SU1720135A1 - Частотно-параметрический электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повышение плавности регулировани  частоты вращени  в диапазоне, соответствующие двум разрешенным выходным частотам непосредственных преобразователей частоты , и увеличение жесткости механических характеристик. С этой целью в частотно-параметрическом электроприводе фазы второй обмотки асинхронного двигател 

Description

Изобретение относитс  к электротехнике .

Целью изобретени   вл етс  повышение плавности регулировани  частоты вращени  в диапазоне, соответствующем двум разрешенным выходным частотам непосредственных преобразователей частоты, и увеличение жесткости механических характеристик .

На фиг.1 представлена блок-схема частотно-параметрического электропривода; на фиг,2 - то же, системы управлени ; на фиг.З - то же, пересчетных устройств; на фиг.4 - временные диаграммы, по сн ющие работу электропривода; на фиг.5 - механические характеристики частотно-параметрического электропривода.

Частотно-параметрический электропривод содержит трехфазный асинхронный двигатель с двум  обмотками, фазы 1-3 и 4-6 каждой из которых соединены в звезду без нулевого провода. Одноименные фазы 1, 4; 2, 5 и 3, 6 обмоток уложены в одни/ и те же пазы расточки статора асинхронного двигател . Выводы фаз 1-3 первой обмотки подключены к выходу первого непосредственного преобразовател  7 частоты, а выводы фаз 4 второй обмотки - к выходу второго непосредственного преобразовател  8 частоты . Силовые входы непосредственных преобразователей 7, 8 частоты объединены с силовыми входами системы 9 управлени  и снабжены зажимами дл  подключени  к сети. Выходы системы 9 управлени  подключены к управл ющим входам катодных и анодных групп тиристоров выходных фаз непосредственных преобразователей 7, 8 частоты.

Система 9 управлени  составлена из датчика 10 низкой частоты, датчика 11 высокой частоты, первого пересчетного устройства 12 с шестью выходами, первого и второго фазосмещающих устройств 13, 14, двенадцати смесителей 15-26 с трем  входами каждый и двенадцати выходных ключей 27-38, входами подключенных к выходам смесителей 15-26 соответственно.

Выходы ключей 27-38 образуют выходы системы 9 управлени .

Система 9 управлени  снабжена вторым пересчетным устройством 39, управл емым делителем 40 частоты, узлом 41 сравнени , командоаппаратом 42, блоком 43 управлени  с трем  группами коммутирующих элементов 44-46, узлом 47 задани  -выходного напр жени  первого непосредственно преобразовател  частоты, узлом 48 задани  выходного напр жени  второго непосредственного преобразовател  частоты , узлом 49 задани  суммарного выходного напр жени  непосредственных

преобразователей частоты. Фазосдвигаю- щие устройства 13, 14 выполнены управл емыми .

Управл ющий вход фазосмещающего устройства 14 объединен с вычитающим

входом узла 41 сравнени  и через первую группу коммутирующих элементов 44 подключен к выходу узла 48 задани  выходного напр жени  второго непосредственного преобразовател  8 частоты.

Суммирующий вход узла 41 сравнени  через вторую группу коммутирующих элементов 45 подключен к выходу узла 47 зада- ни  выходного напр жени  первого непосредственйого преобразовател  7 частоты , а выход узла 41 сравнени  - к входу 50 узла 49 задани  суммарного выходного напр жени  непосредственных преобразователей частоты, выход которого соединен с управл ющим входом первого фазосмещающего устройства 13.

Управл ющий вход управл емого делител  частоты через третью группу коммутирующих элементов 46 соединен с нулевой шиной электропривода, а его выход - с входами пересчетных устройств 12, 39.

Управл ющие входы коммутирующих элементов 44-46 соединены с выходом блока 43 управлени , входом подключенного к выходу командоаппарата 42.

Объединенные первые входы смесителей 15-20 катодных и анодных групп тиристоров выходных фаз первого непосродственного преобразовател  частоты подключены к выходу первого фазосмеща- ющего устройства 13, а объединенные пер- вые входы смесителей 21-26 катодных и анодных групп тиристоров выходных фаз второго непосредственного преобразовател  частоты - к выходу второго фазосмёщаю- щего устройства 14.

