SU1257782A1 - Method of controlling m-phase frequency converter with direct coupling,supplying power to load with leading current and back electromotive force - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к силовой преобразовательной технике, в частности к способам управлени  га-фазным преобразователем частоты с непосредственной св зью (НПЧ), преобразующим напр жение частоты f, в напр жение частоты f и используемым дл  питани  нагрузки с опережающим токо |И противоЭДС дл  регулировани  скорости синхронных двигателей (СД).The invention relates to power converter technology, in particular, to methods for controlling a g-phase frequency converter with direct coupling (NFC), which converts voltage f, to voltage f, and used to power the load with leading current | synchronous motors (SD).

Цель изобретени  - увеличение эффективности использовани  силовог оборудовани  преобразовател  и нагрузки .The purpose of the invention is to increase the efficiency of use of the power supply equipment of the converter and the load.

На фиг,1 приведена схема трехфазного мостового НПЧ, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие способ на фиг.З - диаграммы формировани  управл ющих импульсов при данном способе.Fig, 1 is a diagram of a three-phase bridge NFC implementing the proposed method; Fig. 2 shows timing diagrams illustrating the method. Fig. 3 shows control pulse generation diagrams for this method.

Преобразователь (фиг«1 содержит выпр мительные мосты 1-6; соединеные по известной схеме, и нагрузку в виде синхронного двигател  (СД).The converter (FIG. 1 contains rectifying bridges 1-6; connected according to a known scheme, and the load in the form of a synchronous motor (SD).

На фиг,2 прин ты следуюпще обознчени : 8 и 9 - кривые напр жений выпр мительных мостов I и 4; Ю - ток фазы А СД; 11 - ЭДС фазы АСД; 12 и 13 - кривые напр жени  выпр мительн мостов 3 и 6; 14 - линейное напр жение НПЧ; 15 - углы cf (S), Кривые токов и напр жений построены из услви , что сеть и входной трансформаIn FIG. 2, the concepts are as follows: 8 and 9 are the voltage curves of the rectifying bridges I and 4; Yu - current phase A SD; 11 - EMF phase of the SDA; 12 and 13 - stress curves of rectifying bridges 3 and 6; 14 - linear voltage of the NFC; 15 - angles cf (S), curves of currents and voltages are constructed from the condition that the network and the input transformer

тор - бесконечной мощности, синхрон- гый реактанс - Kf. 0,8, а коммутационный реактанс двигател  относительно велик, например, Х 0,5 (под коммутационным реактансом двигател  понимаем тот реактанс, который при известном способе определ л бы угол коммутации ), При данном способе этот реактанс вли ет только на степень фильтрации кривой тока двигател : чем он больше, тем крива  ближе к синусоидальной. При указанной величине Х токи ближайших 5-й, 7-й, 11-и и 13-й гармоник составл ют соответственно менее, чем 6,7; 4,8; 1,5; 1,3%. Поэтому при построении кривой тока 10 высшие гармонические не учтены.torus - infinite power, synchronous reactance - Kf. 0.8, and the switching reactance of the engine is relatively large, for example, X 0.5 (the switching reactance of the engine means the reactance, which with the known method would determine the switching angle). With this method, this reactance affects only the degree of filtration of the current curve engine: the bigger it is, the closer the curve is to a sinusoidal one. At the specified value, the X currents of the nearest 5th, 7th, 11th and 13th harmonics are respectively less than 6.7; 4.8; 1.5; 1.3%. Therefore, when constructing the current curve 10, the higher harmonics are not taken into account.

