SU1128362A1 - Электропривод переменного тока - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГОТОКА , содержащий трехфазный асинхронный двигатель, управл емый преобразователь , выполненньй на восьми тиристорах , соединенных силовыми вьшодами по два встречно-параллельно в четыре пары, два Датчика фазного тока, через первый из которых одна фазна  обмотка статора подключена к одним выводам первой и второй пар тиристоров , через второй датчик фазного тока друга  фазна  обмотка статора подключена к одним выводам третьей и четвертой пар тиристоров, другие выводы каждрй из четырех пар тиристоров и третьей фазной.обмотки статора снабжены клеммами дл  подключени  к сети, блок задани  фазных токов, соответствующими выходами соединенньй с задающими входами регул торов фазных токов, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков фазных токов, блок формировани  управл ющих импульсов, отличающийс  тем, что, с целью . повьппени  надежности, в него введены блок раздельного задани  режимов работы , блок переключени  режимов работы ., блок управлени  очередностью коммутации тиристоров, восемь управл емых ключевых элементов, другие , вьюоды второй и третьей пар тиристоров соединены с вьюойами третьей фазной обмотки статора, управл ющие электроды тиристоров через введенные управл емые ключевые элементы подключены к соответствующим вьрсодам блока формировани  управл ющих импульсов , входы которого соединены с соответствующими выходами блока переклю чеки  режимов работы, входы которого соединены соответственно с выходами регул торов фазных токов и с соответствующими вькодами блока раздельного задани  режимов работы, два входа которого соединены соответственно с задающим входом и выходом регул тора скорости, управл ющие входы восьми управл емых ключевых элементов соединены с соответствующими выходами блока управлени  очередностью коммута ции тиристоров, входы крторого соединены соответственно с выходами датчиков и блока задани  фазных токов.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в тиристорных электроприводах с асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором дл  частотно- 5 го управлени  при низких скорост х вращени  и амплитудного регулировани  напр жени  при высоких скорост х вращени , например, конвейеров.

Известен электропривод переменно- О го тока, содержащий асинхронный электродвигатель , подключенный через датчик фазных токов к выходу управл емого тиристорного преобразовател , задатчик фазных токов, выходы которого 5 соединены с задающими входами регул торов фазньк токов, информационные входы которых соединены с выходами датчиков фазных токов, а выход - с управл ющим входом тиристорного пре- 20 образовател  lj .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому резуль тату к изобретению  вл етс  электропривод переменного тока, содержащий трех- 25 фазный асинхронный двигатель, управл емый преобразователь, выполненньш на восьми тиристорах, соединенных силовыми выводами по два встречнопараллельно в четыре пары, два дат- 30 чика фазного тока, через первый из которых одна фазна  обмотка статора подключена к одним выводам первой и второй пар тиристоров, через второй датчик фазного тока друга  фазна  35 обмотка статора подключена к одним выводам третьей и четвертой пар тиристоров, другие выводы каждой из четырех пар тиристоров и третьей фазной обмотки статора снабжены клемма- до ми дл подключени  к сети, блок Задани  фазных токов, соответствующими выходам : соединенньй с задающими входами регул торов фазных токов, информационные входы которых соеди- 45 нены с выходами соответствующих датчиков фазных токов, блок формировани  управл ющих импульсов 2j .

