CS212497B1 - Zapojení regulačního obvodu, zejména pro střídače regulovaného pohonu se synchronním motorem - Google Patents

Abstract

Zapojení regulačního obvodu, zejména pro střídače regulovaného pohonu se -synchronním motorem, se vyznačuje zejména následujícími vlastnostmi: řídicí pulsy pro tyristory střídače jsou nastaveny na maximální uvažovaný předstih vůči mezi přirozené komutace. Zapojením podle vynálezu se skutečný okamžik zapálení tyristoru zpožauje tak, aby v každém provozním stavu střídače byla zachována pouze nutná ochranná doba tyristorů. Ve svém důsledku to znamená zvýšení využitelné výkonové hranice pohonu při provozu ve všech čtyřech kvadrantech. Obvod pro číslicové řízení předstihu je řešen tak, že je vyhodnocován okamžik zániku proudu a mez přirozené komutace (průsečík průběhů fázových napětí komutujících fází) a na základě rozdílnosti obou reálných časů je bu5 zvětšován, nebo zmenšován úhel předstihu střídače. Vlastní zpoždovací obvod je realizován pomocí čítačů a číslicového komparétoru, skutečná ochranná doba se zjištuje pomooí referenčního kmitočtu.

Description

Vynález se týká zapojení regulačního obvodu, zejména pro střídače regulovaného pohonu se synchronním motorem, sestávající z čítačů, komparátorů, paměti a přepínače.

Při napájení synchronního motoru z polovodičového měniče kmitočtu jsou vlastnosti pohonu značně ovlivněny řídicím úhlem střídače, připojeného svým střídavým výstupem na svorky motoru. Využíváme-li ke komutaci ventilů střídače indikované napětí motoru, můžeme nastavit maximálně takový řídicí úhel, aby byla do okamžiku průsečíku fázových napětí komutujíeích fází zachována doba pro obnovení hradící schopnosti polovodičových prvků s dostatečnou bezpečností.

Z rozboru vlastnosti pohonu vyplývá, že dosahuje nejvýhodnějších parametrů při práci střídače na mezi přirozené komutace.

Stávající pohony jsou řešeny s pevným nastavením řídicího úhlu střídače a proudovým omezením, při jehož maximální hodnotě pracuje střídač s potřebnou bezpečností blízko meze přirozené komutace. Dokonalejší zapojení využívají zadání proměnného řídicího úhlu v závislosti na proudu. Nerespektuje se však to, že při různé otáčivé rychlosti je nutno zajistit přibližně konstantní dobu pro obnoveni hradící schopnosti polovodičových prvků, zatímco doba komutace při konstantním proudu a nabuzení klesá až do určité minimální rychlosti nepřímo úměrně.

Nastavíme-li tedy optimální poměry při nejvyšší otáčivé rychlosti, prodlužuje se s klesajícími otáčkami skutečná ochranná doba a pracovní bod pohonu se vzdaluje od optimálního.

Uvedené nevýhody jsou podstatně odstraněny zapojením regulačního obvodu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že výstup prvního zdroje proměnného kmitočtu je zapojen jednak na čítač pracovního kmitočtu a jednak na přepínač, čítač pracovního kmitočtu, zapojený na výstup zdroje spouštěcího zapalovacího impulsu, je zapojen na komparátor pracovního signálu, přepínač je zapojen přičítacím a odečítacím výstupem na pamět zpoždění, která je zapojena na komparátor referenčního signálu, na čítač referenčního kmitočtu je zapojen jednak výstup zdroje signálu nulového proudu a jednak výstup zdroje proměnného kmitočtu.

Čítač referenčního kmitočtu je zapojen přes komparátor referenčního signálu na přepínač, který je připojen na výstup zdroje signálu rovnosti fázových napětí, kde na komparátor referenčního signálu je připojena referenční pamět, přičemž výstup zapojení je tvořen výstupem zpožděného zapalovacího impulsu komparátoru pracovního signálu.

Výstup prvního zdroje proměnného kmitočtu je zapojen na n čítačů pracovního kmitočtu, na které je zapojeno n výstupů zdrojů spouštěcího zapalovacího impulsu.

Čítače pracovního kmitočtu jsou zapojeny na n komparátorů pracovního signálu, na které je zapojena pamět zpoždění. Výstupy zapojení jsou tvořeny výstupy zpožděného zapalovacího impulsu komparátorů pracovního signálu.

Výhodou je to, že skutečná ochranné doba je regulována na minimální hodnotu. Řídicí pulsy jsou nastaveny na maximální uvažovaný předstih vůči mezi přirozené komutace. Pomocí číslicového zařízení je zpožďován okamžik sepnutí polovodičových prvků střídače tak, aby v každém provozním stavu byla zachována konstantní ochranná doba.

Příklad provedení vynálezu je na připojených výkresech, kde na obr. 1 je blokové schéma regulačního obvodu a na obr. 2 je znázorněn časový průběh elektrických veličin v době komutace. Na obr. 1 je blokové schéma regulačního obvodu.