Пусть нагрузкой  вл етс  синхронный двигатель и на вентили вьшр мителей НПЧ периодически подают отпира- 55 висимости от величины Х| и тока нающие импульсы. Пусть в системе уста- но 8илс  стационарный периодический процесс и к рассматриваемому моментуLet the load be a synchronous motor and periodically, the NFC actuators are periodically unlocked on the value X | and current pulse pulses. Suppose that in the system there is a fixed 8s stationary periodic process and by the moment in question

грузки. При этом запас по коммутационной устойчивости превьшает величину выбранного угла в тем большейloads. At the same time, the margin of switching stability exceeds the magnitude of the selected angle to

времени tt time

Q ток провод т вентили вьшр мительных мостов 1 - 3, которые работают в вьтр мительном режиме. В момент tg в очередной раз подают отпирающие импульсы, при угле регулировани  по высокой частоте oi -О на соответствующие вентили мостов 2 и 3 и в последний раз за рассматрива емьй период низкой частоты на очередной вентиль моста 1. Поскольку вQ current is conducted by ventilators of the expansion bridges 1 - 3, which operate in the pilot mode. At the moment tg, the trigger pulses are once again delivered, at the high-frequency control angle oi –O to the corresponding gates of bridges 2 and 3 and for the last time during the considered period of low frequency to the next gate of the bridge 1. Since

интервале времениtime interval

tz tj , долженtz tj should

изменить направление ток 10 фазы Л , то в момент tp или несколько позже подают отпирающие импульсы на вен- тили моста 4, одновременные с вентил ми моста 1, но при угле ос « ЧГ , что соответствует инверторному режиму работы этого йыпр мител . Поэтому , как только в момент t, ток 1дchange the direction of the current 10 of the phase L, then at time tp or some time later the triggering pulses are applied to the fans of bridge 4, which are simultaneous with the valves of bridge 1, but at an angle of black, which corresponds to the inverter mode of operation of this terminal. Therefore, as soon as at time t, the current is 1d

спадает до нул , он сразу же изменит знак и начнет по вентил м моста 4 навстречу напр жению питающей сети,it drops to zero, it will immediately change the sign and start on the valves of bridge 4 towards the supply voltage,

В момент t,., по-прежнему подают отпирающие импульсы на вентили вы- пр мительньк мостов 2 и 3 при oi О, и .впервые за этот такт низкой частоты на одноименные с ни ми вентили моста также при oi 0. Выпр митель 4 сразу же переходит в вьтр ми- тельный режим. Дальнейша  работа вьшр мительных мостов 1 - 6 НПЧ происходит аналогично рассмотренному.At the time t,.., The triggering pulses of the bridges 2 and 3 at oi O, and .For the first time in this low frequency cycle, the bridge valves of the same name with oi 0 are also supplied for the first time during this low frequency cycle. the same goes to the highlight. Further work on the construction of bridges 1–6 of the NPR is similar to that considered.

Как следует из кривых 8,9,12,13, выпр мительные мосты НПЧ работаютAs follows from curves 8, 9, 12, 13, rectifying bridges of the NFC operate

при углах регулировани  ot , соответствующих вьтр мительному режиму в течение интервалов в емени, равных половине цериода частоты t (с точностью до такта несзпцей частоты) и,at angles of adjustment ot corresponding to the termination mode during intervals in frequency equal to half of the ceriod of frequency t (with an accuracy of a step of a different frequency) and,

кроме того, в начале каждого пакета отпирающих импульсов - при углах регулировани , соответствующих инвер- торному режиму работы. Поэтому эти кривые и крива  14 стабильны и неIn addition, at the beginning of each packet, the trigger pulses are at the control angles corresponding to the inverter mode of operation. Therefore, these curves and curve 14 are stable and not

завис т от величины Х|.depend on the value of X |.

При применении данного способа крива  выходного напр жени  преобра зовател  становитс  стабильное и првы- шаетс  коэффициент мощности НПЧ.When this method is used, the output voltage curve of the converter becomes stable and the power factor of the NFC is exceeded.

