CS243203B1

CS243203B1 - Involvement of a six-phase reference quasi-kinase reference source

Info

Publication number: CS243203B1
Application number: CS174183A
Authority: CS
Inventors: Svatopluk Bohata
Original assignee: Svatopluk Bohata
Priority date: 1983-03-14
Filing date: 1983-03-14
Publication date: 1986-06-12

Abstract

Zapojení řeší problém získání referenčních signálů pro řízení cyklokonvertoru, napájecího indukční motory. Zapojení podle vynálezu navazuje na AO č. 226 883 a zdokonaluje jej. Podle zapojení se umožňuje přímo řídicím napětím měnit nejen výstupní frekvenci šestifázových referenčních napětí, ale současně i jejich amplitudy a směr chodu. Změnou směru chodu se provádí reverzace chodu indukčního motoru.The circuit solves the problem of obtaining reference signals for controlling a cycloconverter supplying induction motors. The circuit according to the invention follows on from AO No. 226 883 and improves it. According to the circuit, it is possible to change not only the output frequency of the six-phase reference voltages directly by means of the control voltage, but also their amplitudes and direction of operation. By changing the direction of operation, the operation of the induction motor is reversed.

Description

(54) Zapojení šesíifázového referenčního zdroje kvazlsinasového napětí(54) Connection of a six-phase reference source of quaslsinase voltage

Zapojení řeší problém získání referenčních signálů pro řízení cyklokonvertoru, napájecího indukční motory. Zapojení podle vynálezu navazuje na AO č. 226 883 a zdokonaluje jej. Podle zapojení se umožňuje přímo řídicím napětím měnit nejen výstupní frekvenci šestifázových referenčních napětí, ale současně i jejich amplitudy a směr chodu. Změnou směru chodu se provádí reverzace chodu indukčního motoru.The wiring solves the problem of obtaining reference signals for the control of the cyclo-converter supplying induction motors. The circuit according to the invention follows and improves on AO No. 226 883. Depending on the wiring, not only the output frequency of the six-phase reference voltages, but also their amplitudes and direction of operation can be changed directly by the control voltages. The reversal of the induction motor is reversed.

Vynález se týká zapojení šestifázového referenčního zdroje kvazisinusového napětí, které řeší problém získání referenčních signálů pro řízení cyklokonvertoru, napájejícího třífázové indukční motory. Zapojení navazuje na čs. AO č. 226 883 o názvu „Zapojení zdroje šestifázového kvazisinusového referenčního napětí s řiditelnou frekvencí“. Z tohoto zapojení využívá základní princip získání kvazisinusového napětí, pomocí spínání odporových děličů. Tento princip nové zapojení dále zdokonaluje tak, že se podle vynálezu umožňuje přímoi řídicím napětím měnit nejen výstupní frekvenci šestifázových referenčních napětí, ale současně i jejich amplitudy a směr chodu. Změnou směru chodu se provádí reverzace chodu indukčního motoru.The present invention relates to a six-phase reference quasi-sinusoidal voltage source which solves the problem of obtaining reference signals for controlling a cyclo-converter supplying three-phase induction motors. The connection follows the MS. AO No. 226 883 entitled “Connection of a source of six-phase quasi-sinusoidal frequency-controlled reference voltage”. From this connection it uses the basic principle of obtaining quasi-sinusoidal voltage by switching resistive dividers. This principle further improves the new circuitry so that, according to the invention, direct control voltages can be used to vary not only the output frequency of the six-phase reference voltages, but also their amplitudes and direction of travel. The reversal of the induction motor is reversed.

