Устройство для управления преобразователем переменного напряжения асинхронного двигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЙ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, выполненньм в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных между зажимами питающей сети и зажимами статорных обмоток двигателя, содержащее последовательно соединенные генератор синхронизирукщих импульсов шестикратной по отношению к сети частоты, блок выделения импульсов , узел блокировки и блок фазосмещения и распределения управляющих импульсов, выходы которого предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров преобразователя , отличающееся тем, что, с целью повьшения плавности регулирования частоты вращения двигателя , блок вьщеления импульсов выполнен в виде двух реверсивных счетчиков со счетными входами, входами предварительной записи и информационными входами, RS-триггера и узла за«Л дания чисел предварительной записи, причем выходы вышеуказанного узла задания соединены с информационными входами счетчиков, выходы счетчиков § соединены соответственно с R- и S-входами RS-триггера, выходы RS-триг гера связаны с входз ами предварительCD ной записи счетчиков, счетные входы реверсивных счетчиков объединены и являются входом блока выделения импульсов , а выходом блока вццеления сд импульсов является один из выходов О) RS-триггера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

„„SU„„1097156

ВСЮ Н 02 P 13/30 7 42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБ,Ф (21) 3441918/24-07 (22) 28.05.82 (46) 15.05.85, Бюл. N 18 (7 2) Ю.В. Рожанк овский, Л. Б. Масандилов, Н.P.Ñòåïàíèÿ, Иштван Кадар (ВНР) и Н.В.Крылов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.316.726(088.8} (56) 1. В .А.Шубенко, И.В.Брыловский.

Тиристорный асинхронный злектропривод с фазовым управлением. М., "Энергия", 1972, с. 175-181.

2. Авторское свидетельство СССР

В 720662, кл. Н 02 P 13/16, 1979.

3. Патент CPP У 7 1054, кл. Н 02 Р7/62,,1971.

4. Патент Японии В 51-9884, кл. Н 02 P 13/16, 1976. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯМ0.НИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, выполненным в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных между зажимами питающей сети и зажимами статорных обмоток двигателя, содержащее последовательно соединенные генератор синхронизирующих импульсов шестикратной о отношению к сети частоты, блок выделения импульсов, узел блокировки и блок фазосмещения и распределения управляющих импульсов, выходы которого предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения плавности регулирования частоты вращения двигателя, блок выделения импульсов выполнен в виде двух реверсивных счетчиков со счетными входами, входами предварительной записи н информацион- о ными входами, R5-триггера и узла за- 9 дания чисел предварительной эапйси, причем выходы вышеуказанного узла задания соединены с информационными С входами счетчиков, выходы счетчиков соединены соответственно с 8- и

$-входами М-триггера, выходы RS-триг гера связаны с входами предваритель- Ф ной записи счетчиков, счетные входы C© реверсивных счетчиков объединены и есф являются входом блока выделения им- уезда пульсов, а выходом блока выделения импульсов является один иэ выходов

М-триггера.

1097156

Изобретение относится к области электротехники, а именно к асинхронному электроприводу с преобразователями переменного напряжения, и может быть использовано для регулирования скорости асинхронных двигателей.

Известны устройства управления преобразователями переменного напря-, жения асинхронного двигателя, включающими в себя подключенные между 1О питающей трехфаэной сетью переменного тока и статором двигателя три пары встречно-параллельно соединенных тиристоров, содержащие генератор управляющих импульсов (систему импульс-15 но-фазового управления) с узлом их блокировки (13.

Такие устройства обеспечивают регулирование действующего значения напряжения на статоре двигателя. Не- 26 достатком таких устройств управления является отсутствие режима квазичастотного управления асинхронными двигателями, при котором создается ннэ кочастотная составляющая напряжения 25 на статоре двигателя, что улучшает тепловой режим Его работы.

Известно устройство, обеспечивающее подведение к статору асинхронно" го двигателя напряжения пониженной ЗО частоты, кратной частоте сети (2 .

Это устройство содержит два формирователя двоичного кода коэффициентов снижения выходной частоты и два блока сравнения кодов. первые входыкоторых подключены к формирователям двоичногб кода, а вторые входы — к выходу блока редукции частоты, выходы второй и третьей пары прямого и инверсного выходов кольцевого распределителя через пер- go вый и второй ключи соединены с входами второго и третьего элементов запрета, а выходы данных элементов через третий и четвертый ключи и выходные усилители подключены к управляю- 45 щим электродам тиристоров каждой пары. б

Недостатком данного устройства asляется его сложность, а также небольшая плавность регулирования скорости уб двигателя, обусловленная ступенчатым изменением основной частоты преобразователя, кратной частоте питающей сети.

