×
18.05.2019
219.017.5783

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЕ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (ВАРИАНТЫ)

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное с широтно-импульсной модуляцией может быть использован в системах управления преобразователями частоты. Достигаемый технический результат - повышение качества работы электропривода в установившемся режиме и переходных режимах за счет исключения постоянных составляющих в выходном напряжении автономного инвертора на субгармонических частотах. Способ преобразования заключается в сравнении опорного пилообразного сигнала с положительной и инвертированной отрицательной полуволнами задающего (синусоидального) сигнала, причем при переходе задающего сигнала через ноль опорный пилообразный сигнал сбрасывают в начальное состояние, которое заранее определено и находится в диапазоне от нуля до максимума. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления преобразователями частоты.

Известны способы преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), в основе которых лежит принцип наложения синусоидального сигнала задания на пилообразный сигнал несущей частоты ШИМ, реализованные по принципу двуполярной широтно-импульсной модуляции (Н02М 7/527, Н02Р 5/175, RU 2012989 C1, 20.06.2004). Указанный способ имеет недостаток - большое искажение напряжения по сравнению с инверторами с однополярной широтно-импульсной модуляцией (ОШИМ).

Наиболее близким взятым за прототип является способ управления преобразователем напряжения с ОШИМ (Н02М 7/527, RU 2071634 C1, 01.10.1997 и фиг.1). Квазисинусоидальное напряжение формируется путем однополярной широтно-импульсной модуляции при сравнении пилообразного сигнала несущей частоты с синусоидальным сигналом задания с инвертированной отрицательной полуволной, что отображено на фиг.1,

где

U - напряжение;

t - время;

UЗ - сигнал задания;

UП - опорный пилообразный сигнал;

F - коммутационная функция управления силовыми ключами.

Данный способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное с широтно-импульсной модуляцией реализуется путем сравнения по модулю задающего синусоидального сигнала с опорным пилообразным сигналом, по результату сравнения формируется сигнал управления силовыми ключами.

Недостатком данного способа является ухудшение качества работы электропривода в установившемся режиме и переходных режимах за счет появления, при определенных соотношениях частоты пилообразного сигнала и частоты сигнала задания, постоянных составляющих в выходном напряжении автономного инвертора напряжения (АИН), ухудшающих работу электроприводов в установившемся режиме и в переходных процессах за счет возникновения постоянных составляющих в токах фаз (до 20% от номинала) и, как следствие, дополнительных пульсаций вращающегося момента.

Постоянные составляющие появляются в том случае, если в периоде управляющего напряжения (TЗ) на входе АИН укладывается целое (четное или нечетное в зависимости от способа организации ШИМ) число периодов опорного пилообразного напряжения (TП), вольт-секундная площадь работы верхних и нижних силовых ключей (см. фиг.1) неодинакова. Если же в периоде управляющего напряжения укладывается дробное число периодов пилообразного напряжения, то возможно появление биений (постоянная составляющая изменяется по уровню и знаку с некоторой частотой, зависящей от соотношения частот управляющего и пилообразного напряжений), среднее значение постоянной составляющей при этом равно нулю. Критические (субгармонические) частоты (fКР), на которых возникают наибольшие постоянные составляющие, можно определить как

где - целые числа;

fП - частота пилы широтно-импульсной модуляции.

Чем меньше n, тем больше постоянные составляющие.

Технический результат предлагаемого способа - повышение качества работы электропривода в установившемся режиме и переходных режимах за счет исключения постоянных составляющих в выходном напряжении автономного инвертора на субгармонических частотах, что позволит исключить постоянные составляющие в токах фаз и вызванные ими колебания вращающего момента.

Технический результат достигается двумя вариантами способа.

По первому варианту способ осуществляется следующим образом:

преобразование постоянного напряжения в квазисинусоидальное реализуется путем сравнения опорного пилообразного сигнала с положительной и инвертированной отрицательной полуволнами задающего (синусоидального) сигнала, причем при каждом переходе синусоидального сигнала задания через ноль пилообразный сигнал должен сбрасываться в начальное состояние. Начальное состояние должно быть постоянно, а величина его находиться в диапазоне от нуля до максимума пилы.

Структурная схема АИН по предложенному способу показана на фиг.2. Временные диаграммы, поясняющие предложенный способ, представлены на фиг.3, в них начальным состоянием выбрано нулевое значение пилы, где приняты следующие обозначения:

1 - блок вычисления перехода через ноль;

2 - блок формирования пилы;

3, 4 - сумматор;

5, 6 - нуль-орган;

7 - блок силовой части АИН;

S - сигнал сброса пилы в начальное состояние;

F1, F2 - коммутационная функция управления силовыми ключами верхнего и нижнего плеча АИН соответственно;

UАИН - выходное напряжение АИН.

