45 синхронизатора (ПС) и две платы 46 и 47 фазосдвигателей (ФС), определяющих момент включения ОПВ в группах 4 вЂ” 12 (фиг. I) в выпрямитепьном (углы а ) и в ин-. верторном (углы j3) режимах. ПС формирует сигналы полярности питающего напря>кения Uq(+), 04(-), 0ь(+), 05Я; Uc(+), 0г(-), которые подаются на входы плат ФС 46 и 47, Кроме того, на отдельные входы этих плат

46 и 47 подается сигнал управления углом

o. и 3 соответственно. Канал раздельного управления тиристорав содер>кит плату 48 датчиков состояния вентилей (ДСВ), в которую входят датчики состояния ОПВ, входящих в группы 7 вЂ” 12, и дополнительный датчик для контроля состояния проводимости ДУВ, Канал раздельного управления

ОПВ содержит также плату 49 формирования режимов работы (ФРР) rpynn ОПВ соответственно выпрямительного и инверторного, При низком cos p(p > 60 ) или при тормозном режиме подключенного к НПЧ асинхронного двигателя запрещается включение ДУВ 31 вЂ” 36 (фиг,1), и НПЧ переходит в основной заложенный в нем режим работы, при котором после смены полярности напряжения на каждом ФВ

РПВ проводившей ранее группы переходят в инверторный режим и передают в ИП реактивный ток каждой данной фазы нагрузки.

Сигналом с необходимости перехода НПЧ в основной режим работы с инвертированием

1750002

14 реактивного така является сигнал с соотетствующего выхода ДСВ 48 о наличии, по меньшей мере двух, проводящих ток, ДУВ и сигнала необходимости изменения полярности напряжения на одном из ФВ.

Выходы рассмотренных формирователей 44,46,47 и 49 подключены к входам платы 50 управления фазой включения (УФВ) для ОПВ 13 вЂ” 30, на которой осуществляется формирование 18-ти сигналов (по числу

ОПВ), реализующих заданный алгоритм управления НПЧ. Указанные сигналы формируются на выходе УФВ 50, в результате логичеСкого суммирования выходных сигналов с плат; полярности напряжения вЂ” платы

44 и ри заданной частоте, среднего значения напряжения плат 46 и 47 и раздельного управления режимом работы вЂ” платы 49, Для обеспечения надежного включения ОПВ каждый импульс на выходе УФ В 50 усиливается по мощности на платах выходных усилительных каскадов (ВУК) 51-53 (отдельно для каждого ФВ 1 вЂ” 3 НПЧ соответственно

ВУК1, ВУК2, ВУКЗ. Кроме упомянутых плат, содержащихся в блоке 41 управления, аналогичных таковым известного НПЧ, конкретное исполнение которых изменяется и совершенствуется в соответствии с последними разработками, блок 41 (фиг.1) дополнен выходным усилителем 54для включения

ДУВ (ВУД) и формирователем 55 сигналов для включения ДУВ (ФСД), В наиболее простом случае необходимо и достаточно для работы предлагаемого

НПЧ подавать включающие импульсы на все ДУВ 31 вЂ” 36 в моменты изменения полярности соответствующего линейного напряжения, на которое подключены проводящие ток ОПВ; Поэтому ВУД 54 может быть выполнен в виде импульсного усилителя с шестью раздельными выходами (по числу ДУВ

31-36), который усиливает сигнал, поступающий на его вход с выхода ФСД 55. При длительности топв = О0пв/в каждого включающего ОПВ сигнала, .установленной из условия его обязательного снятия при изменЕнии полярности линейного напряжения для трехфазной сети и мостового выпрямителя бопв =2#/3 вЂ” а и приа =л/3+А получаем, что Л вЂ” допустимое время включенного состояния ДУВ вЂ” лежит в пределах 0 < Л< л/3, где 00пв и Л вЂ” углы проводимости ОПВ и ДУВ соответственно, практически совпадающие по длительности с длительностью соответствующих включающих сигналов, отсчитываемые по напря-. жению частотой f> ИП и при этом всегда

Оопв +А=к/3 =а1 Т1/6. Поэтому для формирования сигналов, подаваемых на вход ВУД 54, ФСД 55 может содержать элемент 6ИЛИ-НЕ, входы которого связаны с выходами формирователей включающих сигналов длительностью 64пв для каждой полярности каждой фазы ИП, содержащемся в ФС 46. Кроме того, ФСД 55 должен содержать элемент запрета, запрещающий подачу сигнала с выхода упомянутого элемента 6ИЛИ вЂ” KE на вход ВУД 54 в случае, 10 когда на двух его входах, связанных соответствующими выходами ДСВ 48, и ФПН 44 присутствуют сигналы проводимости ДУВ при наличии сигнала о необходимости изменения полярности напряжения на одном из

15 ФВ НПЧ. Этот элемент может быть выполнен на основе логическйх элементов 2И, входы ФСД 55 которого связаны с упомянутыми выходами ДСВ 48-и ФПЧ 44, выход которого подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ 2ИЛИ, второй вход

20 которого подключен к выходу рассмотренного ранее 6ИЛИ-НЕ, а выход этого элемента уже подключен ко входу ВУД 54.

