Способ управления трехфазным регулируемым преобразователем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, питающими системы частотно-регулируемого электропривода . Целью изобретения является улучшение качества процесса связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения трехфазного мостового преобразователя. Опорным законом управления преобразователя является алгоритм Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, питающими системы асинхронного частотно-регулируемого электропривода. Цель изобретения - улучшение качества процесса регулирования выходного сигнала трехфазного преобразователя за счет плавного безударного перехода от одного поддиапазона регулирования к другому. 180-градусного управления с дополнительными комму ациями вентилей на центральных на полупериоде тактовых интервалах 60-градусных продолжительностей. Количество импульсов на полупериоде выходной кривой при этом последовательно уменьшается при увеличении выходной частоты. Новым с способе является то, что изменение временного положения фронтов сигналов управления и импульсов кривой выходного напряжения преобразователя на всем диапазоне регулирования осуществляется безударным путем за счет соответствующей поэтапной модуляции длительностей центральных на тактовых интервалах импульсов и пауз. Диапазон регулирования при этом разбивается на поддиапазоны нижних, средних и повышенных частот, внутри каждого из которых продолжительности тактовых подынтервалов, а среди некоторых формируются сигналы управления, варьируются по гиперболическим зависимостям с соответствующими коэффициентами, характеризующими интенсивность изменения указанных продолжительное гей. 4 ил. На фиг. 1 изображена упрощенная структура силовой схемы трехфазного мостового преобразователя, выполненного на полностью управляемых вентилях; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие предложенный способ управления; на фиг. 3 - кривые, показывающие изменения относительной продолжительности тактовых подынтервалов, а также фронтов выходных импульсов в процессе регулирования вы (Л С о 00 -N 00 о о

COlO3 COBE ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Н 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Л

C (21) 4610767/07 (22) 30.11.88 (46) 15,10.91. Бюл. N 38 (71) Отдел энергетической кибернетики

АН МССР (72) В.И.Олещук (53) 621.316.727(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1023625, кл. Н 02 M 7/48, 1983, Патент США M 3916285, кл. 321 — 9А, 1975. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФА3HblM РЕГУЛИРУЕМЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, питающими системы частотно-регулируемого электропривода. Целью изобретения является улучшение качества процесса связанного регулирования частоты и величины выходного напряжения трехфазного мостового преобразователя. Опорным законом управления преобразователя является алгоритм

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления преобразователями, питающими системы асинхронного частотно-регулируемого электропривода.

Цель изобретения — улучшение качества процесса регулирования выходного сигнала трехфазного преобразователя за счет плавного безударного перехода от одного поддиапазона регулирования к другому.

„„. Ы„„1684890 А1

180-градусного управления с дополнительными комму1ациями вентилей на центральных на полупериоде тактовых интервалах

60-градусных продолжительностей. Количество импульсов на полупериоде выходной кривой при этом последовательно уменьшается при увеличении выходной частоты. Новым с способе является то, что изменение временного положения фронтов сигналов управления и импульсов кривой Bblx(:дного напряжения преобразователя на всем диапазоне регулирования осуществляется безударным путем за счет соответствующей поэтапной модуляции длительностей центральных на тактовых интервалах импульсов и пауз. Диапазон регулирования при этом разбивается на поддиапазоны нижних, средних и повышенных частот, внутри каждого из которых продолжительности тактовых подынтерва loB, а среди некоторых формируются сигналы управления, варьируются по гиперболическим зависимостям с соответствующими коэффициентами, характеризующими интенсивность изменения указанных продолжительносгей. 4 ил.

На фиг, 1 изображена упрощенная структура силовой схемы трехфазного мостового преобразователя, выполненного на полностью управляемых вентилях; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие предложенный способ управления; на фиг.

3 — кривые. показывающие изменения относительной продолжительности тактовых подынтервалов, а также фронтов выходных импульсов в процессе регулирования вы1(1q4000 ходной частоты, на фиг. 4 — обобщенная функциональнал схема системы упранпе))ия, реализующей предложенный способ.

