Устройство для управления частотой асинхронных тяговых двигателей

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для тяговых электроприводов в железнодорожном транспорте. Цель изобретения - повышение КПД асинхронных двигателей (АД). Устр-во содержит преобразователь частоты (ПЧ) 1, АД 2 и 3, на валу каждого установлены датчики частоты вршцения 4, S, генератор абсолютного скольжения 6, сумматор 7, блок управления 8. В устр-во введены реверсивный счетчик (PC) 9, снабженный суммирующим, вычитаюсцим входами и многоразрядньм выходом, управляемый делитель частоты (УДЧ) 10, неуправляемый делитель частоты (НДЧ) 11 и генератор тактовых импульсов 12. Выходная частота УДЧ 10 может быть очень большой, что позволяет применить НДЧ 11 с большим коэффициентом деления и свести неравномерность периода следования управляющих импульсов ПЧ 1, питающего АД 2 и 3 до любой необходимой величины.Величина скачка определяется количеством разрядов PC 9, т.е. требуется PC 9 с не менее 10-ти двоичными разрядами. Введение в устр-во указанных узлов обеспечивает неравномерность периодов следования уп равляющих импульсов ПЧ 1 до заданной мин., величины, что уменьшает паразитную фазовую модуляцию напряжений, питаю1цих АД, уменьшает дополнительные пульсирующие составляющие моменты , что повышает КПД. 1 ил. с (Л N9 U О 1C

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1241402

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

13 !

К ASTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ПЧ) 1, АД 2 и 3, на валу каждого установлены датчики частоты вращения 4, 5. генератор абсолютного скольжения 6, сумматор 7, блок управления 8. В устр-во введены реверсивный счетчик (PC) 9, снабженный суммирующим, вычитающим входаии и многоразрядным выходом, управляемый делитель частоты (УДЧ) 10, неуправляемый делитель частоты (НДЧ) 11 и генератор тактовых импульсов 12.

Выходная частота УДЧ 10 может быть очень большой, что позволяет применить НДЧ 11 с большим коэффициентом деления и свести неравномерность периода следования управляющих импульсов ПЧ 1, питающего АД 2 и 3 до любой необходимой величины. Величина скачка определяется количеством разрядов РС 9, т.е. требуется

PC 9 с не менее 10-ти двоичными разрядаии. Введение в устр-во указанных узлов обеспечивает неравномерность периодов следования управляющих импульсов ПЧ 1 до заданной иин..величины, что уменьшает паразитную фазовую модуляцию напряжений, питающих Ад, уменьшает дополнительные пульсирующие составляющие моменты, что повышает КПД. 1 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3807494/24-07 (22) 01.11.84 (46).30.06.86. Бюл. У 24 (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (72) М.Н. Аристов, В.В. Гордеев, В.В. Литовченко, О.С. Назаров и В.А. Шаров (53) 629.423 (088.8) (56) Литовченко В.В. и др. Работа асинхронного тягового двигателя при импульсном способе управления частотой. — Сб. Электротехническая промышленность, сер. "Подъемно-транспортное оборудование", 1976, У 6, с. 1-3.

Авторское свидетельство СССР

0 740551, кл. В 60 L 9/16, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ АСИНХРОННЫХ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для тяговых электроприводов в железнодорожном транспорте. Цель изобретения — повышение КПД асинхронных двигателей (АД). Устр-во содержит преобразователь частоты (gg 4 Н 02 Р 7/42, В 60 L 9/16

1 124

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления асинхронными двигателями, питаемыми от преобразователей частоты, и может быть использовано, например, для тяговых электроприводов подвижного состава в железнодорожном транспорте.

Цель изобретения — повышение КПД асинхронных тяговых двигателей эа счет уменьшения неравномерности периодов питающих напряжений.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления частотой асинхронных тяговых двигателей.

