Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке тиристорных трехфазных непосредственных преобразователей частоты. Цель изобретения - повышение коэффициента передачи преобразователя при значительном изменении сопротивления нагрузки. Преобразователь содержит питающий трансформатор и три вентильных комплекта, подключенных к фазам нагрузки. Устройство для управления преобразователем содержит задатчик частоты, связанный с формирователями импульссов. Коммутатор позволяет подключать формирователь импульсов управления либо к соответствующим вентильным комплектам, либо к соседним комплектам, обеспечивая снижение токов нагрузки при снижении сопротивлении нагрузки и равномерное распределение нагрузки по вентилям преобразователя. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
4 88 А1 (19) (ll) (51)5 Н 02 М 5 27 .
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
На фиг.l представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ управления, на фиг.2 и 3— временные диаграммы, поясняющие работу устройства в режиме низкой частоты (фиг.2) и режиме частоты f=50 Гц (фиг.3).
Устройство для осуществления способа управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты содержит трехфазный питающий трансформатор 1, к вторичной обмотке которого подключены три вентильных комплекта
2 - 4, каждый из которых состоит из двух встречно-параллельно включенных нулевых вентильных групп 5, 6; 7, 8, и 9, 10.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 3988051/24-07 (22) 16.12.85 (46) 07.01.90. Бюл. М 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств (72) В.Г.Машьянов, Г.Б.Фридман и С.А.Саньков (53) 621.316.727(088.8) (56) Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. — М.:Энергия, 1977, с.13, !
13.
Авторское свидетельство СССР
1)< 1096752, кл. Н 02 М 5/27, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ.НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электроИзобретение относится к электро-. технике, а именно к преобразовательной технике, и может быть использовано при создании тиристорных трехфаз- ных непосредственных преобразовате" лей частоты, предназначенных для пи" тания трехфазной сильноточной несraбильной нагрузки, например, электропечи.
Целью изобретения является стабилизация технологического процесса за счет обеспечения режима работы преобразователя с выходной частотой, равной частоте питающей сети, при значительном уменьшении сопротивления нагрузки в определенные периоды тех нологического цикла.
2 технике и может быть использовано при разработке тиристорных трехфазных непосредственных преобразователей частоты. Цель изобретения — повышение коэффициента передачи преобразователя при значительном изменении сопротивления нагрузки. Преобразователь содержит питающий трансформатор и три вентильных комплекта, подклю" ченных к фазам нагрузки. Устройство для управления преобразователем содержит эадатчик 14 частоты, связанный с формирователями импульсов.Коммутатор позволяет подключать формирователь импульсов управления либо к соответствующим вентильным комплектам, либо к соседним комплектам, обеспечивая снижение токов нагрузки при снижении сопротивления нагрузки и равномерное распределение нагрузки по вентилям преобразователя. 3 ил.
1534688
Каждый из вентильных комплектов
2 — 4 подключен к одной из фаэ нагрузки 11 — 13.
Устройство содержит также задат5 чик 14 частоты с тремя выходами, кажй из которых через ключи 15 — 17, включенные параллельно инверторам
18 — 20, соединен через диоды 21 — 23 с одним из выводов формирователей 4,", 26 импульсов, вторые выводы которых через диоды 27 — 29 также подючены к выходам задатчика 14 частоты. Каждый формирователь 24 — 26
Импульсов имеет на шести выходах
6 импульсов, следующих через 60 эл. г рад.
Длительность импульсов ранна
1 ,0 эл.град. Первый и четвертый выходы формирователя 24, второй и пятый выходы формирователя 25, третий и естой выходы формирователя 26 подключены к соответствующим тиристорам фентильных комплектов 2, 4 и 3 соответственно, Остальные выходы формиро- 25 вателей 24 — 26 подключены к входам
30.1 и 30.2 коммутатора 30, соответствующие выходы 30»3 и 30.4 ко горого подключены к соответствующим по нумерации управляющим электродам
1иристоров комплектов 2 - 4.
Коммутатор 30 позволяет подклюЧать импульсы íà его входе на управляющие электроды соответствующих тиристоров своего вентильного комп35 пекта либо на управляющие переходы тиристоров соседних вентильных комплектов. Эти достигается путем коммутации входов и выходов 30.1-30.3 и 30.2-30.4 либо 30.1-30.4 и 30.230.3.
Устройство работает следующим образом.
При работе преобразователя в ре- 45 жиме низкой частоты устанавливают ключи 15 — 17 в замкнутое положение, шунтируя при этом инверторы 18 — 20.
Коммутатор 30 устанавливают в такое положение, при котором входы 30.1 .соединяются с выходом 30.3, а 30.2с 30.4. При этом на вентильные комплекты 2 — 4 поступают импульсы от формирователей 24 - 26, причем номер, импульса 1. ° .6 соответствует номеру
55 тиристоре Т,, T< °
Устройство задания частоты выходного тока 14 формирует три последовательности импульсов прямоугольной формы, каждая из которых поступает на входы 1 и 2 соответствующего формирователя 24 — 26 импульсов. Импульсы U g,, Uq, Uq4 задающего генератора устроиства 14 (фиг.2) задают алгоритм работы вентилей комплектов
2 — 4, при этом положительным импульсам задающего устройства 14 соответствует работа вентилей Т<, Т
Т, а отрицательным импульсам — работа вентилей Т, Т6, Т .
Таким образом, в фазах нагрузки
11 — 13 протекают токи низкой частоты. Частота тока в фазах нагрузки обычно ограничена сверху величиной
10-20 Гц, что связано с неравномерной нагрузкой вентилей по току при увеличении выходной частоты, а при частоте тока на выходе 50 Гц по известному алгоритму работы вентилей в работе остается только. одна третья вентилей комплекта.
