SU1517105A1 - Электропривод переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в асинхронных реверсивных электроприводах, работающих при частых пусках и остановах. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи . Электропривод переменного тока содержит электродвигатель 1, реверсивный тиристорный коммутатор, выполненный на четырех парах встречно-параллельно соединенных тиристоров, два шунтирующих тиристора, узлы управлени  тиристорами, преобразователь с блоком управлени , датчик частоты вращени , блок сравнени , узел контрол  состо ни  тиристоров, блоки управлени  коммутатором, узел блокировки, блок динамического торможени , два командных триггера, блок синхронизации. За счет введени  в состав электропривода R-S - триггера, логических элементов И-НЕ и 2И-ИЛИ исключаетс  бестокова  пауза (40-80 мкс) при переключении с тормозного в двигательный режим, что повышает быстродействие привода. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в асинхронных реверсивных электроприводах , работающих при частых пусках и остановах.

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние быстродействи .

На фиг. 1 приведена структурна  схема электропривода; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу электропривода.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигатель 1, реверсивный тиристорный коммутатор, выполненный на четырех парах 2-5 встречно-параллельно соединенных тиристоров , два шунтирующих тиристора 6 и 7, п ть узлов 8-12 управлени  тирис- торами, выпр мительно-инверторный преобразователь 13 с блоком 14 управлени , включенный в роторную цепь электродвигател  1, датчик 15 частоты вращени , блок 16 сравнени , узел 17 контрол  состо ни  тиристоров, управл емый ключ 18, блок 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад, узел 21 блокировки, блок 22 динамического торможени , два командных триггера 23 и 24 С кнопками 25 и 26 управлени ,, блок 27 синхроничаци , RS- триггер 28, логический элемент И-НЕ 29 и логический элемент 2И-ИЛИ 30. ПерСП

1

о ел

вые выводы первой 2 и второй 3 пар встречно-параллельно соединенных тиристоров объединены и соединены с первым зажимом даш подключени  к питающей сети. Первые выводы третьей 4 и четвертой 5 пар встречно-параллельно соединенных тиристоров также объединены и подключены к второму зажиму дл  подключени  питающей сети.Вто- 13ЫВОДЫ второй 3 и четвертой 5 пар встречно-параллельно соединенных тиристоров соединены с анодом первого шунтирующего тиристора 6 и первым выводам статорной обмотки электродвигател  1, а вторые выводы первой 2 и третьей 4 пар встречно-параллельно соединенных тиристоров подключены к аноду второго шунтирующего тиристора 7 и к второму выводу статорной обмотки электродвигател  1, Катоды шунтирующих тиристоров 6 и 7 и третий вывод статорной обмотки электродвигател  1 объединены и соединены с третьим зажимом дл  подключени  к питающей сети.Входы блока 27 синхронизации соединены с зажимами дл  подключени  к питающей сети. Выходы первого 8, второго 9, третьего 10, четвертого 1i и п того 12 узлов управлени  тирист- - рами соединены с управл ющими UM;;IMM соответственно тиристоров первой 2, второй 3, третьей 4 и четвертой 5 пар и первого 6 и второго 7 шунтирующих тиристоров. Выход датчика 15 часто,ты вращени  соединен с первыми входами блока 16 сравнени  и блока 14 управлени  выпр мительно-инверторным преобразователем 13, объединенные вторые входы которых, шунтированные управл емым ключом 18, предназначены дл  подачи сигнала задани . Объединенные первые входы блоков 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад и узла 21 блокировки соединены с пр мым выходом блока 16 сравнени , инверсный выход которого подключен к перво. входу блока 22 динамического торможени . Вторые входы блоков 19 и 20 управлени  коммутаторам} Вперед и Назад соединены с пр мыми выходами соответственно первого 23 и второго 24 командных триггеров, инверсные выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами у: ла 21 блокировки. Третьи входы блоков 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад и второй вход блока 22 динамическо1 о торможени  объединены и соединены с первым выходом узла 21 блокировки, четвертый и п тый входы которого соединены с первыми выходами соответственно блоков 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад. Второй и третий выходы блока 19 управлени  коммутатором Вперед соединены с первыми входами соответственно второго 9 и третьего 10 узлов управлени  тиристорами. Второй и третий выходы блока 20 управлени  коммутатором Назад соединены с первыми входами соответственно четвертого II и первого 8 узлов управлени  тиристорами. Четвертые входы блоков 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед . и Назад и третий вход блока 22 динамического торможени  объединены

