SU1169111A1 - Устройство дл управлени трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-ТРЕХФАЗНЫМ ОДНОПОЛУПЕРИОДНБ1М ЦИКЛОКОНВЕРТОРОМ , состо щим из п ти пар встречно-параллельно включенных тиристоров, соедин ющих три фазы нагрузки с трем  фазами питающей сети, содержащее формирователь-синхронизатор , три блока импульснофазового управлени , входы синхронизации которых соединены с входами формировател -синхронизатора , кольцевой распределитель с трем  пр мыми и трем  инверсными выходами, четыре, элемента 2И, п ть выходных усилителей, выходы которых предназначены дл  подключени  к управл ющим электродам тиристоров, целочисленный делитель частоты, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формировател -синхронизатора , а выход целочисленного делител  частоты подключен к первому входу кольцевого распределител , второй вход которого подключен к второму выходу формировател -синхронизатора , и блок редукции частоты, выход которого подключен к третьему входу целочисленного делител  частоты , отличающеес  тем, что, с целью повыщени  качества выходного тока путем снижени  прерывистости и величины пульсаций выходного тока циклоконвертора, улучшени  энергетических показателей и регулировочных характеристик на низких частотах, исключений токовых пауз, когда двигатель отключен or сети при переходе с одной частоты на другую, оно снабжено блоком раздельного управлени  групё пами тиристоров, узлом формировани  сту (Л пенчатого напр жени , двенадцатью элементами 2И, щестью элементами 2ИЛИ, блоком фильтров, двум  датчиками тока, причем датчики тока предназначены дл  включени  в две фазы нагрузки, кажда  из которых подключена посредством двух пар встречно-параллельно включенных тиристоров к двум фазам сети, выходы датчиков О) тока соединены с первым и третьим входами со блока раздельного управлени , два других входа которого соединены соответственно с вторым пр мым и инверсным, с третьим пр мым и инверсным выходами кольцевого распределител , а также с вторым и третьим входами узла формировани  ступенча тото напр жени , первый вход которого соединен с вторым входом третьего блока импульсно-фазового управлени , выход узла формировани  ступенчатого напр жени  соединен с вторыми входами двух других блоков импульсно-фазового управлени , входы синхронизации блоков импульснофазового управлени  соединены с выходами блока фильтров, входы которого предназначены дл  соединени  с трем  фазами сети, пр мые и инверсные выходы первого и вто

Description

рого блоков импульсно-фазового управлени  соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого элементов 2И, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого элементов 2И соединены соответственно с первым пр мым и инверсным выходами кольцевого распределител , выходы первого и третьего элементов 2И соединены соответственно с первыми входами первого и шестого, второго и третьего элементов 2ИЛИ, выходы второго и четвертого элементов 2И соединены соответственно с вторым входом первого и первым входом п того, с вторым входом второго и первым входом четвертого элементов 2ИЛИ, вторые входы третьего и п того, четвертого и шестого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с пр мым и инверсным выходами третьего блока импульсно-фазового управлени , выходы первого и второго элементов 2ИЛИ соединены с входами первого выходного усилител , выходы третьего, четвертого , п того и шестого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с первыми входами п того и дев того, шестого и дес того, седьмого и одиннадцатого, восьмого и двенадцатого элементов 2И, вторые входы п того и шестого, седьмого и восьмого, дев того и дес того, одиннадцатого и двенадцатого элементов 2И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока раздельного yпpaвv eни  группами тиристоров, выходы п того и седьмого шестого и восьмого, дев того и одиннадцатого , дес того и двенадцатого элементов 2И соединены соответственно с входами п того, второго, третьего и четвертого выходных усилителей.

1

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к области управлени  трехфазно-трехфазными однополупериодными циклоконверторами , и может быть использовано дл  частотно-регулируемых асинхронных электроприводов.