Известно устройство для управлениями преобразователем перемениoro налряжения асинхронного двигателя, содержащее трансформатор импульсов, блок делителя частоты, три счетчика периодов напряжения питания, каждый из которых управляется по двум каналам. К первому каналу подключен генератор импульсов, выход которого соединен с входом блока управления тиристорами 3 . Выходы последнего через выключатели соединены с входами декодируюших устройств, выходы которых подключены к счетчику. Во втором канале предусмотрен второй генератор импульсов, выход которого подключен на вход дополнительного декодирующего устроиства, также связанного со счетчиком, который соединен с входом делителя частоты.

Недостатком данного устройства является то, что для регулирования скорости необхьдимо считать периоды напряжения в каждой фазе обмотки статора, что усложняет схему устройства.

Кроме того, при работе устройства имеют место повышенные пульсации скорости, которые объясняются сравнительно большим временем отключения двигателя от пйтающей сети.

Наиболее близким по технической

1 (сущности и достигаемому эффекту к ,изобретению является устройство, ,содержащее последовательно соединен:ные генератор синхронизирующих им пульсов, работающий на частоте, в шесть раз большей частоты сети, блок выделения импульсов, выполненный B виде делителя частоты следования импульсов, и блок фаэосмещения и распределения управляющих импульсов тиристорного предбразователя переменного напряжения (Ц .

Однако в известном устройстве плавность регулирования скорости асинхронного двигателя, обусловленная ступенчатым изменением основной частоты, кратной частоте сети„ недостаточна, поскольку указанное устройство обеспечивает частоту нанряжения íà зажимах электродвигателя, равную fr./11„ где К - частота питающей сети, 6 — натуральное число (К=1,2„3, ... и т.д.). При этом асинхронный двигатель может работать при пониженных угловых скоростях, близких к следующим: - -, +, ф(здесь

0 =2йс - круговая частота сети;

P — число пар полюсов асинхронного двигателя). и т.д., и не может рабо-" тать при скоростях, лежащих между указанными значениями.

156

3 1097

Целью изобретения является повышение плавности регулирования скоростиасинхронного двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления ðåобразователем переменного напряжения асинхронного двигателя, выполненным в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных между заломами питающей сети. и зажимами ста- 10 торных обмоток двигателя, содержащем последовательно соединенные генератор синхрониэирующих импульсов шестикратной по отношению к сети частоты, блок выделения импульсов, узел бло- 15 кировки и блок фазосмещения и распределения управляющих импульсов, выходы которого предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров преобразователя, блок выделе-щ ния импульсов выполнен в виде двух реверсивных счетчиков со счетными входами, входами предварительной записи и информационными входами, 85— триггера и узла задания чисел предва-2$ рительной записи, причем выходы вышеуказанного узла задания соединены с информационными входами счетчиков, выходы счетчиков соединены соответ ственно с К вЂ” н 8-входами триггера, yg выходы триггера связаны с входами предварительной записи счетчиков, счетные входы реверсивных счетчиков объединены и являются входом блока выделения импульсов, а выходом блока

35 выделения импульсов является один из выходов К -триггера.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для управления преобразователем переменного напряжения асинхрон- 40 ного двигателя; на фиг. 2 — диаграмма состояний элементов устройства на фиг. 1; на фиг. 3 — годограф вектора напряжения статора асинхронного двигателя.

Устройство для управления преобразователем переменного напряжения асинхронного двигателя содержит трипары встречно-параллельно включенных тиристоров 1-6, образующих силовую часть преобразователя 7, асинхронный двигатель 8, генера" îð 9 синхронизирующих импульсов, блок 10 выделения импульсов, блок 11 фаэосмещения и распределения управляющих импульсов 5 преобразова;еля переменного напряжения с узлом 12 блокировки управляющих импульсов. Блок 10 выделения импульсов содержит узел 13 задания чисел предварительной записи, два счетчика 14 и 15 импульсов, Ю -триггер 16 и элемент совпадения 17. Инверсный выход 18 триггера соединен с одним из входов элемента совпадения 17 выход которой подключен к входу 19 предварительной записи счетчика 14.

Выход последнего соединен с В -входом

20 триггера 16, а его P вход 21 подключен к выходу счетчика 15. Прямой выход 22 триггера 16 соединен с входом узла 12 блокировки управляющих импульсов н входом 23 предварительной записи счетчика 15. Счетные входы 24 и 25 счетчиков 14 и 15 подключены к выходу генератора 9 синхронизирующих импульсов, а информационные входы 26 и 27 — к узлу задания чисел 13.

