SU1750001A1

SU1750001A1 - Device for controlling converter of frequency and number of phases

Info

Publication number: SU1750001A1
Application number: SU904806922A
Authority: SU
Inventors: Арнольд Максович Рутштейн; Александр Аркадьевич Щупак; Андрей Александрович Бабин
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Сущность изобретени : устройство содержит две пары встречно-параллельно включенных тиристоров 2,3, четыре элемента И 4,5,6,7, датчик 8 пол рности питающего напр жени , четыре усилител -формировател 9,10,11,12, датчик 13 измер емого напр жени , датчик 15 опорного напр жени , элемент 14 сравнени , два фазорегул тора 16,18, распределитель 19 импульсов, генератор 20 повышенной частоты, два одновиб- ратора21,22 2-13-14-18-19-22-6-11. 2 ил. 50ГцSUMMARY OF THE INVENTION: The device comprises two pairs of anti-parallel thyristors 2,3, four elements And 4,5,6,7, the sensor 8 of the polarity of the supply voltage, four amplifier-former 9,10,11,12, the sensor 13 measuring voltage, reference voltage sensor 15, reference element 14, two phase regulators 16.18, pulse distributor 19, high frequency generator 20, two single oscillators21.22 2-13-14-18-19-22-6- eleven. 2 Il. 50 Hz

Description

сл о о оsl o about o

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к устройствам, предназначенным дл питани трехфазных асинхронных двигателей от однофазной сети без звена посто нного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices intended to power three-phase asynchronous motors from a single-phase network without a DC link.

Известно устройство, в котором асинхронные двигатели первыми фазами подключены к первому выводу однофазной сети, а вторыми и третьими соответственно через две пары встречно-параллельно включенных тиристоров - к второму выводу сети. Между первыми и вторыми фазами электродвигателей включены конденсаторы.A device is known in which asynchronous motors with the first phases are connected to the first output of a single-phase network, and the second and third, respectively, through two pairs of parallel-connected thyristors connected to the second output of the network. Between the first and second phases of the electric motors are included capacitors.

Недостатками этого устройства вл ютс высокочастотные автоколебани в фазах двигателей, соединенных с конденсаторами , нестабильность тиристорного преобразовател при относительно узких импульсах управлени .The disadvantages of this device are high-frequency self-oscillations in the phases of motors connected to capacitors, the instability of a thyristor converter with relatively narrow control pulses.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл управлени преобразователем однофазного напр жени в трехфазное, в котором приводные трехфазные асинхронные двигатели подключены первыми фазами к первому выводу однофазной питающей сети, а вторыми м третьими фазами через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров - к второму выводу сети, содержащее четыре элемента И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам датчика пол рности питающего напр жени , а выходы через усилители- формирователи импульсов предназначены дл подключени к управл ющим электродам встречно-параллельно включенных тиристоров , датчик измер емого напр жени , предназначенный дл включени между первым выводом сети и выходом первой пары встречно-параллельно включенных тиристоров , выход которого подключен к одному входу элемента сравнени , к другому входу которого подключен датчик опорного напр жени , первый фазорегул тор, вход которого подключен к переменному резистору , а выход- к вторым входам первого и второго элементов И, второй фазорегул тор , входом подключенный к выходу элемента сравнени , а выходом подключенный к входу распределител импульсов и к вторым входам третьего и четвертого элементов И.Closest to the present invention is a device for controlling a single-phase voltage to a three-phase converter, in which three-phase drive asynchronous motors are connected by the first phases to the first output of the single-phase supply network and the second and third phases through the corresponding pairs of counter-parallel-connected thyristors to the second output of the network containing four elements And, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the polarity sensor of the supply voltage, and the outputs through the amplifiers form whether pulses are intended to be connected to control electrodes of anti-parallel-connected thyristors, a sensor of measured voltage, intended to be switched between the first output of the network and the output of the first pair of anti-parallel connected thyristors, the output of which is connected to one input of the reference element, to another input the sensor of the reference voltage, the first phase regulator, the input of which is connected to the variable resistor, and the output to the second inputs of the first and second elements And, the second phase regulator p, the input connected to the output of the comparison element, and the output connected to the input of the pulse distributor and to the second inputs of the third and fourth elements I.