Цель изобретени  - повышение качества выходного тока путем снижени  прерывистости и величины пульсаций выходного тока циклоконвертора, улучшение энергетических показателей и регулировочных характеристик на низких частотах, исключение токовых пауз, когда двигатель отключен от сети при переходе с одной частоты на другуюНа фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства дл  управлени  трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором; на фиг. 2 - функциональна  схема блока раздельного управлени  группами тиристоров; на фиг. 3 - функциональна  схема узла формировани  ступенчатого напр жени ; на фиг. 4 - эпюры выходного трехфазного напр жени  циклоконвертора, законы управлени  тиристорами, формируюшими напр жени  различных фаз циклоконвертора , и диаграммы распределени  импульсов управлени .

В цел х упрощени  св зи между элементами системы управлени  циклоконвертором в р де случаев выполнены в однолинейном исполнении.

Предлагаемое устройство дл  управлени  трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором состоит из пар 1-5 тиристоров, встречно-параллельно включенных трехфазного асинхронного двигател  6, блока 7 фильтров, блоков 8-10 импульснофазового управлени , элементов 2И 11 -14, элементов 2ИЛИ 15-20, элементов 2И 21 -

28, выходных усилителей 29-33, датчиков 34 и 35 тока, блока 36 раздельного управлени  группами тиристоров, узла 37 формировани  ступенчатого напр жени , кольцевого распределител  38 целочисленного делител  39 частоты; формировател -синхронизатора 40, блока 41 редукции частоты, элементов 2И 42 и 43, элементов 44 и 45 задержки, RS-триггеров 46 и 47, элементов 2И 48 и 49, элементов 2ИЛИ 50 и 51; элемента 2И 52, ключевого элемента 53, резисторов 54-56, масштабного усилител  57. Пара тиристоров 1 подключена одним из выводов к одной из фаз сети, другим выводом непосредственно к выводу фазной обмотки статора двигател  6, два других

вывода фазной обмотки статора двигател  6 подключены каждый посредством датчиков 34 и 35 тока, и двух пар 2,5 и 3,4 тиристоров соответственно к второй и третьей фазам сети. Входы блока 7 фильтров подсоединены к трем фазам сети. Выходные