Очевидно, что запрет на включение ДУВ

25 приводит к автоматическому переходу на инверторный режим работы ОПВ, После завершения инверторнот-о режимэ и при

a > л/Звосстанавливается включение ДУВ и непосредственная передача реактивного тока с фазы на фазу нагрузки.

По мере роста частоты fz выходного напряжения и, соответственно; среднего значения напряжения в течение каждого полупериода на ФВ НПЧ, уменьшается угол

35 а запаздывания включения ОПВ и при а <= г/3 включения. ДУВ прекращается.

От этого момента НПЧ работает в режиме всех известных НПЧ и инвертирует реактивный ток после изменения полярности на40 пряжения на соответствующем ФВ, Таким образом обеспечивается не только режим инвертирования реактивного тока асинхронного двигателя при больших углах (p (p > 55 ), но и автоматический переход

45 НПЧ в режим возбуждения асинхронной машины при генераторном торможении, а также самостоятельный возврат к включению

ДУВ при снижении p (< 55 и увеличении

c > p/3, Для низких частот fg, при кото«рых

50 а > p/3 угол сдвига р между током и напряжением, как правило, значительно меньше 550, и за счет включения ДУВ обеспечивается существенное улучшение качества выходного напряжения и сглаживание тока, протекающего по фазам нагрузки. Это приводит к снижению потерь в асинхронном двигателе на гистерезис, к снижению пульсаций вращающего момента и среднего значения момента при одинако1750002 вом действующем значении фазных токов и напряжений, к общему повышению КПД и коэффициента мощности на входе предлагаемого НПЧ по сравнению с аналогичными режимами работы асинхронного двигателя от известного НПЧ на тех же частотах. Это, в свою очередь, позволяет снизить минимальное значение частоты 1г выходного напряжения ирасширить экономически целесообразный диапазон регулирования частоты с помощью НПЧ, Формула изобретения

1: Непосредственный .преобразователь частоты, содержащий шесть вентильных fTIфазных групп основных подключающих вентилей, одни соответствующие одноименные выводы каждой группы которых соединены с входными выводами, а другие объединены и подключены к соответствующему фазному выходному выводу, блок управления, состоящий из распределителя импульсов с формирователем напряжения на фазн blx вы водах п реобразовател я и сис. темь фазоимпульсного регулирования, входящей в формирователи включающих сигналов для основных подключающих вентилей, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества напряжения. на выходе преобразователя и снижения входного тока по сравнению с выходным, а также расширения за счет этого диапазона регулирования частоты выходного напряжения в сторону получения сколь угодно низких частот, между каждой анодной и катодной группами основных подключающих вентилей, соединенных с каждым фазным BbIBQдом, подключены по два соединенных последовательно введенных дополнительных управляемых вентиля, общие точки которых соединены между собой, а блок управления дополнен датчиками состояния проводимости для указанных дополнительных управляемых вентилей и включенными последовательно формирователем и выходными усилителями включающих импульсов для этих дополнительных вентилей, причем указанный формирователь выполнен обес5 печивающим включение дополнительных управляемых вентилей в моменты изменения полярности мгновенного значения питающего напряжения и своими входами подключен к указанному датчику состояния

10 проводимости этих дополнительных управляемых вентилей, к формирователю полярности напряжения на фазных выводах преобразователя и к выходам формирователей включающих сигналов основных под15 ключающих вентилей.

2. Преобразователь по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что формирователь включающих импульсов для включения дополнительных управляемых вентилей содержит

20 элемент, обеспечивающий сравнение сигналов с выходов фазосдвигателя выпрямительного режима длительностью, соответствующей углу задержки а, и дли- . тельностью л /3 относительно момента ес25 тественнной коммутации, и в случае Л=авЂ”

-л /3 > 0 формирующий сигнал на своем выходе, элемент. запрета, формирующий сигнал запрета длительностью л /6 перед моментом изменеиия полярности напряже30 ния на любом из фазных выводов преобразователя при наличии в этом интервале проводящих ток дополнительных вентилей, соединенный своими входами с соответствующими выходами формирователя поляр35 ности напряжения и с выходами датчиков состояния вентилей, контролирующих проводимость дополнительных управляемых вентилей, и многоканальный ключ, обеспечиваЮщий передачу сигналов длительно40 стью Л на входы соответствующих выходных усилителей для включения дополнительных вентилей в случае отсутствия сигнала запрета на выходе элемента запрета.

1750002

Составитель Е.Бухштабер

Техред M.Moðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор Е.Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 101

Заказ 2602 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Непосредственный преобразователь частоты

Патент 1750002