На фиг. 2 изображена диаграмма состояний элементов устройства в случае, когда к тиристорам преобразователя подводится последовательно три управляющих импульса, а затем следует пауза, содержащая пять импульсов.

Формирование. указанного алгоритма работы производится при задании кодов чисел "5" и "3" на соответствующие входы счетчиков 14 и 15 при их работе в режиме вычитания .

На фиг. 3 показан годограф вектора напряжения статора при попеременном включении четырех тиристоров нреобразователя. Индекс вектора напряжения соответствуе номерам включенных тиристоров.

Работа устройства для управления преобразователем переменного напряжения основана на том, что путем коммутации по.определенному закону о6моток статора асинхронного двигателя обеспечивается прерывистое вращение вектора магнитного поля статора. При этом вращение ротора асинхронного двигателя происходит с частотой, меньшей ее номинального значения.

Работа устройства происходит сле" дующим образом.

От узла задания чисел предварительной записи на вход 26 и 27 задания числа счетчиков 14 и 15 постоянно подаютсн коды чисел соответственно

"5" и " " при работе счетчиков - в режиме вычитания.

В исходном состоянии на прямом выходе 22 триггера !6 имеется сигнал

"0", на его инверсном выходе 18—

5 1097156 сигнал "1"„а на выходе узла 13, соединенном с элементом совпадения

17, сигнал "0". При этом блок t1 управляющих импульсов отключен, управляющие импульсы к тиристорам пре- 5 образователя не подаются, поэтому на статоре асинхронного двигателя 8 напряжение отсутствует;

Блок 10 выделения управляющих импульсов включается по сигналу " 1", подаваемому с узла 13 .на вход элемента совпадения 17. При этом на входе

19 счетчика 14 появляется сигнал

" 1", поэтому указанный счетчик осуществляет счет импульсов, подаваемых 1З на его вход 24 от генератора 9 синхронизирующих импульсов, до заданного по входу 26 числа. После отсчета заданного числа импульсов на входе счетчика 14 появляется сигнал " 1", 26 который перебрасывает триггер, т.е. на его выходе 22 появляется сигнал

"1", на выходе 18 — сигнал "0".

При этом через узел 12 блокировки синхронизирующие импульсы поступают 25 на блок 11 фаэосмещення и распределения управляющих импульсов и к двигателю 8 подводится напряжение через тиристоры преобразователя 7.

Одновременно сигнал " 1" с выхода ро

22 триггера 16 подается на вход 23 счетчика 15 поэтому последний начинает счет импульсов, подаваемых на его вход 25 от генератора 9 синхронизирующих импульсов, до заданного по входу 27 числа. Счетчик !4 в этот же момент отключается сигналом "О". с выхода 18 триггера 16, подаваемым на вход 19 через элемент совпадения 17.

40 . После отсчета заданного числа импульсов на выходе счетчика 15 появляется сигнал "1", который перебрасывает триггер 16 в первоначальное состояние, при котором на его выходе 22 появляется сигнал "0", а на выходе

18 — сигнал "1". При этом узел 12 блокировки отключает блок 11, тиристоры преобразователя 7 запираются н со статора двигателя 8 напряжение снимается. .Одновременно сигнал "1" с выхода

18 триггера 16 через элемент совпадения 12 включает счетчик 14, а сигнал "0" с выхода 22 триггера 16 отключает счетчик 15. Счетчик 14 начинает повторный отсчет импульсов, подаваемых от генератора 9 синхронизирующих импульсов, до заданного по входу 26 числа. Описанная работа блока 10 выделения управляющих импульсов повторяется до тех пор, пока с входа схемы совпадения не будет снят сигнал "1", подаваемый от узла 13.

На фиг. 2 представлены диаграммы выходных сигналов элементов устройст-> ва для случая Р3, При этом годограф вектора напряжения на двигателе имеет вид, представленный на фиг. 3, что соответствует круговой частоте вращения поля статора иЪ 0,25 и с, где

4А- круговая частота питающей сети.

В общем случае при значениях 3 1, 2,3 ... величина

Данное устройство для управления преобразователем переменного напряжения позволяет увеличить плавность регулирования скорости асинхронного двигателя в широком диапазоне частот без существенного усложнения системы управления и силовой. схемы преобразователя.

1 1 1 2 5 1 7 4 3 5 11 2 13 7

» «й

7 4 3 5 11 2 13 7 5 8 17 3 19 10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15

1097156

1097156

w(m)

Ж(г )

fg $

884, ВНИ ПИ Заказ 2845/4 Тираж 646 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, ц