Недостатком этого устройства. вл етс нестабильность работы тиристоров при установившихс режимах работы системы привода в зоне малых углов их открыти . При частоте питающей сети 50 Гц, ЭДС двигателей имеет частоту 162/3 Гц. При малых фазовых углах напр жени сети вследствие вли ни ЭДС двигателей пол рность нэпрThe disadvantage of this device. is the instability of the thyristors with the established modes of operation of the drive system in the zone of small opening angles. With a mains frequency of 50 Hz, the EMF of the engines has a frequency of 162/3 Hz. At low phase angles of the mains voltage due to the influence of the EMF of the motors, the polarity of the NEP

жени на тиристорах сохран етс обратной. Как следствие в случа х захода управл ющего импульса в эту зону имеют место сбои в работе преобразовател .The settings on the thyristors are reversed. As a result, in the cases of the control pulse entering this zone, there are faults in the operation of the converter.

Цель изобретени - повышение надежности путем обеспечени устойчивости преобразовател , в том числе и при малых углах регулировани .The purpose of the invention is to increase reliability by ensuring the stability of the converter, including at small control angles.

Поставленна цель достигаетс тем, чтоThe goal is achieved by the fact that

0 в устройство дл управлени преобразователем частоты и числа фаз дл питани приводных трехфазных асинхронных двигателей, подключенных первыми фазами к первому выводу однофазной питающей0 to a device for controlling the frequency converter and the number of phases for powering three-phase drive asynchronous motors connected by first phases to the first output of a single-phase supply

5 сети, а вторыми и третьими фазами через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров к второму выводу сети, содержащее четыре элемента И, первые входы которых подключены к со0 ответствующим выходам датчика пол рности питающего напр жени , а выходы через усилители-формирователи импульсов предназначены дл подключени к управл ющим электродам встречно-параллельно5 and the second and third phases through the corresponding pairs of anti-parallel-connected thyristors to the second output of the network, containing four elements I, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the polarity sensor of the supply voltage, and the outputs through the amplifiers forming the impulses are designed for connections to control electrodes anti-parallel

5 включенных тиристоров, датчик измер емого напр жени , предназначенный дл включени между первым выводом сети и выходом первой пары встречно-параллельно включенных тиристоров, выход которого5 connected thyristors, a measured voltage sensor, designed to be switched on between the first output of the network and the output of the first pair of parallel-connected thyristors, the output of which

0 подключен к одному входу элемента сравнени , к другому входу которого подключен датчик опорного напр жени , первый фазорегул тор , вход которого подключен к переменному резистору, а выход - к вторым0 is connected to one input of the comparison element, to the other input of which the voltage sensor is connected, the first phase regulator, the input of which is connected to the variable resistor, and the output to the second

5 входам первого и второго элементов И, второй фазорегул тор, входом подключенный к выходу элемента сравнени , а выходом подключенный к входу распределител импульсов и к вторым входам третьего и четвертого5 inputs of the first and second elements And, a second phase-shifter, an input connected to the output of the reference element, and an output connected to the input of the pulse distributor and to the second inputs of the third and fourth

0 элементов И, введены генератор повышенной частоты и два одновибратора, причем первый выход распределител импульсов через первый одновибратор подключен к третьим входам первого и второго элемен5 тов И, второй выход распределител импульсов через второй одновибратор подключен к третьим входам третьего и четвертого элементов И, при этом выход генератора повышенной частоты подключен к0 elements And, introduced a generator of increased frequency and two one-shot, the first output of the pulse distributor through the first one-shot is connected to the third inputs of the first and second elements And, the second output of the pulse distributor through the second one-shot is connected to the third inputs of the third and fourth elements And, while high frequency generator output is connected to

0 четвертым входам всех элементов И.0 the fourth inputs of all elements I.

Нафиг.1 представлена структурна схема устройства; на фиг.2 - по снени образованию зон неустойчивой работы тиристоров и предлагаемого пути устране5 ни этого влени (Z - зоны неуверенного открыти тиристоров, Т - длительность пачки импульсов).Figure 1 presents the block diagram of the device; Fig. 2 illustrates the formation of unstable operation of thyristors and the proposed way to eliminate this phenomenon (Z is the zone of uncertain opening of thyristors, T is the duration of a burst of pulses).