и соединены с первым выходом блока 27 синхронизации. Второй выход узла 21 блокировки соединен с шестым входом узла 21 блокировки и через первую 25 и вторую 26 кнопки управлени  с Sвходами соответственно первого 23 и второго 24 командных триггеров. Третий выход узла 21 блокировки соединен с четвертым входом блока 22 динамического торможени , первый выход и п тый вход которого объединены, а второй выход соединен с вторьми входами третьего 10 и четвертого П узлов управлени  тиристорами. Четвертый выход узла 21 блокировки соединен с управл ющим входом управл емого ключа 18. П тый вход узла 21 блокировки соединен с третьим входом блока 14 управлени  выпр мительно-инверторным преобразователем, третий выход блока 22 динамического торможени  соединен с первым входом п того узла 12 управлени  тиристорами, второй вход которого подключен к первому выходу узла 17 контрол  состо ни  тиристоров, второй выход которого соединен с вторыми входами первого 8 и второго 9 узлов управлени  тиристорами и с тре- тьи11и входами третьего 10 и четвертого 11 узлов управлени  тиристоров. Выход логического элемента 2И-ИЛИ 30 соединен с п тыми входами блоков 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад. Первый, второй, третий и четвертый входы логического элемента 2И-ИЛИ соединены соответственно

с вторым выходом блока 27 С1шхрониза-. ции, г пр мым и инверсным выходами R-S-триггера 28 и с первым выходом блока 22 динамического торможени .

515

S-вход R-S-триггера 28 соединен с шетым выходом узла 21 блокировки, а R-вход К 5-триггера 28 соединен с выходом логического элемента И-НЕ 29, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходо блока 22 динамического торможени  и с третьим выходом узла 21 блокировки

Электропривод переменного тока ра ботает следующим образом.

В исходном состо нии с пр мых выходов командных триггеров 23 и 24 на вторые входы блоков 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад поступают сигналы О, запрещающие их включение. Сигнал О с инверсного выхода блока 16 сравнени  запрещает включение блока 22 динамического торможени , а сигнал 1 с пр мого выхо- да блока 16 сравнени  разрешает включение блоков 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад.

С первого выхода узла 21 блокировки идет разрешающий сигнал 1 на включение любого блока 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад , а с второго выхода узла 21 блокировки идет сигнал О на вход кно- пок 25 и 26 включени  командньрс триг- геров 23 и 24. На узлы 8-11 управлени  тиристорами поступают сигналы запрета О с вторых и третьих выходов блоков 19 и 20 управлени  коммутаторами Вперед и Назад. Соответст- венно и с второго и третьего выходов блока 22 динамического торможени  поступает запрет на узлы 10-12 управлени  тиристорами. На пр мом выходе R-S-триггера 28 - сигнал 1, разре- шающий прохождение сигнала U с второго выхода блока 27 синхронизации. На инверсном выходе R-S-триггера 28 - сигнал О, который запрещает прохождение сигнала с первого выхода бло ка 22 динамического тс можени . Тиристоры коммутатора закрыты, двигатель 1 обесточен. Дл  исключени  ударных моментов при пуске в начале включаютс  на амплитуде линейного на- пр жени  А тиристоры фазы А. Дл  пуска двигател  1, например Вперед, замыкают кнопку 25. Первый командный триггер 23 переключаетс  и подает сигнал I на второй вход блока 19 управлени  коммутатором Вперед. Однако сигналы на выходах-блока 19 уп- р авлени  коммутатором не измен тс , так как на его п тый вход с выхода