U indukčních motorů, zvláště u motorů s kotvou nakrátko se dají řídit bezeztrátově jejich otáčky pouze napáječi, které pracují na principu změny kmitočtu. Jako měniče kmitočtu se používají buď střidače napětí či proudu nebo cyklokonvertory — přímé měniče síťové frekvence na frekvenci nižší. Indukční motory musí být při nižší napájecí frekvenci napájecího proudu či napětí napájeny také úměrně nižšími amplitudami. U střídačů se to provádí tak, že se snižuje například řízeným usměrňovačem napájecí napětí střidače a tím se snižuje i velikost výstupní amplitudy napětí ze střidače. U cyklokonvertorů, kde se jedná vlastně o řízení šesti řízených usměrňovačů, které pracují v usměrňovačových invertorických režimech, vždy dva a dva antiparalelně, musí být řízeny v rytmu nové frekvence i amplitudy referenčních řídicích napětí. To se dá dosáhnout současným řízením amplitud šesti fázových signálů, kterými jsou usměrňovače řízeny. Musí být přitom zajištěn konstantní vzájemný posuv jednotlivých řídicích napětí. Žádoucí také je, aby tato řídicí napětí měla pokud možno sinusový průběh, protože pak i výstupní napětí pro napájení motorů budou nejblíže sinusovým průběhům. To je z hlediska ztrát nejvýhodnější. Amplitudy řídicích referenčních napětí musí tedy se snižující se frekvencí klesat. Dosavadní zapojení známých zdrojů, určených pro tento účel většinou všechny tyto podmínky nesplňovaly. Tak se pro napájení indukčních motorů přímými měniči frekvence používalo a používá většinou jiných průběhů výstupních napětí než sinusových. Nové zapojení umožňuje dodržení všech těchto nejvýhodnějších podmínek, které musí zdroj referenčních napětí mít. Zapojení šestifázového kvazisinusového zdroje referenčních napětí s řiditelnou frekvencí podle AO č. 226 883 řeší problém přesného konstantního vzájemného posuvu jednotlivých fází a i průběhy napětí přibližovalo sinusovým průběhům. Neumožňuje však jednoduchým způsobem například bez násobících obvodů řídit současně i jejich amplitudy. Rovněž neumožňuje jednoduchým způsobem reverzovat směr chodu jednotlivých fá4 zových napětí a tím reverzovat i chod napájeného motoru.For induction motors, especially those with short-circuit armature, only feeders that operate on the principle of frequency change can be controlled at a lossless speed. Frequency converters are either voltage or current converters or cyclo converters - direct line frequency converters at a lower frequency. Induction motors must also be supplied with proportionally lower amplitudes at a lower supply frequency of the supply current or voltage. In the case of inverters, this is done in such a way that, for example, the inverter's supply voltage is reduced by means of a controlled rectifier, and thus the output amplitude of the inverter voltage is also reduced. In the case of cyclo-converters, which are actually the control of six controlled rectifiers operating in rectifier inverter modes, always two and two antiparallel, they must be controlled to the rhythm of the new frequency and amplitude of the reference control voltages. This can be achieved by simultaneously controlling the amplitudes of the six phase signals through which the rectifiers are controlled. A constant relative displacement of the individual control voltages must be ensured. It is also desirable that these control voltages should have a sinusoidal waveform, as the output voltage for the motor supply will then be closest to the sine waveform. This is most advantageous in terms of losses. The amplitudes of the control reference voltages must therefore decrease as the frequency decreases. The existing involvement of known sources for this purpose has not usually met all these conditions. Thus, for the supply of induction motors by direct frequency converters, most waveforms of output voltages other than sinusoidal have been used. The new wiring enables all these most favorable conditions that the reference voltage source must have. The connection of a six-phase quasi-sinusoidal frequency reference voltage source according to AO No. 226 883 solves the problem of precise constant mutual displacement of the individual phases and the voltage waveforms approximated the sinusoidal waveforms. However, it does not make it possible to control their amplitudes simultaneously without multiplication circuits. It also makes it impossible to reverse the direction of operation of the individual phase voltages in a simple manner and thus to reverse the operation of the powered motor.

Shora uvedené nevýhody odstraňuje zapojení podle vynálezu, jehož podstatou je, že k výstupu řídicího zesilovače je připojen vstup pro řízení amplitudy řízených děličů, vstup zdroje předpětí, neinvertující vstupy zesilovačů fází X‘, Y‘, Z‘, vstup pro řízení bloku amplitudy řízených spínačů a řídicí vstup generátoru impulsů. Výstup z generátoru impulsů je spojen se vstupem reverzačního zdroje krokových impulsů, jehož výstupy jsou přes blok řízených spínačů spojeny se vstupy řízených odporových děličů. Výstupy odporových děličů x, y, z jsou spojeny přes filtrační členy fáze x, y, z s invertujícími vstupy zesilovačů fází X, Y, Z, jejichž výstupy jsou současně referenčními výstupy X, Y, Z, jež jsou spojené přes invertující zesilovače fází X‘, Y‘, Z‘ s referenčními výstupy X‘, Y‘, Z‘. Invertující vstupy zesilovačů fází X, Y, Z jsou všechny spojeny s výstupem zdroje předpětí.The above-mentioned disadvantages eliminate the circuit according to the invention, which is connected to the output of the control amplifier with the input for controlling the amplitude of the controlled dividers, the input of the bias source, the non-inverting inputs of the phase amplifiers X ', Y', Z ' and a pulse generator control input. The output of the pulse generator is connected to the input of a reversing step pulse source whose outputs are connected to the inputs of controlled resistive dividers via a block of controlled switches. The outputs of the resistive dividers x, y, z are coupled through phase filters x, y, z with inverting inputs of phase amplifiers X, Y, Z, whose outputs are simultaneously reference outputs X, Y, Z, which are connected via inverting phase amplifiers X ' , Y ', Z' with reference outputs X ', Y', Z '. The inverting inputs of the X, Y, Z phase amplifiers are all connected to the bias source output.