Силовая схе)13 трехфазного преобразователя содержит шесть т)олность)о управляемых вентилей фаз А, Б, С, каждый из

Kofopk2x эашунтирован н обратном Ilaf)paB пении диодом. К ныходнь)м заж))мам преобразователя присоединены фазы 7л, Z(), ZO нагрузки, соединенной н звезду.

На фиг. 2 изображена кривая линия линейногo f)hlõoä))oro напряжения преобразователя, соответствующая варианту упранле)lèÿ с диапазоном шестикратного с voa3íllîão регулирования BF. ëè÷(líû и частоты выходного т)з))ряжения or Fo»u

6Г,())=6). Пунктиром )3 тнктоныw и))тервалах от 60 до 120 эп. град. показаны управляющие импульсы, вызына ощие периодическое запирание вентилей EI))$)p))0т меченной зоны проводящего состояния. ! 13 f)a÷aпьной (ми)lèмальной) выходHOII частоте преобразователя (нерхнял нремен)ая диаграмма на фиг. 2) тактовый интервал оТ 60 до 120 зл. град. разбит на 6 тактовых подынтерналон, продолжительность ка;кдого из которь)х н общем ниде опре»еплется

1 1 как t = — = — — — =. 10 эл. град.

6 F. N 6 6 0

Внутри и поссредине каждого тактового подьп)тернала формируютсл импульсы управляющих сигнапон, запирающие (ныкпючающие) соответствующие ключи, длительность каждого из которых составляет Л,— г 6 . 36 à — 8,33 эл гРад.

N — 1 5

Увеличение выходной частоты преобразователя сопровождается изменением продолжительности z тактовых поды нтерналон, в центрах которых формируются импульсы управляющих сигналов, осуществляемым по определенным функциональным зависимостям (трем видам зависимостей), связывающим t с текущими значениями выходной частоты. Начало первого и конец последнего тактовых подынтерналон при этом синхронизированы с началом и концом соответствующего такторoro интервала, При этом обеспечивается рациональный ход изменения формы выходной кривой преобразователя при вариации частоты, заключающийся в том, что на частоте, равной удвоенной начальной частоте, в полунолне криаой линейного выходного напряжения формируется на четыре выходных импульса меньше и при дальнейшем увеличении выходной частоты на частотах, кратных начальной частоте, количество выходных импульсов на полупериоде последонатель)lo уменьшается l)3 два на каждом шаге, Таким образом, на частоте (N-2)Fp полунол нз выходного сит))an;) (.I) II тезируетсл иэ пяти импульсон, на частоте (N — 1)Fp полунолна выходного напряже5 ния формируется иэ трех и)лпульсон, а на номинальной выходной частоте преобразователя Н Г )la á)) IOËàå rñf) одноим))ут)ьсное формирован»е выходного напряжения. ))р)1 зтом переход от одно10 го поддиа))азона ретупиpof)3)II)ÿ к другг)му осуществллетсл безударно путем плавного изменения продолжительностей импупьсон «r)aya между импульсами на центральf)II>f у)астках тактовых

15) интерналон. O»I)of f)e)4e»)IO для поддержания постоянства отнo!I)of«величины еыходlIОГГ) ))аf)pяжеllия

r)ppobpaanfIa re;:я к частот» длительности си(палов у))равлени<1 его нарь1)руют

20 в зависимо(:т 1 от )еку)ц .)х энa÷of)èé частоты и количества формируемых сигI апов, В ан()п(1з.)р1уе lo)1 вариан fo регулирова) ил при ч I lloyd ) )(К= 6) на первом поддиапазане ретупирот)ания н зоне изменения частоты от Г„до 2)=о регулирование )астоты (ДПИтЕПЬ,)ОСтИ ПСРИОД3) т)Ы>ОДНО(О СИГНаЛа

rl p01I3fIoäÿò за c Ip. т I .1)10) )ения llpoj30л>китепьности паузы ме,) дт иь пульсами управ30 f е))ил, формируе)1ой) н центре тактовых

60-) раду(.ных ин терна Il)FI. Одновременно в дИЗПаЗОНЕ (2-;,...,2Fo В COOIНЕтетННИ С ЗаВИсимостью

Fo

6Г 6F((N+2YF — 2Р)