056

логического элемента 2И-ИЛИ 30 поступает сигнал О, т.е. сигнал на данном входе зависит от выходного сигнала И блока 27 синхронизации. Вход блока 27 синхронизации подключен к зажимам питающей сети (фиг. За) и на его втором выходе формируютс  узкие импульсы в момент перехода напр жени фазы А через нуль, которые выдаютс  на тиристоры коммутатора (фиг. 26). При по влении синхроимпульса на выходе логического элемента 2И-ИЛИ 30 на втором выходе блока 19 управлени  коммутатором Вперед формируетс  сигнал 1, который подаетс  через третий узел 10 управлени  на тиристоры третьей пары 4 (тиристоры фазы С) которые включаютс  на амплитуде линейного напр жени  . Двигатель 1 подключаетс  к двум фазам сети В и С С первого выхода блока 19 управлени  коммутатором Вперед сигнал О подаетс  на четвертый вход узла 21 блокировки и измен ет состо ние на первом и втором его выходах. Сигнал О с первого выхода узла 21 блокировки запрещает включение блоков 19, 20 и 22. На в.тором выходе блока 19 управлени  коммутатором Вперед формируетс  сигнал 1, а при по влении на первом выходе блока 27 синхронизации синхроимпульса (Uj, +30 ), сдвинутого на 30 эл.град. в сторону опережени  от момента прохождени  напр жени  фазы С через нуль (фиг. 2,в), с третьего выхода блока 19 управлени  коммутатором сигнал 1 подаетс  через второй узел 9 управлени  на тиристоры второй пары 3 (тиристоры фазы А), которые включаютс  на амплитуде фаз- .ного напр жени -А. Двигатель 1 подключаетс  к третьей фазе питающей сети. Одновременно с переключением первого командного триггера 23 измен етс  сигнал на четвертом выходе узла 21 блокировки и размыкаетс  ключ 18.

Сигналы задани  и обратной св зи по скорости поступают на второй и первый входы блока 14 управлени , вызыва  увеличение углов управлени  тиристоров выпр мительно-инверторного преобразовател  13 и уменьшение его противо-ЭДС. По мере разгона двигател  1 растет напр жение обратной св зи , снимаемое с датчика 15 частоты вращени . При достижении им величины, близкой к напр жению задани , двигатель 1 начинает работать на установившейс  скорости. При наличии пере- рег улировани  скорости при разгоне двигател  1 напр жение обратной св зи становитс  больше заданного и блок 16 сравнени  переключаетс .

По сигналу О на его пр мом выходе (фиг. 2,ж) измен етс  на противоположное состо ние выходов блока 19 управлени  коммутатором Вперед, а сигналом 1 на инверсном выходе блока 16 сравнени  разрешаетс  (фиг. 3,е включение блока 22 динамического торможени . Однако торможение не вклю- чаетс , так как с первого выхода узла 21 блокировки идет сигнал О.

После вьщержки времени 20-40 мс на первом выходе узла 21 блокировки

устанавливаетс  сигнал 1 , который

разрешает включение блока 22 динамического торможени .

Одновременно переключаетс  триггер 28 (фиг. 2,н), разреша  прохождение управл ющих импульсов с перво- го выхода блока 22 динамического торможени  (фиг. 2,г) через логический элемент 2И-ИЛИ 30 (фиг. 2,к) на п тые входы блоков 19 и 20 управлен11 7 коммутаторами. С третьего выход;: oj; ка 22 динамического торможени  ci.j i-.iii Ч подаетс  через п тый узел 12 упD ,

равлени  на шунтирующие тиристоры о и 7.

С второго выхода блока 22 динаТии- ческого торможени  сигнал 1 подаетс  через третий 10 и четвертый 11 узлы управлени  на тормозные тиристоры 31 и 32 третьей 4 и четвертой 5 пар, которые оаботают как в двига- тельном, так и в тормозном режимах. Однако шунтируюшие тиристоры 6 и 7 не включаютс , так как напр жение положительной пол рности по вл етс  на их анодах только после включени  тормозных тиристоров 31 и 32, когда в обмотках двигател  1 возникает ЭДС самоиндукции. При этом управл ющие импульсы тормозными тиристорами 31 и 32 формируютс  только на положительной полуволне напр жени  Ug(.c углом управлени  о(, , соответствующим номинальному значению тока динамического торможени  двигател . Угол о(, зависит от параметров (мощности) асинхронных двигателей и колеблетс  от 140 эл. град, до 170 зл.град. Когда ток тормозных тиристоров i, (фиг. ) достигнет максимального значени  и наQ 5

0

5 0

5 0 г ,

чнет спадать, в обмотках двигател  ВС и ВА возникает ЭДС самоиндукции (плюсом на анодах шунтирующих тиристоров 6 и 7), тиристоры 6 и 7 включаютс  и поддерживают протекание посто нного тока i (фиг. 3,д) через обмотки двигател  1. Ток через шунтирующие тиристоры 6 и 7 протекает до момента включени  тормозных тиристоров, а затем , когда ток последних достигнет максимума, включаютс  снова шунтирующие тиристоры и т.д. Идет процесс динамического торможени . Когда напр жение обратной св зи сравн етс  с заданным, блок 16 сравнени  переключаетс  и переводит коммутатор в двигательный режим, т.е. снимаетс  управление с шунтирующих 6 и 7 и тормозных 31 и 32 тиристоров. Однако сигналы на выходах блока 19 управлени  коммутатором Вперед не измен етс , так как на его.п том входе присутствует сигнал О.

