Результат интеллектуальной деятельности: Способ управления частотным преобразователем

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в мощных преобразователях. Наиболее близким по сути является способ /1, 2/ управления преобразователем, состоящий в сравнении опорного сигнала с модулирующими синусоидами трех фаз и выработки импульсов управления по результатам этого сравнения. Недостаток способа состоит в больших помехах, создаваемых преобразователем. В однофазном режиме, когда три фазы работают синфазно /3/ и их импульсы управления совпадают, происходит наложение скачков токов и напряжений, в результате чего помехи усиливаются.

Техническим результатом изобретения является повышение электромагнитной совместимости. Технический результат достигается за счет того, что в однофазном режиме, при котором все три фазы работают параллельно на общую нагрузку, производят взаимный сдвиг фаз одного из сигналов в двух фазах в разном направлении по отношению к третьей фазе. Дополнительно указанный сдвиг принимают равным одной трети периода широтно-импульсной модуляции.

На чертеже приведена структурная схема трехфазного преобразователя для реализации способа. Схема содержит выпрямительно-инверторные блоки 1, 2, 3, присоединенные к сетевому трансформатору 4 входами, а выходами через Г-образные L-C фильтры 5, 6, 7 они связаны с выходными трансформаторами 8, 9, 10. Последние связаны с переключателем 11 (см., например, /3/), к выходу которого подключается нагрузка (не показана). Блок 12 уставки напряжения соединен с блоками 13, 14, 15 модулирующих сигналов, которые представляют собой умножители, на второй вход которых подаются синусоиды постоянной амплитуды от задатчика 16 частоты. В одной фазе это производится непосредственно, а в двух других через блоки 17, 18 фазового сдвига, которые обеспечивают фазовый сдвиг на 1/3 периода: в трехфазном режиме - основной частоты (10-50 Гц), в однофазном - высокой частоты модуляции (1-10 кГц). Переключение осуществляется блок контактом 19 переключателя 11. Нуль-органы (двухполярные) 20-22 входами соединены с блоками 13-15 и генератором 23 пилы. Способ реализуется следующим образом. Сетевое напряжение через трансформатор 4 подается в выпрямительно-инверторные блоки 1, 2, 3, где оно выпрямляется, фильтруется и инвертируется в квазисинусоидальное напряжение методом широтно-импульсной модуляции. После этого с помощью Г-образных L-C фильтров 5, 6, 7 оно превращается в синусоидальное. В зависимости от положения переключателя 11 на выходе имеется или трехфазное напряжение или однофазное. Частоту (порядка 0-50 Гц) выходного напряжения задают с помощью задатчика 16, а величину - блока 12 уставки. После перемножения этих сигналов в блоках 13-15 на вход нуль-органов 20-22 поступают сигналы задания частоты и напряжения, которые сравниваются с высокочастотным пилообразным сигналом (1-10 кГц) генератора 23. На выходе нуль-органов 20-22 образуются широтно-модулированные прямоугольные сигналы управления. В трехфазном режиме в трех каналах на вход блоков 13-15 поступают сдвинутые на 1/3 периода заданной низкой частоты (0-50 Гц). Поэтому на выходе всего преобразователя имеется система трехфазных напряжений. В однофазном режиме переключатель 11 контактом 19 изменяет фазовый сдвиг блоков 17-18 на значительно меньшую величину -1/3 периода высокой частоты генератора 23. Поэтому на выходе трех трансформаторов 8-10 имеются напряжения, практически совпадающие по фазе, и три фазы работают параллельно. Сдвиг одного из сигналов (возможен и опорного 23, а в данном случае модулирующего 14, 15), участвующих в выработке импульсов управления путем сравнения их между собой ведет к тому, что скачки тока и напряжения в моменты коммутации вентилей в блоках 1-3, разносятся по времени, поэтому наводки становятся слабее (хотя и чаще), потому что помехи возникают в моменты переключений транзисторов и связаны со скачками тока (и напряжения) через эти приборы и их защитные P-C цепи. Время переключения транзистора 1-2 мкс, а типовые времена зарядки-разрядки конденсаторов в защитных R-C цепях составляют 5-30 мкс. Поэтому для снижения уровня помех достаточен был и такой малый разнос времен коммутации транзисторов. Сдвиг на 33% периода при частоте модуляции 10 кГц равен 33 мкс, что вызовет на основной частоте 50 Гц разброс мощности около 1%, т.е. незначителен. Таким образом, обеспечивается снижение радио и электромагнитных помех. Кроме того, снижаются и высшие гармоники в выходном напряжении.

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение №2389128, кл. H02P 27/08, Н02М 7/5395.

2. Патент РФ на изобретение №2326486, кл. H02P 27/08.

3. Патент РФ на полезную модель №119544, кл. H02M 5/451.