Степень этого повьшени  тем больше, чем больше величина Xj и чем больше ток нагрузки. Величина угла опережени  тока нагрузки может быть установлена минимальной: tf 8 вне загрузки . При этом запас по коммутационной устойчивости превьшает величину выбранного угла в тем большейThe degree of this increase is greater, the greater the value of Xj and the greater the load current. The magnitude of the advance current of the load can be set to the minimum: tf 8 outside load. At the same time, the margin of switching stability exceeds the magnitude of the selected angle to

степени, чем больше величина Х (Как это следует из кривых 8,9,10, мгно- венна  величина ЭДС 1I в течение времени, соизмеримого с углом ц , превышает максимальную величину вы- пр мленного напр жени  и после того, как произошел перевод выпр мител  из инверторного режима работы в вьтр - мительный режим). degree, the greater the value of X (As it follows from curves 8.9,10, the instantaneous value of the EMF 1I for a time commensurate with the angle η exceeds the maximum value of the output voltage and after the mitel from inverter mode to down mode).

С увеличением времени работы выпр  мителей НПЧ увеличиваетс  использование вентилай по току. Только за счет уменьшени  коэффициента формы тока Kjp использование увеличиваетс  на 10%. Благодар  же одновременному уменьшению угла и стабилизации криво напр жени  степень использовани  вентилей увеличиваетс  еще больше.With an increase in the operating time of the NFC rectifiers, the use of current fans increases. Only by reducing the current shape factor Kjp is the utilization increased by 10%. Due to the simultaneous reduction of the angle and stabilization of the curvature voltage, the degree of use of the valves increases even more.

Минимизаци  угла Cf , особенно заметна  в режиме перегрузки или при питании НПЧ от источника созимеримой мощности, приводит к уменьшению времени совместной работы противофазных выпр мителей (в пределе до одного такта несущей частоты - фиг.2). По- этому данный способ позвол ет осуществл ть непрерывный перевод тока нагрузки с одних вентильных групп на противофазные без уравнительного ток между ними. С применением данного способа исключаютс  периодические режимы двзгхфазного короткого замыкани  СД, что вместе с повышением его Кд повьш1ает эффективность использовани  двигател , уменьшает пульсации момента на его валу и улучшает виброакустические характеристики двигател  и мехаиизма, снижает их износ.Minimization of the Cf angle, especially noticeable in the overload mode or when the NFC is powered from a source of comparable power, leads to a decrease in the time of joint operation of the antiphase rectifiers (in the limit to one frequency carrier frequency, figure 2). Therefore, this method allows the continuous transfer of load current from one valve group to antiphase without a balancing current between them. Using this method eliminates the periodic modes of two-phase short-circuiting SD, which, together with an increase in its Cd, increases the efficiency of engine use, reduces moment pulsations on its shaft and improves the vibro-acoustic characteristics of the engine and mechanism, reduces their wear.

Способ Позвол ет исключить из состава НПЧ сглаживакиций реактор. The method allows to exclude a reactor from the composition of the NFC smoothing.

Вместе со снижением коэффициента формы тока К- и увеличением К это приводит к увеличению КПД системы источника питани  - .НПЧ-СД.Together with a decrease in the current form factor K- and an increase in K, this leads to an increase in the efficiency of the power supply system — .NPCh-DM.

Принцип построени  системы управлени  определ етс  временными диаграммами формировани  управл ющих импульсов. На фиг.З прин ты следующие обозначени : 16, 17 - последовательности импульсов управлени  вентильным мостом I дл  работы соответственно в вьтр мительном и инвертор- ном 4)ежимах; 18, 19 - то же, но дл  моста 4; 20 - суммарное напр жение управлени  мостами 1,4; 21 - напр жение управлени  мостом 1; 22 - напр жение управлени  мостом 4; 23 и 24 - соответственно последовательности управл ющих импульсов мостов и при известном способе; 25 и 26 - напр жений управлени  мостами 1,4 при общеизвестном раздельном управлении.The principle of construction of the control system is determined by the timing diagrams of the formation of control pulses. In FIG. 3, the following designations are adopted: 16, 17 —sequences of control pulses of the valve bridge I for operation, respectively, in the trigger and inverter 4) modes; 18, 19 - the same, but for bridge 4; 20 — total bridge control voltage 1.4; 21 - bridge control voltage 1; 22 - bridge control voltage 4; 23 and 24, respectively, of the sequence of control pulses of bridges and with the known method; 25 and 26 are the control voltages of bridges 1.4 with the commonly known separate control.