напр жени  блока 7 фильтров соответствуют линейным напр жени м . Ujz, Ujj , Ujj и поступают соответственно на входы синхронизации блоков 8-10, которые также соединены с выходами формировател -синхронизатора 40. Блоки 8-10 вырабатывают две последовательности импульсов, сдвинутых на полпериода частоты сети и реализуют принцип вертикального управлени . Изменение фазы выходных импульсов осуществл етс  посредством управл ющего напр жени , поступающего на вторые входы блоков 8-10. При этом на вторые входы блоков 8 и 9, соединенные с выходом узла 37 формировани  ступенчатого напр жени , поступает ступенчатое однопол рное напр жение Uotj (фиг. 4). На второй вход блока 10 и первый вход узла 37 поступает посто нное однопол рное напр жение U«, представл ющее собой сигнал задани  амплитуды выходного напр жени  циклоконвертора. Последовательности импульсов управлени  с пр мого и инверсного выходов блоков 8 и 9 поступают соответственно на первые входы элементов 2И 11 -14, вторые входы элементов 2И 11 -14 соединены соответственно с первым пр мы.м и инверсным выходами кольцевого распределител  38, представл ющего собой кольцевой делитель на щесть, с выхода которого снимаетс  три пары взаимоинверсных потенциальных логических тактовых сигналов выходной частоты fg, кажда  пара тактовых сигналов при этом сдвинута во времени относительно одна другой на 1/3 периода выходной частоты f Этим обеспечиваетс  циклическое, с частотой выходного напр жени  сети, сн тие имнульсов с выхода элементов 2И 11 -14. Выходы элементов 2И 11 и 13 соединены соответственно с первыми входами элементов 2ИЛИ 15 и 20, 16 и 17, выходы элементов 12 и 14 соединены соответственно с вторым входом элемента 2ИЛИ 15 и первым входом элемента 2ИЛИ 19, с вторым входом элемента 2ИЛИ 16 и первым входом элемента 2ИЛИ 18. На вторые входы элементов 2ИЛИ 17 и 19, 18 и 20 поступают две последовательности импульсов управлени  соответственно с пр мого и инверсного выходов блока 10. Таким образом, пр мые последовательности импульсов с выходов блоков 8 и 9, проход щие через элементы 2И 11 и 12, суммируютс  элементом 2И 15 и через выходной усилитель поступают на управл ющий вход тиристора пары 1, формирующего положительную полуволну выходного напр жени  низкой частоты первой фазы циклоконвертора . Аналогично последовательноети импульсов с инверсных выходов блоков 8 и 9, проход щие через элементы 2И 13 и 14, суммируютс  элементом 2И 16 и через выходной усилитель поступают на встречновключекный тиристор пары 1, формирующий отрицательную полуволну. Выходы элементов 2ЙЛИ 17-20 соединены соответственно с первыми входами элементов 2И 21 и 25, 22 и 26, 23 и 27, 27 и 28, вторые входы элементов 2И 21 и 22, 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28 соединенв соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым выходами блока 36 раздельного управлени  группами тиристоров. С выходов элементов 2И 21 и 22 пос.юдокпс-И)ности импульсов управ.юии  поступают соответственно через выходные чси.пгге.чи 33 и 30 на управ.-1 юпи1е входы одноименных тпристоров пар 2 и 5, формпрчкмцих положительную полуволну выходного напр жени  низкой частоты второй фазы двигател  6. С выходов элементов 23 и 24 импумьсы управлени  поступают на упра;з. к)Н1,ие входы встречно-включенных одноименных тиристоров пар 2 и 5, формирующих отрицате .чьную полуволну выходного напр жени  этой же фазы двигател  6. Аналогично с выходов элементов 2И 25 и 26, 27 и 28 через выходные усилители 31 и 32, и.мнульсы управлени  поступают на управл юни1е входы тиристоров пар 3 и 4, формпр Ю11,1их соответственно положительную и отрицательную полуволны выходного наг.р жени  низкой частоты третьей фазы. Блок 36 раздельного унравлени  обеспечивает раздельное управление группами тиристоров пар 2, 5 и 3, 4 формирующих положительную и отрицательную полуволны выходного напр жени  в функции сигналов с выхода кольцевого распределител  38 и наличи  тока. На первый, третий входы блока 36 подаютс  сигналы с выходов датчиков 34 и 35 тока, на второй, четвертый входы, соединенные с вторым, третьим входами узла 37 формировани  ступенчатого напр жени , подаютс  две пары взаимоипвсрсных тактовых сигналов с выхода кольцевого распределител  38. В этом случае блок 36 раздельного управлени  фиксирует спадение выходного тока работающей группы тиристоров, обеспечивает сн тие управл ющих импульсов с тиристоров указанной группы и через заданное врем  выдержки - иодачу управл ющих импульсов на тиристоры второй группы. Блок разделительного управлени  группами тиристоров (фиг. 2) выполнен из двух идентичных каналов по общеизвестным принципам . Один из каналов блока 36 построен следующим образом: сигнал с датчика 34 тока поступает на первые входы элементов 2И 42 и 43, на вторые входы кото)ых поступает также пара взаимоинверсных сигналов с второго выхода кольцевого распределител  38, выходы элементов 2И 42 и 43 соединены соответственно с входом элемента 44 задержки и S входом RS-триггера 47. с входом элемента 45 задержки и R входом RS-триггера 47, S и R входы RS-триггера 46 соединены соответственно с выходами элементов 44 и 45 задержки, пр мые выходы RS-триггеров 46 и 47 соединены соответственно с входами элемента 2И 48, инверсные выходы соединены с входами э:1еме1гга 2И 49, выходы элементов 2И 48 и 49 представл ют собой соответственно iiepBbni и второй выход блока 36 раздельного прав.:|ени .

, .;/ i()o)MiipOBi HHH ступепчатсмч) напр жени  (ф|1|-. 3) обеспечивает фо|)мироii;iiiiie ()Д1К)11().1Ярн()Го ступенчатого сигнала litf... амплитуда которого прогюрпиопальиа ciuna.iy задапп  амп/штуды выходного напр жени  преобразовател  11. благодар  чему достигаетс  симметри  среднпх зпаЧОН1П1 выходного пагф жепи  58--6{) раз .;1ич-н1 1 фаз преобразовател .

