SU1048556A1

SU1048556A1 - A.c. drive with non-regenerative braking

Info

Publication number: SU1048556A1
Application number: SU823446339A
Authority: SU
Inventors: Борис Захарович Брейтер; Иван Михайлович Сивак
Priority date: 1982-06-02
Filing date: 1982-06-02
Publication date: 1983-10-15

Description

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к электропривода переменного тока малой мощности, и быть использовано в приводе станков. Известен электропривод переменно го тока, содержащий две цепочки: первую, состо щую из последователь но включенных выпр мител с системо управлени , фильтра, инвертора с си темой управлени , и двигател , и вторую состо щую из последовательно включенных датчика напр жени сети, порогового устройства и формировател импульсов торможени . Параллельно выходу выпр мител установлена цепочка из последовательно соединенных тормозного резистора и тиристора, к управл ющему электроду которого подключен формирователь импульсов. При исчезновении напр жени сети по сигналу датчика срабатывает пороговое устройство , по команде которого отключаетс выпр митель посредством системы управлени и подключаетс рези тор посредством тиристора. Происходит торможение двигател с рассеива нием отдаваемой им энергии итормоз ном резисторе .lj . Недостатком указанного электропривода вл етс наличие дополнител ных силовых элементов, ухудшающих массогабаритные показатели и предназначенных только дл кратковременных режимов торможени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс электропривод переменного тока, содержащий последовательно включенные выпр митель с системой управлени , фильтр, токоограничивающий блок, инвертор с системой управлени , сос то щей из формировател основных импульсов и блока выходных усилителей , двигатель, пороговый бло.к, сое диненный с формирователем импульсов торможени и датчиком напр жени инвертора, подключенным к выходу фильтра 2 . По сигналу датчика напр жени ср батывает пороговый блок, формирователь импульсов торможени и одновре менно включаютс тиристоры одного из плеч инвертора. Происходит авари ный останов с рассеиванием энергии конденсатора в цепи: токоограничиse ва10щий блок - два последовательно включенных тиристора. Недостатком данного устройства вл етс резкое (неуправл емое)торможение двигател , неблагопри тное дг( элементов привода. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей электропривода путем формировани плавного управл емого торможени . Поставленна цель достигаетс тем, что в электроприводе переменного тока, содержащем последовательно включенные выпр митель с системой управлени , фильтр, токоограничивающий блок, инвертор и двигатель , систему управлени инвертором , состо щую из формировател основных импульсов и блока выходных усилителей, пороговый блок, соединенный с формирователем импульсов торможени , датчик напр жени инвертора, подключенный к выходу фильтра, инвертор выполнен на транзисторах , а электропривод снабжен регул тором базового тока транзисторов инвертора и датчик &м напр жени сети, причем входы регул тора базового тока транзисторов соединены соответственно с датчиком напр жени инвертора и формирователем импульсов торможени , а выходы - с блоком выходных усилителей и формирователем основных импульсов, датчик напр жени сети входами соединен с входами выпр мител , а выходом подключен к пороговому блоку, первый выход которого подсоединен к системе управлени выпр мителем, а второй выход через формирователь импульсов торможени соединен с формирователем основных импульсов. На фиг. 1 приведена структурна схема электропривода переменного тока; на фиг. 2- структурна схема системы управлени инвертором, формировател импульсов торможени и регул тора базового тока. Электропривод переменного тока содержит последовательно включенные выпр митель 1 с системой управлени выпр мителем 2, фильтр 3, токоограничивающий блок 4, инвертор 5 с формирователем 6 оснЪвных импульсов и блоком 7 выходных усилителей и двигатель 8. Датчик 9 напр жени сети соединен входами с выпр мителем 1 и через пороговый блок 10 подключен к систе.