Смена пол рности кривой напр жени  при предлагаемом способе совпадает с моментом перевода очередного ВМ из инверторного режима работы в выпр мительный и определ етс  моментом подачи первого отпирающего импульса каждой пачки из последовательностей импульсов J6,18. Поэтому изменение знака напр жени  происходит скачкообразно. По этой же причине способ не накладьшает ограничений на кратность входной и выходной частот . Отношение частот может быть выражено дробным числом. На фиг.З дл  нагл дности иллюстрации способа соотношение частот выбрано 2:1.The change in polarity of the voltage curve in the proposed method coincides with the moment of transfer of the next VM from the inverter to the rectifier mode of operation and is determined by the moment of applying the first unlocking pulse of each pack from the sequences of pulses J6.18. Therefore, a change in the sign of the voltage occurs spasmodically. For the same reason, the method does not impose restrictions on the multiplicity of the input and output frequencies. Frequency ratio can be expressed as a fractional number. In FIG. 3, for the clarity of the illustration of the method, the frequency ratio is 2: 1.

Составитель Г.Мыцык Редактор И.Сегл ник Техред Л.Сердюкова Корректор М.ШарошиCompiled by G. Mytsyk Editor I. Segle nick Tehred L. Serdyukova Proofreader M. Sharoshi

Заказ 5036/54Тираж 631.ПодписноеOrder 5036/54 Circulation 631.Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, 1Москва,Ж-35 Раушска : наб., д.А/5for inventions and discoveries 113035, 1 Moscow, Zh-35 Raushsk: emb., d.A / 5

Производственко-полиграфическое предпри тие, 1г .Ужгород,ул,Проектна ,4Production and printing company, 1g. Uzhgorod, ul, Proektna, 4

Claims (1)

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ т-ФАЗНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С НЕПОСРЕД- . СТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ, ПИТАЮЩИМ НАГРУЗКУ С ОПЕРЕЖАЮЩИМ ТОКОМ И ПРОТИВОЭДС, путем периодической подачи на вентили выпрямителей преобразователя отпирающих импульсов при углах регулирования, соответствующих выпрямительному режиму работы, о тли чающий- ся тем, что, с целью увеличения эффективности использования силового оборудования преобразователя и нагрузки, увеличивают интервалы времени, в течение которых подают .отпирающие импульсы на вентили очередного выпрямителя путем подачи в начале полуволны тока одного или нескольких дополнительных отпирающих импульсов при углах регулирования, соответствующих инверторному режиму работы выпрямителя, а также путем удлинения интервалов времени, в течение которых подают отпирающие импульсы при углах регулирования, соответствующих выпрямительному режиму работы, так, что суммарный интервал времени указанной подачи импульсов становится равным или большим половины периода выходной частоты.METHOD FOR CONTROL OF THE T-PHASE FREQUENCY CONVERTER WITH NON-MEDIA. BY WALL COMMUNICATION, SUPPLYING LOADS WITH RUNNING CURRENT AND ANTIVOEDOV, by periodically supplying to the rectifier valves of the converter rectifier impulse pulses at control angles corresponding to the rectifier operation mode, they are increased by increasing the efficiency of using the converter power equipment and load the time intervals during which the. unlocking pulses at control angles corresponding to the inverter mode of operation of the rectifier, as well as by lengthening the time intervals during which filing unlocking pulses at control angles corresponding to the rectifier mode of operation, so that the total time interval of the specified supply of pulses becomes equal to or greater than half the output period frequency. 1257782 А1 « 12577821257782 A1 "1257782