Вторые входы смесителей катодных групп тиристоров первой, второй и третьей выходных фаз первого непосредственного преобразовател  7 частоты подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам первого пере- счетного устройства 12, четвертый, п тый и шестой выходы которого соединены с вторыми входами смесителей 18-20 анодных групп тиристоров первой, второй и третьей выходных фаз первого непосредственного преобразовател  частоты.

Первый, второй и третий выходы второго пересчетного устройства 39 подключены к вторым входам смесителей 21-23 катодных групп тиристоров первой, второй и третьей выходных фаз второго непосредственного преобразовател  8 частоты, а четвертый/п тый и шестой выходы пересчетного устройства 39 - к вторым входам соответственно смесителей 24-26 анодных групп тиристоров первой, второй и третьей выходных фаз второго непосредственного преобразовател  частоты.

Третьи входы смесителей 15-26 объединены и подключены к выходу датчика 11 высокой частоты.

Первое пересчетное устройство 12 выполнено в виде шестиразр дного регистра с перекрестными св з ми, при этом счетные входы его триггеров 51-56 (фиг.З) объединены и образуют вход пересчетного устройства .

:Пр мые входы первого триггера 51, п того триггера 55 и инверсный выход третьего триггера 53 обрзуют соответственно первый, второй и третий выходы пересчетного устройства 12, четвертый, п тый и шестой выходы которого образованы соответственно инверсными выходами первого триггера 51, п того триггера 55 и пр мым выходом третьего триггера 53.

Второе пересчетное устройство 39 выполнено в виде трехразр дного регистра с перекрестными св з ми, счетные входы триггеров 57-59 которого объединены и образует вход пересчетного устройства, первый , второй и третий выходы которого образованы соответственно пр мыми выходами первого триггера 57 и третьего триггера 59 и инверсным выходом второго триггера 58, а четвертый, п тый и шестой

выходы пересчетного устройства 39 - инверсными выходами триггеров 57, 59 и пр мым выходом триггера 58 соответственно. Электропривод работает следующим обра- 5 зом.

Трехфазное напр жение сети UCA- UCB и Ucc (фиг.4а) поступает на входы датчика 10 низкой частоты, фазосмещающих устройств 13, 14. С датчика 10 низкой частоты О преобразованные напр жени  в виде импульсов поступают на вход управл емого делител  40 частоты, на выходе которого образуютс  импульсы с частотой f/io(фиг.46), поступающие на входы пересчетных уст5 ройств 12, 39. На пр мых выходах триггеров 51-56 формируютс  сигналы Qsi-56 (фиг.4 в, г, д, е, ж, з), при этом сигналы ai, tn на пр мых выходах триггеров 51, 55 и сигнал ci (фиг. 4 и, к, л) на инверсном выходе триггера

0 53 первого пересчетного устройства используютс  дл  смесителей 15-17 катодных групп тиристоров выходных фаз первого непосредственного преобразовател  7 частоты , питающего фазы 1-3 первой обмотки

5 асинхронного двигател .

На пр мым выходах триггеров 57-59 второго пересчетного устройства образуютс  пр моугольные.импульсы Об7-59(фиг. 4л, м, н), при этом сигналы 32, D2 на пр мых

0 выходах триггеров 57 и 59 и сигнал С2 на инверсном выходе fptfrrepa 58 используют1 с  дл  смесителей 21-23 катодных групп тиристоров выходных фаз второго непосредственного преобразовател  8 частоты,

5 питающего фазы 4-6 второй обмотки асинхронного двигател .

Из временных диаграмм (фиг.4) следует, что система 9 управлени  формирует на выходах непосредственно преобразовател  7

0 частоты (на фазах 1-3 двигател ) выходное напр жение с частотой, в два раза меньшей по сравнению с частотой на выходах второго непосредственного преобразовател  8 частоты (на фазах 4-6 двигател ). Так как

5 соответствующие фазные обмотки 1 и 4, 2 и

5, 3 и 6 асинхронного двигател  уложены в

одни и те же пазы, то механическа  харак теристики асинхронного двигател  представлет собой сумму двух механических

0 характеристик, соответствующих двум выходным частотам непосредственных преобразователей 7, 8 частоты. В то же врем  парами таких частот могут быть и другие выходные частоты, соответствующие режи5 мам работы без субгармонических составл ющих в кривой выходного напр жени  преобразователей частоты, i Например, возможны режимы работы febixi 12,5 Гц, febix2 25 Гц или твых1 25 Гц, fBbix2 50 Гц.

