SU989728A1

SU989728A1 - Device for control of thyratron electric motor with dependent inverter

Info

Publication number: SU989728A1
Application number: SU813325275A
Authority: SU
Inventors: Григорий Герценович Магазинник
Original assignee: Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1983-01-15

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДНЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ(5) DEVICE MANAGEMENT DAY VENTILATION

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ЗАВИСИМЫМ ИНВЕРТОРОМELECTRIC MOTOR WITH A DEPENDENT INVERTER

1one

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к устройствам дл управлени вентильными электродвигател ми .The invention relates to electrical engineering, in particular, devices for controlling valve motors.

Известны вентильные преобразователи с зависимым инвертором и искусственной коммутацией, в которых инвертор выполнен в виде 2 т-фазных Уиристорных мостов, подключенных входами к питающей сети, а выходами к нагрузке, причем, мосты объедин ютс попарно встречно-параллельно и к каждой паре подключаетс одна фаза нагрузки. Блок искусственной коммутации таких инверторов содержит коммутирующие конденсаторы, зар дный мост, распределительные и коммутирующие тиристоры 1 и 2.Valve converters with dependent inverter and artificial switching are known, in which the inverter is made in the form of 2 T-phase Wiristor bridges connected by inputs to the power supply network, and outputs to the load, bridges being combined in pairs counter-parallel and one pair connected to each pair load. The artificial switching unit of such inverters contains switching capacitors, a charge bridge, distribution and switching thyristors 1 and 2.

Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл управлени знтильным электродвигателем, содержащее п-фазный мостовой инвертор, 1который выполнен в виде 2т тиристор ых выпр мителей, соединенных попарЯо встречно-параллельно,датчики пойожени и датчик скорости вращени ротора электродвигател , выходы которых соединены, соответственно, один - непосредственно, а другой через узел сравнени с блоком управлени , выход которого соединен с входом инвертора и входом группового блока искусственной коммутации C3J.Closest to the invention is a device for controlling a zntile electric motor, comprising a p-phase bridge inverter, 1 which is made in the form of a 2m thyristor rectifiers connected parallel to each other, counter sensors and the rotor speed sensor of the electric motor, the outputs of which are connected, respectively one is directly, and the other is through a comparison node with a control unit, the output of which is connected to the input of the inverter and the input of the group artificial switching unit C3J.

,QНедостаток описанных устройств, Q The disadvantage of the described devices

заключаетс в больших потер х мощности в групповом блоке искусственной коммутации, так как этот блок работает во всем диапазоне скорости щени электродвигател .lies in the large power losses in the grouped artificial switching unit, since this unit operates over the entire speed range of the electric motor.