Недостатком известного технического решени   вл етс  низка  надеж- 50 ность работы на низких скорост х изза возникновени  бестоковых пауз тока статора.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы в зоне низкихЗЗ скоростей путем сокращени  бестоко .вых пауз тока статора, а также при переходе в режим амплитудного регулировани  напр жени  при высоких скорост х вращени .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в электропривод переменного тока содержащий трехфазный асинхронный двигатель, управл емый преобразователь , вьтолненный на восьми тиристорах , соединенных силовыми вьгоодами по два встречио-параллельно в четыре пары, два датчика фазного тока, через первьй из которых одна фазна  обмотка статора подключена к одним вьшодам первой и второй пар тиристоров , через второй датчик фазного тока друга  фазна  обмотка статора подключена к одним вьгоодам третьей и четвертой пар тиристоров, другие выводы из четырех пар тиристоров и третьей фазной обмотки статора снабжены клеммами дл  подключени  к сети, блок задани  фазных токов, соответствующими выходами соединенный с задающими входами регул торов фазнык токов , информационные входы которых, соединены с выходами соответствующих датчиков фазных токов, .блок формировани  управл ющих импульсов, введены блок раздельного задани  режимов работы , блок переключени  режимов работб1 , блок управлени  очередностью коммутации тиристоров, восемь управл емых ключевых элементов, другие вьгао- ды второй и третьей пар тиристоров соединены с вьюодом третьей фазной обмотки статора, управл ющие электроды тиристоров через введенные управ ;иемые ключевые элементы подключены к соответствующим выходам блока формировани  управл ющих импульсов, входы которого соединены с соответствуюпЦими выходами блока переключени  режимов работы, входы которого соединены соответственно с выходами регул торов фазных токов и соответствующими выходами блока раздельного задани  режимов работы, два входа которого соединены соответственно с.задающим входом и выходом регул тора скорости , управл ющие входы восьми управл емых ключевых элементов соединены с соответствующими выходами блока управлени  очередностью коммутации тиристоров, входы которого соединены соответственно с выходами датчиков и блока задани  фазных токов.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема электропривода переменного тока; на фиг. 2 - формирование тока i низкой частоты и законы управ лени  тиристорами, формирующими ток фазы двигател  ( об - углы управлени  тиристорами} Uij - напр жение управлени  в соответствзгющих фазах} at - электротехническа  временна  ось) . Асинхронный двигатель 1 подключен двум  выводами фазных обмоток статора через соответствующие датчики 2 ,и 3 фазных токов статорак выходным зажимам управл емого преобразовател , выполненного на тиристорах 4-11, при этом тиристоры 4 и 6подсоединен к одной фазе, а тиристоры 8 и 10 к другой фазе статора двигател . Третий вывод обмотки статора электродвигател  подключен непосредственно К третьей фазе питающей сети , между зажимом которой и выкодными зажимами тиристоров 4,6 и 8,10 включены встречно-параллельно две пары тиристоров 5,7 и 9,11. Управл ю щие входы тиристоров через соответст вующие управл емые ключевые элементы 12-19 подключены к выходам блоков 20 и 21 формировани  управл ющих импульсов, входы которых подключены к соответствующим выходам блока 22 переключени  режимов работы, входы которого соединены с выходами блока 23 раздельного задани  режимов работы регул торов 24 и 25 фазных токов статора и t выходами блока 26 задани  соответственно. Блок 26 задани  включает в себ  блок 27 задани фазных токов и р.егул тор 28 скорости выход Koioporo соединен с входом блока 27 и первым входом блока 23 раздельного задани  режимов работы, вто рой вход которого соединен с источни ком задани  скорости, с которым соединен также задающий вход регул тора 28 скорости, информационный вход которого соединен с выходом датчика 29 скорости, св занного с валом двигател  1.-Задающие .входы регул торов 24 и 25 фазных токов соединены с соответствующими выходами блока 27, а их информационные входы с выходами датчиков 2 и 3 фазных токов статора. Управл ющие входы управл емых ключевых элементов 12-19 подключены к соответствующим выходам блока 30 управлени  очередностьюкоммутации тиристоров, входы которого соответственно соединены с выхода ми блоков 27 и 28, а также датчиков 2 и 3. Блок 22 переключени  режимов работы содержит первую 31, вторую 32, . третью 33, четвертую 34 и п тую 35 пары компараторов, два источника 36 и 37 опорных напр жений, п ть управл емых ключевых элементов 38-42 компаратора блока 22, шесть согл-асующих усилителей 43-48, а также восемь диодов 49-56. Входы усилителей 43 и 48 образуют соответственно первьй и второй входы блока 22, третий вход которого образован опорными входами п той пары 35 компараторов, четвертый вход - управл ющими входами управл емых ключевьгх элементов 38-42, а п тый вход - объединенными вьгоодами управл емых ключевых элементов 38-41. Выходы усилителей 43-48 через диоды 49-55 соответственнои через управл емые ключевые элементы 38-42 соединены с соответствующими входами четырех пар 31 и 32 