SU1124418A1 - Частотно-управл емый электропривод - Google Patents

Abstract

)ЧАСТОтаО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД , содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напр жени , вход которого через звено посто нного тока подключен- к выпр мителю, при этом инвертор напр жени  вьщолнен на тиристорах с трем  силовыми последовательными LC-контурами, включенными параллельно обмоткам двигател , генератор регулируемой, частоты, усилитель мощности, выходами соединенный с управл ющими входами тиристоров, a входами-с логическим блоком управлени , первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой частоты, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона регулировани  ;скорости , в него введены первый блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным периоду выходной частоты инвертора напр жени , имек ций счетный вход и реверсирующий вход второй блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным 1/6 периода выходной частоты инвертора напр жени , третий блок развертки нерегулируемой частоты, регистр рабочих зон тиристоров, блок сравнени  в виде арифметического логического устройства, триггер, индикатор величины задани  частоты вращени  асинхронного электродвигател , И1{рткатор знака сигнала задани , блок определени  рабочих зон тиристоров, регистр состо ни  выхо дов второго блока развертки регулируемой частоты,, a логический блок управлени  выполнен в виде посто нного программируемо -о запоминающего устройства, .снабженного двум  дополнйтельньп4И входами дл  задани  длительности работы тиристоров и многоканальным входом дл  задани  рабочих зон тиристоров, причем вход генератора регулируемой частоты и вход индикатора знака .сигнала задани  подключены к источнику управл ющего сигнала , выход генератора регулируемой частоты соединен с входом индикатора режима и со счетным входом первого 00 блока развертки регулируемой частоты, реверсирующий вход первого блока развертки соединен с выходом индикатора .знака сигнала задани , выход первого блока развертки соединен с входами блока определени  рабочих зон тиристоров и входами второго блока развертки регулируемой частоты, выход блока определени  рвбочих зон тиристоров соединен с входом регистра рабочих зон тн1 исторов, выход второго блока развертки регулируемой

Description

частоты соединен, с входом регистра состо ни  выходов второго блока развертки регулируемой частоты, выход регистра рабочих зон тиристоров соединен с третьим входом посто нного программируемого запоминающего устройства, выход регистра состо ний второго блока развертки регулируемой частоты соединен с первым входом блока сравнени , выход вгфторого соединен с первым входом триггера, выход триггера соединен с вторым входом посто нного программирующего 18 запоминающего устройства, выход генератора нерегулируемой частоты дополнительно соединен с третьим блоком развертки нерегулируемой частоты, выход которого соединен с вторым входом блока сравнени  и с синхронизирующими входами регистров состо ни  выходов блоков развертки регулируемой частоты и регистра рабочих зон тиристоров, выход индикатора величины задани  скорости асинхронного электродвигател  соединен с вторым входом триггера.

Изобретениеотноситс  к зЛектротехнйке , а также к области частотноуправл емого электропривода переменного тока и предназначено дл  исполь Зовани  в механизмах различных отраслей промьшшенности и в сельском хоз йстве, где требуетс  регулирование скорости.

Известен частотно-управл емый электропривод, который содержит асий кронный электродвигатель, подключенный к инвертору напр жени , вход которого через фильтрующие элементы соединен с выпр мителем. Тиристорный инвертор дл  коммутации содержит специальные коммутирующие конденсаторы ijl

Недостатком электропривода  вл етс  значительна  сложность и низка  надежность р услови х работы на электродвигатель и невозможность получени  низких скоростей.

. Наиболее близким к предложенному  вл етс  частотно-управл емь й электрпривод , содержащий асинхронный Электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напр жени , вход которого через звено посто нного тока подключен к выпр мителю, инвертор напр жени  вьшолнен на тиристоpax с трем  силовыми последовательными LC-контурами, включенными параллельно обмоткам двигател , генератор регулируемой частоты,усиЛй таль мощности, выходами соединенный с уйравл ющими входами тиристоров, а входами с логическим блоком управлени . Кроме того система управлени  содержит- генератор регулируемой части и формирователь щести пачек импульсов управлени , при этом формируют 2 m последовательностей импульсов управлени  регулируемой частоты со сдвигом между ними 21Г/т и подают сигналы на отпирание тиристоров инвертора .