Fp Fp

6F (8 F, — 2å ) 12F 4F — Гт

40 изменяется продолж)1те))ьность тактовых подынтервалов z, которые на фиг. 2 обозначены тонкими дуговыми линиями, Темп изменения абсолютной длительности периода

45 при этом выше темпа изменения длительности тактового подынтервала, в связи с чем

1Ia частоте FI продолжительность цент))

1 ззпьной паузы между импульсами управлеИ ния уменьшается до нуля. Величина F) npu

50 . том определлется как

Г 6 +4P

Fe - — — f (2 — « ) + 2 . LN5 2 — 4 .) + 2 f + 4 2И (И + 2 — 2, )(2, — 1 )

52 -, (-4 3L223 (6(2-4 2)+2/+4 2 6(6+2-2 2)(2.2 1)

1,1 Ре

1684890

2, «! 2

1 1 1

36 F 6Fp

20 где i=3 — количество импульсов сигналов управления на половине тактового интервала.

Изменение длительностей (. импульсов управления в диапазоне Fp,...,F(осуществ- 5

И ляется в соответствии с зависимостью

На следующем поддиапазоне регулирования в диапазоне выходных час- 15 тот npe o6ðàçîîàòåëÿ от Е«до

Л вЂ” a «6««

2 1 Ш-6- .. )- 1-,, -,), ГО 4

1 продолжительность А всех импул ьсов сигналов управления, эа исключением центрального, изменяется по функциональной

К 1 25 зависимости Л вЂ” 6Е 6N Е (2 — 1)

Длительность центрального на тактовом интервале импульса управления на этом поддиапаэоне последовательно снижается

1 30 в соответствии с зависимостью il = ——

6F

4FO 1

12 4 Fp — F 180 Fp и на «астоте !

F> = 1,65Fp уменьшается до нуля, В центре тактового интервала при этом формируется З5 выходной импульс с удвоенной по сравнению с остальными импульсами длительностью. Дальнейшее повышение выходной частоты преобразователя от F« до 2F, соI провождается дальнейшим уменьшением 40 продолжительности тактовых подынтервалов, в серединах которых формируются управляющие импульсы длительностью

1 1 1 = 1 1 1

12! F N Fp 24 F 6 Fp осуществляемым таким образом, что на частоте 2Ео тактовый интервал разбирается на целое число подынтервалов, равное четырем, Далее начиная с частоты 2Fp темп вариации продолжительности ттактовых подынтервалов видоизменяется и осуществляется в соответствии с зависимостью о

Ет. Соответственно видo«!«Ео — Е ) изменяются и зависимости, служа(цие для определения граничных частот F и Г, переI ходных от одного поддиапаэона регулирования к другому. Так, частота Е, на которой

II уменьшается до нуля пауза между двумя центральными гигналами управления, находится иэ соот«ц шения

С "- 6 -2Pl (-: «. (2 (! — 1(+ !! rl

2 2(! — 2(+ (2 6«! — 2>! in 626 2 2! 2 2

Следующий подэтап процесса регулирования, характеризующийся как последовательным уменьшением центрального на тактовом интервале импульса управления, так и изменением длительности остальных импульсов управления в соответствии

Fp с соот(«оше««иел«

6Г (Š— Е

1 — — — — — при постоянной про6N Fp (2l — 1 ) должительности импульсов выходной кривой преобразователя, продолжается до частоты

Полуволна линейного выходного напряжения преобразователя формируется при этом из пяти импульсов.

8 соответствии с приведенными выше функциональными зависимостями, связывающил1и протяженность тактовых подынтервалсв z ñî значениял«и F и N, на первом поддиапазоне управг«ения по предлокен(«ому способу при Ео< F 2Fp минимальная продîRæèòåëьность г наблюдается

„N+2 начастоте Е«*- 4 Fp (для «"2=6 Е« =2Ео), а при (N — 1)Го> F> 2Го — на частоте

Ег*= Fp (для N = 6.Ег*= ЗЕо). Поэтому в

2 анализируемом варианте рост выходной частоты от величины, равной ÇFp, до значения (N 1)Fp= 5Fp сопровождается последовательным увеличением продолжительности тактовых подынтервалов, кривая изменения относительной величины которой т = — построена на фиг, 3. то