Цель изобретени - повышение энергетических показателей вентилького электродвигател путем уменьшени потерь в групповом блоке искус20 ственной коммутации.The purpose of the invention is to improve the energy performance of a fan motor by reducing losses in an artificial switching group box.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл управлени вентильным электродвигателем, содержащее т-фазный мостовой инвер39 тор, который выполнен в виде 2т тиристорных выпр мителей, соединенных попарно встречно-параллельно, датчик положени и датчик скорости вращени ротора электродвигател , выходы которых соединены соответственно оди непосредственно, а другой - через узел сравнени с блоком управлени , выход которого соединен с входом инвертора и входом rpynnosciro блока искусственной коммутации, дополнительно введены датчик тока инвертора , датчик инверторного режима, два логических элемента И, два пороговых элeмeнta, два элемента гальванической разв зки и два элемента задержки времени, а групповой блок искусственной коммутации выполнен в виде выпр мител с конденсатором на выходе , двух полностью управл емых ключей и 2 т-фазного тиристорного распределительного моста, выход кото рого соединен с т-фазным мостовым инвертором, причем входы первого логического элемента И соединены соответственно с выходом датчика положени ротора и с выходо;м датчика ско рости вращени ротора через первый пороговый элемент, входы второго логического элемента И соединены соо ветственно с выходом блока управлени , с выходом датчика тока инвертора через второй пороговый элемент и с выходом датчика инверторного режима, входы которого соединены с выходами датчика скорости -и узла сравнени , при этом выходы логических элементов И соединены с входами обоих элементов гальванической разв зки, выходы каждого из которых соединены с включающим входом и через элемент задержки времени с отключающим входом первого и вто рого полностью управл емых ключей, .соответственно. Это позвол ет включать блок искусственной коммутации автоматически не на весь период работы вентильного электродвигател с зависимым инвертором, а только в двух случа х: при высоких скорост х вращени , когда естественна коммутаци уже невозможна, а также при любых скорост х вращени электродвигател , но при перегрузках (больших токах), например в случае работы в инверторном режиме, когда естественна коммутаци затруднительна. На чертеже представлена схема устройства дл управлени вентильным электродвигателем. Устройство содержит -электродвигатель 1 переменного тока, т-фазна корна обмотка которого соединена с т-фазным мостовым инвертором 2, который выполнен в виде 2т тиристорных выпр мителей , соединенных попарно и встречно-параллельно, датчик 9 положени ротора и датчик 10 скорости, выходы которых соответственно соединены непосредственно и череЪ узел 11 сравнени с блоком 12 управлени тиристорными вып .р мител ми и распределительными, тиристорами 13 блока искусственной коммутации, датчик Il тока инвертора , датчик 15 инверторного режима, два логических элемента И Тб и 17, два опорных элемента 18 и 19, два элемента 20 и 21 гальванической разв зки и два элемента 22 и 23 задержки времени, а также выпр митель 2k, конденсатор 2ii и два полностью управл емых ключа 2б и 27 блока искусственной коммутации. Входы первого логического элемента И 16 соединены соответственно с выходом датчика 9 положени ротора непосредственно , а с выходом датчика 10 скорости вращени ротора - через первый опорный элемент 18, входы -второго логического элемента И 17 соединены соответственно с выходом блока 12 управлени непосредственно, а с выходом датчика 1 тока инвертора - через выпр митель и второй опорный элемент 19, а также с выходом датчика 15 инверторного режима непосредственно, входы которого соединены с выходом датчика 10 скорости и узла 11 сравнени , при этом выходы каждого логического элемента И 16 и 17 соединены с входами обоих элементов 20 и 21гальванической разв зки, выходы которых соединены непосредственно с включающим входом и через элементы 22и 23 задержки времени с отключающим входом полностью управл емых ключей 26 и 27 соответственно. Схема работает следующим образом. При включении в сеть конденсатор 25 через диодный мост 24 зар жаетс до напр жени , несколько большего , чем амплитуда линейного напр жени сети (из-за неизбежного наличи индуктивностей з питающей сети). Датчик положени ротора дает в блок 12 управлени сигнал включени соответствующих тиристорных выпр мителей в зависимости от началь ного положени ротора и пол рности сигнала задани Ц.При повороте рот ра на определенный угол (в зависимости от полюсности двигател ) датчик 9 положени ротора выдает импульс на вход элемента И 16. Напр жение опорного элемента 18 выбрано таким, что при частотах вращени двигател , при которых еще возможна естественна коммутаци тиристоров инвертора, напр жени датчика 10 ск рости- (тахонегенератора) меньше порогового напр жени , поэтому на вто ром входе элемента И 1б и на его | ых6де - логический ноль. Вентильны электродвигатель работает с естественной коммутацией тиристорных. выпр мителей 3-8. Когда частота достиг ет величины, близкой к предельной частоте естественной коммутации, на р жениетахогенератора 10 становитс больше порогового напр жени порогового элемента 18, и на выходе л гйческого элемента И 16 по вл ютс гические единицы в моменты, определ емые импульсами с датчика 9 положени ротора. Через бпоки 20 и 21 разв зки (в качестве которых могут Шть использованы оптронные ключи) сигнал от датчика 9 включает ключи. 