Недостатком устройства  вл етс  невозможность получени  низких скоростей вращени  с достаточной точностью , так как переключение тиристоров инверторного моста и соответственно угловое перемещение резульгирующего вектора напр жени  происходит через 60 эл. град, выходной частоты. При малой заданной скорости вращени  привдд шагает, движение становитс  неравномерным.

Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  скорости.

Указанна  цель достигаетс  тем,что в частотно-управл емый электропривод , содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напр жени , вход ксзторого через звено посто нного тока.подключен к выпр мителю, при этом инвертор напр жени  выполнен на тиристорах с трем  силовыми последовательньми 4С-контурами, включенными параллельно обмоткам двигател , генератор регулируемой частоты, усилитель мощности, выходами соединенный с управл ющими входами тиристоров , а входами - с логическим блоком управлени , первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой , частоты, введены первый блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным периоду выходной частоты инвертора напр жени имеющий счетный и реверсирующий ;входы, второй блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки. равным .1/6 периода выходной частоты инвертора напр жени , третий блок развертки нерегулируемой частоты, регистр рабочих зон тиристоров, блок сравнени  в виде арифметического логического устройства, триггер, индикатор величины задани  частоты вращени  асинхронного электродвига- тел , индикатор знака сигнала задани , блок определени  рабочих зон тиристоров, регистр состо ни  выходов второго блока развертки регулиру емой частоты, а логический блок управлени  выполнен в виде посто нного программируемого запоминающего устройств-а , снабженного двум  дополнительными входами дл  задани  длитель ности работы тиристоров и многоканал ным входом дл  задани  рабочих зон тиристоров, причем вход генератора регулируемой частоты и вход индикатора знака сигнала задани  подключен к источнику управл ющего сигнала, выход генератора регулируемой частот соединен с входом индикатора режим а и счетным входом первого блока развертки регулируемой частоты, реверсирующий вход первого блока разверт ки соединен с выходом индикатора знака сигнала задани , выход первого блока развертки соединен с входами блока определени  рабочих зон тирист торов и входами второго блока раз- вертки регулируемой частоты, выход блока определени  рабочих зон тиристоров соединен с входом регистра рабочих зон тиристоров, выход второго блока развертки регулируемой частоты соединен с входом регистра состо ни  выходов второго блока развертки регулируемой частоты, выход регистра рабочих зон тиристоров со.единен с третьим входом посто нного программируемого запоминающего устройства , выход регистра состо ни  второго блока развертки регулируемой частоты соединен с первым входом блока сравнени , выход которого соединен с первым входом триггера, выход триггера соединен с вторым ВХОДОМ посто нного програмиируемог о запоьшнающего устройства, выход гене. ратора нерегулируемой частоты дополнительно соединен с третьим блоком развертки нерегулируемой частоты, выходкоторого соединен с вторым вхо дом блоком сравнени  и с сиихр тизирующими входами регистров состо  1и  выходов блоков развертки | егулируемой частоты и регистра рабочих зон тиристоров, выход ивЕДЮсатора величины заДаии  скорости асинхронно го зле| трйдвигатеА 1 соедИие  с вторым входом триггера. На фиг. t приведеиа блок-схема ; частотно-управл емого электропривода; на фиг. 2 - векториа  диаграмма; на фиг. 3 - годограф результирунцего вектора Иапр жени . Частотно-управл еивай электропривод , содержащий аси хроаныб электродвигатель 1, подкгеочеивый к выходу инвертора  апр жеик  2, вход которого ерез звено посто  ио| о тока 3, подключен к выпр мителю 4, инвертор напр жени  выполнен иа тиристорах 5 г 10 трем  силовыми последовательными LC-контураки И 13 , включенными параллельно обмоткам злектродвигател  1, генератор регулируемой частоты -14, усилИтель м адиости 15, выходами соединенный с управл ющими входами тиристоров 5-1.0, а .входами - с логическим блоком управлени  16, первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой частоты 17. Дополнительно в иего введены первый блок развертки регулируемой частоты 18 с периодом развертки , равным периоду выходной частоты инвертора напр жени , имеющий счетный вход и реверсирукщий вход,, второй блок развертки регулируемой частоты 19 с периодом развертки, равным 1/6 периода выходной частоты инвертора напр жени , третий блок развертки нерегулируемой частоты 20, регистр рабочих зон тиристоров 21, блок сравнени  в виде арифметического логического устройства 22, триггер 23, индикатор величины задани  частоты вращени  асинхронного злектродви- гател  24, индикатор знака сигнала задани  25, блок определени  рабочих зон тиристоров 26, регистр состо ни  выходов второго блока развертки регулируемой частоты 27, логический блок управлени  16 выполнен в виде посто нного программируемого запомн- нающего устройства, снабженного двум  дополнительными входами дл  задани  длительности работы тиристоров .