ме управлени выпр митеем 2 и формирователю 11 импульсов торможени , который в свою очередь подсоединен к формирователю 6 основных импульсов и регул тору 12 базового тока транзисторов инеер- . тора. Датчик 13 напр жени)Я инвертора входом подключен к фильтру 3, а выходом соединен с блоком 7 выходных усилителей и формирователем 6 основных импульсов через регул тор 12.The invention relates to electrical engineering, in particular to an alternating-current electric drive of low power, and to be used in the drive of machine tools. An alternating-current electric drive is known, which contains two chains: the first consisting of successively connected rectifiers from the control system, a filter, an inverter with a control system, and a motor, and the second consisting of a series-connected voltage sensor, a threshold device, and braking pulse former. Parallel to the output of the rectifier, a chain of series-connected brake resistor and thyristor is installed, to the control electrode of which a pulse shaper is connected. When the mains voltage disappears according to the sensor signal, a threshold device is triggered, at the command of which the rectifier is turned off by the control system and the resistor is connected by means of the thyristor. The motor is braked with energy dissipated by the brake resistor .lj. The disadvantage of this electric drive is the presence of additional power elements that worsen the weight and dimensions and are intended only for short-term braking modes. The closest to the proposed technical entity is an AC electric drive that contains a series-connected rectifier with a control system, a filter, a current-limiting unit, an inverter with a control system, which is composed of a main pulse generator and an output amplifier unit, a motor, and a threshold block. , connected to the deceleration pulse former and the inverter voltage sensor connected to the output of the filter 2. According to the voltage sensor signal, the threshold block, the deceleration pulse shaper, and the thyristors of one of the inverter arms simultaneously turn on. There is an accidental stop with the dissipation of the capacitor energy in the circuit: the current-limiting secondary unit is two series-connected thyristors. The disadvantage of this device is a sharp (uncontrolled) engine braking, adverse dg (drive elements. The purpose of the invention is to expand the functionality of the drive by forming a smooth controlled braking. The goal is achieved by the fact that in an AC drive containing rectifier in series with control system, filter, current limiting unit, inverter and motor, inverter control system consisting of a primary pulse driver and a block of output amplifiers, a threshold unit connected to a deceleration pulse shaper, an inverter voltage sensor connected to the filter output, an inverter made on transistors, and an electric drive equipped with an inverter base transistor current regulator and a network voltage sensor & The base current torus of the transistors is connected respectively to the inverter voltage sensor and the braking pulse shaper, and the outputs to the output amplifier block and the main pulse shaper, the sensor voltage The network inputs are connected to the rectifier inputs, and the output is connected to a threshold unit, the first output of which is connected to the rectifier control system, and the second output is connected to the main impulse driver via the deceleration driver. FIG. 1 shows a block diagram of an AC drive; in fig. 2 is a block diagram of an inverter control system, a braking pulse driver and a base current controller. The AC drive comprises a series-connected rectifier 1 with the control system of the rectifier 2, filter 3, the current-limiting unit 4, the inverter 5 with the driver 6 main pulses and the unit 7 output amplifiers and the motor 8. The sensor 9 of the network voltage is connected by inputs with the rectifier 1 and through the threshold unit 10 is connected to the control system of rectifier 2 and the driver 11 of braking pulses, which in turn is connected to the driver 6 of the main pulses and the controller 12 of the base current of the transistors ineer-. Torah. Voltage sensor 13) The inverter I input is connected to filter 3, and the output is connected to unit 7 output amplifiers and driver 6 main pulses through controller 12.