Příkladné zapojení šestifázového referenčního zdroje kvazisinusového napětí s řiditelnou frekvencí, amplitudou a reverzaci směru chodu je znázorněno na obr. 1. V tomto zapojení je výstup řídicího zesilovače 2 spojen se vstupem 17 pro řízení amplitudy řízených děličů, se vstupem zdroje 11 předpětí, neinvertujícími vstupy zesilovačů 10, 20, 30 fází X‘, Y‘, Z^! se vstupem 16 pro řízení amplitudy spínačů a řídicím vstupem generátoru 3 impulsů. Výstup generátoru 3 impulsů je spojen se vstupem reverzačního zdroje 4 krokových impulsů, jehož výstupy jsou blok 6 přes řízených spínačů spojeny se vstupy bloku 7 řízených odporových děličů. Výstupy x, y, z 71, 72, 73 odporových děličů jsou spojeny přes odpovídající filtrační členy 8, 18, s invertujícími vstupy zesilovačů 9, 19, fází X, Y, Z, které jsou spojeny s referenčními výstupy 91, 92, 93 X, Y, Z. S výstupy zesilovačů 9, 19, 29 fází X, Y, Z jsou ještě přes invertující zesilovače 10, 20, 30 fází X, Y, Z spojeny také referenčními výstup 101, 102, 103 X‘, Y‘, Z‘. Invertující vstupy zesilovačů 9, 19, 29 fází X, Y, Z jsou spojeny s výstupem zdroje 11 předpětí.An exemplary wiring of a six-phase quasi-sinusoidal voltage control with adjustable frequency, amplitude and reversing direction is shown in FIG. 10, 20, 30 phases X ', Y', Z ^! with a switch amplitude control input 16 and a pulse generator control input 3. The output of the pulse generator 3 is connected to the input of a reversing source of 4 step pulses, the outputs of which are the block 6 via the controlled switches connected to the inputs of the block 7 of the controlled resistive dividers. Outputs x, y, z 71, 72, 73 of the resistive dividers are connected via corresponding filter elements 8, 18, to inverting inputs of amplifiers 9, 19, phases X, Y, Z, which are connected to reference outputs 91, 92, 93 X Y, Z are also connected to the outputs of the X, Y, Z phases of the amplifiers 9, 19, 29 via the inverting amplifiers 10, 20, 30 of the X, Y, Z phases by reference outputs 101, 102, 103 X ', Y', OF'. The inverting inputs of the X, Y, Z phase amplifiers 9, 19, 29 are coupled to the output of the bias source 11.

