PL91091B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest uklad regulacji napedu z falownikiem o komutacji wewnetrznej.Z opisu patentowego USA nr 3.621.366 znany jest uklad regulacji napedu z falownikiem o komutacji wewnetrznej w którym miedzy zaciskami wyjsciowymi posredniego obwodu pradu stalego jest wlaczony obwód obejmujacy szeregowe polaczenie kondensatora komutujacego ipierw¬ szego sterowanego zaworu i równolegle do kondensatora komutujacego wlaczony jest obwód obejmujacy szeregowe polaczenie drugiego sterowanego zaworu i dlawika komu¬ tujacego. W ukladzie tym mozliwe jest jednak wystapienie stanu, w którym energia zgromadzona w kondensatorze komutacyjnym nie wystarcza do przelaczenia pradu robo¬ czego. Tym samym mozliwe jest wystapienie zaklócen i przerw w pracy.Celem wynalazku jest opracowanie ukladu regulacji napedu umozliwiajacego komutacje pradu silnika równiez dla bardzo malych obrotowych predkosci roboczych przy jednoczesnym niewielkim nakladzie kosztów.Cel wynalazku osiagnieto przez to, ze uklad wedlug wynalazku zawiera czesc uzwojen silnika oraz czujnik napiecia dolaczony równolegle do kondensatora komutu¬ jacego, przy czym wyjscie tego czujnika napiecia jest polaczone z wejsciem wyzwalajacym sterownika dla wy¬ zwalania impulsów zaplonowych zaworów falownika gdy napiecie na kondensatorze komutujacym osiagnie wartosc warunkujaca napiecie komutujace wystarczajace do ko¬ mutacji maksymalnego pradu roboczego.Korzystnie do drugiego sterowanego zaworu doprowa¬ dza sie wytwarzane przez czujnik napiecia impulsyzaplo- nowe, sygnalizujace osiagniecie przez napiecie zaporowe na pierwotnym sterowanym zaworze wartosci napiecia komutujacego. Tym samym zapewnia sie, ze zawory wla¬ czone miedzy zaciskami wyjsciowymi obwodu posredniego nie sa wlaczone równoczesnie, przy czym dla okreslenia chwili zaplonu uwzglednia siezaleznyod pradu obciazenia czas ladowania kondensatora komutujacego. Tym samym zwieksza sie pewnosc dzialania ukladu regulacji wedlug wynalazku.Uklad regulacji napedu wedlugwynalazkuwymaga ma¬ lych nakladów i daje pewnosc, ze napiecie kondensatora komutujacego jest zawsze wystarczajaco duze do zapew¬ nienia prawidlowego przebiegu komutacji. Pozwala ono równiez na osiagniecie krótkich czasów komutacji co za¬ pewnia zmniejszenie bledów momentu. Oprócz tego uklad wedlug wynalazku dziala prawidlowo równiez podczas biegu jalowego, to znaczy jest w pelni zdolny do dzialania równiez przy przerywanym pradzie stalym.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad silnika prostownikowego z ukladem wedlug wynalazku, a fig. 2 - wykres przebiegów sygnalów poszczególnych punktach ukladu z fig. 1.Trójfazowe uzwojenie silnika synchronicznego 1 jest zasilane z trójfazowej sieci R, S, T poprzez sterowany prostownik 2, posredni obwód 3 pradu stak-gozdlawikiem wygladzajacym 4 i sterowany falownik 5. W przedstawio¬ nym przykladzie wykonania prostownik 2 jest zbudowany z szesciu sterowanych zaworów prostownikowych 2a- 2f pracujacych w ukladzie mostka trójfazowego. Falownik 5 91 09191 091 3 równiezjestzestawionyzesterowanychzaworówprostow¬ nikowych 5a- 5f pracujacychw ukladziemostka trójfazo¬ wego. Sterowane zawory prostownikowe 2a - 2f i 5a- 5f moga stanowic przykladowo tyrystory.Z wirnikiem silnika synchronicznego 1 jest sprzezona mechanicznie pradnica tachometryczna 6 i czujnik 7 polo¬ zenia wirnika, na przyklad wykorzystujacy przetwornik Halla. Sygnal wyjsciowy czujnika 7 polozenia wirnika doprowadza sie poprzez wzmacniacz 8 i uklad logiczny 9 do sterownika 10, z którego poprzez przewody 11 wystero- wuje sie zawory 5a-5f falownika 5. Sygnaly pradnicy tachometrycznej 6 porównuje sie w wezle sumacyjnym 12 z zadawana wielkosciapredkosci obrotowej, doprowadza¬ na do wezla 12 z zacisku 13. Otrzymany sygnal uchybu regulacji podawany jest na wejscie regulatora 14 predkos- - clrktóretfa|ygnal wyjsciowy podawany jest do drugiego .