SU1455380A1 - Устройство дл импульсного регулировани частоты вращени электродвигател и рекуперативного торможени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повьшение надежности работы путем повышени  стабильности величины превышени  напр жени  на конденсаторе cat лового фильтра над уровнем напр жени  сети, при котором происходит включе

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к частотно-регулируемому электроприводу переменного тока,

Цель изобретени  - повьшеНие надежности работы .устройства путем повьшени  стабильности величины превышени  напр жени  на конденсаторе силового фильтра над уровнем напр жени  сети, при котором происходит включение рекуператора тормозной энергии.

На фигИ приведена принципиальна  схема устройства дл  импульсного рег лировани  частоты вращени  электродвигател ; на фиг,2 - схема проникани  токовI на фиг.З - формы выходных сигналов соответствующих элементов схемы фиг,1.

Ниже прин ты следуюпще обозначени напр жение питающей сети; напр жение задани  частоты вращени  электродвигател ; частота вращени  электродвигател ;

ток дроссел  в процессе рекуперации тормозной энергии в питающую сеть;U4 , и,, Ug, и,, и,„ Реформа выходного сигнала соответствующих элементов схемы фиг el

ТТ -. - е

U}

s

Uj,

Устройство дл  импульсного регулировани  частоты вращени  электродви- . гател  содержит импульсный преобразователь 1 , выходные зажимь) которого предназначены дл  подключени  к входным зшкимам электродвигател  2, а входные соединены с зажимами первого кон;денсатора 3, подключенного к выходу силового выпр мител  4, блок 5 рекуперации электрической энергии торможени  в питающую сеть, соединенный закимами .посто нного тока с входом импульсного преобразовател  1, а зажимами переменного тока - с аналогичными зажимами силового и измерительного вьшр мителей 4 и 6, второй конденсатор 7, одна обкладка которого соединена с одним зажимом посто нного тока измерительного выпр мител , релейньй элемент 8, выход которого соединен с управл ющим входом блока 9 управлени  блоком 5 рекуперации, а один из вхо,- . ДОН соединен с первым зажимом посто нного тока силового выпр мител  4, два введенных резистора 1C, 11 и диод 12, один зажим которого соединен с второй-обкладкой конденсатора 7 измерительного вьшр мител  6, а другой зажим - с вторым зажимом посто нного тока измерительного выпр 1чител  6, Парный введенный резистор 10 подключен к выходным зажимам измерительного вьшр мител  6, а второй резистор 11 между вторым зажимом посто нного тока силового вьтр мител  4 и точкой соединени  второго конденсатора 7 и nepBbLM из указанных зажимов диода 12, Второй вход релейного элемента 8 подключен к точке соединени  конденсатора 7 фильтра и другого зажима диода 12.

Блок 5 рекуперации электрической энергии торможени  в питающую сеть состоит из трехфазного мостового тиристоркого инвертора 13, ключей 14 и 15, обратных диодов 6 и 17, сглаживающих дросселей 18 и 19.

Блок 9 управлени  блоком 5 рекуперации содержит блок транзисторных оптронных ключей 20, входные диодные цепи которых образуют трёхфазный мостовой вьшр митепь 21, зажимы переменного тока которого соединены с зажимами силового вьшр мител  4 бло

22формировани  импульсов управлени  ключами 14 и 15 инвертора 5 по фрон- так выходных сигналов оптронных ключей 20, выполненный, например, на базе дифференцирующих цепочек, схему

23совпадени , входные зажимы которой св заны с выходом блока 22 и выходом , релейного элемента 8,,блок 24 инвертирующих логических элементов и шесть логических сх м совпадени  25- 30, предназначенных дн  управлени  тиристорами инвертора 13 блока 5 рекуперации электрической энергии торможени  в питающую сеть.

. Блок 24 инвертирующих ло -ических элементов содержит 6 логических схем НЕ, которые включены в цепь св зи выг

0

иые ключи инвертора закрыты, ток в обмотках двигател  отсутствует и он находитс  в неподвижном состо нии.