Для того, чтобы увеличить частоту тока в фазах нагрузки при неизменной его величине до частоты питающей сети устанавливают ключи 15 — .
17 в разомкнутое состояние, а коммутатор 30 устанавливают в такое положение, при котором группа 30,1 входов .его коммутируется с выходами
30.4, а группа 30.2 входов — соответственно с 30.3.
При этом импульсы "2", "5", "3" и "6" формирователя 24 поступают соответственно на вентили Т, . T вен1 тильного комплекта 3 и вентили Тз и
Т вентильного комплекта 4, а импульсы "1", "4" остаются на вентилях
Т,, Т,1 своего комплекта 2.
Импульсы "1" "4" "У и "6" фор" мирователя 25 поступают соответственI но на вентили Т,, Т вентильного комплекта 4, и вентили Т и Т вентильного комплекта 2, а импульсы "2" и
5 его остаются на вентилях Т Я и Т"
Я своего комплекта 3.
Импульсы "1" "4", "2", "5" формирователя 26 поступают соответственно на вентили Т, Т комплекта 3 и ц И вентили Т, Т комплекта 2, а импульсы 3 и 6 его остаются на вентилях
Т и Т своего комплекта 4.
Импульсные последовательности с рассчитанным периодом Uqg, U<< выхода устройства 14 задания частоты поступают. на первый и второй входы формирователей 24 — 26 и формируют на выходе их шестерку импуль5 1534 сов в течение положительного импульса задания частоты (фиг.3).
А так как положительные импульсы задания частоты тока сдвинуты друг относительно друга на 1/3 периода их следования при длительности их также равной 1/3 периода следования, то импульсы на выходе формирователей
24 — 2б также следуют друг за другом с частотой, заданной устройством !4.
Таким образом, иэ 18 вентилей преобразователя в течение первой одной трети заданного периода частоты, заданной устройством 14, работают 15 шесть вентилей, по два в каждом комплекте, соединенные с одной иэ фаэ питающего напряжения, на которые поступают импульсы формирователя 24. В течение второй трети заданного перио- 20 да заданной частоты работают другие. шесть вентилей, на которые поступают импульсы формирователя 25. В течение третьей трети периода работает третья шестерка вентилей, на которые 25 поступают импульсы формирователя 26.
В фазах нагрузки при этом протекают токи с частотой питающей сети. При этом к каждой фазе нагрузки поочеред.но подключаются фазы А, В, С питаю- д0 щей сети. Частота переключения вентильных групп задается задатчиком частоты с учетом условий охлаждения вентилей, когда тепловое сопротивление охладителя позволяет при заданном алгоритме работы вентилей обеспечить загрузку вентилей током с максимальной амплитуцой.
Приведенные расчеты показывают, что при переходе с режима ра- 4О боты преобразователя на низкой частоте (0,5+-12,5 Гц) на режим при частоте Е =50 Гц величина тока в нагрузке может быть увеличена на
20-25Х для преобразователя с одно-сторонним водяным охлаждением тиристоров.
При переключении вентилей в каждом комплекте необходимо обеспечить надежную работу преобразователя, ис- ВО ключив при этом возможные внутренние короткие замыкания. Например, если работали вентили Т,, Т, а переключение идет на вентили Т, Т, то возможно короткое замыкание между фазами А и С питающей сети через вентили Т, Т или Т, Т
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить частоту тока в
688 нагрузке непосредственного преобразователя до частоты питающей сети при
1 г неизменной либо большей его величине. Повышение частоты необходимо для увеличения индуктивного сопротивления в контуре нагрузки, когда активная часть ее в определенные периоды технологического процесса может в несколько раз уменьшиться, а стабилизация тока с помощью системы фаэоимпульсного управления преобразователя не обеспечивает воэможности протекания технологического процес" са из-за искажения формы напряжения на выходе преобразователя. Увеличение индуктивного сопротивления нагрузки ведет к стабилизации выходных параметров и стабилизации технологического процесса.
Формула.из обре т ения
Способ управления трехфазным непосредственным преобразователем частоты электротермической установки, содержащим три пары встречно-параллельно включенных нулевых вентильных групп, включенных между фазами питающей сети и фазами трехфаэной активно-индуктивной нагрузки, заключающийся в том, что контролируют сопротивление нагрузки, сравнивают его с заданным значением, при равенстве сопротивления нагрузки заданной величине формируют и подают на вентили трехфазную систему импульсов управления с заданной частотой, более низ-. кой, чем частота сети, меняют порядок формирования и подачи импульсов уп-, равления при уменьшении активного сопротивления нагрузки ниже заданного значения, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента передачи преобразователя при изменении сопротивления нагрузки,ука. занное изменение порядка формирова" ния и подачи импульсов управления осуществляют путем формирования импульсов управления с частотой питающей сети и подачей их в каждой паре вентильных групп на два вентиля,связанных с одной из фаз, причем фазы для разных пар вентильных групп выбирают разными, уазанное формирование и подачу последовательностей импульсов управления осуществляют в течение заданного интервала времени, определяемого временем допустимого
1534688
4 нагрева вентилей, поочередно меняют пары вентилей в парак вентильI
f юмам J ных групп по истечении заданного ин- тервала времени. !
1534688
Составитель С.Лузанов
Редактор Н.Лазаренко, Техред М.Ходаиич Корректор Л.Патай
Заказ. 53 Тираж 484 Подписное
ВНИИПЙ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