Устройство содержит преобразователь 1 частоты, подключенный выходами к пофазно объединенным между собой обмоткам двух асинхронных тяговых двигателей 2 и 3, на валу каждого из которых установлены датчики 4 и 5 частоты вращения, генератор

6 абсолютного скольжения, подключенный выходом к первому суммирующему входу сумматора 7, второй и третий суммирующие входы которого соединены соответственно с выходами датчиков

4 и 5 частоты вращения и блок 8 управления преобразователем .частоты, подключенный выходами к управляющим входам преобразователя частоты 1.

В устройство для управления частотой асинхронных тяговых двигателей введенЫ реверсивный счетчик 9, снабженный суммирующим, вычитающим входом и многоразрядным выходом, управляемый делитель 10 частоты с многоразрядным входом и тактовым входом, неуправляемый делитель 11 частоты и генератор 12 тактовых импульсов.

Сумматор 7 дополнительно снабжен выходами положительной и отрицательной разности сигналов и вычитающим входом, объединенным с входом блока 8 управления преобразователем частоты и подключенным к выходу неуправляемого . делителя 11 частоты. Выходы положительной и отрицательной разности сигналов сумматора 7 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 9, выходами соединенного поразрядно с входами управляемого делителя 10 частоты, тактовый вход которого подключен к выходу генератора 12 тактовых импульсов, а выход - к входу неуправ. ляемого делителя 11 частоты.

1402 1

Устройство для управления частотой асинхронных тяговых двигателей работает следующим образом.

Импульсы с датчиков 4 и 5 частоты вращения, пропорциональные частоте

5 вращения соответствующего асинхронного двигателя 2 и 3, поступают на суммирующие входы сумматора 7 где суммируются с импульсами, поступающими с выхода генератора 6 абсолютного скольжения и соответствующими удвоенному (по числу асинхронных двигателей) значению абсолютного скольжения. На вычитающий вход сум матора 7 поступает сигнал с выхода неуправляемого делителя 11 частоты.

На выхоцах сумматора 7 появляются импульсы с раэностной частотой,причем при положительном знаке разности сигнала поступают на суммирующий вход "+1" реверсивного счетчика 9, а при отрицательной разности — соответственно на вьгчитающий вход "-1".Реверсивный счетчик 9 подсчитывает (интегрирует) импульсы разностной частоты, т.е. в нем хранится сумма (интеграл) импульсов, поступивших на входы "+1" и "-1" за все время работы устройства.

Двоичный код этой суммы появляется на выходах реверсивного счетчика 9,. Сигналы с этих выходов поступают на управляющие входы управляе" мого делителя 10 частоты, выходная частота которого пропорциональна 5 частоте тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 12 тактовых импульсов,, и управляющему коду на входах. Выходные импульсы поступают на неуправляемый делитель 11 частоты„ выходной сигнал которого используется для управления преобразователем частоты 1 через блок 8 управления. Одновременно сигнал с неуправляемого делителя 11 частоты поступает на вычитающий вход сумматора 7.

Предположим, что суммарная частота импульсов с датчиков 4 и 5 частоты вращения и генератора 6 абсолютного скольжения больше, чем частота импульсов с выхода неуправляемого делителя 11 частоты. В этом случае на выходе сумматора 7 появляются импульсы с частотой положительной разности, которые поступают 1 на суммирующий вход 1 реверсивного счетчика 9, что приводит к увеличению двоичного кода íà его выхо3 1241 дах. Это в свою очередь приводит к увеличению выходной частоты управляемого делителя 10 частоты и, следовательно, неуправляемого делителя 11 частоты. В результате раз5 ность входных частот сумматора 7 уменьшается. Этот процесс продолжается до тех пор, пока входные частоты не сравниваются. В этом случае на выходах сумматора 7 -импульсы отсутствуют, s реверсивном счетчике

9 хранится некоторое число, двоичный код которого поступает на управляющие входы управляемого делителя 10 частоты, поддерживая его выходную частоту, а значит и выходную частоту неуправляемого делителя

11 постоянной и равной суммарной частоте импульсов, поступающих с выходов датчиков 4 и 5 частоты вращения и генератора 6 абсолютного скольжения.