Výstup fl proměnného kmitočtu je zapojen jednak na čítač pracovního kmitočtu ČPK a jednak na přepínač P. Čítač pracovního kmitočtu ČPK. zapojený na výstup ZI1 zdroje spouštěcího zapalovacího impulsu, je zapojen na komparátor pracovního signálu KPS.

Přepínač P je zapojen přičítaeím a odečítačím výstupem ££, £2 na paměť zpoždění P£, která je zapojena na komparátor referenčního signálu KRS. Na čítač referenčního kmitočtu ČRK je zapojen jednak výstup I zdroje signálu nulového proudu a jednak výstup f2 druhého zdroje proměnného kmitočtu.

Čítač referenčního kmitočtu ČRK je zapojen přes komparátor referenčního.signálu KRS na přepínač £, který je připojen na výstup U zdroje signálu rovnosti fázových napětí, kde na komparátor referenčního signálu KRS je připojena referenční paměť RP.

Výstup zapojení je tvořen výstupem ZI2 zpožděného zapalovacího impulsu komparátoru pracovního signálu KPS. Výstup fl. prvního zdroje proměnného kmitočtu je zapojen na a čítačů pracovního kmitočtu ČPKn. na které je zapojeno q výstupů Zlín zdrojů spouštěcího zapalovacího impulsu. Čítače pracovního kmitočtu ČPKn jsou zapojeny na q komparétorů pracovního signálu KPSq. na které je zapojena paměť zpoždění PZ. Výstupy zapojení jsou tvořeny výstupy ZI2n zpožděného zapalovacího impulsu komparétorů pracovního signálu KPSn.

Impuls, který přijde z výstupu Zlí zdroje spouštěcího zapalovacího impulsu v okamžiku maximálního nastaveného předstihu a nastaví výchozí čaa čítače proměnného kmitočtu ČPK. uvolní čítač proměnného kmitočtu ČPK. který začne počítat impulsy z výstupu fl prvního zdroje proměnného kmitočtu, úměrné rychlosti otáčení motoru.

Stav čítače proměnného kmitočtu ČPK je v komparátoru pracovního signálu KPS porovnáván se stavem paměti zpoždění PZ a v okamžiku shody se vyšle z výstupu komparátoru pracovního signálu KPS zpožděný zapalovací impuls, objevící se na výstupu Z12 zpožděného zapalovacího impulsu.

Znamená to, že spouštěcí zapalovací impuls na výstupu Zlí zdroje spouštěcího zapalovacího impulsu se zpožděním, daným obsahem zpoždění PZ se přemění na zpožděcí zapalovací impuls, který se objeví na výstupu ZI2 zpožděného zapalovacího impulsu.

Tento zpožděný zapalovací impuls uvede příslušný spínací prvek střídače do vodivého stavu. Vlivem vnitřního napětí motoru dojde po určité době ke komutaci tohoto prvku. Při zániku proudu ve spínacím prvku získáme signál nulového proudu na výstupu 1 zdroje signálu nulového proudu, který nastaví výchozí stav a spustí čítač referenčního kmitočtu ČRK. který počítá pulsy referenčního konstantního kmitočtu na výstupu f2 druhého zdroje proměnného kmitočtu.

Referenční paměť RP obsahuje časový údaj o ochranné době spínacího prvku, tzn. o mezní době mezi signálem nulového proudu a signálem rovnosti fázových napětí, který se objevuje na výstupu U zdroje signálu rovnosti fázových napětí komutujicích fází U1. U2.

Při rovnosti obsahu referenční paměti RP a čítače referenčního kmitočtu ČRK vyšle komparétor referenčního signálu KRS impuls, který spolu se signálem rovnosti fázových napětí řídí přepínač P. Na tento přepínač P je také připojen proměnný kmitočet výstupu f1 prvního zdroje proměnného kmitočtu.

Paměť zpoždění PZ. nastavená na základní hodnotu zpoždění spouštěcího zapalovacího impulsu výstupu Zlí zdroje spouštěcího zapalovacího impulsu je řízena přepínačem £ tak, že pokud impuls z komparátoru referenčního signálu KRS předchází signál výstupu U zdroje signálu rovnosti fázových napětí, je doba mezi signálem výstupu I zdroje signálu nulového proudu a signálem výstupu U zdroje signálu rovnosti fázových napětí nadměrně dlouhá a přepínač P na dobu překračující ochrannou dobu to přičítá impulsy výstupu f1 prvního zdroje proměnného kmitočtu k základní době zpoždění a celkové doba zpoždění se prodlouží,

V opačném případě, tzn. pokud signál rovnosti fázových napětí přijde před signálem z výstupu komparátoru referenčního signálu KRS. se impulsy proměnného kmitočtu výstupu fl. prvního zdroje proměnného kmitočtu odečítají od obsahu paměti zpoždění PZ po dobu danou rozdílem mezi oběma signály. Znamená to, že ochranné doba klesla pod bezpečnostní hranici a zpožděni spouStěcího zapalovacího impulsu výstupu Zlí zdroje spouětěcího zapalovacího impulsu se tedy musí zmenšit.