Увеличение выходной частоты преобразователя выше значения Е2 = 3,5F, осуществляется при формировании внутри каждой половины тактовых интервалов по одному сигналу управления (i=- 1), длительность которого определяется в соответствии с соотношением

1 1 1 1 1 1

12i F N Fî 12 F 6 Fp и продолжается до момента достижения выходной частотой значео

I 6МО(10 44 6 4

F(. =4,9 F(>. После этого и

ДО номи))дльнОЙ Bxo+HOLI частоты преобрд

I эондтеля F«(>» = Гз= )")Го= 6 -о n(3nyeont)a выход))ого папряжения формируется из трех им))ульсов нд полупериоде. Продолжительность т тактовых подынтервалон, кдк

"леj)yer из кр»ных, построенных )fa фи). 3, увеличивается до >)астозы (lt — 1)F<= 5F, после чего становится равной длительности такговых интервалов.

Продолжительность )1 формируемого н центре TBKT080(o интервала импульса сигнала управления на диапазоне Гз,...,МГо

II изменяется н соо ))е1стви))с сост))ошением

Л) 1 1 1

GF 6 Го и 6F 36 1с> сТоТе Гз = 6Fp уменьшается до ))уля. Бе>)ичиI

tfa выходного напряжения преобрдзона(сля достигает при этом максимального 3)taveния.

Обобщен))ая функциональная схема cliсземы управления преобразователем, выполненная по вертикальному принципу и ред )изующая предлагаемый способ, предсзднлена ita фиг. 4. На выходе блока 1 задания частоты формируется elf))!an з)1, прямо

ПРОПОРЦИОНДЛЬНЫИ ЗНЗЧ 111110 ВЫХОДНОЙ 13 стоты преобраэовагеля, который поступает на входы тактового генератора 2 и фу))кцио))ального )Fканального по выходу преобразова еля 3. Частота следона))ия импульсов генеразора 2 определяет чдстогу выходного сип)алд блока 4 развертки, которая при этол1 в 6 рдз выше выходной час от ы преобразователя. Сигнал блока 4 постоян)10 сопоставляется в блоке 5 формирона))ия управляющих импульсов с выходными сигналами Оз функционального преобразователя

3, величина которых пропорциональна текущим значениям положений фронтов выходных импульсов а внутри тактовых интервалов (см. верхнюю временную диаграмму на фиг. 2). Отмеченные значения а предварительно определяются расчетным путем из соотношений, характеризующих режим осуществления предложенного способа; относительные, выраженные в эл.град., величины углов аз„... ан для варианта N =- 6 построены на фиг. 3. В л1оменты равенства текущих значений сигналов блоков 3 и 4 блоком 5 вырабатываются команды на формирование фронтов управляющих (и выходных) импульсов, которые распределяются по соотве)ствующим вентилям в соответствии с принятым опорным законом

180-градусного управления при помощи лоf. 1чecкoгo распределителя 6 импульсов, связанного по входу с трехразрядным р-гис гром 7. Из-за существенно нелинейно5

f0

l5

5(>

55 г3 характера р )дли I»t.f))1.. n;.)î))OMeð)fîcòåé н Yа leСI Е! (3 3 Г1 и ()рд ) у)) >) 011 О(. I 0Bû paÑCMOT ренн()11 сlicземh) yllрднлсtll)B должt)ы быть

L1cïî lьзîB3)fû цифриl!ые схс)1ы, Таким образом, 1) ред о t t")) )It, и способ управления способс г(уе(3,".)ие) но)1у улучшению кд ) гтвд про>)ессд ре) )))p0«3)))11) зре:.фдз 1).)х нс)гти>;ьнь,-: lif>e06f>;fзондтелсй зд счет план )о О бсзуддрного перехода от одной зоны регулирг.г33))ия к другой, Нд всем диапазоне регулирс нация при э гам автоматически г>бе(1)еч)" f n(.тся пропорцио

1 аль))Ое рос;Гу )зсго) и увеличение нели )ины нь)ход) о)о напряжения преобразователя. а ronL)÷ .c, (;O l)Moynьсс) н н по>)ун(зл) е гыход))Ого ll )flp )d.eíè ) cOOTpclcTBует з))д )сниям, рд LI(. >;.)льны),. с Зс> )")1 эре))ия

