Способ управления трехфазным регулируемым мостовым преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть Использовано при управлении преобразователями частоты с инверторами напряжения, входящими в состав систем частотнорегулируемого электропривода.Целью изобретения является линеаризация регулировочной характеристики преобразователя при флюктуациях амплитуды питающего напряжения. Способ управления основывается на универсальном 180-градусном алгоритме управления ключами трехфазной мостовой схемы преобразователя с дополнительными коммутациями на центральных тактовых интервалах 60-градусных продолжительностей. В процессе связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения преобразователя в зависимости от поддиапазона регулирования продолжительности всех сигналов управления их местоположения определяются по соответствующим нелинейным функциональным зависимостям, в которые входит относительная величина питающего преобразователь напряжения . 4 ил. i $

«191 «В (g1)$ Н 02 М 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ты.

Регулирование частоты выходного напряжения преобразователя при рассматриваемом алгоритме управления осущест»лян т путем плавного изменеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4498995/07 (22) 28.09.88 (46) 30.03.91 Бюл. 1Ф 12 (71) Отдел энергетической кибернетики АН МССР (72) В.И,Олещук (53) 621 .316.727 (088.8) (563 Авторское свидетельство СССР . 1« 1062838, кл. Н 02 P 13/18.

Авторское свидетельство СССР 11 1107250, кл. Н 02 N 7/48.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1492434, кл. Н 02 М 7/48. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬМ

РЕГУЛИРУЕ1Ь1М МОСТОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ .(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть ««спользовано при управлении преобразователями частоты с инверторами напряжения, входящими в состав систем частотноИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано при управлении преобразователями частоты на базе автономных инверторов напряжения, питающими системы частотно-регулируемого электропривода.

Цель изобретения — лине ариз ация регулировочной характеристики преобразователя в случае изменяемой величины питающего преобразователь напряжения.

На фиг. 1 представлена упрощенная силовая схема трехфазного преобразователя на полностью управляемых вентилях; íà фиг ° 2 — временные диаграмрегулируемого электропривода. Целью изобретения является линеаризация регулировочной характеристики преобразователя при флюктуациях амплитуды питающего напряжения. Способ управления основывается на универсальном

180-градусном алгоритме управления ключами трехфазной мостовой схемы преобразователя с дополнительными коммутациями на центральных тактовых интервалах 60-градусных продолжительностей. В процессе связанного регулирования частоты и величины выход-ного напряжения преобразонат..,я в зависимости от поддиапазона р=гулирования продолжительности всех сигналов управления их местоположения определяются по соответствующим нелинейным функциональным зависимостям, в которые входит относительная величина питающего преобразователь напряжения. 4 ил.

1 мы, поясняющие процесс формирования управляющих импульсов Ц (запирающих ключи импульсов) для разных значений выходной частоты преобразователя F, а также соответствующие кривые линейного выходного напряжения U>» на фиг.3 — функциональная схема системы управления, реализующей предлагаемый способ; на фиг.4 — временные диаграммы, поясняющие принцип ее рабо1638780!

tf 1

2(i-1) 2ъ-1)Е + Ео

6F НЕ(2i-1) (2i-1)Š— Е о

6Р И.(2i-l)Е ния количества выходных импульсов за счет постоянной поэтапной вариации про 1олжительностей на центральных тактовых интервалах управляющих импульсов и длительностей пауз между импульсами на центральных участках тактовых интервалов 60-градусных продолжительностей. При этом абсолютные значения временных интер- 10 валов между центрами С управляющих сигналов на половинах тактовых интервалов оставляют неизменными.Цля поддержания постоянства отношения величины среднего на полупериоде значения выходного напряжения преобразователя к частоте (для линеаризации регулировочной характеристики) при изменении амплитуды питающего напряжения продолжительности сигналов 20 управления, а также значения граничных частот, переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, определяют в функции от относительной величины напряжения источ- 25 ника питания.