-* w^zla fculiyjnego 16 jednoczesnie z sygnalem wyjscio¬ wym przeklLdnika pradowego 15. Przykladnikpradowy 15 je^t umieczfzony w obwodzie zasilania pradem trójfazo- j »'^.' ^^^g^r^^fzlem sumacyjnym 16 znajduje sie regulator 17 •'""'•"-'-s-"*** piadu, gtfrfcrego poprzez przewody 18 wysterowuje sie zawory 2a-2f prostownika 2.Zaciski wyjsciowe 3a, 3b stalopradowego obwodu po¬ sredniego 3 sa mostkowane szeregowo polaczeniem dwóch sterowanych zaworów prostownikowych 19 i 20 i dlawika komutujacego 21. Równolegle do sterowanego zaworu 20 i dlawika komutujacego 21 jest przelaczony kondensator komutujacy 22. Toszeregowepolaczenie elementów 19,20 i 21 i równolegle dolaczonego kondensatora komutujacego 22 stanowi zasadnicza czesc skladowa ukladu regulacji napedu, w którego obwodzie komutujacym znajduja sie uzwojenia silnika synchronicznego 1 jako indukcyjnosci » komutujace. Sterowane zawory prostownikowe 19 i 20 moga stanowic tyrystory.Do ladowania kondensatora komutujacego 22 przezna¬ czone jest Zródlo napieciowe 23, które dostarcza napiecia o wielkosci Vh, dolaczone do kondensatora komutujacego 22 przez diode 24 i rezystor 25.Do wyzwalania pierwszego sterowanego zaworu 19 slu¬ zy uklad logiczny 9 oraz generator impulsowy 26, który poprzez stopien zaplonowywysterowuje zawór 19. Wyjscie generatora impulsowego 26 jest oprócz tego polaczone z wejsciem gaszacym 28 sterownika 10, poprzez który moga byc blokowane wszystkie impulsy zaplonowe zawo¬ rów 5a-5f falownika 5.Do zaworu 19 dolaczonyjest równolegleobwód szerego¬ wy obejmujacy diode 29 i czujnik30 napiecia. Dioda 29jest przy tym wlaczona przeciwrównolegle do zaworu 19. Wyj¬ scie czujnika 30 napiecia jest polaczone z dalszym sto¬ pniem zaplonowym 31, który po odebraniu przez czujnik sygnalu przerzutu wytwarza impuls zaplonowy dla drugiego sterowanego zaworu 20. Czujnik 30 napiecia moze byc na przyklad dioda Zenera, której napiecie prze¬ bicia okresla wielkosc napiecia przerzutu czujnika. Pola¬ czenie czujnika 30 ze stopniem zaplonowym 31 mozna zrealizowac za pomoca sprzezenia optoelektronicznego.Kondensator komutujacy 22, a tym samym i dlawik komutujacy 21 oraz zawór 20 sa polaczone równolegle • z ukladem szeregowym zlozonym z diody 32 i drugiego czujnika 33 napiecia. Kierunek wlaczenia diody 32 jest przy tym takisam jak zaworu 20. Wyjscie drugiego czujni¬ ka 33 napiecia jest polaczone zwejsciem wyzwalajacym34 sterownika 10. Pojawienie sie sygnalu na tym wejsciu wyzwalajacym 34 powoduje przelaczenie wszystkich za- 4 worów 5a-5f falownika 5. Czujnik 33 napiecia moze byc wykonany analogicznie do czujnika 31 napiecia.Przy uzytecznych predkosciach obrotowych wiekszych niz w przyblizeniu dziesiata czesc znamionowej predkosci . obrotowej nn przy wykorzystaniu ukladu zaplonowego z fig. 1 komutacja pradu silnika iMnastepujenp.z tyrystora 5a na tyrystor 5b falownika 5 za pomoca napiecia silnika synchronicznego 1. Dla predkosci obrotowych mniejszych niz jedna dziesiata predkosci znamionowej napiecia to jednak nie wystarcza, wobecczego prad silnika iM musibyc sprowadzany do zera w takt czestotliwosci komutacji, za ' pomoca ukladu regulacji.Sposób dzialania ukladu regulacji wyjasniony jest na wykresach z fig. 2. Na wykresach przedstawiono impulsy ' zaplonowe Z zaworów 5a, 5b i 5f falownika 5 impulsy zaplonowe Z zaworów 19 i 20 prad silnika Lm, napiecie u_c na kondensatorze komutujacym 22, napiecie