Устройство дл управлени преобразователем частоты и числа фаз дл питани приводных трехфазных асинхронных двигателей 1, подключенных первыми фазами к первому выводу однофазной питающей сети , а вторыми и третьими фазами через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров 2 и 3 - к второму выводу сети, содержит четыре элемента И 4-7, первые входы которых подключены к соответствующим выходам датчика 8 пол рности питающего напр жени , а выходы через усилители-формирователи 9-12 импульсов предназначены дл подключени к управл ющим электродам встречно- параллельно включенных тиристоров 2 и 3, датчик 13 измер емого напр жени , предназначенный дл включени между первым выводом сети и выходом первой пары встречно-параллельно включенных тиристоров 2 и 3, выход которого подключен к одному входу элемента 14 сравнени , к другому входу которого подключен датчик 15 опорного напр жени , первый фазорегул тор 16, вход которого подключен к переменному резистору 17, а выход - к вторым входам первого и второго элементов И 4 и 5, второй фазорегул тор 18, входом подключенный к выходу элемента 14 сравнени , а выходом подключенный к входу распределител 19 импульсов и к вторым входам третьего и четвертого элементов I/I 6 и 7, генератор 20 повышенной частоты и два од- новибратора 21 и 22, причем первый выход распределител 19 импульсов, через первый одновибратор 21 подключен к третьим входам первого и второго элементов И 4 и 5, второй выход распределител 19 импульсов через второй одновибратор 22 подключен к третьим входам третьего и четвертого элементов И 6 и 7. При этом выход генератора 20 повышенной частоты подключен к четвертым входам всех элементов И 4-7.A device for controlling the frequency converter and the number of phases for powering three-phase drive asynchronous motors 1, connected by the first phases to the first output of a single-phase supply network, and the second and third phases through the corresponding pairs of anti-parallel connected thyristors 2 and 3 to the second output of the network, contains four element 4-7, the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the sensor 8 of the polarity of the supply voltage, and the outputs through the amplifiers forming the 9-12 pulses are designed to connect to control electrodes of counter-connected thyristors 2 and 3, the sensor 13 of the measured voltage, intended to be switched between the first output of the network and the output of the first pair of counter-parallel connected thyristors 2 and 3, the output of which is connected to one input of the reference element 14, another input of which is connected to the sensor 15 of the reference voltage, the first phase regulator 16, the input of which is connected to the variable resistor 17, and the output to the second inputs of the first and second elements I 4 and 5, the second phase regulator 18, the input connected to the output of the comparison element 14, and the output connected to the input of the distributor 19 pulses and to the second inputs of the third and fourth elements I / I 6 and 7, the high-frequency generator 20 and two single-oscillators 21 and 22, the first output of the distributor 19 pulses the one-shot 21 is connected to the third inputs of the first and second elements 4 and 5, the second output of the distributor 19 pulses through the second one-shot 22 is connected to the third inputs of the third and fourth elements 6 and 7. The output of the high-frequency generator 20 is connected to four The inputs of all elements AND 4-7.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Ток от питающей сети 50 Гц поступает на приводные двигатели 1, на первые фазы непосредственно из сети, на вторые и третьи фазы - через соответствующие пары 2 и 3 встречно-параллельно включенных тиристоров , работающих по алгоритму делител частоты на три, т.е. ток через каждую пару тиристоров 2 и 3 проходит каждый третий полупериод, раздел сь между тиристорами в зависимости от пол рности напр жени . Кроме того, тиристорные пары 2 и 3 работают в различные полупериоды питающего напр жени , чем обеспечиваетс сдвиг по фазе токов на 120 эл.град. выходной частоты 16 2/3 Гц, Обеспечение данного алгоритма и разделение периодов работы пар тиристоров 2 и 3 осуществл ет распределитель 19 импульсов, синхроимпульсы на который поступают с выхода фазорегул тора 18, разделение импульсов между тиристорами 2 и 3 в зависимости от пол рности напр жени сети обеспечивает 5 датчик 8 пол рности питающего напр жени . Фазовое регулирование, а, соответственно , стабилизаци напр жени на выходе преобразовател , обеспечиваютс фазорегул торами 16 и 18, выходные сигналы кото0 рых, как и датчика 8 пол рности и распределител 19 импульсов, поступают на входы соответствующих элементов И 4-7 и далее через усилители-формирователи 9- 12 - на управл ющие электроды тиристор5 ных пар 2 и 3, Напр жение на выходе измер етс датчиком 13, сравниваетс с опорным напр жением датчика 15 в элементе 14 сравнени , а сигнал рассогласовани поступает на вход второго фазорегул тораThe current from the 50 Hz mains supply is fed to the drive motors 1, to the first phases directly from the network, to the second and third phases through the corresponding pairs 2 and 3 of the anti-parallel connected thyristors, which work by the frequency divider by three, A current through each pair of thyristors 2 and 3 passes every third half-period, divided between thyristors depending on the polarity of the voltage. In addition, thyristor pairs 2 and 3 operate for different half-periods of the supply voltage, which ensures a phase shift of currents by 120 al.h. output frequency of 16 2/3 Hz. The provision of this algorithm and the separation of the periods of operation of thyristor pairs 2 and 3 are performed by the distributor 19 pulses, the sync pulses to which come from the output of the phase regulator 18, the separation of pulses between thyristors 2 and 3, depending on the polarity of the voltage The network is provided with 5 power supply 8 polarity sensors. Phase regulation, and, accordingly, voltage stabilization at the output of the converter, is provided by phase controllers 16 and 18, the output signals of which, like the polarity sensor 8 and the pulse distributor 19, arrive at the inputs of the corresponding elements 4-7 and further through amplifiers -formers 9-12 - to the control electrodes of thyristor pairs 2 and 3; The output voltage is measured by the sensor 13, compared with the reference voltage of the sensor 15 in the comparison element 14, and the error signal is fed to the input of the second phase-shifter