При равенстве н 1пр жений на зажимах конденсаторов 3 и 7 на входе релейного элемента 8 нулевой сигнал, который вызывает по вление на выходе логической схемы 23 также 1гулевого i. сигнала, запреща  тем самым йключение ключ ей 5 и 14.

.До амплитудного значени  напр шек   сети конденсатор 7 зар жаетс  через диод 12 и lиoды измеритш ьного выпр  мител  б. После этого диод 12 закрываетс  положительным потешщапом конденсатора 7, прикладьш аекыг.1 к другому аажиму диода через цепь резистора 10, и ток через него не протекает, Частичный разр д конденсатора 7 происходит через открытые диоды анодных групп вы пр митепей 4 и 6 и резистор 11 с по- сто нной времени .разр да Т Су ,

выбираемой из условий допустимого 5 уровн  изменени  уставки срабатывани  релейного элемента 8 (например, 5- 10 в). При выборе соотношений между резисторами 10 и 11 должно выполи ть с  условие, чтобы ток через резистор О при ми1шм,зльном значени:к напр же нк  сети был равен или превышал ток разр да конденсатора 7 через резистор П. В противном случае диод 12 может быть открыт, а диоды анодной группы измерительного вьтр мител  6 закрыты и конденсатор 7 не может и ке будет выполн ть свою роль фх-шьтра разности напр жений на входе релейного элемен- - та (при отсутствии диода 12 пульсаци 

0

0

5

ходных зажимов блока 20 транзисторных напр жени  между положителыатм потен

оптронных ключей с соответствующими входами зажимами логических схем совг падени  25-30.

Имеетс  также блок 31 управлени  ключами импульсного преобразовател  1,на вход которого подаютс  сигналы, пропорциональные заданию частоты вращени  электродвигател  Uj (фиг.З), действительной частоты вращени  элек45

циалом конденсатора 3 и общей точкой релейного элемента с конденсатором 7 и диодом 12 бз/дет соответствовать пульсации на выходе трехфазного вьтр  мител  без фильтра). Поскольку диоды анодных групп выпр мителей 4 и 6 открыты , то положительные потенциалы на зажимах кон,ценсаторов 3 и 7 относительно общей точки cxeMbi равны, напр 

тродригател  о а и действительному жение на резисторе Р равно напр току фаз электродвигател .

Устройство дл  импульсного регулировани  частоты вращени  электродвигател  работает следующим образом,

В исходном состо нии схемы подано напр жение питающей, сети и кондеиса : торы 3 и 7 фильтров зар жены до его амплитудного значени , задающее напр жение Uj равно нулю и все транзистор55

жению на конденсаторе 7, а разность потенциалов между минусовыми зажима ми конденсаторов 3 и 7 (вход релейно го элемента 8) будет определ тьс  уровнем пульсации на конденсаторе 7

Развертка схемы фиг.1 дл  цепи протекани  зар дных и разр дных токо конденсаторов 3 и 7 представлена на фиг,2, При этом сплошными стрелка

напр жени  между положителыатм потен

циалом конденсатора 3 и общей точкой релейного элемента с конденсатором 7 и диодом 12 бз/дет соответствовать пульсации на выходе трехфазного вьтр мител  без фильтра). Поскольку диоды анодных групп выпр мителей 4 и 6 открыты , то положительные потенциалы на зажимах кон,ценсаторов 3 и 7 относительно общей точки cxeMbi равны, напр 

жению на конденсаторе 7, а разность потенциалов между минусовыми зажимами конденсаторов 3 и 7 (вход релейного элемента 8) будет определ тьс  уровнем пульсации на конденсаторе 7.