U19 na zawo¬ rze 19 i prad iL plynacy przez dlawik komutujacy 21, w funkcji w t. Do opisu przebiegu komutacji przyjeto, ze „zawory 5a i 5f falownika 5 przewodza prad, zeprad silnika podlega komutacji z zaworu 5a na zawór 5b i ze kondensa¬ tor komutujacy 22 jestnaladowany z biegunowosciapoda¬ na na fig. 1.W celu przeprowadzenia cyklu komutacjiw chwili wt = ai zawór 5b otrzymuje impuls zaplonowy Z$y. Sygnal ten jest tak przeksztalcany w generatorze impulsowym 26, ze poprzez wejscie gaszace 28 natychmiast blokujeponownie sterownik 10, a jednoczesnie powoduje przeslanie do za¬ woru 19 impulsu zaplonu Z19 przez stopien zaplonowy 27.Impuls zaplonu Z$b wystepuje wiec jedynie przez bardzo krótki czas na zaworze 5b, tak, ze zawór ten nie moze przejsc w stan trwalego przewodzenia. Wraz z rozpocze¬ ciem przewodzenia przez zawór 19 w chwili azwyladowuje sie naladowany kondensator komutujacy 22 i wylacza przewodzace prad zawory 5a i 5f po czym prad silnika ijw osiaga wartosc zerowa w chwili 03. Dalej plynacy staly prad idobwoduposredniegoprzeladowujedalej kondensa- , tor komutujacy 22, az do chwili 04, w której napiecie uc 40 staje sie równe zeru. Czas t — ^ ( ou — aa) musi byc równy co najmniej czasowi blokady zaworów 5a i 5f falownika 5.Poniewaz sterownik 10 jest dalej zablokowany sygnalem na wejsciu blokujacym 28 kondensatora komutujacego 22 45 laduje sie dalej, az w chwili 0:5, w której czujnik napiecia 33, na którym napiecie osiagnie wartosc przerzutu Uci, ponownie uruchomi sterowanie 10 przez wejsciewyzwala¬ jace 34, Obecnie zawory 5b i 5fotrzymuja impuls zaplono¬ wy tak, ze prad silnika iM zaczyna plynac. Napiecie uc na 50 kondensatorze komutujacym 22 rosnie dalej az do chwili ci6, w której prad silnika iM osiaga ponownie wielkosc pradu Id obwodu posredniego. Przebiegkomutacyjny w fa¬ lowniku 5 zostaje w ten sposób zakonczony.Aby kondensator komutujacy 22 naladowal sie przed 55 nastepnym cyklem komutacji z wlasciwa biegunowoscia jednoczesnie z wylaczeniem zaworów 19 wynikajacym z tego skokowym zwiekszeniem sie napiecia na nim do napiecia zaporowego Uc2 za pomoca stopnia zaplonowego 31 zostajewysterowany zawór 20, przyczym stopien zaplo- 60 nowy 31 uruchamiany jest sygnalem z pierwszego czujnika napiecia 30 napiecie na kondensatorze komutujacym 22 zaczyna wówczas opadac i w chwili 0:7 osiaga biegunowosc niezbedna do nastepnego cyklu komutacji.Opóznione wyzwolenie impulsów falownika w chwili a$ 65 wynika z tego ze dodatnie napiecie koncowe Ucz konden-91 091 satora komutujacego 22 jest wyzsze niz napiecie wynikaja¬ ce z wlasciwego przebiegu komutacji: Gdzie Lm oznacza indukcyjnosci rozproszone silnika.Napiecie przerzutu Uci pierwszego czujnika napiecia 33 jest tak wybrane, ze umozliwia pokrycie strat procesu przelaczenia oraz uzyskanie poczatkowego napiecia U przy którym w czasie nastepnego cyklu komutacji mozna przelaczyc znacznie wiekszypradniz w cyklu poprzednim.Aby zapewnic dzialanie ukladu regulacji napedu przy biegu jalowym, czyli zachowac pelna zdolnosc dzialania równiez przy przerywanym pradzie obwodu posredniego id, na zawór 19 tak dlugo podawany jest ciag impulsów zaplonowych Z19 az zadziala czujnik napiecia 33. Jesli np. miedzy chwila 02 i chwila as prad ij obwodu posredniego ulegnie przerwaniu w wyniku dzialania sterowanego pros¬ townika 2, to zawór 19 zostanie wylaczony. Kondensator komutujacy 22 nie móglby wówczas przeladowac sie, a tym samym sterownik 10 nie móglby zostac wyzwolony przez czujnik polozenia wirnika 7. Falownik 5 pozostalby wtedy bez pradu. Ciagly sygnal zaplonowy zaworu 19, który korzystnie moze stosowac ciag pojedynczych impulsów wysokiej czestotliwosci