0 18, который осуществл ет управление первой пары тиристоров 2. Управление другой парой тиристоров 3 осуществл етс от первого фазорегул тора 16, но с контролем сигнала от фазорегул тора 18, поступающего0 18, which controls the first pair of thyristors 2. The other pair of thyristors 3 is controlled from the first phase regulator 16, but with control of the signal from the phase regulator 18, arriving

5 через распределитель 19 импульсов.5 through the distributor 19 pulses.

При установившихс режимах работы двигателей 1, в их фазах наводитс ЭДС (Едв, фиг.2), в результате оказываетс , что момент по влени положительного напр 0 жени на анодах тиристоров 2 и 3 относительно катодов сдвинут по фазе относительно момента прохождени через нуль напр жени сети, т.е. относительно сигналов, вырабатываемых датчиком 8 по5 л рности. В этой св зи на четвертые входы элементов И 4-7, от генератора 20 подаютс импульсы повышенной частоты. Таким образом , через усилители-формирователи 9- 12, имеющие дифференцирующий вход, наWith the established operating modes of the motors 1, an emf is induced in their phases (Edv, Fig.2), as a result, the moment of occurrence of a positive voltage on the anodes of the thyristors 2 and 3 relative to the cathodes is phase-shifted relative to the moment of passage through zero voltage networks, i.e. relative to the signals generated by the sensor 8 of 5 larnosti. In this connection, higher frequency pulses are applied to the fourth inputs of the AND 4-7 elements, from the generator 20. Thus, through the amplifiers-formers 9-12, having a differentiating input, on

0 тиристорные пары 2 и 3 поступает не одиночный импульс управлени , а пачки импульсов .0 thyristor pairs 2 and 3 do not receive a single control pulse, but a burst of pulses.

Ограничение длительности этих пачек обеспечиваетс одновибраторами 21 и 22,The duration of these packs is limited by single vibrators 21 and 22,

5 установленными в выходных цеп х распределител 19 импульсов. Длительность выходных импульсов одновибраторов 21 и 22 определ етс из условий работы преобразовател частоты и числа фаз (фиг.2) и должна быть5 installed in the output circuits of the distributor 19 pulses. The duration of the output pulses of the one-shot 21 and 22 is determined from the operating conditions of the frequency converter and the number of phases (Figure 2) and should be

5050

ТT

1one

2jrf2jrf

arcsin a,arcsin a,

где sin a where sin a

UcUc

5555

а- зона неуверенного открыти тиристоров , рад;a - zone of uncertain opening of thyristors, glad;

Т - длительность импульсов, с.T - pulse duration, s.

Claims

The invention The device for controlling the frequency converter and the number of phases for powering three-phase drive asynchronous motors connected by the first phases to the first output of the single-phase power supply network, and the second and third phases through the corresponding pairs of parallel-connected thyristors to the second output of the power supply network containing four I elements , the first inputs of which are connected to the corresponding outputs of the sensor of the polarity of the supply voltage, and the outputs through the amplifiers-pulse shapers are intended Encoders for connecting to control electrodes of oppositely connected thyristors, a measured voltage sensor designed to switch between the first output of the network and the output of the first pair of oppositely connected thyristors in parallel, the output of which is connected to the same input of the element

comparison, to the other input of which the reference voltage sensor is connected, the first phase regulator, the input of which is connected to the variable resistor, and the output - to the second inputs of the first and second elements And, the second phase regulator, the input connected to the output of the comparison element, and output to the input of the pulse distributor and to the second inputs of the third and

The fourth And elements, characterized in that, in order to increase reliability, a high-frequency generator and two one-vibrators are introduced, the first output of the pulse distributor through the first

the one-shot is connected to the third inputs of the first and second elements And, the second output of the pulse distributor through the second one-shot is connected to the third inputs of the third and fourth elements And,

while the output of the generator increased frequency is connected to the fourth inputs of all elements I.

and