Zapojení pracuje následovně: Řídicí signál, odpovídající frekvenci napájecích napětí motorů, který je přiveden na řídicí vstup 1, je výkonově zesílen řídicím zesilovačem 2. Tímto zesíleným řídicím napětím se pak dále, podle jeho velikosti nastaví frekvence v generátoru 3 impulsů, napětí na řízených spínačích. Jeho velikost určuje maximální amplitudy napětí na výstupech řízených spínačů. Napětí z výstupů řízených spínačů, jejichž okamžitá velikost je určena podle poměru odporů v děliči, právě připojených k výstupům 71, 72, 73 jsou pak úměrná odporovým hodnotám připojených děličů. Hodnoty odporů, připojených přes spínací diody k jednotlivým vstupům se pak při postupném posouvání nulového napětí na jednotlivých vstupech bloku 7 řízených odporových děličů, přenáší na výstupy odporových děličů 71, 72, 73 jako tři stupňovitá napětí ve dvanácti stupních a časových krocích. Jejich obalové křivky mají kvazislnusové průběhy a jsou o 120³ vzájemně posunuty. Posun nulových napětí na jednotlivých vstupech zajišťuje referenční zdroj 4 krokových impulsů. Další zlepšení kvazisinusových průběhů a jejich přiblížení k sinusovým je provedeno filtračními členy 8,18, 28 fází x, y, z. Hodnoty součástek filtračních členů jsou zvoleny tak, aby při maximální frekvenci a i maximálních amplitudách referenčních napětí byly průběhy těchto napětí právě sinusové. Filtrované signály jsou pak výkonově zesíleny zesilovači 9,19, 29 fází X, Y, Z a přivedeny na výstupy 91, 92, 93, přičemž jejich výchozí poloha tj. nejnižší úroveň napětí oproti nulovému napětí se nastaví napětím ze zdroje 11 předpětí. Zesilovače 10, 20, 30 fází X‘, Y‘, Z‘ jsou výstupní signály z výstupů zesilovačů 9, 19, 29 fázově obráceny a navíc vztaženy k úrovni napětí na výstupu řídicího zesilovače 2, tedy k úrovni maximálních amplitud fází X, Y, Z. Výsledkem jsou pak tři dvojice kvazisinusových signálů, které na výstupech 91, 101, 92, 102, 93, 103 probíhají se stejnými, řídicím napětí nastavenými, amplitudami, časově stejnou fází, ale vždy jedno z dvojice v oblasti kladných napětí a jedno v oblasti záporných napětí, přičemž jejich vrcholy jsou stejně vzdáleny od nulové úrovně. Vzájemný posuv těchto tří dvojic signálů je konstantní — 120°. Při nižších frekvencích a nižších amplitudách se průběhy výstupních napětí jednotlivých fází sice více přibližují stupňovitým průběhům a vzdalují sinusovým, ale to pro řízení cyklokonvertoru už podstatně nevadí.The wiring works as follows: The control signal corresponding to the frequency of the motor supply voltage, which is applied to control input 1, is power amplified by control amplifier 2. This amplified control voltage then sets the frequency in the pulse generator 3 according to its magnitude. . Its magnitude determines the maximum voltage amplitudes at the outputs of the controlled switches. The voltages from the outputs of the controlled switches, the instantaneous magnitude of which is determined by the ratio of resistors in the splitter just connected to the outputs 71, 72, 73, are then proportional to the resistance values of the connected splitters. The values of the resistors connected via switching diodes to the individual inputs are then transmitted to the outputs of the resistive dividers 71, 72, 73 as three step voltages in twelve stages and time increments as the zero voltage is gradually shifted at the individual inputs of the controlled resistor divider block 7. Their envelope curve kvazislnusové have waveforms 120 and ^three mutually displaced. The zero voltage shift at each input is provided by a reference source of 4 step pulses. Further improvement of the quasi-sinusoidal waveforms and their approximation to the sine waveforms is provided by the filter elements 8.18, 28 phases x, y, z. The values of the filter element components are selected so that the waveforms of these voltages are exactly sinusoidal. The filtered signals are then amplified by power amplifiers 9, 19, 29 of the phases X, Y, Z and applied to the outputs 91, 92, 93, their initial position i.e. the lowest level of voltage versus zero being set by the voltage from the bias voltage source 11. The amplifiers 10, 20, 30 of the phases X ', Y', Z 'are the output signals from the outputs of the amplifiers 9, 19, 29 in phase reversal and in addition to the voltage level at the output of the control amplifier 2. The result is then three pairs of quasi-sine signals, which at outputs 91, 101, 92, 102, 93, 103 run with the same control voltage set, amplitudes, time-same phase, but always one of the pair in the positive voltage range and one in negative voltage areas, with their peaks equidistant from zero. The mutual shift of these three signal pairs is constant - 120 °. At lower frequencies and lower amplitudes, the waveforms of the output voltages of the individual phases are closer to the step waveforms and to the sine wave, but this does not matter much for the control of the cyclo-converter.

Příkladné zvolené dvanáctistupňové časové a úrovňové dělení period je možno volit i jinak — hustěji nebo řidčeji, avšak vždy jako násobek počtu požadovaných výstupních fází. Také i průběhy napětí a počet výstupních fází je možno na tomto principu přizpůsobit i pro jiné účely.The exemplary twelve-stage time and level division of periods can be selected in a different way - more densely or less sparingly, but always as a multiple of the number of required output phases. The voltage waveforms and the number of output phases can also be adapted for other purposes.

Claims

Subject

Connection of a six-phase quasi-sinusoidal voltage control with controlled frequency, amplitude and reversing direction with controlled resistive dividers, characterized in that an input (17) for controlling the amplitude of the controlled divider block (7) is connected to the output of the control amplifier (2) (b) bias, non-inverting inputs of amplifiers (10, 20, 30) of phases X ', Y', Z ', second (16) for controlling the amplitude of the block (6 J controlled switches) and second control input of pulse generator (3); the output of the pulse generator (3) is coupled to the input of the reversing step pulse source (4) of the invention, the outputs of which are connected via the controlled switch block (6j) to the inputs of the controlled resistor divider block (7) while the outputs (71, 72, 73) (7) the resistive dividers are coupled through the x, y, z, phase filter elements (8, 18, 28) to the non-inverting inputs of the phase amplifiers (9, 19, 29) X, Y, Z, whose outputs are simultaneously reference outputs (91, 92, 93), which are connected via inverting amplifiers (10, 20, 30) of phases X ', Y', Z 'to their reference outputs (101, 102) , 103), while the inverting inputs of the amplifiers (9, 19, 29 J of phases X, Y, Z are connected to the output of the source (11j).