Частотно-управляемый электропривод

 

)ЧАСТОтаО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД , содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напряжения, вход которого через звено постоянного тока подключенк выпрямителю, при этом инвертор напряжения вьщолнен на тиристорах с тремя силовыми последовательными LC-контурами, включенными параллельно обмоткам двигателя, генератор регулируемой, частоты, усилитель мощности, выходами соединенный с управляющими входами тиристоров, a входами-с логическим блоком управления, первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования ;скорости , в него введены первый блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным периоду выходной частоты инвертора напряжения, имекяций счетный вход и реверсирующий вход второй блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным 1/6 периода выходной частоты инвертора напряжения, третий блок развертки нерегулируемой частоты, регистр рабочих зон тиристоров, блок сравнения в виде арифметического логического устройства, триггер, индикатор величины задания частоты вращения асинхронного электродвигателя , И1{рткатор знака сигнала задания , блок определения рабочих зон тиристоров, регистр состояния выхо дов второго блока развертки регулируемой частоты,, a логический блок управления выполнен в виде постоянного программируемо -о запоминающего устройства, .снабженного двумя дополнйтельньп4И входами для задания длительности работы тиристоров и многоканальным входом для задания рабочих зон тиристоров, причем вход генератора регулируемой частоты и вход индикатора знака .сигнала задания подключены к источнику управляющего сигнала , выход генератора регулируемой частоты соединен с входом индикатора режима и со счетным входом первого 00 блока развертки регулируемой частоты, реверсирующий вход первого блока развертки соединен с выходом индикатора .знака сигнала задания, выход первого блока развертки соединен с входами блока определения рабочих зон тиристоров и входами второго блока развертки регулируемой частоты, выход блока определения рвбочих зон тиристоров соединен с входом регистра рабочих зон тн1 исторов, выход второго блока развертки регулируемой

СОЮЗ С06МГТСНИХ .О И ЛФПМ

РЕСПУБЛИН

0% (И) зао Н. 02 Р 7/42 а,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н *RlQPCHGNIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДМРСТОЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1Т14 (21) 3592402/24-07 (22) 20.05.83 (46) 15.11.84. Бюл. У 42 (72) М.Н.Анисимов, А. В.Бирюков, .

И.Л.Локтева, В.Г.Супонова и С.В.Михайлов. (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу s промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.313.333.2.079.9(088.8) (56) 1. Справочник по преобразовательной, технике. Под ред. Н.М.Чилиенко. Киев, "Техника"., 1978, с. 381.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3341110/24-07, кл. Н 02 Р 7/42, 1982. (54) (57) ЧАСЖТНО-УПРАВЛЯКМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напряжения, вход которого через звено постоянного тока подключен.к выпрямителю, при этом инвертор напряжения выполнен на тиристорах с тремя силовыми последовательньвки .1.С-контурами,. включенными параллельно обмоткам двигателя, генератор регулируемой. частоты, усилитель мощности, выходами соединенный с управляющими входами тиристоров, а входами-с логическим блоком управления, первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой частоты, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расши- .

1 реиия диапазона регулирования.:скорости, в него введены первый блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным периоду выходной частоты иивертора напряжения, имеющий счетный вход и реверсирующий вход, второй блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным l/6 периода выходной частоты инвертора напряжения, третий блок развертки нерегулируемой частоты, регистр рабочих зон тиристоров, блок сравнения в виде арифметического логического устройства, триггер, индикатор величины задания частоты вращения асинхронного электродвигателя, индикатор знака сигнала задания, блок определения рабочих зон тиристоров, регистр состояния выхо дов второго блока развертки регулируемой частоты, а логический блок управления выполнен и виде постоянного программируемого запоминающего устройства,,снабженного двумя дополнительными входами для задания длительности работы тиристоров и много- р канальным входом для задания рабочих зон тиристоров, прйчем вход генератора регулируемой частоты и вход индикатора знака .сигнала задания подключены к источнику управляющего сигнала, выход генератора регулируемой частоты соединен с входом индикатора режима и со счетным входом первого блока развертки регулируемой частоты, © реверсирующий вход первого блока развертки соединен с выходом индикатора .знака сигнала задания, выход первого блока развертки соединен с входами блока определения рабочих зон тиристоров и входами второго блока развертки регулируемой частоты, выход блока определения рабочих зон тиристоров соединен с входом регистра рабочих зон тиристоров, выход второго блока развертки регулируемой