и многоканальным дл  задани  рабочих зон тиристоров, генератор регулируемой частоты 14 и вход индикатора зна ка сигнала задани  25 подключены к Источнику управл ющего сигнала Ин, выход генератора регулируемой частоты 14 соединен с входом индикатора режима 24 и счетным входом первого блока развертки регулируемой частоты 18,реверсирующий вход последнего соединен с выходом индикатора знака сигнала задани  25, выход первого блока развертки 18 соединен с входами блока определени  рабочих зон тиристоров 26 и входами второго блока развертки регулируемой частоты 19,выход блока определени  рабочих зон тиристоров 26 соединен с входом регистра рабочих зон тиристоров 21, выход второго блока развертки регулируемой частоты 19 соединен с ВХОДСИ4 регистра состо  ни  выходов BTopors блока развертки регулируемой частоты 27, выход регистра рабочих ЗОИ тиристоров соединен с третьим входом посто нного программируемого запоминающего устройства 16, выход регистра состо ни  второго блока развертки регулируемой частоты 27 соединен с первым входом блока сравнени  22, выход которого соедин с первым входом триггера 23, выход триггера 23 соединен с вторым вxoдo посто нного программируемого запоми нающего устройства 16, выход генератора нерегулируемой частоты 17 дополнительно соединен с третьим блоком развертки нерегулируемой частоты 20,выход которого- соединен с вторым входом блока сравнени  22 и с синхронизирующими входами регис ров состо ни  выходов блоков развертки регулируемой частоты 27 и регистра рабочих зон тиристоров 21, выход индикатора величины заданйТЯ скорости асинхронного электродвига гел  24 соединен с вторым входом триггера 23. Сущность изобретени  заключаетс  в дроблении шага вектора на более мелкие в процессе регулироваии  скорости за счет многократного переключени  тиристоров и создани  колебаний вектора напр жеии  из одного крайнего положени  на одной из Границ соответствующей шестидес  градусной зоны в другое положение на другой ее границе. Колебани  выполн ютс  таким образом, чтобы среднее положение вектора соответствовало заданному на, данном интервале времени . На фиг. 2 приведена векторна  диаграмма при задании промежуточного положени  результирующего вектора напр жени , отличного от напр жений на границах шестид.ес тиградусной зоны, дл  случа , когда середина зоны расположена.по направлению первой фазы. Результирующий вектор напр жени  от включени  фазы А и фазы В(тиристоры 5 и 8, фи. ,1)обозначен ОД, результирующий вектор напр жени  от включени  фазы В il фазы С(тиристоры 5 и 10, фиг. 1)обозначен ОЕ. Средний результирующий вектор направлен по пр мой ОФ под углом с к направлению фазы В. ОА,ОБ,ОС-напр жени  на обмотках фаз двигател . В каждой шестидес тиградусной зоне тиристор, который включает обмотку фазы, направление тока в которой совпадает с серединой шестидес ти .градусного интервала,  вл етс  основным, не подлежащим переключению. Переключаютс  лишь два тиристора других фаз. Требуемое соотношение мевду временами включени  тиристоров поддерживают за счет определенного числа.включений тиристоров. Задание углового положени  среднего результирующего вектора напр жени  в следующей шестидес тиградусной зоне, средн   лини  которой совпадает с направлением другой фазы или инверсным направлением, отличаетс  от приведенных только заменой пар тиристоров , что соответствует включению обмоток других фаз двигател  и использованию других составл ющих вектора.. Достаточно точна  величина задани -углового положени  вектора напр жени  достигаетс  при линейном законе изменени  времени включени  тиристоров. На фиг. 3 показан годограф результирующего вектора напр жени  при приближенном задании положени . СВА-траектори  конца результирующего вектора напр жени  на двигателе, ОБ,ВК,КМ - составл ющие результирующего вектора напр жени  на двигателе по направлени м. Указанный принцип реализован в устройстве (фиг. l} , которое работает следующим образом. Поступающий на генератор регулируемой частоты 14 сигнал управлени  Цч- преобразуетс  в последовательность импульсов с частотой, пропорциональной сигналу управлени . Дале эта последовательность подаетс  на первый блок развертки 