2б и 27, одновременно подаютс отпи рающие импульсы на соответствующую пару распределительных тиристоров, и осуществл етс искусственна коммутаци одного из выпр мителей 3-8. Допустим, необходимо выключить выпр митель 3 и включить выпр мител с целью реверса тока в фазе элек родвигател . Последовательность ком мутации при этом следующа . Отпираютс ключи 2б и 27, одновременно отпирающие импульсы поступают на со ответствуюиц е распределительные тиристоры , и напр жение конденсатора 25 прикладываетс ,, к фазе по цепи, плюсова обкладка конденсатора 2 jключ 26 - тиристор 2Ъ - фаза - тиристор 29 - ключ 27 - минусова обкладка конденсатора 25. Ток в выпр мителе 3 убывает до нул , а ток конденсатора 25 возрастает до тока 4, нагрузки. Конденсатор 25 частично разр жаетс , выпр митель 3 запираетс Затем с выдержкой времени, достаточной дл запирани выпр ьмте86 л 3, через элементы задержки 20 и 21 поступают гас щие импульсы на ключи 26 и 27 и-i одновременно отгорающие импульсы на соответствующие тиристоры выпр мител 3 с таким углом, что мост отпираетс в инверторном режиме (т.е. уголо4 90 эл. град). 11РОИСХОДЙТ инвертирование запасенной в фазе электромагнитной энергии, в результате чего ток в Фазе спадает до нул , aJ oндeнc aтoip 25 снова зар жаетс .При спаде тока фазы до нул выпр 1тель запираетс естественным путем, а импульсы с блока 12 управлени поступают на выгч1Я 1тeль с углом ct 90 эл. град., т.е. ,отпира выпр митель в выпр мительном режиме, происходит нарастание тока в фазе в другом направлении. Логика работы блока управлени 12 така ,же, как в системах раздельного управлени реверсивным тиристорным преобразователем посто нного тока. Последующие этапы искусственной коммутации происход т аналогично описанному с частотой, определ емой частотой следовани импульсов с датчика Э положени ротора. При снижении частоты вращени двигател снижаетс напр жение тахогенератора 10, исчезает логическа единица на выходе элемента И 16, и схема автомаически снова переходат в режим естествен ной коммутации. При работе устройства в инверторном режиме (т.е. при торможении двигател ) блок искусственной коммутации может включитьс на лю- , бой скорости вращени двигател при следующих услови х. Наличие инверторного режима фиксируетс датчиком 15 инверторного режима, на входе которого есть сигнал с тахогенератора , дающий информацию о направлении вращени двигател (по пол рности сигнала) и сигнал с узда 11 сравнени , дающий информацию о разнице между заданной и фактической скоростью вращени . Совпадение пол рностей этих сигналов свидетельствует о двигательном режиме, несовпадение;- об инверторном (возможны и другие-логические методы обнаружени инвертсчэного режима). При наличии инверторного режима датчик 15 дает логическую едини(у на один из выходов элемента И 17. На второй вход поступает сери отпирающих импульсов с блока 12 управлени .The goal is achieved by the device for controlling a valve electric motor containing a t-phase bridge inverter, which is made in the form of 2 t of thyristor rectifiers connected in pairs anti-parallel, a position sensor and a rotor speed sensor of the electric motor, the outputs of which are connected respectively directly, and another through the comparison node with the control unit, the output of which is connected to the input of the inverter and the input rpynnosciro of the artificial switching unit, is additionally introduced to the sensor an inverter, an inverter mode sensor, two AND logic elements, two threshold elements, two isolation elements and two time delay elements, and a group of artificial switching units made as a rectifier with an output capacitor, two fully controllable keys and 2 tons -phase thyristor distribution bridge, the output of which is connected to a t-phase bridge inverter, and the inputs of the first logic element I are connected respectively to the output of the rotor position sensor and to the output; m of the speed sensor in The rotor through the first threshold element, the inputs of the second logic element And is connected respectively to the output of the control unit, to the output of the inverter current sensor through the second threshold element and to the output of the inverter mode sensor, the inputs of which are connected to the outputs of the speed sensor and the comparison node, while the outputs of the logic elements And are connected to the inputs of both elements of the galvanic isolation, the outputs of each of which are connected to the enable input and through the time delay element with the disconnecting input of the first and about cerned fully actuated keys Accordingly. This allows the artificial switching unit to turn on automatically not for the entire period of operation of the valve motor with a dependent inverter, but only in two cases: at high speeds, when natural switching is no longer possible, and also at any speeds of rotation of the electric motor, but at overloads (high currents), for example in the case of operation in the inverter mode, when natural switching is difficult. The drawing shows a diagram of a device for controlling a valve motor. The device contains an alternating current motor 1, the t-phase root winding of which is connected to a t-phase bridge inverter 2, which is made in the form of 2 tons of thyristor rectifiers connected in pairs and counter-parallel, the rotor position sensor 9 and the speed sensor 10, the outputs of which respectively, the node 11 is directly connected to the node 11 in comparison with the block 12 for controlling the thyristor outputs and switches, the thyristors 13 of the artificial switching unit, the inverter current sensor Il, the inverter mode sensor 15, two logic