На фиг.5 показаны механические характеристики частотно-параметрического элек- тропривода, где М2 - механическа  характеристика асинхронного двигател  с синхронной скоростью ед 1, соответствующа  выходной частоте второго преобразовател , a Mn-,-Mi2, М1з, Мм- механические характеристики с синхронной скоростью одн соответствующие выходной частоте второго преобразовател  частоты, но при разных величинах выходного напр жени  первого преобразовател . Результатом сложени  механических характеристик М2 с Мц - Mi4  вл етс  семейство результирующих механических характеристик частотно- параметрического электропривода Mg имеющих различные синхронные скорости вращени  двигател . При этом следует отметить большую жесткость результирующих механических характеристик по сравнению с механической характеристикой №.

Регулирование частоты вращени  осуществл етс  следующим образом.

Датчик 10 низкой частоты формирует импульсы, синхронизированные с напр жением источника питани , которые подаютс  на вход управл емого делител  40 частоты Каждый контакт 6 коммутирующих элементов 46, подсоедин ющий нулевую шину к одному из входов управл емого делител  40 частоты, соответствует определенному коэффициенту делени  частоты импульсов , подаваемых с дётчика 10 низкой частоты. Каждый коэффициент делени  позвол ет получить на выходе непосредственных преобразователей 7 и 8 частоты пару разрешенных выходных частот без субгармонических составл ющих в кривой выходного напр жени . При переводе командоаппарата 42 в определенное положение срабатывает один из п управл ющих органов блока 43 управл ющих органов, замыка  соответствующие коммутирующие элементы 44-46. При этом один из коммутирующих элементов 44 подсоедин ет задающее напр жение Ui с узла 48 задани  выходного напр жени  второго преобразовател  на управл ющий вход второго фазосмещающего устройства 14. Соответствующий коммутирующий элемент 46 определ ет коэффициент делени  управл емого делител  40 частоты. Таким образом, дл  второй трехфазной обмотки 4-6 асинхронного двигател  4 поддерживаетс  соот11вых2

ношение

febix2

- const. Так как магнитные

потоки двух обмоток двигател  складываютс  в статоре при работе электропривода, то

дл  исключени  перенасыщени  магнитной системы статора двигател  в электроприводе имеетс  узел 49 задани  суммарного выходного напр жени  двух

преобразователей. Поскольку на один вход узла 41 сравнени  через коммутирующие элементы 44 подаетс  напр жение задани  U2 дл  второго преобразовател , а на другой вход узла 41 сравнени  через коммутирующие элементы 45 подаетс  величина Ui+U2, определ юща  ограничение по суммарному выходному напр жению двух преобразователей частоты и, следовательно, по суммарному магнитному потоку двух обмоток

двигател , то с выхода узла 41 сравнени  снимаетс  напр жение U2, которое ограничивает диапазон регулировани  выходного напр жени  первого преобразовател  частоты . Поэтому величина задающего напр жени  дл . первого преобразовател , которое снижаетс  с узла 49 задани , не будет превышать величину 1)2 и фазовое регулирование величины выходного напр жени  первого преобразовател  будет

ограничиватьс  условием формировани  суммарного магнитного потока двигател , не превышающего номинальную величину ну.;

Таким образом, схемы и временные

диаграммы, по сн ющие работу частотно-параметрического электропривода с многовентильным непосредственным преобразователем частоты, показывают, что устройство обеспечивает плавность регулировани  частоты вращени  асинхронного двигател  в диапазоне, соответствующем двум разрешенным выходным частотам первого и второго преобразователей часто- ты, и обеспечивает жесткие механические

характеристики электропривода без обратной св зи по частоте вращени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Частотно-параметрический электропривод , содержащий трехфазный двухобмо- точный асинхронный электродвигатель, одноименные фазы которых уложены в одни и те же пары расточки статора, фазы одной

   из обмоток соединены в звезду, два непосредственных преобразовател  частоты, выход каждого из которых подключен к соответствующей обмотке асинхронного двухобмоточного двигател , систему управлени , составленную из датчиков низкой и высокой частоты, двух фазосмещающих устройств , первого пересчетного устройства с шестью выходами, выполненного в виде шестиразр дного регистра, счетные входы триггеров которого объединены и образуют