компараторов, выходы которых образуют выходы блока 22. Блок 23 раздельного задани  режимов работы содержит усилитель 57, входной резистор 58 которого зашунтирован управл емым ключевым элементом 59, управл ющий вход которого подключен к выходу элемента 60,дифференцировани , вход которого соединен с входом порогового элемента 61. Вывод входного резистора 5В образует первьй вход блока 23, объединенные входы элементов 60 и 61 образуют второй вход блока 23, выход усилител  57 образует первьй выход блока 23, второй и третий выхода которого образованы выходами элементов 60 и 61 соответственно . Блок 30 управлени  очередностью коммутации тиристоров содержит блок 62 раздельного управлени  группами тиристоров , два логических элемента 2 ИЛИ 63 и 64, п ть элементов НЕ 6569 , п ть элементов 2И-НЕ 70-74, семь элементов 2И 75-81. При этом четыре входа блока 62 образуют четыре входа блока 30, дваиз которых соединены с датчиками 2 и 3 фазных токов и соответствующими двум  выходами блока 27, вход элемента 65 объединен с одним входом элемента 64 и образует п тый вход блока 30, шестой вход которого образован соединенными между собой вторым входом элеента 64 и первьм входом элемента 63, второй вход которого соединен с выходом элемента 65. Выходы блока 52 соединены соответственно с входами элементов 66-69 и 77-79, одни входы элементов 72 и 73 соединены между собой и с выходом элемента 68, один вход элемента 74 соединен с выходом элемента 69, один вход элемента 71 соединен с выходом элемента 67, один вход элемента 70 соединен с выходом элемента 66, другие входы элементов 70-74 и 77-79 объединены между собой и соединены с шестым входом блока 30, один вход элемента 80 соединен с выходом элемента 64, а другой - с выходом элемента 73,одни входы элементов 75, 76 и 81 соединены между собой и с входом элемента 63, другой вход элемента 81 - с выходом элемента 74, другой вход элемента 75 - с выходом элемента 71, другой вход элемента 76 - с выходам элемента 70. Выходы элементов 72 и 75-81 образуют соответственно восемь выходов блока 30. Электропривод переменного тока функционирует следующим обраэом. Импульсы управлени  на тиристо-. ры 5-10 поступают из -блоков 20 и 21 формировани  импульсов через управ л емые ключевые элементы 12-19, управление которыми независимо и обеспечивает сн тие (подачу) управл ющих импульсов на соответствующий тиристор . Управл ющие входы ключевых элементов 12-19 соединены с соответствующими выходами блока 30 управлени  очередностью коммутации тиристоров, который обеспечивает беспреп тственное прохождение сигнала управлени  к ключевым элементам (сигнал разрешени  или запрета)- от блока 62- раздельного управлени  груп пами тиристоров, в режиме преобразовател  частоты. При этом обеспечиваатс  попеременное сн тие (подача) управл ющих импульсов с групп тиристоров 4,5 и 6,7, формирующих соответ ственно положительную и отрицательну полуволны тока одной из фаз статора электродвигател , а также групп тиристоров 8j11 и 9,10, формирующих соответственно положительную и отрицательную полуволны тока другой фазы двигател  с частотой задани . Схема обеспечивает сн тие импульсов управлени  с тиристоров 5, 7, 11 и 9, при этом на соответствующие входы управлени  ключевых элементов поступает сигнал запрета О, и подачу импульсов управлени  на тиристоры 4, 6, 8 и 10, образующие схему несимметричного регул тора напр жени . При этом на входы управлени  соответствующих ключевых элементов поступает сигнал разрешени  1 в режиме регул тора напр жени . Блок 30 обеспечивает сн тие импульсов с неработающих тиристоров 611 силовой цепи и подачу импульсов управлени  на тиристоры 4 и 5, образующие схему однополупериодного выпр мител  с шунтирующим тиристором при динамическим торможении. Сигнал , запрета (разрешени ) работы тиристоров 4 и 5 поступает с первого выхода блока 62 на вход элемента НЕ 68. Инверсный сигнал с выхода элемен- та НЕ 68 поступает на первые входы элементов 2И-НЕ 72 и 73. Сигнал запрета (разрешени ) работы тиристоров 6 и 7 поступает с второго выхода блока 62 на первьй вход элемента 2И 77 и вход элемента НЕ 69. Йнверснъй сигнал с Bbixoj a элемента НЕ 69 поступает на первый вход элемента 2И-НЕ 74. Сигнал запрета (разрешени ) работы тиристоров 8 и 11 поступает с третьего выхода блока 62 на первый вход элемента 2И 78 и вход элемента НЕ 67. Инверсный сигнал с выхода элемента НЕ 67 поступает на первый вход элемента 2ИНЕ 71. Сигнал запрета (разрешени ) работы тиристоров 9 и 10 поступает с четвертого выхода блока 62 на первый вход элемента 2И 79 и вход элемента НЕ 66. Инверсный сигнал с выхода элемента НЕ 66 поступает на первый вход элемента 2И-НЕ 70. На вторые входы элементов 71-74 и 77-79 поступает сигнал с выхода блока 61. Выходы элементов 72 и 77-79 соединены с управл ющими входами управл емых ключевых элементов 12 и 15-17 тиристоров 4, 7, 9 и 11. Выходы элементов 73, 74, 71 и 70 соединены с вторыми входами элементов 80, 81, 75 и 76 соответственно. Первые входы элементов 81, 75 и 76 соединены с выходом элемента 2ШШ 63. Выходы элементов 81, 75 и 76 соединены с управл ющими входами управл емых ключевых элементов 13, 18 и 19 тиристоров 6, 8 и 10. Первьй вход элемента 80 соединен с выходом элемент