Формирователь 6 основных импульсов (фиг. 2) содержит последовательно соединенные задающий блок 14, задающий генератор 15, распределитель 16 импульсов, соединенный с входом усилител 17 блока 7 выходных усилителей. Блок 7 выходных усилителей содержит первый 17 и второй 18 усилители, подключенные через элемент ИЛИ 19 к усилител м 20 мощнЪсти, которые соединены сShaper 6 main pulses (Fig. 2) contains serially connected master unit 14, master oscillator 15, the distributor 16 pulses connected to the input of the amplifier 17 of the block 7 of the output amplifiers. Block 7 of the output amplifiers contains the first 17 and second 18 amplifiers connected through the element OR 19 to the amplifiers 20 power, which are connected to

силовыми транзисторами инвертора 5. Элементы 17-20 показаны дл одного силового ключа инвертора и идентичны дл других. Формирователь 11 импульсов торможени содер жит последовательно соединенные лок 21 включени и распределитель 22 импульсов, второй вход которого подключен к задающему генератору 15. Регул тор 12 базового тока транзистора состоит из последовательно включенных функционального преобразова- , тел 23 и аналоговых ключей 24, выоды которых подключены к первому силителю 18 блока 7 выходных усиителей . Элемент 24 содержит шесть аналоговых ключей по числу силовых ключей инвертора 5. Вход функциональого преобразовател 23 соединен с атчиком 13 напр жени инвертора, а второйВЫХОД элемента 23 соединен с задающим блоком 14. Выход порогового блока 10 подсоединен с задаюему блоку 14 и блоку 21 включени .power transistors of inverter 5. Elements 17-20 are shown for one inverter power switch and are identical for others. The deceleration impulse generator 11 contains serially connected lok 21 switch-on and a pulse distributor 22, the second input of which is connected to the master oscillator 15. The transistor regulator 12 consists of a series-connected functional transducer, bodies 23 and analog switches 24, the outlets of which are connected to the first silicil 18 block 7 output amplifiers. Element 24 contains six analog switches according to the number of inverter 5 power switches. The input of the functional converter 23 is connected to the inverter voltage supply 13, and the second OUTPUT of the element 23 is connected to the driver unit 14. The output of the threshold unit 10 is connected to the driver unit 14 and the switch-on unit 21.

Электропривод работает следующим бразом.The drive works as follows.

При снижении напр жени сети ниже 0,8 ирц от датчика 9 напр жени сети срабатывает пороговый блок 10, по команде которого система управлени 2 отключает выпр митель 1, включатс распределитель 22 импульсов через блок 21 включени формировател 11 импульсов торможени и соответственно аналоговые ключи 24 регул тора 12 базового тока транзисторов. При этом снижаетс частота инвертораWhen the network voltage drops below 0.8 irts from the network voltage sensor 9, the threshold unit 10 is triggered, at the command of which the control system 2 turns off the rectifier 1, the pulse distributor 22 is turned on through the block 21 to turn on the braking driver 11 and accordingly the analog switches 24 torus 12 base current transistors. This reduces the frequency of the inverter.

5, зaдa8aeмia . задающим блоком 4 и задающим генератором 15 формировател 6 основных иТ«1пульсов, который через распределитель 1б импульсов и первый усилитель 17 выдает импульсы управлени транзисторами в режиме квазинасыщени (неглубокого насыщени ) длительностью эл.град. с задержанным передним фронтом на5, behind. the driver unit 4 and the master generator 15 of the primary generator 6 of the "1" pulses, which, through the pulse distributor 1b and the first amplifier 17, gives out transistor control pulses in the quasi saturation (shallow saturation) mode with an electrical frequency. with delayed front on

o врем коммутационной паузы t){, а формирователь 11 импульсов управлени торможени выдает импульсы управлени транзисторами в активном (линейном ) режиме длительностью t o time of the switching pause t) {, and the driver 11 of the braking control pulses outputs the transistor control pulses in the active (linear) mode with duration t

5 60 эл.град. с задержанным передним фронтом на врем коммутационной паузы . В интервале импульсов торможени функциональный преобразователь 23 регул тора 12 по сигналу Цц Дат0 чика 13, пропорциональному напр жению коллектор - эмиттер U oтранзисторов инвертора 5, посредством второго усилител 18, элемента ИЛИ 19 и усилител мощности 20 блока 7 вы5 ходных усилителей задает такую величину базового тока транзисторов инвертора 5, что ток коллектора (при данном напр жении) находитс в области безопасной работы. Причем5 60 el.grad. with a delayed leading edge at the time of the switching pause. In the interval of braking pulses, the functional converter 23 of the regulator 12 according to the signal C of Sensor 13, proportional to the collector-emitter voltage U of the transistors of the inverter 5, through the second amplifier 18, the OR element 19 and the power amplifier 20 of the output amplifier unit 7 sets this base current value Inverter 5 transistors, that the collector current (at a given voltage) is in the safe operation region. And