18, представл ющий собой циклический интегратор (счетчик). Б зависимости от знака задани , который фиксируетс  индикатором знака сигнала задани  25, счетчик включаетс  на вычитание или на сложение. Первый блок разверт ки 18 работает с периодом, соответствующим одному обороту задающего вектора напр жени . Сигнал с первого блока развертки 18, представл ющий собой цифровой код углового положени  задающего вектора, подаетс  на блок определе- ни  рабочих зон тиристоров 26, где происходит перекодировка этого сигнала, определ ютс  номера тиристоров , которые нужно включить дл  получени  требуемого вектора. Блок определени  рабочих зон тиристоров 26 представл ет собой схему пам ти с заранее записанной информацией. Далее сигналы с блока определени  рабочих зон тиристоров 26 поступают на регистр рабочих зон тиристоров 21, где хран тс  в течение периода циклической развертки последователь ности импульсов нерегулируемой частоты, т.е. в течение времени, когда происходит определение состав л ющих результирующего вектора напр жени . Перезапись числа в регистре происходит в момент начала развертки. Сигнал разрешени  записи поступает с третьего блока разверт ки 20. С регистра рабочих зон тирис торов 21 сигналы поступают на посто  нное программирующее устройство 16 представл ющие собой схему пам ти с жесткой программой. Развертка последовательности импульсов регулируемой частоты с пери одом 1 /6 оборота задающего вектЪра напр жени  образуетс  из развертки с периодом 1 оборот перекодировкой во втором блоке развертки 19 при помощи схемы пам ти с жесткой программой . Состо ние выхода второго блока развертки 19 записьшаетс  в регистр 27 состо ни  выходов второг блока развертки на врем  развертки последовательности импульсов нерегу лируемой частоты. Сигнал разрешени  на запись поступает с третьего блока, развертки нерегулируемой частоты 20, представл ющего co6o(i нереверсивный счетчик. С регистра состо ни  выходов второго блока развёртки 27 число, соответствующее заданному угловбму положению, подаетс  на блок сравнени  22, где происходит сравне не этого числа с величиной развертки последовательности импульсов нерегулируемой частоты. На выходе блока сравнени  22установлен триггер 23, который фиксирует превьшение одного числа другим. Врем  нахождени  триггера 23в каждом из двух возможных состо ний соответствует времени подключени  одной из двух пар тиристоров, создающих одну составл ющую результирующего вектора напр жени .Выход триггера 23 подключен к посто нному программируемому запоминающему устройству 16. В системе имеетс  также генератор нерегулируемой частоты 17, сигналы которого поступают на вход посто нногб программируемого запоминающего устройства 16 и определ ют частоту;.их включени . Кроме того, сигналы генератора нерегулируемой частоты 17 поступают на третий блок развертки нерегулируемой частоты 20. Индикатор величины задани  частоты вращени  24 производит сравнение величины периода генератора регулиру емой частоты с установкой. При уменьшении периода регулируемой частоты до значени , близкого к уставке, индикатор величины задани  частоты вращени  24 подает сигнал на блокировку триггера 23. При этом фиксируетс  лишь одно переключение пар тиристоров, соответствующее прохождению задающим вектором напр жени  границы шестидес тиградусной зоны. Все промежуточные положени  вектора исключаютс . . В зоне высоких скоростей задани  система переключает вектор напр жени  через 60 эл.град. Индикатор величины задани  частоты вращени  24 вьшолн етс  в виде фильтра высокой частоты, на который подаетс  последе нательность импульсов регулируемой частоты.Когда частота становитс  выше, определенного предела, то величины задани  частоты вращени  индикатор вьздает выходной сигнал. Смена знака.задани  фиксируетс  индикатором знака сигнала задани  25, 9 который переключает счетчик разверт нерегулируемой частоты со сложени  на вычитание. Соответственно заданный результирующий вектор напр жени  начинает перемещатьс  в противо положном направлении. 11рани1(ы шести дес тиградусных зон провод т в обра ном пор дке, но внутри каждой зоны включаютс  те же пары тиристоров и каждому заданному положению соответствует та же, что и прежде, комбинащ1  тиристоров и времени их включени . Данное техническое решение позвол ет расширить нижнюю границу диапазона регулировани  .скорости примерно в 20 раз по сравнению с прототипом , что обеспечиваетс  соответствуйщим уменьшением шага задани  скорости . Кроме того, повьш1аетс  точность регулированн  скорости, что дает возможность обеспечить р д механизмов в различных отрасл х народного хоз йства надежньЫ глубоко регулируемым электроприводом переменного тока.