На фиг.2 а приведены временные диаграммы, соответствующие начальной (минимальной) выходной частоте преобразователя. Пунктирными линиями показаны управляющие сигналы U и кривая линейного выходного напряжения U > соответствующие номинальной (минимальной) величине питающего преобразователь напряжения Е

Рост величины питающего напряжения

Е приводит к пропорциональному уменьшению продолжительностей выходных импульсов кривой выходного напряжения и к соответствующему увеличению 40 длительности управляющих импульсов определяемой из функциональных зависимостей, связывающих величину

Ъ с заданным диапазоном регулирования 11« выходчой частотой преобразова- 45 теля F, количеством формируемых внутри половины тактовых интервалов сигналов управления и действующим ) и номинальным значениями амплитуды питающего напряжения Е и Е

1 1 (. (» ) °

12i .F РНЕ

При этом сигналы управления с длительностью 9 формируются внутри поддиапазонов регулирования, для которых Р +Р ЯF. (фиг ° 2б), а им\ е «

1 пульсы уйравления с длительностью ф вырабатываются на поддиапазонах регулирования, для которых значения и г выходной частоты Р (F < Р;, где ве-, личины граничных частот F, и F, I

l переходных от одного поддиапазона регулирования к другому, определяются в соответствии с соотношениями

N(2i-1) Е

Р« = Р

О 2i(2i l)E Ео

N(2i-1) Е

Р = F о 2(i-1)(2 -1)Е + Ео

Для одного из возможных вариантов. закона управления преобразователем, для которого Н 6, задаваясь относительной величиной амплитуды питающего напряжения Е = 1,5ЕО, последоват ель но и олуч ают:

1I при 1 = 3 Рз = 1,02 Р„,Ръ = 1 «45 Р«; при 1. = 2 Рz = 1,59 r «Fq = 2«7 Ро « при i = l,r" = 4«5 Р, Р, =9Fo

Таким образом, верхнее значение

I граничной частоты F при которой достигается верхняя граница диапазона связанного регулирования частоты и величины напряжения преобразователя, в случае изменения (увеличения) питающего напряжения увеличивается пропорционально степени роста питающего напряжения, Соответственно при управлении по предлагаемому способу расширяется и диапазон связанного регулирования преобразователя, который при Е = 1,5 Е составляет 9-кратную величину (по сравнению с N =. 6 при Е = Е ).

На поддиапазонах регулирования,на

I которых Р а F

Кроме того, значения F u F не совпадают по абсолютйой величи5 1638 не, благодаря чему в диапазоне повй= шенных выходных частот преобразователя при РOF, как показано на и фиг.2г, внутрй тактовых интервалов формируется только по одному управляющему сигналу, что уменьшает количество коммутаций,вентилей силовой схемы и снижает суммарную величину коммутационных потерь.

Функциональная схема системы управления вертикального типа, реализующей предлагаемый способ управления, для 5 = 5 приведена на фиг.З.

Временные диаграммы, поясняющие работу системы на 1/6 части периода начальной выходной частоты (интервал

60 — 120 ), изображены на фиг.4. о

Генератор 1 тактовых импульсов, задающий выходную частоту преобразователя, связан с трехразрядным регистром 2 и генератором З.развертывающего линейно изменяющегося напряжения, выходной сигнал Uy которого характеризуется двусторонней симметрией, постоянной крутизной и изменяющейся в процессе регулирования час-. тоты амплитудой. Источники 4-6 постоянного напряжения соединены с сумматорами 7 — 11, выходы которых подключены к блоку 12 формирования импульсов управления, связанному своим выходом с логическим распределителем 13 управляющих импульсов, тактовые входы которого связаны с выходом регистра 2. В блоке 12 производится сопоставление сигнала развертки U> с напряжениями U7 — U< . Блок 12 соединен также с блоком 14 определения суммарной длительности выходных импульсов, связанным с минусовым входом сумматора 15. Источник !6 опорного напряжения через усилитель

17 с переменным коэффициентом передачи подключен к плюсовому входу сумматора 15. Управляющая цепь усилителя 17 соединена с выходом датчика )8 амплитуды питающего напряжения. Выход сумматора 15 связан с входами сумматоров 7 — 11.!

Обозначения сигналов на временной диаграмме, приведенной на фиг.4,соответствуют напряжениям на выходах блоков с аналогичными числовыми обозначениями на фиг. 3. Величины напряжений i-,х источников 4 и 5 постоянноro тока, определяющих середины импульсов выходной кривой, а также ис780

6 точников 6 и 16 находят иэ соотношений:

2 i 2

5 Ц. щ Ц Ц ° ф 11 (р 5 Зя (е

2 ° i 4

U - — — U - — U

5 N Зм 5 за

Use) I

Ц --- Ц !