преобразователь 23 эквивалентен нелинейному преобразователю, аппроксимирующему график безопасной работы транзистора. Таким образом, в каждый такт работы инвертора 5 (длительностью 60 эл.град.) в какой либо фазе (плече) инвертора транзисторы в активном режиме представл ют собой эквивалентное сопротивление, благодар чему в них происходит рассеивание энергии, запасенной конденсатором фильтра 2, и энергии, отдаваемой двигателем. Происходит аварийное торможение , которое оканчиваетс на низких частотах. Соответственно величине сигнала напр жени инвертора регул тор 12 управл ет интенсивностью торможени посредством изменени темпа снижени частоты генератора 15 системы управлени инвертором 5. Причем работа транзисторов в неглубоком насыщении облегчает переход в активный режим. Процессы переключени облегчаютс подачей отрицательного напр жени в базу.транзистора.The converter 23 is equivalent to a non-linear converter approximating the safe operation of the transistor. Thus, in each cycle of operation of the inverter 5 (duration 60 electr. Grad.) In any phase (shoulder) of the inverter, the transistors in active mode are equivalent resistance, due to which they dissipate the energy stored by the filter capacitor 2 and the energy given by the engine. Emergency braking occurs, which ends at low frequencies. According to the magnitude of the voltage signal of the inverter, the controller 12 controls the intensity of braking by changing the rate of decrease of the frequency of the generator 15 of the control system of the inverter 5. Moreover, the operation of transistors in shallow saturation facilitates the transition to active mode. Switching processes are facilitated by applying a negative voltage to the transistor base.

5 Режим нерекуперативного торможени при исчезновении напр жени сети случаетс редко и характеризуетс следующим.5 The non-regenerative braking mode with the disappearance of the mains voltage is rare and is characterized by the following.

При существенном провале напр жени сети величина напр жени инвертора меньше номинального, т.е. кинетическа энерги двигател и энер ги конденсатора меньше максимальных величин, следовательно энерги , которую требуетс рассе ть, менее максимального значени , что обле)- чает тепловой режим транзисторов. Так кактранзисторы выбираютс с запасом по напр жению (исход из возможного повышени напр жени сети на 10% и перенапр жени на транзисторах инвертора во врем переходных процессов) то начальное напр жение коллектор - эмиттер будет значительно меньшим паспортного, т.е. исходный тепловой режим транзисторов будет облегченным. Кроме того, такой режим нагрузки транзистора вл етс однократным, с последующим остыванием транзисторов, так как элетропривод отключаетс от сети.With a significant failure of the mains voltage, the voltage of the inverter is less than the nominal, i.e. the kinetic energy of the motor and the energy of the capacitor is less than the maximum values, hence the energy that is required to be dissipated is less than the maximum value, which contributes to the thermal mode of the transistors. So, as the transistors are selected with a margin of voltage (based on a possible increase in network voltage by 10% and overvoltage on the inverter transistors during transients), the initial collector-emitter voltage will be much lower than the passport, i.e. the initial thermal regime of the transistors will be facilitated. In addition, such a transistor load mode is single, followed by cooling of the transistors, since the electric drive is disconnected from the network.

Применение п(зедлагаемого изобретени позвол ет обеспечить управл емое плавное торможение двигател . Наиболее экономично применение предлагаемого привода в механизмах с приведенным суммарным моментом инерции не более 1,5 момента инерции двигател .The use of n (the proposed invention allows to provide controlled smooth engine braking. The most economical application of the proposed drive in mechanisms with a reduced total inertia moment is not more than 1.5 times the inertia of the engine.

Claims

AC ELECTRIC DRIVE WITH NON-RECOVERABLE BRAKING, comprising a motor and a series-connected rectifier, filter, current-limiting unit, an inverter, * a braking pulse generator, an inverter voltage sensor connected to the filter output, characterized in that, in order to expand the functionality of the electric drive by forming a smooth controlled drive braking, the inverter is made with transistors, and the electric drive is equipped with a base current regulator of the inverter transistors and a voltage sensor with ti, the controller inputs the base current of transistors are respectively connected to the sensor voltage of the inverter and brake pulse shaper and the outputs - the block of output amplifiers and main pulse generator, voltage sensor inputs connected to the inputs of the rectifier, and the output is connected to the threshold unit, the first output

SS (Л of the main driver and the rectifier control system, · 'inverter control system, consisting of which is connected to the rectifier control system, and the second output through the pulse former is

00 cl SL Od>