1124418 частоты соединен, с входом регистра состояния выходов второго блока развертки регулируемой частоты, выход регистра рабочих эон тиристоров соединен с третьим входом постоянного программируемого запоминающего устройства, выход регистра состояний второго блока развертки регулируемой частоты соединен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера, выход триггера соединен с вторым входом постоянного программирующего

Изобретение относится к электротехнике, а также к области частотноуправляемого электропривода переменного тока и предназначено для испольЗования в механизмах различных от- 5 раслей промышленности и в сельском хозяйстве, где требуется регулирование скорости.

Известен частотно-управляемый электропривод, который содержит асин 10 хронный электродвигатель, подключенный к инвертору напряжения, вход которогО через фильтрующие элементы соединен с выпрямителем. Тиристорный инвертор .для коммутации содержит 15 специальные коммутирующие конденсаторы (lg

Недостатком электропривода является значительная сложность и низкая надежность и условиях работы на 20 электродвигатель и невозможность получения низких скоростей.

Наиболее близким к предложенному является частотно-управляемый электропривод, содержащий асинхронный " . 25 электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напряжения, вход которого через звено постоянного тока подключен к выпрямителю, инвер" тор напряжения выполнен на тиристо- 39 рах с тремя силовыми последовательнымщ !.С-контурами, включенными параллельно обмоткам двигателя, генератор регулируемой частоты,усили". тель мощности, выходами содщвннй З5 с уйравляющими входами тиристоров, а входами с логическим блоком управзапоминающего устройства, выход генератора нерегулируемой частоты дополнительно соединен с третьим блоком развертки нерегулируемой частоты, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и с синхронизирующими входами регистров состояния выходов блоков развертки регулируемой частоты и регистра рабочих зон тиристоров, выход индикатора величины задания скорости асинхронного электродвигателя соединен с вторым вхоДом триггера. ления. Кроме того, система управления одержит: генератор регулируемой части и формирователь шести пачек импульсов управления, при этом формируют 2 rn последовательностей импульсов управления регулируемой частоты со сдвигом между ними 2 ) lm и подают сигналы на отпирание тиристоров инвертора (2) .

Недостатком устройства является невозможность получения низких скоростей вращения с достаточной точностью, так как переключение тиристоров инверторного моста и соответственно угловое перемещение результирующего вектора напряжения происходит через 60 эл, град. выходной частоты. При малой заданной скорости вращения привпд "шагает", движение становится неравномерным.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования скорости.

Указанная цель достигается тем, что в частотно-управляемый электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напряжения, вход которого через звено постоянного тока. подключен к выпрямителю, при этом инвертор напряжения выполнен на тиристорах с тремя силовыми последовательными 1,С-контурами, включенными параллельно обмоткам двигателя, генератор регулируемой частоты, усилитель мощности, выходами соединенный с управляющими входами тирис. торов, а входами — с логическим.1124418

4 блоком управления, первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой.частоты, введены первый блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным периоду выходной частоты инвертора напряжения имеющий счетный и реверсируюший