Claims (1)

1. 'ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напряжения, вход которого через звено постоянного тока подключен- к выпрямителю, при этом инвертор напряжения выполнен на тиристорах с тремя силовыми последовательными LC-контурами, включенными параллельно обмоткам двигателя, генератор регулируемойчастоты, усилитель мощности, выходами соединенный с управляющими входами тиристоров, а входами-с логическим блоком управления, первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой частоты, отличающийся тем, что, с целью расшич рения диапазона регулирования скорости, в него введены первый блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным периоду выходной частоты инвертора напряжения, имеющий счетный вход и реверсирующий вход, второй блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным 1/6 периода выходной частоты инвертора напряжения, третий блок развертки нерегулируемой частоты, регистр рабочих зон тиристоров, блок сравнения в виде арифметического логического устройства, триггер, индикатор величины задания частоты вращения асинхронного электродвигателя, индикатор знака сигнала задания, блок определения рабочих зон тиристоров, регистр состояния выхо-'t дов второго блока развертки регулируемой частоты,, а логический блок управления выполнен в виде постоянного программируемого запоминающего устройства, .снабженного двумя дополнйтельными входами для задания длительности работы тиристоров и многоканальным входом для задания рабочих зон тиристоров, причем вход генератора регулируемой частоты и вход t индикатора знака сигнала задания подключены к источнику управляющего сигнала, выход генератора регулируемой частоты соединен с входом индикатора режима и со счетным входом первого блока развертки регулируемой частоты, реверсирующий вход первого блока развертки соединен с выходом индика тора знака сигнала задания, выход первого блока развертки соединен с входами блока определения рабочих зон тиристоров и входами второго блока развертки регулируемой частоты, выход блока определения рабочих зон тиристоров соединен с входом регистра рабочих зон тиристоров, выход второго блока развертки регулируемой частоты соединен, с входом регистра состояния выходов второго блока развертки регулируемой частоты, выход регистра рабочих зон тиристоров соединен с третьим входом постоянного программируемого запоминающего устройства, выход регистра состояний второго блока развертки регулируемой частоты соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера, выход триггера соединен с вторым входом постоянного программирующего запоминающего устройства, выход генератора нерегулируемой частоты дополнительно соединен с третьим блоком развертки нерегулируемой частоты, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и с синхронизирующими входами регистров состояния выходов блоков развертки регулируемой частоты и регистра рабочих зон тиристоров, выход индикатора величины задания скорости асинхронного электродвигателя соеди нен с вторым входом триггера.

   1 2