elements TB and 17, two support elements 18 and 19, two elements 20 and 21 of galvanic isolation and two elements 22 and 23 of the time delay, as well as a rectifier 2k, a capacitor 2ii and two fully controlled keys 2b and 27 of an artificial block commutation. The inputs of the first logic element AND 16 are connected respectively to the output of the rotor position sensor 9 directly, and to the output of the rotor speed sensor 10 through the first supporting element 18, the inputs of the second logic element AND 17 are connected respectively to the output of the control unit 12 directly, and to the output Inverter current sensor 1 through a rectifier and a second support element 19, as well as directly from the inverter mode sensor 15, whose inputs are connected to the output of speed sensor 10 and comparison node 11, while the outputs of each logical element AND 16 and 17 are connected to the inputs of both elements 20 and 21 of the galvanic isolation, the outputs of which are connected directly to the enabling input and through the time delay elements 22 and 23 to the disconnecting input of fully controlled keys 26 and 27, respectively. The scheme works as follows. When connected to the network, the capacitor 25 through the diode bridge 24 is charged to a voltage slightly higher than the amplitude of the line voltage of the network (due to the inevitable presence of inductances from the supply network). The rotor position sensor gives to the control unit 12 a turn-on signal of the corresponding thyristor rectifiers depending on the starting position of the rotor and the polarity of the reference signal C. When turning the mouth at a certain angle (depending on the polarity of the motor), the rotor position 9 gives a pulse to the input element 16. The voltage of the supporting element 18 is chosen such that when the frequency of rotation of the engine, at which the natural switching of the inverter thyristors is still possible, the voltage of the sensor 10 of the speed of growth (tachonegenerator) is less threshold voltage, therefore, on the second input of the element I 1b and on its | yy6de - logical zero. The valve motor operates with natural switching thyristor. straighteners 3-8. When the frequency reaches a value close to the limit frequency of natural commutation, the voltage of the generator 10 becomes greater than the threshold voltage of the threshold element 18, and the output of the chemical element AND 16 appears in units determined by pulses from the rotor position sensor 9 . Through bpoki 20 and 21 isolations (in which quality can be used optocoupler keys) the signal from sensor 9 includes keys. 2b and 27, simultaneously, unlocking pulses are applied to the corresponding pair of distribution thyristors, and one of the rectifiers 3-8 is artificially switched. Suppose it is necessary to turn off rectifier 3 and turn on the rectifier in order to reverse the current in the electromotor phase. The sequence of the mutation is as follows. The keys 2b and 27 are unlocked, simultaneously the triggering pulses are supplied to the corresponding distribution thyristors, and the voltage of the capacitor 25 is applied to the phase along the circuit, the plus plate of the capacitor 2 jkey 26 - thyristor 2b - phase - thyristor 29 - key 27 - minus plate capacitor 25. The current in the rectifier 3 decreases to zero, and the current of the capacitor 25 increases to current 4, the load. The capacitor 25 is partially discharged, the rectifier 3 is then locked with a time delay sufficient to lock the rectifier 86 l 3, and delay elements 20 and 21 receive damping pulses on the keys 26 and 27 and-i simultaneously the firing pulses on the corresponding rectifier 3 thyristors with such an angle that the bridge is unlocked in the inverter mode (i.e., a corner of 90 el. grad). 11Is looking for inverting the electromagnetic energy stored in the phase, as a result of which the current in the Phase drops to zero, aJ the intensity of atoip 25 is recharged. ct 90 email hail , unlocking the rectifier in the rectifying mode, the current in the phase increases in another direction. The logic of the control unit 12 is the same as in the systems of separate control of the reversible thyristor converter of direct current. The subsequent stages of artificial switching occur as described, with a frequency determined by the pulse frequency from the E position of the rotor. When the engine speed decreases, the voltage of the tachogenerator 10 decreases, the logical unit at the output of the element 16 disappears, and the circuit automatically switches back to the natural switching mode. When the device operates in the inverter mode (i.e., when the engine is decelerated), the artificial switching unit can be turned on at any speed of rotation of the engine under the following conditions. The presence of the inverter mode is detected by the sensor 15 of the inverter mode, at the input of which there is a signal from the tachogenerator, giving information about the direction of rotation of the motor (signal polarity) and a signal from the comparison node 11, giving information about the difference between the set and actual speed of rotation. The coincidence of the polarities of these signals indicates a motor mode, a mismatch; - an inverter mode (other logical methods of detecting an inverted mode are possible). In the presence of an inverter mode, the sensor 15 gives a logical one (y to one of the outputs of the element And 17. To the second input receives a series of trigger pulses from the control unit 12.