:входы, второй блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным .I)6 периода выходной частоты 1о иквертора напряжения, третий блок развертки нерегулируемой частоты, регистр рабочих зон ткриаторов, блок сравнения в виде арифметического логического устройства, триггЕр, индикатор величины задания частоты вращения асинхронного электродвига теля, индикатор знака сигнала задания, блок определения рабочих зон тиристоров, регистр состояния выходов второго блока развертки регулируемой частоты, а логический блок управления выполнен в.виде постоянного программируемого запоминающего устройства, снабженного двумя дополнительными входами для задания длительности работы тиристоров и многоканальным входом для задания рабочих зон тиристоров, причем вход генератора регулируемой частоты и вход индика30 тора знака сигнала задания подключены к источнику управляющего сигнала, выход генератора регулируемой частоты соединен с входом индикатора режима и счетным входом первого блока раз.вертки .регулируемой частоты, реверсирующий вход первого блока разверт ки соединен с выходом индикатора знака сигнала задания, выход первого блока развертки соединен с входами блока определения рабочих зон тирис 1О торов к входами второго блока развертки регулируемой частоты, выход блока определения рабочих зон тиристоров соединен с входом регистра рабочих зон тиристоров, выход второ- 45 го блока развертки регулируемой частоты соединен с входом регистра состояния выходов второго блока pasверткк регулируемой частоты, выход регистра рабочих зон тиристоров со- 50 единен с третьим входом постоянного

Ъ программируемого запоминающего устройства, выход регистра состояния второго блока развертки регулируемой частоты соединен с первым входом 55 блока сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера, выход триггера соединен с вторым . входом постоянного .программируемого запоминающего устройства, выход гене ратора нерегулируемой частотМ дополнительно соединен с третьим блоком развертки нерегулируемой частоты., выход которого соединен с вгорым вхо дом блоком сравкенкя и с синхрониэирующими входами регистров состоя ния выходов блоков развертки регулируемой частоты и регистра рабочих . зон тирксторов, выход индикатора величины задания скорости асанхрон- . ного электродвигателя соединен е вторым входом триггера.

На фиг. 1 приведена блок-схема частотно-управляемого злектропривода; на фиг. 2 — векторкая диаграмма; на фиг. 3 — географ результирующего вектора напряжения.

Частотно-управляемый электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель 1, подключенный к выходу инвертора напряжения 2, вход которого Через звено постоянного .тока 3, подключен к выпрямителю 4, ннвертор напряжения выполнен на тирнсторах 5 -. 10 тремя силовыми последовательными 1 С-контурами 11 l3, включенными параллельно обмоткам электродвигателя 1, генератор регулируемой частоты .14, усилитель мощности

15, выходами соединенный с управлявщими входами тиристоров 5-10 а входами — с логическим блоком управления 16, первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой частоты 17. Дополнительно в него введены первый блок развертки регулируемой частоты 18 с периодом развертки, равным периоду выходной частоты ннвертора напряжения, имеющий счетный вход и реверсирующий вход, второй блок развертки регулируемой частоты

19 с периодом развертки, равным

1/6 периода выходной частоты инвертора напряжения, третий блок развертки нерегулируемой частоты 20, регистр рабочих зон тиристоров 21, блок сравнения в виде арифметического логического устройства 22, триггер

23, индикатор величины задания частоты вращения асинхронного электродви» гателя 24, индикатор знака сигнала задания 25, блок определения рабочих. зон тиристоров 26, регистр состояикя выходов второго блока развертки регулируемой частоты 27, логический блок управления 16 выполнен в видЕ постоянного программируемого зацомк» нающего устройства, снабженного двумя

1 1 2441R дополнительными входами для задания длительности работы тиристоров .и многоканальным для задания рабочих зон тиристоров, генератор регулируемой частоты 14 и вход индикатора зна- 5 ка сигнала задания 25 подключены к источнику управляющего сигнала И, выход генератора регулируемой частоты 14 соединен с входом индикатора режима 24 и счетным входом первого блока развертки регулируемой частоты

18, реверсирукщий вход последнего соединен с выходом индикатора знака сигнала задания 25, выход первого блока развертки 18 соединен с входами блока определения рабочих эон тиристоров 26 и входами второго блока развертки регулируемой частоты