Развертка схемы фиг.1 дл  цепи протекани  зар дных и разр дных токов конденсаторов 3 и 7 представлена на фиг,2, При этом сплошными стрелка

ми показано направление протекани  toKa в двигательном режиме работы : лектропривода, а пунктирными - в формозном режиме. При наличии,напр - т сени  сети по входным цеп м двух оп- tpOHHbix транзисторных ключей 20 (трех- Оазиый мостовой выпр митель 21) про- бкает ток, два транзисторных ключа открываютс  и иа входы двух инверти ующих логических схем блока 24 по- тупают логические нули, а на их вы- одах по вл ютс  логические единицы, которые подаютс  на входы соответствующих схем совпадени , например , 29. Но поскольку на вторых их иходах присутствуют логические нули с лыхода логической схемы совпадени  13, то на выходах всех логических (;хем совпадени  25-30 присутствуют логичес1 ие нули, соответствующие закрытым состо ни м тиристоров 13 инвертора рекуперации.

I Таким образом, в исходном состо - 1-ши схемы ключи 14 и 15 отключены, управл ющих электродах тиристоров инвертора 13 сигналы отсутствуют и Тиристоры закрыты.

Ток по входным цеп м оптроиных . 1 лючей 20,включенных по схеме трех- азного мостового выпр мител , будет 1:ротекать на прот жении 120 эл.град. ;астоты промышленной сети, совпада  г;ередними фронтами с углами управлени  тиристорами инвертора 13, соответствующими опережению их открывани  ( О

; При подаче сигнала Uj на выходе 4лока 31 управлени  ключами импульс- ijtoro преобразовател  по вл ютс  Управл ющие сигналы, которые открыва- н)т соответствующие ключи,.и к фазам Двигател  прикладываетс  напр жение Конденсатора 3 фильтра, ток двигате- начинает нарастать. При превыше- йии их заданного значени  ранее открытые транзисторные ключи инвертора 1 закрываютс  и энерги , запасенна  И индуктивност х рассе ни  двигател , «ачинает перекачиватьс  через об- ратные диоды ключей в конденсатор 3, г(одзар жа  его. При снижении тока фаз ниже заданного уровн  происходит rtoBTopHoe открытие соответствующего

14553806

батыва  заданное значение тока фаз двигатеп .

Как сшедует из вышеизложенного, при каждом переключении транзисторов, инвертора часть энергии, запасенной в индуктивност х рассе ни  двигател , возвращаетс  в конденсатор фильтра., несколько увеличива  его напр жение.

0 Однако в двигательном режиме пот требл ема  мощность от конденсатора превышает возвращаемую и увеличени  напр жени  на его зажимах сверхнапр жени  сети не происходит.

15 При тормозном режиме двигател  воз- вращаемгш в конденсатор мощность превышает мощность, потребл емую от него (на создание тока намагничивани ), и через некоторое врем  после начала

20 торможени  напр жение на конденсаторе 3 превышает напр жение сети на заданную величину, определ емую установкой срабатывани  релейного элемента 8. Последний переключаетс , на его

25 выходе по вл етс  логическа  единица, котора  поступает на вход схемы совпадени  23. При наличии на другом ее входе логической единицы на ее выходе по вл етс  также логическа 

30 единица,, котора  поступает на вход ключей 14 и 15, включа  их, и на входы схем совпадени  25-30, разреша  прохождение через них сигнала с оп- тронных ключей 20 на открытие двух

2g соответствующих тиристоров инвертора

13 (дл  подключени  двух фаз с наибольшим встречным напр жением), создава  тем самым контур разр да конденсатора 3 на питающую сеть.