   вход первого пересчетного устройства, пр мые и инверсные выходы первого, третьего и п того триггеров образуют соответственно первый, четвертый, шестой, третий, второй и п тый выходы данного пересчетного устройства, двенадцати смесителей с трем  входами каждый и двенадцати ключей, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего смесител , а выходы ключей образуют выходы системы управлени , подключенные соответственно к управл ющим входам катодных и анодных групп тиристоров выходных фаз упом нутых непосредственных преобразователей частоты , силовые входы которых пофазно объединены с силовыми входами системы управлени , образованными силовыми входами фазосмещающих устройств, и снабжены зажимами дл  подключени  к сети, выход первого фазосмещающего устройства подключен к объединенным первым входами смесителей катодных и анодных групп тиристоров выходных фаз первого непосредственного преобразовател  частоты, выход второго фазосмещающего устройства - к объединенным первым входам смесителей катодных и анодных групп тиристоров выходных фаз второго непосредственного преобразовател  частоты, первый, второй и третий выходы первого пересчетного устройства соединены с вторыми входами смесителей катодных групп тиристоров первой, второй и третьей выходных фаз первого непосредственного преобразовател  частоты , четвертый, п тый и шестой выходы первого пересчетного устройства соединены соответственно с вторыми входами смесителей анодных групп тиристоров первой, второй и третьей выходных фаз первого непосредственного преобразовател  частоты, третьи входы смесителей объединены и подключены к выходу датчика высокой частоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  плавности регулировани  частоты вращени  в диапазоне, соответствующем двум разрешенным выходным частотам непосредственных преобразователей частоты, и повышени  жесткости механических характеристик, фазы второй обмотки асинхронного двигател  соединены в звезду, а каждое фазосмещающее устройство выполнено управл емым и введены узлы задани  выходных напр жений непосредственных преобразователей частоты и

   их суммарного напр жени , узел сравнени , командоаппарат, блок управлени  с трем  группами коммутирующих элементов , управл емый делитель частоты и второе 5 пересчетное устройство с шестью выходами , вход которого объединён с входом первого пересчетного устройства и подключен к выходу управл емого делител  частоты, силовым входом соединенного с выходом 10 датчика низкой частоты, управл ющий вход второго фазосмещающего устройства объединен с вычитающим входом узла сравнени  и через первую группу коммутирующих элементов соединен с выходом узла зада- 5 ни  выходного напр жени  второго непосредственного преобразовател  частоты, суммирующий вход узла сравнени  через вторую группу коммутирующих элементов подключен кузлу задани  выходного напр 0 жени  первого непосредственного преобразовател  частоты, а выход узла сравнени  - к входу узла задани  суммарного выходного напр жени  упом нутых непосредственных преобразователей час5 тоты, выход которого соединен с управл ющим входом первого фазосмещающего устройства, управл ющий вход управл емого делител  частоты через третью группу коммутирующих элементов соединен с ну0 левой шиной электропривода, а управл ющие входы упом нутых коммутирующих элементов подключены к выходам блока управлени , входом соединенного с выходом командоаппарата, при этом второе пере5 счетное устройство выполнено в виде трехразр дного регистра с перекрестными св з ми, счетные входы триггеров которого объединены и образуют вход второго пересчетного устройства, пр мые и инверсные

   0 выходы первого, второго и третьего триггеров образуют соответственно первый, четвертый , шестой, третий, второй, п тый выходы второго пересчетного устройства, первый, второй, третий выходы которого со5 единены соответственно с вторыми входами смесителей катодных групп тиристоров первой, второй и третьей выходных фаз второго непосредственного преобразовател  частоты, четвертый, п тый, шестой выходы

   0 второго пересчетного устройства соединены соответственно с вторыми входами смесителей анодных групп тиристоров первой, второй и третьей выходных фаз второго непосредственного преобразовател  частоты.

   5

   I

   Ue

   I I I I I I I I I I I I I I

   ж

   ва

   м

   С

   ду- Г

   с

   Фиг.Ч.

   ж

   J3

   м

   3-J

   1

   ira

   ,Л« М« М«

   Фиг. 5

   О

   Jli