19, выход блока определейия рабочих зон тиристоров 26 соединен с входом 20 регистра рабочих зон тиристоров 21, выход второго блока развертки регулируемой частоты 19 соединен с входом регистра состояния выходов второгр блока развертки регулируемой 25 частоты 27, выход регистра рабочих зон тиристоров соединен с третьим входом постоянного программируемого запоминающего устройства 16, выход регистра состояния второго блока развертки регулируемой частоты 27 соединен с первым входом блока сравнения 22, выход которого соединен с первым входом триггера 23, выход триггера 23 соединен с вторым входом

35 постоянного программируемого запомич нающего устройства 16, выход генератора нерегулируемой частоты 17 дополнительно соединен с третьим блоком развертки нерегулируемой частоты 20,выход которого соединен с вторым входом блока сравнения 22 и с синхрониэирующими входами регистров состояния выходов блоков развертки регулируемой частоты 27 и ,45 регистра рабочих зон тиристоров 21,, выход индикатора величины заданий скорости асинхронного электродвигателя 24 соединен с вторым входом триггера 23 °

Сущность изобретения заключается

50 в дроблении шага вектора на более мелкие в процессе регулирования скорости sa счет многократного переключения тиристоров и создания колебаний вектора напряжения из одного крайнего положения на одной из границ соответствующей шестидесяти" градусной зоны в другое положение на другой ее границе. Колебания выполняются таким образом, чтобы среднее положение вектора соответствовало заданному на, данном интервале временна

На фиг. 2 приведена векторная диаграмма при задании промежуточного положения результирующего вектора напряжения, отличного от напряжений на границах шестидесятиградусной эоны, для случая, когда середина зоны расположена, по направлению первой фазы. Результирующий вектор напряжения от включения фазы А и фазы В(тиристоры 5 и 8, фиг. 1)обозначен ОД, результирующий вектор напряжения от включения фазы В и фазы

С(тиристоры 5 и 1О, фиг. 1) обозначен ОЕ. Средний результирующий вектор направлен по прямой ОФ под углом Ф к направлению фазы В. OA ОВ,ОС-напряжения на обмотках фаз двигателя. В каждой шестидесятиградусной зоне тнристор, который включает обмотку фазы, направление тока в которой совпадает с серединой шестидесятиградусного интервала, является основным, не подлежащим переключению.

Переключаются лишь два тиристора других фаз. Требуемое соотношение между временами включения тиристоров поддерживают эа счет определенного числа, включений тиристоров. Задание углового положения среднего результирующего вектора напряжения в следующей шестидесятиградусной зоне, средняя линия которой совпадает с направлением другой фазы или инверсным направлением, отличается от приведенных только заменой пар тиристоров, что соответствует включению обмоток других фаз двигателя и использованию других составляющих вектора.. Достаточно точная величина задания-углового положения вектора напряжения достигается при линейном законе изменения времени включения тнристоров.

На фиг. 3 показан годограф результирующего вектора напряжения при приближенном задании положения.

СВА-траектория конца результирующего вектора напряжения на двигателе, ОБ,БК,КМ вЂ” составляющие результирующего вектора напряжения на двигателе по направлениям.

Указанный принцип реализован в устройстве (фиг. 1), которое работает следующим образом.!

1244!8

Развертка последовательности импульсов регулируемой частоты с периодом 1/g оборота задающего вектора напряжения образуется из развертки с периодом 1 оборот"перекодировкой во втором блоке развертки 19 при помощи схемы памяти с жесткой программой. Состояние выхода второго блока развертки 19 записывается в регистр 27 состояния выходов второго блока развертки на время развертки последовательности импульсов нерегу50

Поступающий на генератор регулируемой частоты 14 сигнал управления

Ц преобразуется в последовательндсть импульсов с частотой, пропор- циональной сигналу управления. Далее эта последовательность подается на первый блок развертки 18, представляющий собой циклический интег" ратор (счетчик). В зависимости от знака задания, который фиксируется индикатором знака сигнала задания

25, счетчик включается на вычитаниеили на сложение. Первый блок развертки 18 работает с периодом, соответствующим одному обороту задающего 15 вектора напряжения.