При уменьшении частоты на суммирующих входах сумматора 7 импульсы разностной частоты поступают на вычитающий вход "-1" реверсивного счетчика 9, что приводит к уменьшению двоичного кода на его выходах и, следовательно, к уменьшению частоты на выходах управляемого и неуправляемого делителей частоты.

На выходе неуправляемого делителя 11 частоты частота импульсов всегда устанавливается в соответствии с суммарной выходной частотой датчиков частоты вращения 4 и 5 и генератора 6 абсолютного скольжения.

Выходная частота управляемого делителя 10 частоты может быть очень большой, что позволяет применить делитель 11 частоты с большим коэффициентом деления и свести неравномерность периода следования управляющих импульсов преобразователя 1 частоты, питающего асинхронные тяговые двигатели 2 и 3 до любой необходимой величины.

Выходная частота управляемого делителя 10 частоты изменяется дискретно, скачком. Величина скачка может быть сделана сколь угодно малой, что определяется количеством разрядов реверсивного счетчика 9.

Для тягового асинхронного электропривода величина скачка, например, не должна превышать О, 13 номинальной частоты. Это требует для своей реализации реверсивного счетчика 9 с не менее 10-двоичными разрядами. При

402 4 реализации устройства на микросхемах средней степени интеграции удобно применять 12-разрядные реверсивные счетчики, т.е. три корпуса, каждый из которых содержит четырехразрядный двоичный реверсивный счетчик (например типа 155ИЕ7}. В этом случае управляемый делитель 10 частоты также выполняется 12-разрядным, что тре-бует двух корпусов 6-разрядного двоичного счетчика с переменным коэффициентом деления (например, типа

155ИЕ8).

Для,построения импульсного сумматора 7 целесообразно применять 34-разрядный реверсивный счетчик.

Таким образом, введение в устройство для управления частотой асинхронных тяговых двигателей реверсивного счетчика, управляемого и неуправляемого делителей частоты и генератора тактовых импульсов обеспечивает неравномерность периодов следования управляющих импульсов преобразователя частоты до любой заданной минимальной величины, что уменьшает "паразитную" фазовую модуляцию напряжений, питающих асинхронные тяговые двигатели, уменьшает дополнительные пульсирующие составляющие момента н повышает КПД в сравнении с известным решением.

Формула из обретения

Устройство для управления частотой асинхронных тяговых двигателей, содержащее преобразователь частоты,. подключенный выходами к пофазно обьединенньм между собой обмоткам двух асинхронных тяговых двигателей, на валу каждого из которых установлен датчик частоты вращения, генера. тор абсолютного скольжения, подключенный выходом к первому суммирующему входу сумматора, второй и третий суммирующие входы которого соединены соответственно с выходами датчиков частоты вращения, и блок управления преобразователем частоты, подключенный выходами к управляющим входам преобразователя частоты, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД путем уменьше- . ния неравномерности периодов напряжений, питающих асинхронные тяговые двигатели, введены реверсивный счетчик, снабженный суммирующим,вычитающим входами и многоразрядным вы1

Составитель А. Жилин

Техред Л.Олейник Корректор M. Макснмишннец

Редактор А. Долинич

Заказ 3609/52 Tape 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

1 13Î35, Москва,.Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная,4

5 ходом, управляемый делитель частоты с многоразрядньв входом и тактовым входом, неуправляемый делитель частоты и генератор тактовых импуль-сов,.а сумматор дополнительно снабжен выходами положительной и отрица тельной разности сигналов и вычитающим входом, объединенньи с входом блока управления преобразователем частоты и подключенным к выходу неуправляемого делителя частоты, 241402

QpH этОИ выходы положительной и отрицательной разности сигналов сумматора подключены соответственно к суммирующему и вычитающему вхо дам реверсивного счетчика, выходами соединенного поразрядно с входами управляемого делителя частоты, тактовый .вход которого подключен к выходу генератора тактовых им10 пульсов, а выход — к вкоду неуправляемого делителя частоты.