При по влении на первом выходе блока 22 динамического торможени  управл ющего сигнала l через логический злемент 2И-ИЛИ 30 снимаетс  запрет на переключение блока 19 управлени  коммутатором Вперед (фиг. 2,к).

С второго выхода блока 19 управлени  коммутатором Вперед сигнал 1 подаетс  через узел 10 управлени  на тиристоры .третьей пары 4. Так как управл ющие импульсы на включение тормозных тиристоров выдаютс  на положительной полуволне линейного напр жени  иg(. с углом о/, управлени , то включитс  тиристор 31 с углом о(, управлени . Двигатель 1 подключаетс  к двум фазам сети В и С, при этом к шунтирующим тиристорам 6 и 7 прикладываютс  отрицательные напр жени  Ugj. и U|,c/2 соответственно и они закрьшаютс  (с выхода блока 22 динамического торможени  идет сигнал О на п тый узел 12 управлени ).

Формирование сигнала на третьем выходе блока 19 уг равлени  коммутатором Вперед (фиг. 2, м) происходит аналогично,.как и при пуске, после по вле 1и  на первом выходе блока 27 синхронизации синхроимпульса и +30 (фиг. 2,6). Сигнал 1 подаетс  через вт( i/ой узел 9 управлени  на тиристоры второй пары 3 (тиристоры фазы А), которые, включаютс  на амплитуде фазного напр жени  Л и двигатель I подключаетс  к третьей фазе А питающей

915

сети. Одновременно после переключени блока 19 управлени  коммутатором на вход S-триггера 28 поступает сигнал О (на входе R-триггера 28 - сигнал 1), и триггер 28 переключаетс , рареша  прохождение сигнала и„ с второго выхода блока 27 синхронизации. На фиг. 2,и показано напр жение на выходе узла контрол  состо ни  тиристоров . Аналогично, как и при перерегулировании скорости, работает устройство при переходе на новую установившуюс  скорость.

При реверсе устройство работает следующим обрааом.

Если двигатель 1 работал на установившейс  скорости в направлении Вперед, то дл  осуществлени  реверса необходимо нажать кнопку 26 Назад . При этом отключаетс  первый командный триггер 23, который переключает блок 19 управлени  коммутатором Вперед, тем самым прекраща  выдачу импульсов на тиристоры второй 3 и тре тьей 4 пар. Одновременно измен етс  сигнал на четвертом выходе узла 21 блокировки, включаетс  управл емый ключ 18 и шунтирует выход блока зада- ни . Блок 16 сравнени  переключаетс , однако торможение не включаетс , так как на втором выходе узла 21 блокировки присутствует сигнал О. После отсчета выдержки времени 20-40 мс, включаетс  динамическое торможение и одновременно переключаютс  второй командный триггер 24 Назад и триггер 28, разреша  прохождение управл ющих импульсов с первого выхода блока 22 динамического торможени  на вход блоков 19 и 20 управлени . С третьего выхода блока 22 динамического торможени  сигнал I подаетс  на включение шунтирующих тиристоров 6 и 7, а с второго выхода - на включение тормозных тиристоров 31 и 32. Двигатель тормозитс . Когда скорость станет равной нулю, блок 16 сравнени  переключаетс  и переводит коммутатор без выдержки времени в двигательный режим направлени  Назад аналогично, как при перерегулировании скорости.