Сигнал с первого блока развертки

I8, представляющий собой цифровой код углового положения задающего вектора, подается на блок определе- 20.

t ния рабочих зон тиристоров 26, где происходит перекодировка этого сигнала, определяются номера тиристоров, которые нужно включить для получения требуемого вектора. Блок 25 определения рабочих зон тиристоров

26 представляет собой схему памяти с заранее записанной информацией.

Далее сигналы с блока определения рабочих зон тиристоров 26 поступают на регистр рабочих зон тиристоров

21, где хранятся в течение периода циклической развертки последовательности импульсов нерегулируемой частоты, т.е. в течение времени, когда происходит определение состав35 ляющих результирующего вектора напряжения. Перезапись числа в регистре происходит в момент начала развертки. Сигнал разрешения записи поступает с третьего блока разверт40 ки 20. С регистра рабочих зон тиристоров 21 сигналы поступают на постоянное программирующее устройство 16, представляющие собой схему памяти с жесткой программой.

45 лируемой частоты. Сигнал разрешения на запись поступает с третьего блока развертки нерегулируемой частоты 20, представляющего собо11 нереверсивный счетчик. С регистра состояния выходов второго блока развертки 27 число, соответствующее заданному угловому положению, подается на блок сравнения

22, где происходит сравнение этого числа с величиной развертки последовательности импульсов нерегулируемой частоты. На выходе блока сравнения

22 установлен триггер 23, который фиксирует превышение одного числа другим. Время нахождения триггера

23 В каждом иэ Двух возмОжных сОстОЯ ний соответствует времени подключения одной иэ двух пар тиристоров, создающих одну составляющую результирующего вектора напряжения. Выход триггера 23 подключен к постоянному программируемому запоминающему устройству 16. В системе имеется также генератор нерегулируемой частоты 17, сигналы которого поступают на вход постоянного программируемого запоминающего устройства 16 и определяют частоту..их включения. Кроме того, сигналы генератора нерегулируемой частоты 17 поступают на третий блок развертки нерегулируемой частоты 20.

Индикатор величины задания частоты вращения 24 производит сравнение величины периода генератора регулиру емой частоты с установкой. При уменьшении периода регулируемой частоты до значения, близкого к уставке, индикатор величины задания частоты вращения 24 подает сигнал на блокировку триггера 23. При этом фиксируется лишь одно переключение пар тиристоров, соответствующее прохождению задающим вектором напряжения границы шестидесятиградусной зоны. Все промежуточные положения вектора исключаются. .В зоне высоких скоростей задания система переключает вектор напряжения через 60 эл.град. Индикатор величины задания частоты вращения 24 выполняется в вице фильтра высокой частоты, на который подается последо вательность импульсов регулируемой частоты. Когда частота становится выше определенного предела, то величины задания частоты вращения индикатор выдает выходной сигнал.

Смена знака задания фиксируется индикатором знака сигнала задания 2S, 1124418!

10 который переключает счетчик развертки нерегулируемой частоты со сложения на вычитание. Соответственно заданный результирующий вектор напряжения начинает перемещаться в противоположном направлении. Границы шестидесятиградусных зон прокодят в обратном порядке, но внутри каждой зоны включаются те же пары тиристоров и каждаму заданному положению соответствует та же, что и прежде, комбинация тиристоров и времени их включения.

Данное техническое решение позволяет расширить нижнюю границу диапазона регулирования .скорости примерно в 20 раз по сравнению с прототипом, что обеспечивается соответствуйщим уменьшением шага задания скорости. Кроме .того, повышается точность регулирования скорости, что дает возможность обеспечить ряд механизмов в различных отраслях народного хозяйства надежным глубоко регули-; руемым электроприводом переменного тока.

1124418

Составитель В.Тарасов

Редактор О.Колесникова Техред Т,Маточка Корректор А.Обручар

Заказ 8296/44 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

1133035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4