Při vícefázovém zapojení lze výhodně využít toho, že každému spínacímu prvku přísluší samostatný čítač pracovního kmitočtu ČPK....ČPKn a komparátor pracovního signálu KPS...

..KPSn a ZI1. přičemž ostatní části regulačního obvodu jsou pro všechny spínací prvky společné a signál nulového proudu a signál rovnosti fázových napětí jsou odvozovány pouze od jedné fáze motoru.

Přitom se vychází z předpokladu', že odezva regulátoru plně vyhoví dynamickým vlastnostem pohonu a celý regulační obvod není náchylný na vytváření nesymetrických zpoždění jednotlivých spínacích proudů střídače.

Na obr. 2 je znázorněn časový průběh elektrických veličin na časové ose t. Impuls výstupu 211 zdroje spouštěcího zapalovacího impulsu je zpožděn o dobu zpoždění tz. které je proměnná a závisí na provozním stavu pohonu a jako zpožděný zapalovací impuls výstupu ZI2 zpožděného zapalovacího impulsu uvede do vodivého stavu příslušný spínací prvek střídače, tzn., že jím protéká fázový proud 11 po dobu, než dojde ke zkomutování vlivem vnitřního napětí motoru. Doba vodivosti ventilu tiv je nepřímo úměrná rychlosti otáčení motoru.

Při zániku proudu spouští signál výstupu X zdroje signálu nulového proudu čítač referenčního obvodu pro kontrolu ochranné doby to vypnutí spínacího proudu. Doba mezi zánikem proudu a rovností fázových napětí tin je porovnávána se zadanou ochrannou dobou to a pokud se obě doby liší, vytváří se regulační odchylka BO a v dobu odpovídající rozdílu mezi tin a ochrannou dobou to se změní doba zpoždění tz tak, aby regulační odchylka RO byla nulové.

Znamená to, že pokud je ochranná doba to kratší než doba mezi zánikem proudu a rovností fázových napětí tin. pak o rozdíl mezi oběma dobami se prodlouží doba zpoždění tz,, pokud je ochranná doba to delší, doba zpoždění tz se zkrátí.

Výhodou zapojení regulačního obvodu podle vynálezu je, že střídač pracuje s předepsanou bezpečností blízko meze prohoření. Získá se tak průběh momentu s minimálními pulsacemi a pohon je schopen podat maximální výkon.

Při použití tohoto způsobu řízení nemůže dojít k prohoření střídače a při každém zatížení pracuje pohon v optimálním pracovním bodě. Zvláště výhodné je toto zapojení při odvození řízení střídače od snímače polohy rotoru, kdy je nastaven mechanicky základní před stih vůči poloze rotoru, tedy vůči indukovanému napětí naprázdno. Mění se tedy při zatížení skutečný předstih střídače i se zátěžným úhlem.

Claims (2)

1 . Zapojení regulačního obvodu, zejména pro střídače regulovaného pohonu se synchronním motorem, sestávající z čítačů, komparátorů, pamětí a přepínače, vyznačené tím, že výstup (fl) zdroje proměnného kmitočtu je zapojen jednak na čítač pracovního kmitočtu (ČPK) a jednak na přepínač (P), čítač pracovního kmitočtu (ČPK), zapojený na výstup (ZI1) zdroje spouštěcího zapalovacího impulsu, je zapojen na komparátor pracovního signálu (KPS), přepínač (P) je zapojen přičítacím a odečítacím výstupem (41, 42) na pamět zpoždění (PZ), které je zapojena na komparátor referenčního signálu (KRS), přičemž na čítač referenčního kmitočtu (ČRK) je zapojen jednak výstup (I) zdroje signálu nulového proudu a jednak výstup (f2) druhého zdroje proměnného kmitočtu, výstup čítače referenčního kmitočtu (ČRK) je zapojen přes komparátor referenčního signálu (KRS) na přepínač (P), který je připojen na výstup (U) zdroje signálu rovnosti fázových napětí, kde na komparátor referenčního signá lu (KRS) je připojena referenční pamět (RP), přičemž výstup zapojení je tvořen výstupem (ZI2) zpožděného zapalovacího impulsu komparátoru pracovního signálu (KPS).

2. Zapojení regulačního obvodu podle bodu 1, vyznačené tím, že výstup (f1) zdroje proměnného kmitočtu je zapojen na n čítačů pracovního kmitočtu (ČPKn), na které je zapojeno n výstupů (ZI1n) zdrojů spouštěcího zapalovacího impulsu, čítače pracovního kmitočtu (ČPKn) jsou zapojeny na n komparétorů pracovního signálu (KPSn), na které je zapojena paměí zpoždění (PZ), přičemž výstupy zapojení jsou tvořeny výstupy (ZI2n) zpožděného zapalovacího impulsu komparétorů pracovního signálu (KPSn).