Таким образом, по сравнению с известным устройством, где при переключении электропривода с тормозного в двигательный режим затрачивае.тс  40- 80 мс, изобретение позвол ет исключить бестоковую паузу при переключе

05

10

to

15

20

25 . 30

35

10

0

5

НИИ и тем самым повысить быстродействие электропривода.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель , реверсивный тиристорный коммутатор , вьтолненный на четырех парах встречно-параллельно соединенных тиристоров , два шунтирующих тиристора, п ть узлов управлени  тиристорами, выпр мительно-инверторный преобразователь с блоком управлени , включенный в роторную цепь электродвигател , датчик частоты вращени , блок сравнени , узел контрол  состо ни  тиристоров , блоки управлени  коммутаторами Вперед и Назад, узел блокировки, блок динамического торможени , два командных 1 риггера с кнопками управлени , подключенными к их входам, блок синхронизации, входы которого соединены с зажимами дл  подключени  к питающей сети, первые выводы первой и второй пар встречно-параллельно соединенных тиристоров объединены и соединены с первым зажимом дл  подключени  к питающей сети, первые выводы третьей и четвертой пар встречно- параллельно соединенных тиристоров объединены и подключены к второму зажиму дл  подключени  питающей сети, вторые выводы второй и четвертой пар встречно-параллельно соединенных тиристоров объединены и соединены с анодом первого шунтирующего тиристора и первым выводом статорной обмотки электродвигател , вторые выводы первой и третьей пар встречно-параллельно соединенных тиристоров и анод второго шунтирующего тиристора объединены и подключены к второму выводу статорной обмотки электродвигател , катоды шунтирующих тиристоров и третий вывод статорной обмотки электродвигател  объединены и соединены с третьим зажимом дл  подключени  к питающей сети , выходы первого, второго, третьего , четвертого и п того узлов управлени  тиристорами соединены с управл ющими цеп ми соответственно тиристоров первой, второй, третьей и четвертой пар и шунтирующих тиристоров, выход датчика частоты вращени  соединен с первыми входами блока сравнени . и блока управлени  выпр мительно-ин- верторным преобразователем, объедич1517

   нениые вторые входы которых, шунтированные управл емым ключом, предназначены дл  подачи сигнала задани , объединенные первые входы блоков управлени  коммутаторами Вперед и На зад и узла блокировки соединены с пр мым выходом блока сравнени , инверсный выход которого подключен к первому входу блока динамического торможени , вторые входы блоков управлени  коммутаторами Вперед и Назад соединены с пр мыми выходами соответственно первого и второго командных триггеров, инверсные выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами узла блокировки, третьи входы блоков управлени  коммутато рами Вперед и Назад и второй вход блока динамического торможени  объеди нены и соединены с первым выходом узла блокировки, четвертый и п тый входы которого соединены с первыми выходами соответственно блоков управлени  коммутаторами Вперед и Назад, второй и третий выходы блока управлени  коммутатором Вперед соединены с первыми входами соответственно второго и третьего узлов управлени  тиристорами , второй и третий выходы бло ка управлени  коммутатором Назад соединены с первыми входами соответственно четвертого и первого узлов управлени  тиристорами, четвертые входы блоков управлени  коммутаторами Вперед и Назад и третий вход блока динамического торможени  объединены и соединены с первым выходом блока синхронизации, второй выход узла блокировки соединен с шестым входом узла блокировки и через первую и вторую кнопки управлени  с S-входами соответственно первого и второго командных триггеров, третий выход узла

   5

   10512

   блокировки соединен с четвертым входом блока динамического торможени , первый выход и п тый вход которого объединены, а второй выход соединен с вторыми входами третьего и четвертого узлов управлени  тиристорами, четвертый выход узла блокировки соединен с управл ющим входом управл  Q емого ключа, п тый выход узла блокировки соединен с третьим входом блока управлени  выпр мительно-инвертор- ным преобразователем, третий выход блока динамического торможени  единен с первым входом п того узла управлени  тиристорами, второй вход которого подключен к первому выходу узла контрол  состо ни  тиристоров, второй вьсход которого соединен с рыми входами первого и второго узлов управлени  тиристоров и с третьими входами третьего и четвертого узлов управлени  тиристоров, отличающийс  тем, что, с целью по25 вышени  быстродействи , в него введены R-S-триггер, логический элемент И-НЕ и логический элемент 2И-ИЛИ, выход которого соединен с п тыми входами блоков управлени  коммутаторами

   sQ Вперед и Назад, первый, второй, третий и четвертый входы логического элемента И-ИЛИ 2 соединены соответственно с вторым выходом блока синхронизации , с пр мым и инверсным выходами R-S-триггера и с первым выходом

   блока динамического торможени , S- вход Е.-87Триггера соединен с шестым выходом узла блокировки, R-вход R-S- триггера соединен с выходом логического элемента И-НЕ, первый и второй

   40

   входы которого соединены соответственно с третьим вькодом блока динамического торможени  и с третьим выходом узла блокировки.