та 2ИЛИ 64. Выход элемента 80 соединен с управл ющим входом управл емого ключевого элемента 14 тиристора 5.

Второй вход элемента 64 и первьй вход элемента 63 соединены с выходом блока 61. Второй вход элемента 63 соединен с выходом элемента НЕ 65. Первьй йход элемента 2ИЛИ 64 и вход элемента НЕ 65 соединены с выходом блока 60.,

Блок 23 раздельного задани  режимов работы осуществл ет перестройку системы управлени  в соответствии с сигналом (О задани  частоты вр щени  вала электропривода.

Блок 27 задани  фазных токов осуществл ет формирование трех напр жеUg , Up, измеНИИ низкой частоты U,

н ющихс  во времени по синусородаль- ному или близкому к синусоидальному 20 закону, образующих симметричнзпо трехфазную систему напр жени , амплитуда и частота, которых измен етс  в соответствии с сигналом с выхода регул тора 28 скорости. Выход задани  25 на ток одной из фаз, например фазы Ц, поступает на второй вход регул тора 24 фазного тока, на первый вход которого поступает информаци  с датчика 2 фазного тока.ЗО

. -..

При использовании в блоках 20 и

21 формировани  импульсов идентичных между собой каналов управлени , обеспечивающих вертикальньш принцип управлени , в которых в. качестве опорного используетс  положительное линейноспадающее пилообразное напр жение, на первую и вторую пары 31 и 32 компараторов каналов управлени  тиристорами 5, 7, 9 и 11 введено отрицательное напр жение смещени  U, обеспечивающее работу этих тиристоров при отсутствии управл ющего напр жени  с блока задатчика и регул торов фазных токов как диодов.