umozliwia przy ponownym poja¬ wieniu sie pradu i^ obwoduposredniego ponownie nalado¬ wanie kondensatora komutujacego 22 w prawidlowy spo¬ sób. W tym przypadku przebieg komutacji trwa dluzej niz zazwyczaj, co jednak nie ma negatywnego wplywu na dzialanie ukladu regulacji.Wzwiazkuz wyprowadzeniem rozkazu zaplonów ego dla sterowanego zaworupostawnikowego 20 nalezy zauwazyc, ze przedzial czasowy od poczatku cyklu przelaczenia w chwili a2 az do chwili ag, w której powstaje sygnal zaplonu tego zaworu, jest zalezny od pradu obciazenia i moze byc róznej dlugosci. Zaplon zaworu 20 nie moze wiec nastepowac w stalym czasie przykladowo od chwili 0:2. Konieczne jest wiec umozliwienie wlaczenia zaworu 20 dopóki przewodzi zawór 19. Jednoczesnie przewodzenie obu tych zaworów powodowaloby bowiem inny przeplyw pradu w glównym obwodzie komutacji, a tym samym zaklócenie prawidlowego cyklu komutacji. Opisana kolej¬ nosc wlaczania dla zaworów 19 i 20 zapewnia spelnienie tego warunku, poniewaz rozkaz zaplonu dla zaworu 20 wynika z pojawienia sie napiecia zaporowego na zaworze 19 w chwili zakonczenia cyklu komutacyjnego w falowni¬ ku 5.Pomocnicze zródlo 23 napiecia moze miec niewielka 6 moc, poniewaz ma ono zapewnic jedynie wstepne nalado¬ wanie kondensatora komutujacego 22. Robocze ladowanie kondensatora komutujacego 22 nastepuje skutkiem opóz¬ nienia zaplonu zaworów 5a-5f falownika 5. Pomocnicze zródlo napiecia 23 jest dodatkowo uzywane jedynie do pokrycia strat uplywu kondensatora komutujacego 22 i wlasnego zapotrzebowania czujnika napieciowego 33 przy generatorowej pracy napedu.Nalezy jeszcze zauwazyc, ze urzadzenie gaszace wedlug wynalazku, pracujace jako urzadzenie wspomagania roz¬ ruchu moze byc wlaczone w prosty sposób po osiagnieciu przez silnik minimalnej predkosci obrotowej, wynoszacej okolo 10% predkosci znamionowej, przez blokade genera- , tora impulsowego 26. Wejscie blokujace generatora 26 oznaczone jest na fig. 1 odnosnikiem 35. Urzadzenie we¬ dlug wynalazku jest przydatne nie tylko jako uklad wspo¬ magania rozruchu silników prostownikowych. Nadaje sie ono do stosowania we wszystkichprzemiennikach czestot¬ liwosci z posrednim obwodem pradowym niezaleznie od rodzaju silnika z wirujacym polem Przykladowo moze to byc równiez trójfazowy silnik asynchroniczny. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 25 1. Uklad regulacji napedu z falownikiem o komutacji wewnetrznej, w którym miedzy zaciskami wyjsciowymi stalopradowego obwodu posredniego jest wlaczony obwód obejmujacy szeregowe polaczenie kondensatora komutu- 30 jacego i pierwszego sterowanego zaworu oraz wlaczony równolegle z kondensatorem komutujacym obwód obej¬ mujacy szeregowe polaczenie drugiego sterowanego zawo¬ ru i dlawika komutujacego, znamienny tym, za zawiera czesc uzwojen silnika (1) oraz czujnik napiecia (33) dola- 35 czony równolegle do kondensatora komutujacego (22)przy czym wyjscie tego czujnika napiecia (33) jest polaczone z wejsciem wyzwalajacym (34) sterownika (10) dlawyzwa¬ lania impulsów zaplonowych zaworów (5a-5f) falownika (5) gdy napiecie (uc) na kondensatorze komutujacym (22) 40 osiagnie wartosc (Uci) warunkujaca napiecie komutujace (Uc2) wystarczajace do komutacji maksymalnego pradu roboczego.

2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wejscie sterujace drugiego sterowanego zaworu (20)polaczone jest 45 z wyjsciem czujnika napiecia (30) dla doprowadzenia im¬ pulsów zaplonu gdy napiecie (U19) zaporowe na pierwszym sterowanym zaworze (19) osiagnie wartosc napieciakomu¬ tujacego (UC2).91 091 Fig.1 Fig. 2 Sklad wykonanow DSP, zam. 2245/ZC Druk wUP PRL, naklad 125 + 20 egz. Cena zl 10,- PL PL