На ВХОД1.1 элементов 2ИЛИ 50 п 51 поступают две пары взапмоппверсных спгна ,л()в с выходов формпровател -сппхропизатора 40. Выходы элементов 2ИЛИ 50 и 51 соедипены с входамп элемепта 2И 52, выход которого соединен с унравл юпщм входом к.почевого элемента 53, включенного Nie/K.iy резпсторамн 54 и 55 на общую точку схемы, сгюбодпый резистора 54, на ixOTopbhi подаетс  папр жение Uo, соедппеп с вьпюдо.м резпстора 56, другой вывод резпсто)а 56 еоедипен со свободным выводом резпстора 55 н входом маснггабпого усилител  57, с выхода которого снимаетс  ступенчатое напр жение Uo(.j.

Дл  того, чтобы выходна  частота циклокопвергора была в целое число раз мепьн1е входной, на вход кольцевого распределител  38 подаетс  сигнал с управл ющего целочпслеппого делител  39 частоты, на который поступает последовательность и.мпульсов от формировател -синхронизатора 40. Коэффициент снижени  входной частоты задаетс  в двоичном коде, выработанном блоком 41 редукции частоты в соответствии с сигпалом задани  частоты.

Устройство работает следующим образо .м.

На первый вход устройства подаетс  напр жение задани  амплитуды выходного напр женп  циклоконвертора Uo(., на второй вход - напр жение задани  частоты выходного напр жени  U/, причем каждому значению нанр жени  Uf соответствует фпкеированпый коэффициент снижени  входной частоты fi, вырабатываемый блоком редукции частоты, п соответственно фиксированное значение частоты выходного напр жени  преобразовател  f.

При этом работа устройства на фиксированной частоте осуществл етс  с.чедующим образом (фиг. 4). Блоки 8-10, сихронизировапные с нитаюпхей сетью но линейным нанр жени м Ujj ,1/6, вырабатывают импу.льсы управлени  ивадв , UpbiiS въйэ UBUXJ, Uftburw, UeMXj,, фазы которых онредел  ютс  значением напр же1П1Й ОоС и IJotcooTве1ствепно , при этом фазы выходпых импу.чьсов блоков 8 п 9 пзмен ютс  в соответетвпп со ступенчатым входпым напр жением IJoCj, чем обеспечиваетс  симметри  средних значений выходных напр жений 58-60 циклоконвертора (фиг. 4а, в. д) при трехступен чатон аппроксимации выходного напр жени  циклокопвертора.

Выходные импульсы управлени  Uebixs.

UBHXJ блока 8 и UBT-UJ , ив х9 блока 9 через элементы 2И 11 - 14, 2ИЛИ 15 и 16 и выходной усилитель 29 поступают в соответствии с тактовы.ми сигналами, формируемыми блоком 36, на управл ющие входы пары 1 тиристоров, формирующих выходное напр жение первой фазы циклоконвертора (фиг. б).

Имнульеы управлени  ), 10 постунают на входы элементов 2ИЛИ 17 и

5 19, 18 и 20, 1де онп суммируютс  соответственно с выходными нмнульсамп элементов 2И 13 и 12, 14 и И. Суммарные последовательности имнульсов с выхода эле.ментов 2ИЛИ 17-20 в соответствни с сигналами блока 36 раздельного унравлени  группами

0 тиристоров через элементы 2И 21, 25. 22. 26, 23, 27 и 24, 28 и выходные силители 30, 33 и 31, 32 постунают на управл ющие электроды пар 2, 5 и 3, 4 тиристоров, формирующих выходные напр жени  низкой

5 частоты соответственно второй и третьей фаз циклоконвертора. Распределение и.мпульсов управлени  групп тиристоров пар 2, 5 и 3, 4, формирующих положительную п отрицательную полуволны выходного напр жени  соответствующих фаз циклоконвертора,

0 ноказано на фиг. 4г, е.

При этом (фиг. 4а) ноложнтельна  и. соответетвенно , отрицательна  полуволны выходного напр жени  первой фазы цнклоконвертора формируютс  двукратным за период частоты сети включением каждого тиристора нары I.