6 g 5 Этп

Ц16 1

Ц

)5 6 1) 25 где Ц вЂ” максимальная амплитуда сигнала развертки Цу1 наблюдаемая на начальной

20 выходной частоте преобразователя, Внутренние параметры усилителя

17 и датчика 18 выбирают такими,чтобы при номинальном питающем напряже25 -нии (Е = Е ) коэффициент передачи усилителя 17 был равен единице, а при увеличении Е наблюдалось пропорциональное уменьшение коэффициента передачи усилителя 17. Контур обратной связи системы, включающий блок

)4, осуществляющий суммирование продолжительностей выходных импульсов внутри каждого полупериода и выработку соответствующего выходного сигнала, узлы 16 — 18 и сумматор !5,обеспечивает постоянство суммарной вольтсекундной площади выходных импульсов на полупериоде на всем диапазоне регулирования частоты. Таким

40 образом на всем диапазоне регулирования автоматически осуществляется связанное регулирование величины и частоты выходного напряжения преобразователя по закону U/F = const, сопровождаемое плавным изменением числа импульсов в полуволне выходной кривой при практическом постоянстве средней частоты коммутации вентилей.

Таким образом, предлагаемый способ управления позволяет обеспечить в процессе регулирования частоты линейное изменение величины выходного напряжения трехфазного преЬбразователя в случае флюктуаций ( входного питающего напряжения и линеариэовать таким образом регулировочную характеристику преобразователя Это обеспечивает независимо от

1638780 амплитуды напряжения источника питания наиболее экономичный режим рабо- I ты нагрузок трехфазных мостовых преобразователей, в качестве которых часто используют асинхронные короткозамкнутые электродвигатели.

Формула изобретения

t0

Способ управления трехфазным регулируемым мостовым преобразователем с И-кратным диапазоном связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения при номинальном питающем напряжении, заключающийся в том, что основные вентили разных фаз преобразователя периодически включают и выключают с взаимным фазовым сдвигом в 60 эл.град., при этом для каждого основного вентиля в течение одного полупериода от .0 до 180 эл. град. формируют интервал проводимос-. ти, в течение. другого полупериода от

180 до 360 эл.град. формируют интер- 25 вал закрытого состояния, на тактовых интервалах проводимости от 60 до ,1 20 эл.град и на тактовых интервалах закрытого состояния от 240 до

300 эл.град. симметрично относитель- 30 но середин тактовых интервалов форми.руют соответственно сигналы выключения и включения вентилей, местоположения .середин i-.х, считая от начала:, тактовых интервалов, сигналов управ- 35 ления определяют из функциональных зависимостей

F (2i-1) (1 + — --- — — — — -) эл.град

P 2N

4Ь

P 2i 1)

< С = 60 .(4 + — — (— — — ) эл.град °

P 20

tr IT (2i-1) Е

F ° = Г

2i(2i-1)Š— Ео

I 1 а величины ф, ф и A находят соответственно как

Ео

) ° Л 12 F Po HE 1 (21-1) Š— Ео

6Fî IT(2i-1)E и 1 2(i-1 Zi-1 Е +.Ео

U (2 --1) 6F причем формирование каждого i-го сиг-. нала выключения и включения вентилей осуществляют при изменении выходной частоты Р преобразователя от начальной частоты Р до частоты F npu

t г этом .при изменении выходной частоты от F до Г (F, а Fi) внутри кажя tl /

0 1 1 1 дой половины тактовых интервалов формируют по i сигналов выключения и включения вентилей с длительностью с я ф, при P; o P P на каждой половине тактовых интервалов формируют по (i-1)-й сигналов выключения и вклю.чения вентилей с длительностью Я а i-й сигнал выключения и включения вентилей формируют в середине каждого тактового интервала с длительностью Я, отличающийся тем, что, с целью линеаризации регулировочной характеристики преобразователя в случае изменения питающего напряжения от номинальной (минимальной) величины Ео до Е, на всем диапазоне регулирования значения грая ничных частот F; и F; определяют из функциональных зависимостей

N(2i-1)E

F Я о 2(i-l ) (23.-1)Е + Е,1638780 фй2. 4

Составитель О. Парфенова

Техред С,Мигунова Корректор С.Шевкун

Редактор А.Orap

Заказ 932 Тира;к 384 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР )13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

eaz.г с

¹ г