40 Ограничение тока рекуперации от посто нной составл ющей разности напр жений конденсатора и сети производитс  ад;тивными сопротивлени ми контура (активные сопротивлени  обмоток

45 дроессел:ей 18 и 19), а амплитуда .переменной составл ющей - индуктивностью Еьшгеуказанных дросселей. Коммутаци  тока тиристоров инвертора 13 в процессе рекуперации тока осущестgQ вл етс  транзисторными ключами 14 и 15, которые кратковременно закрываютс  по сигналам с выхода блока 22 формировани  импульсов управлени  ключами 14 и 15 по фронтам сигналов с бло1Гранзисторного ключа инвертора и пов-gg ка 20 оптронных ключей, по вл ющихс  i opHoe нарастание тока. В таком ре- при каждой смене сигналов на входе  Име широтно-импульсной , модул ции блока 20. Если закрытие ключей 14 и 1 ранзисторные ключи инвертора продолл 15 происходит при наличии тока в

Лают работать и в дальнейшем, отрасоответствующих тиристоров инвертора

13 (дл  подключени  двух фаз с наибольшим встречным напр жением), создава  тем самым контур разр да конденсатора 3 на питающую сеть.

Ограничение тока рекуперации от посто нной составл ющей разности напр жений конденсатора и сети производитс  ад;тивными сопротивлени ми контура (активные сопротивлени  обмоток

дроессел:ей 18 и 19), а амплитуда переменной составл ющей - индуктивностью Еьшгеуказанных дросселей. Коммутаци  тока тиристоров инвертора 13 в процессе рекуперации тока осуществл етс  транзисторными ключами 14 и 15, которые кратковременно закрываютс  по сигналам с выхода блока 22 форировани  импульсов управлени  ключаи 14 и 15 по фронтам сигналов с блодроссел х 18 и 19, то в работу всту1455380

пают диоды 16 и 17, пропуска  через себ  ток.дросселей и исключа  тем самым обрыв в цепи тока и возникновение перенапр жений. При наличи тока рекуперации через ключи 14 и 15 и тиристоры инвертора 13 диоды 16 и 17 закрыты , так как напр жение на конден- саторе 4 превышает напр жение сети.

При работе рекуператора электричес-|о лени  перенапр жений на ключах им- кой энергии торможени  ток рекупера- пульсного преобразовател  I и повысив ции, как отмечено вьше, протекает че- рей обмотки сглаживающих дроссели 18 и 19, создава  на их активных сопрот тивлени х падение напр жени , суммар-15 ное значение которого равно превьше- .нию напр жени  на конденсаторе 3 ( UJ) над уровнем напр жени  сети. При этом диоды анодной и катодной

Claims (1)

1. групп силового вьшр мител  4 закрыва- 20 выходные зажимы которого предназначе ютс , а потенциалы плюсового и минусо-. ны дл  подключени  к входным зажимам вого зажимов конденсатора 3 относи электродвигател , а входные соедине- тельно аналогичных зажимов конденсато- , ны с выводами первого конденсатора, ра 7 будут соответственно равны uU3/2, подключенного к выходу силового вы- т.е. входной сигнал релейного злемен- 25 пр мител , блок рекуперации электри- та после его срабатывани  уменьшает- ческой энергии торможени  в питающую с  в два р,за. Отстраиватьс  от ложного отключени  релейного элемента 8 в данном режиме следует выбором соответлового вьтр мител  над амплитудой питающей сети, при которой переключаетс  релейный элемент 8, в различных режимах его работы не измен етс , что позвол ет фиксировать достаточно малые значени  превьш1ени  напр жени  на конденсаторе 4 фильтра силового выпр мител , снизив веро тность по втем самым надежность работы устройства в целом. Формула изобретени 

   Устройство лд  импульсного регулировани  частоты вращени  электродвиг - гател  и рекуперативного торможени , содержащее импульсный преобразователь.

   сеть, соединенный зажимами посто нноствующего коэффициента его возврата, например, отключение релейного элем мента должно происх -щть при снижении входного сигнала до 1/3-1/4 уровн  его срабатывани .

   Входной ток релейного элемента 9 в режиме рекуперации протвв. ет, мину  конденсатор 7, от плюсового зажима конденсатора через резистор I1, внутреннее сопротивление релейного элемента 8

   го тока с входом импульсного преобразовател , а зажимами переменного то30 ка с аналогичными зажимами силового и измерительного вьтр мителей,, второй конденсатор, одной обкладкой сое- диненньй с одним зажимом посто нного тока измерительного выпр мител , ре- лейный элемент, выход которого соеди- иен с управл ющим входом блока управ- лени  блоком рекупершщи, а один из входов соединен с одним зажимом посто нного тока силового вьтр мител .