На вторую и третью пары 33 и 34 компараторов каналов управлени  тиристорами 4, 6, 8 и 10 также введено отрицательное напр жение смещени  U, достаточное дл  обеспечени  включе-. ни  соответствующих тиристоров 4, 6, 8 и 10 с .максимальным углом отпирани  при положительном анодном напр - i жении, до момента перехода кривой сетевого напр жени  через ноль. 55

Контроль н.аличи  тока, протекающего в группах тиристоров, формирую дих полуволну тока преобразовател 

частоты, а также моменты перехода кривой тока через ноль, осуществл етс  посредством датчиков 2 и 3 фазных токов. Выход датчика 2 соединен с первым входом блока 62, выход датчика 3-е третьим входом блока 62. Блок 62 обеспечивает раздельное упраление парами тиристоров, формирующими положительную и отрицательную полуволны тока нагрузки в соответствии с заданием на ток и наличием тока в одной из групп тиристоров.

Основные режимы работы электропривода переменного тока осуществл ютс  следующим образом.

Режим пуска и работы на пониженных частотах вр ащени . Сигнал на выходе блока 61 соответствует логичекой единице. При этом на выходе элементбв 63 и 64 независимо от сигнала на других входах имеетс  сигнал логической единицы. Сигнал логической единицы поступает на первые входы элементов 80, 81, 75 и 76, а также на вторые входы элементов 70-74 и 77-79. Таким образом, обеспечиваетс  прохождение сигналов с выхода блока 62 на управл ющие входы управл емых ключевых элементов. Сигнал логической единицы с выхода блока 61 поступает также на вход управлени  коммутатора блока 22. При этом ключевые элементы 38-42 замкнуты в первом положении, и работа электропривода осуществл етс  в режиме преобразовател  частоты.

Тиристор. 4 первой фазы и тиристор 8 второй фазы формирует положительную полувохшу напр жени  фазы преобразовател  (фиг. 2). Тиристор 6 в первой фазе, и тиристор 10 во второй фазе формируют отрицательную полуволну вьгходного, напр жени  фазы преобразовател , т.е. работают как однофазные;однополупериодные реверсивные выпр мители. Тиристоры 5 и 7 в первой фазе и тиристоры 11 и 9 во второй фазе служат дл  поддержат ни  непрерьшности тока в обмотках двигател  в непровод щий дл  тиристоров преобразовател  период. Так, при формировании нарастающего фронта кривой полуволны тока i (фиг. 2) после достижени  точки естественной коммутации тиристором 4 подаютс  управл ющие импульсы на тиристор 5. Тиристор 5 отпираетс  напр жением сети и запирает тиристор 4. При этом обмотки двух фаз двигател  замкнуты накоротко тиристором 5, и в обмотках поддерживаетс  ток прежнего направлениЯ за счет электромагнитной энергии, занесенной в поле двигател . Таким образом, в моменты времени когда обмотки двигател  отключены от сети и замкнуты накоротко, ток в обмотке не успевает у асть до нул  Последующим включением тиристоров 4 и 5 формируетс  нарастающий фронт кривой полуволны тока. Спадающий фронт кривой полуволны тока формируетс  аналогично, но при этом вводитс  задержка включени  тиристора 5,. чем обеспечиваетс  обме электромагнитной энергией,запасенной в поле двиJ aтeл ,и питающей сетью. Так как спадание тока в обмотке обес печиваетс  работой тиристора 4 при отрицательной полуволне напр жени  сети, а включение группы тиристоров, формирующих отрицательную полуволну тока, производитс  при отсутствии тока в предпествующей группе тиристо ров, то последним из работы должен выходить тиристор 4, что обеспечиваетс  подачей отрицательного смещени  и задержкой включени  тиристора 5. В режиме регул тора напр жени  и в номинальном режиме электропривод работает следующим образом. При превьннении сигналом Q зада ни  частоты вращени  электропривода уставки блока 61, что соответствует работе злектр.опривода на частотах вращени , превьшающих 0,1 номинально , частоты вращени , при частотном упра и номинальном режиме сигнал на выходеблока 61 соответствует логиче кому нулю. При разгоне и работе на посто нной скорости на выходе блока 60 также соответствует логическом нулю. При этом и сигнал на выходе элемента 64 соответствует логическому нулю и поступает на вход элемента 80. Сигнал на выходе элемента 63 соответствует логической единице и поступает на входы элементов 2И 81, 75 и 76. Сигнал на вторых входах элементов 70-74 и 77-79 равен логическому нулю, при этом на выходах элементов 2И 77-79 сигнал логического нул , а на выходах .элементов 70-74 - логи- . ческой единицы. В результате сигнал логической единицы (разрешени  подачи импульсов) поступает на входы управлени  ключевых элементов тиристоров 4, 6, 8 и 10. Сигнал логического нул  с выхода блока 61 поступает на вход управлени  коммутатора блока 22. Ключи 38-42 коммутатора блока 22 замкнуты во.втором Положении, и работа устройства осуществл етс  в режиме регул тора напр жени  при частоте питающей сети. Режим торможени . Режим торможени  электропривода осуществл етс  при изменении знака произ.водной задани  частоты вращени  двигател , сигнал на выходе блока 60 соответ- ствует логической единице, сигнал на выходе элемента 64 - логической единицы, сигнал на выходе элемента 63 - логическому нулю. При этом обеспечиваетс  подача сигнала разрешени  навходы управлени  ключевых элементов тиристоров 4, 5 и подача сигнала запрета на остальные. Сигнал логической единицы с выхода блока 60 поступает на вход управлени  ключа 59, шунтирующего резистор 58, что соответствует режиму регул тора динамическое торможение. Ключи 38-42 блока 22 наход тс  во втором положении. Таким образом, обеспечиваетс  режим динамического торможени  с однополупериодным выпр мителем с использованием шунтирующего диода дл  поддержани  непрерьтности тока в обмотках статора двигател . Таким образсм, применение изобретени  позвол ет получить в сравнитейьно простом электроприводе переменного тока плавньй пуск при частном управлении электродвигателем.с заданными, динамическими xapaктepиcтикaми за счет регулировани  пускового момента двигател  вплоть до максимального, обеспечить устойчивую работу электропривода на пониженных частотах вращени  от нул  вплоть до 0,1 номинальной .