06(clfetчения . рсбу fi(.(О (д I .0)IL)tit.cêîão

СОС Га Нд !3Ы Х(Э >>)101 О Г ИГ)Ь) ЛД l1 rp/I i) I(CTBB коммутаций ) t )) (L)>)eé сl; >Овои гхсмы. Г()ej)oBaTens)I0, Г)>3е>злдгеемый способ может быть исполь знд» при упр )f)n)=.-t)L)fa преобразователями, ))итдющил)и сисзсмы )))ирокоj! Lt3f) 33C>IIlfOCO 3В3 t3Ma TL13L) рОВа )3IIOf элек)ропри)3(зд 3, н TO)1 )L)cn» f рсцизио)I»ОГО и )зыгокОBОль ГНОГО э I(.i;т f >с)Г! ринодд

cI) о р hi у л д и 3 0 б 1> е т е )) и я

Способ упрднлс))ия гг>(„фдз)) ым f)erynL1f:óe f»iM прес>б>разпнд Ге )ем с; I1-rðaãiiûì снязднкыл1 регулир(:,)> 1)см ьзсзот).) 11 величины сред))его нд Г)плу))срио.,:з(з э))ачения ныХО, l)1010 )IДГIP ))I:Е) 1ИЯ, ЗДКЛЮ )3>OUI))L)CA Н том, что tt>op))it)> )От протинофдзные упрднлчющие сигнэлы для упрднле))1)я анодными

L кдтоднь ми вентилями каждой L13 фаз с адднной )дсзотой, а для анод»(>й и катод))ой групп основных вентилей разных фдз управляющие сиг))алы последовательно сдвигают на 60 эл. град. для каждого из основных вен илей модулируют управляющий сигнал на тактовых интервалах от 60 до

120 эл. град., и о г 240 до 300 эл. град., причем число модулирующих импульсов на соответствующих тактовых инзерналдх уменьшдезся с ростом выходной частоты F, причем на

))ачальной выходной частоте Fo каждый тдктоныи интервал разбивают нд И поды))тер1

) алов 1)родолжитель))остью Lo — 6 Г ц

6Еой с, т л и ч а ю шийся тем. что, с целью пынышения качества процесса регулирона),L;.) преобразователя, на всем диапазоне рагу>)и)зона)) 11я длительность так гоны х 1) оды и)орвалов плавно изменяют в соответствии

К с соотношением 1 =. „, при этом внутри

TaKToDblx с модуляцией управляющих сигнапоВ интервалов ндчдло каждого перьогÎ 11

) сзнец кдK+OIO последнего тактовых подь:tl

1684090

10 тервалов синхронизируют с началом и концом соответствующего тактового интервала, формирование каждого i-го по направлению к центру от начала и конца тактового интервала сигнала управления осуществляют в серединах соответствующих тактовых подынтервалов при изменении выходной частоты преобразователя от

А — Я + аВ

Fpдо F- =Fp

2 причем при изменении выходной частоты от Fp до

6в C + C 4- 412

2 половины тактовых интервалов формируют по импульсов сигналов управления с длительностьЛ,определяемой и.; функциональ1 2 1 1 ной зависимости А = 12. - (я - ) а при F > F = F на каждой половине так11 товых интервалов. формируют по i-1 импульсов сигналов управле}}ия основными вентилями с длительностью, определяемой из соотношения

6F 614 Ррт21 — 1 } сигнала управления формируют в середине каждого тактового интервала с длительностью А, определяемой из функциональной

1 — 2 (! — 1 1 К зависимости Л вЂ”

6F, при этом для Fo Г< 2Fo

Fp Я4 2)Fp — 2F N4i + +1) — 2

В—

М М 4-4 — 21 1 — 21}

С=

٠3 — 41} + 2 ! 1 — 2!)

45 для 2F F< (N — 1)Fp !

20 NFp — F

А=2iN;

 = N(N+2 — 2!)(1-2i);

С = 2N(1 — !);

D =- N(N — 2i)(2i-1);

30 для (N — 1)Fp S F 5 NFp

К=1, 1684890

pe <<Р

РУ фиг.Э

Фиг.O

Составитель В.Гордеев

Редактор Л,Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 3513. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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