   к минусовому зажиму конденсатора отличающеес  тем, что, 3, уменьша  на его величину ток раз- с целью повышени  надежности, введены р да конденсатора. 7.

   Таким образом, как в исходном состо нии , так и в режиме рекуперации дозар д конденсатора 7 до его максимального значени  происходит лишь под действием напр жени  сети и ие может быть больше его амгшитудного значени . После прекращени  тока рекуперации

   45

   входной сигнал релейного элемента В сразу же приобретает истинное зна- чение.

   ..Таким образом, в предлагаемом устройстве установка превьшгени  напр жени  на конденсаторе фильтра си50

   55

   два резистора и диод, один зажим которого соединен с второй обкладкой второй конденсатора, а другой зажим с вторым зажимом посто нного тока измерительного вьтр мител , первьй резистор подключен к выходным зажимам измерительного выпр мител , а второй - между вторым зажимом посто нного тока силового выпр мител  и точкой соег, динени  конденсатора фильтра и первым из указанных зажимов диода, второй вход релейного элемента подключен к точке соединени  конденсатора фильтра и другого зажима диода.

   1455380

   лени  перенапр жений на ключах им- пульсного преобразовател  I и повысив

   лового вьтр мител  над амплитудой питающей сети, при которой переключаетс  релейный элемент 8, в различных режимах его работы не измен етс , что позвол ет фиксировать достаточно малые значени  превьш1ени  напр жени  на конденсаторе 4 фильтра силового выпр мител , снизив веро тность по влени  перенапр жений на ключах им- пульсного преобразовател  I и повысив

   выходные зажимы которого предназначе ны дл  подключени  к входным зажимам электродвигател , а входные соедине- ны с выводами первого конденсатора, подключенного к выходу силового вы- пр мител , блок рекуперации электри- еской энергии торможени  в питающую

   тем самым надежность работы устройства в целом. Формула изобретени 

   Устройство лд  импульсного регулировани  частоты вращени  электродвиг - гател  и рекуперативного торможени , содержащее импульсный преобразователь.

   выходные зажимы которого предназначе ны дл  подключени  к входным зажимам электродвигател , а входные соедине- , ны с выводами первого конденсатора, подключенного к выходу силового вы- пр мител , блок рекуперации электри- ческой энергии торможени  в питающую

   сеть, соединенный зажимами посто нного тока с входом импульсного преобразовател , а зажимами переменного тока с аналогичными зажимами силового и измерительного вьтр мителей,, второй конденсатор, одной обкладкой сое- диненньй с одним зажимом посто нного тока измерительного выпр мител , ре- лейный элемент, выход которого соеди- иен с управл ющим входом блока управ- лени  блоком рекупершщи, а один из входов соединен с одним зажимом посто нного тока силового вьтр мител .

   отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности, введены

   отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности, введены

   45

   0

   5

   два резистора и диод, один зажим которого соединен с второй обкладкой второй конденсатора, а другой зажим с вторым зажимом посто нного тока измерительного вьтр мител , первьй резистор подключен к выходным зажимам измерительного выпр мител , а второй - между вторым зажимом посто нного тока силового выпр мител  и точкой соег, динени  конденсатора фильтра и первым из указанных зажимов диода, второй вход релейного элемента подключен к точке соединени  конденсатора фильтра и другого зажима диода.

   as

   tfV

   и,

   - iiAi- -i

   M «w

   Чнл и

   a

   «

   Редактор Н.Киштулинец

   t-tf-ir-ir-if-ir-ir

   j:

   i:tb«.J

   Составитель В.Тарасов

   Техредз И.Дидык Корректор М.Демчик

   t-tf-ir-ir-if-ir-ir

   i:tb«.J