Приведенный на фиг.2 АИН работает следующим образом.

Синусоидальный сигнал задания UЗ поступает на блок вычисления перехода через ноль 1, представляющий из себя набор логических операций, определяющих момент перехода через ноль, и формирующий в этот момент логический сигнал S, который вместе с сигналом fП поступает на блок вычисления пилы 2. Выходом блока 2 является пилообразный сигнал UП, сбрасываемый в начальное значение в моменты перехода сигнала задания UЗ через ноль. Далее синусоидальный сигнал задания UЗ вычитается из пилообразного сигнала UП в сумматоре 3, а в сумматоре 4 складывается с UП. Результирующие сигналы с сумматоров поступают на два независимых нуль-органа 5 и 6 соответственно, выходом которых являются коммутационные функции F1 и F2 для управления верхними и нижними ключами соответственно, находящимися в блоке силовой части АИН 7, выходом которого является квазисинусоидальное напряжение требуемой частоты UАИН.

По второму варианту способ осуществляется следующим образом:

преобразование постоянного напряжения в квазисинусоидальное реализуется путем сравнения положительной полуволны задающего (синусоидального) сигнала с опорным пилообразным сигналом, а инвертированной отрицательной полуволны с дополнительным пилообразным сигналом. Причем опорный пилообразный сигнал сбрасывается в начальное состояние при переходе сигнала задания сигнал через ноль с отрицательной плоскости в положительную, а дополнительный при переходе с положительной плоскости в отрицательную. Начальное состояние должно быть постоянно, а величина его находиться в диапазоне от нуля до максимума пилы.

Структурная схема АИН по предложенному способу показана на фиг.4. Временные диаграммы, поясняющие предложенный способ, представлены на фиг.5, в них начальным состоянием выбрано нулевое значение пилы, где приняты следующие обозначения:

1 - блок вычисления перехода через ноль;

2, 8 - блок вычисления пилы;

3, 4 - сумматор;

5, 6 - нуль-орган;

7 - блок силовой части АИН;

UП1, UП2 - сигнал пилообразного напряжения;

S1, S2 - сигнал сброса пилы в начальное состояние.

Приведенный на фиг.4 АИН работает следующим образом.

Синусоидальный сигнал задания UЗ поступает на блок вычисления перехода через ноль 1, представляющий из себя набор логических операций, определяющих момент перехода через ноль, и формирующий в зависимости от направления перехода (с отрицательной в положительную или с положительной плоскости в отрицательную) логический сигнал S1 или 52, который вместе с сигналом fП поступает на блоки вычисления пилы 2 и 8. Выходом блоков 2 и 8 являются пилообразные сигналы UП1 и UП2 соответственно, сбрасываемые в начальное значение в моменты перехода сигнала задания UЗ через ноль. Далее синусоидальный сигнал задания UЗ вычитается из пилообразного сигнала UП1 в сумматоре 3 и складывается с пилообразным сигналом UП2 в сумматоре 4. Результирующие сигналы с сумматоров поступают на два независимых нуль-органа 5 и 6 соответственно, выходом которых являются коммутационные функции F1 и F2 для управления верхними и нижними ключами соответственно, находящимися в блоке силовой части АИН 7, выходом которого является квазисинусоидальное напряжение требуемой частоты UАИН.

В силу того, что величина постоянных составляющих пропорциональна частоте задания, наибольший эффект от предложенного способа достигается на частотах, близких к максимальным.

Таким образом, предложенный способ преобразования в сравнении с прототипом позволяет при сохранении всех достоинств ОШИМ значительно снизить колебания токов двигателя в переходных процессах, полностью исключить несимметрию фазных токов в установившихся режимах, связанную с соотношением частот задания и опорной пилы ШИМ, и тем самым улучшить качество переходных процессов в электроприводе за счет исключения постоянных составляющих в выходном напряжении автономного инвертора на субгармонических частотах.