следующих с частотой и фазой импульсов управлени силовыми тиристорами выпр мителей .the following rectifiers with the frequency and phase of the control pulses of the power thyristors.

На третьем входе элемента И 17 сигнал по вл етс в том случае, если ток нагрузки превышает определенную величину (например, номинальное значение) и выпр млень й сигнал дат чика I тока больше порогового напр жени порогового элемента 19 (стабилитрона ). В этом случае логическа единица на выходе элемента И 17 отпирает, (КЛЮЧИ 26 и 27 с частотой следовани импульсов с блока 12 (с этой же частотой отпираютс соответствующие распределительные тиристоры) и искусственна коммутаци совершаетс в каждый коммутационный такт, т.е. запирание любого проводившего тиристора любого силового моста совершаетс принудительно, что обеспечивает четкое инвертирование и при больших токах нагрузки.At the third input of the element And 17, the signal appears if the load current exceeds a certain value (for example, nominal value) and the rectified signal of the current sensor I is greater than the threshold voltage of the threshold element 19 (zener diode). In this case, the logical unit at the output of the element And 17 unlocks (KEYS 26 and 27 with the pulse frequency from block 12 (the corresponding distribution thyristors are unlocked with the same frequency) and artificial switching takes place at every switching cycle, i.e. locking of any the thyristor of any power bridge is forced, which provides a clear inversion even at high load currents.

Таким образом, исключаетс рйбота блока искусственной коммутации в зоне низких скоростей вращени и при отсутствии перегрузок, когда естественна коммутаци тиристоров зависимого инвертора надежна, и тем самым уменьшаютс потери в указанном режиме , что приводит к улучшению показателейустройства .Thus, the operation of the artificial switching unit in the zone of low rotational speeds and in the absence of overloads, when the natural switching of the dependent inverter thyristors is reliable, is eliminated, and thereby the losses in the specified mode are reduced, which leads to an improvement in the device performance.

Claims

1. Thyristor frequency converters in the electric drive. Ed. R. S. Sarbatova, M., Energie, 1980, p. 272.

2. Improving the efficiency of conversion equipment devices. Kiev, 1972, Part 2, p. 215.

3. USSR author's certificate No. 32567b cl. H 02 M 5/30, 1970.