О

-g

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГОTQKA, содержащий трехфазный асинхронный двигатель, управляемый преобразователь, выполненный на восьми тиристорах, соединенных силовыми выводами по два встречно-параллельно в четыре пары, два датчика фазного тока, через первый из которых одна фазная обмотка статора подключена к одним выводам первой и второй пар тиристоров, через второй датчик фазного тока другая фазная обмотка статора подключена к одним выводам третьей и четвертой пар тиристоров, другие выводы каждой из четырех пар тиристоров и третьей фазной.обмотки статора снабжены клеммами для подключения к сети, блок задания фазных токов, соответствующими выходами соединенный с задающими входами регуляторов фазных : токов, информационные входы которых ¹ соединены с выходами соответствующих датчиков фазных токов, блок формирования управляющих импульсов, отличающийся тем, что, с целью . повышения надежности, в него введены блок раздельного задания режимов работы, блок переключения режимов работы., блок управления очередностью коммутации тиристоров, восемь управляемых ключевых элементов, другие выводы второй и третьей пар тиристоров соединены с выводами третьей фазной обмотки статора, управляющие электроды тиристоров через введенные управляемые ключевые элементы § подключены к соответствующим выходам блока формирования управляющих импуль сов, входы которого соединены с соответствующими выходами блока переклю чения режимов работы, входы которого соединены соответственно с выходами регуляторов фазных токов и с соответствующими выходами блока раздельного задания режимов работы, два входа которого соединены соответственно с задающим входом и выходом регулятора скорости, управляющие входы восьми управляемых ключевых элементов соединены с соответствующими выходами блока управления очередностью коммута ₍ции тиристоров, входы крторого соединены соответственно с выходами датчиков и блока задания фазных токов.