Реализация заявленного способа в опытном образце дала положительные результаты и предполагается к использованию с 2008 года.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 12.
27.10.2013
№216.012.7b76

Устройство для частотного пуска и регулирования скорости высоковольтного синхронного электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для плавного пуска шаровых мельниц, конвейеров, вентиляторов со статической нагрузкой на валу и большими маховыми массами, а также других аналогичных производственных механизмов. Технический результат предлагаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497268
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.01.2014
№216.012.9d14

Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированном электроприводе и преобразовательной технике. Технический результат - снижение массогабаритных показателей. В высоковольтном частотно-регулируемом электроприводе нерегулируемый преобразователь высокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505918
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.04.2014
№216.012.bdd0

Способ электронагрева нефтескважины нефтедобывающего комплекса и устройство для его реализации

Изобретение относится к области электротехнологии в нефтедобывающей промышленности, может быть использовано для очистки эксплуатационных колонн, скважин от парафиновых и других отложений. Способ электронагрева нефтескважины нефтедобывающего комплекса заключается в электрической цепи для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514332
Дата охранного документа: 27.04.2014
10.06.2014
№216.012.cc38

Устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в релейной защите линий электропередачи, предназначенной для реализации токовой защиты линии электропередачи. Технический результат изобретения - повышение надежности и упрощение защиты линии электропередачи. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518051
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.01.2015
№216.013.17be

Многоуровневый повышающий преобразователь постоянного напряжения в трехфазное промышленной частоты

Изобретение относится к преобразовательной технике, широко применяемой, например, в солнечной энергетике. Технический результат заявляемого решения - улучшение массогабаритных показателей и расширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения работы на трехфазную нагрузку и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537506
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.04.2016
№216.015.318f

Способ ввода дискретного сигнала в устройство релейной защиты и автоматики и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способам измерения и оценки состояния дискретных входов (ДВ) устройств релейной защиты и автоматики (РЗА). Техническим результатом является повышение надежности работы ДВ в части предотвращения отказов срабатываний и ложных срабатываний. Для этого в рамках способа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580793
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.02.2019
№219.016.bcd8

Пакетный переключатель

Изобретение относится к области электротехники, в частности электрическим низковольтным аппаратам. Технический результат - повышение износостойкости и упрощение конструкции. Пакетный переключатель содержит набор контактных элементов, расположенных в изоляционных корпусах, фиксирующий механизм с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002285971
Дата охранного документа: 20.10.2006
20.02.2019
№219.016.c14d

Устройство для контроля состояния ключей высоковольтного вентильного преобразователя

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам контроля и защиты преобразователей, и может быть использовано для контроля состояния силовых ключей в высоковольтных преобразователях с напряжением 3-15 кВ, предназначенных, например, для запуска электродвигателей....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002417498
Дата охранного документа: 27.04.2011
11.03.2019
№219.016.db69

Устройство для плавного пуска группы электродвигателей

Изобретение относится к области электротехники, а именно к системам управления, и может быть использовано для управления группой электродвигателей в насосных и компрессорных станциях на магистральных газонефтепроводах, на машиностроительных, металлургических и др. предприятиях. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002421874
Дата охранного документа: 20.06.2011
20.03.2019
№219.016.e845

Тиристорное устройство для плавного частотного пуска высоковольтного синхронного электродвигателя (варианты)

Изобретения относятся к области электротехники и могут быть использованы для плавного пуска шаровых мельниц, конвейеров, вентиляторов со статической нагрузкой на валу и большими маховыми массами, а также других аналогичных производственных механизмов. Технический результат заявляемых устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002455747
Дата охранного документа: 10.07.2012
Показаны записи 1-3 из 3.
27.10.2013
№216.012.7b76

Устройство для частотного пуска и регулирования скорости высоковольтного синхронного электродвигателя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для плавного пуска шаровых мельниц, конвейеров, вентиляторов со статической нагрузкой на валу и большими маховыми массами, а также других аналогичных производственных механизмов. Технический результат предлагаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497268
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.03.2019
№219.016.e845

Тиристорное устройство для плавного частотного пуска высоковольтного синхронного электродвигателя (варианты)

Изобретения относятся к области электротехники и могут быть использованы для плавного пуска шаровых мельниц, конвейеров, вентиляторов со статической нагрузкой на валу и большими маховыми массами, а также других аналогичных производственных механизмов. Технический результат заявляемых устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002455747
Дата охранного документа: 10.07.2012
24.05.2019
№219.017.6057

Способ преобразования постоянного напряжения в квазисинусоидальное с векторной широтно-импульсной модуляцией

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления инвертором с широтно-импульсной модуляцией для преобразователей частоты. Техническим результатом является повышение качества работы электропривода в установившемся режиме и переходных режимах за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002402867
Дата охранного документа: 27.10.2010
+ добавить свой РИД