В двух других фазах циклокопвертора формирование положительной и соответственно отрицательной полуволны выходного напр жени  оеуществл етс  поочередным

0 включением одноименных тириеторов пар 2, 5 (втораЯфаза) и 3, 4 (треть  фаза) два раза за период частоты сети (фиг. 40, д). Предлагаемое устройство обеспечивает повыщение качества выходного тока за счет того, что в 1,3-1,6 раза снижаетс  прерывистость и величина нульсаций выхо ногс) тока циклоконвертора из-за увеличени  интервала проводимости тириеторов за период частоты сети при двукратном включении, что улучщает энергетические показатели и

Q регулировочные характеристики привода на низких частотах. Снижаютс  также потерн мощности двигател  на нагрев в 1.3-1.6 раза при частотном регулировании, обеспечиваетс  необходима  величина момента двигател  при меньще.м токе в 1.3 раза.

04 (Uj,J,

46

w

ад

43

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-ТРЕХФАЗНЫМ ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫМ ЦИКЛОКОНВЕРТОРОМ, состоящим из пяти пар встречно-параллельно включенных тиристоров, соединяющих три фазы нагрузки с тремя фазами питающей сети, содержащее формирователь-синхронизатор, три блока импульснофазового управления, входы синхронизации которых соединены с входами формирователя-синхронизатора, кольцевой распределитель с тремя прямыми й тремя инверсными выходами, четыре, элемента 2И, пять выходных усилителей, выходы которых предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров, целочисленный делитель частоты, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя-син- хронизатора, а выход целочисленного делителя частоты подключен к первому входу кольцевого распределителя, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя-синхронизатора, и блок редукции частоты, выход которого подключен к третьему входу целочисленного делителя частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения качества выходного тока путем снижения прерывистости и величины пульсаций выходного тока циклоконвертора, улучшения энергетических показателей и регулировочных характеристик на низких частотах, исключений токовых пауз, когда двигатель отключен от сети при переходе с одной частоты на другую, оно снабжено блоком раздельного управления труп- g пами тиристоров, узлом формирования сту- “ пенчатого напряжения, двенадцатью элементами 2И, шестью элементами 2ИЛИ, блоком фильтров, двумя датчиками тока, причем датчики тока предназначены для включения в две фазы нагрузки, каждая из которых подключена посредством двух пар встречно-параллельно включенных тиристоров к двум фазам сети, выходы датчиков тока соединены с первым и третьим входами блока раздельного управления, два других входа которого соединены соответственно с вторым прямым и инверсным, с третьим прямым и инверсным выходами кольцевого распределителя, а также с вторым и третьим входами узла формирования ступенча•того напряжения, первый вход которого соединен с вторым входом третьего блока импульсно-фазового управления, выход узла формирования ступенчатого напряжения соединен с вторыми входами двух других блоков импульсно-фазового управления, входы синхронизации блоков импульснофазового управления соединены с выходами блока фильтров, входы которого предназначены для соединения с тремя фазами сети, прямые и инверсные выходы первого и вто

   II1691 Г ns рого блоков импульсно-фазового управления соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого элементов 2И, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого элементов 2И соединены соответственно с первым прямым и инверсным выходами кольцевого распределителя, выходы первого и третьего элементов 2И соединены соответственно с первыми входами первого и шестого, второго и третьего элементов 2ИЛИ, выходы второго и четвертого элементов 2И соединены соответственно с вторым входом первого и первым входом пятого, с вторым входом второго и первым входом четвертого элементов 2ИЛИ, вторые входы третьего и пятого, четвертого и шестого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами третьего блока импульсно-фазового управ ления, выходы первого и второго элементов 2ИЛИ соединены с входами первого выходного усилителя, выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с первыми входами пятого и девятого, шестого и десятого, седьмого и одиннадцатого, восьмого и двенадцатого элементов 2И, вторые входы пятого и шестого, седьмого и восьмого, девятого и десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов 2И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока раздельного управления группами тиристоров, выходы пятого и седьмого шестого и восьмого, девятого и одиннадцатого, десятого и двенадцатого элементов 2И соединены соответственно с входами пятого, второго, третьего и четвертого выходных усилителей.