Многодвигательный электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многодвигательных электроприводах переменного тока с питанием от общего статического преобразователя частоты . Цель изобретения - повышение быстродействия пуска электродвигателей . В устройство входит инвертор 1 тока, задающий трансформатор 2, блок 3 формирования управляющих импульсов, электродвигатели 4, блок 5 управления , коммутатор 6, датчик 8 коммутационной устойчивости. В устройстве обеспечивается последовательный запуск электродвигателей с контролем запаса по углу коммутации тиристоров инвертора 1, что позволяет максимально использовать перегрузочную способность инвертора. I з.п. ф-лы, 2 ил. с сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО!.!ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)4 Н 02 P 1 54

Иья!!1!7-:. „, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3898190/24-07 (22) 20.05.85 (46) 30.04.87.Бюл. !!- 16 (7!) Саратовский политехнический институт (72) И.И.Кантер, И.И.Артюхов, !

0.Б.Томашевский, В.А.Серветник, .А.Н.Корнев, С.Ф.Степанов и А.Е.Бочков (53) 621. 316.? 17 (088. 8 1 (56) Авторское свидетельство СССР

tt .922977, кл. Н 02 P 1/54, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1166251, кл. Н 02 P 1/54, 1985. (54) МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в

„„SU„„1307521 А1 многодвигательных электроприводах переменного тока с питанием от общего статического преобразователя частоты. Цель изобретения — повышение быстродействия пуска электродвигателей. В устройство входит инвертор тока, задающий трансформатор 2, блок

3 формирования управляющих импульсов, электродвигатели 4, блок 5 управления, коммутатор 6, датчик 8 коммутационной устойчивости. В устройстве обеспечивается последовательный запуск электродвигателей с контролем запаса по углу коммутации тиристоров инвертора 1, что позволяет максимально испольэовать перегрузочную способность инвертора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

07521 2

t

1О

У

45

55

1 !3

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многодвигательных электроприводах переменного тока с питанием от общего статического преобразователя частоты.

Цель изобретения — повышение быстродействия пуска электродвигателей

На фиг.l представлена блок-схема многодвигательного электропривода; на фиг.2 — структурная схема датчика коммутационной устойчивости.

Многодвигательный электропривод переменного тока содержит автономный инвертор 1 тока, задающий генератор 2, блок 3 формирования управляющих импульсов, группу из m асинхронных электродвигателей 4, блок 5 управления с входом синхронизации, информационным входом и m-выходами коммутаторов 6 с управляющими входами 7, датчик 8 коммутационной устойчивости с управляющим и информационным входами, выходы блока 5 управления подключены к управляющим входам

7 соответствующих коммутаторов 6, включенных между выходом автономного инвертора 1 тока и выводами обмоток статора соответствующих асинхронных электродвигателей 4, выход задающего генератора 2 подключен к входу блока

3 формирования управляющих импульсов и к входу синхронизации блока 5 управления, выход блока 3 формирования управляющих импульсов подключен к управляющему входу автономного инвертора 1 тока и к управляющему вход датчика 8 коммутационной устойчивости, информационный вход которого под ключен к выходу автономного инвертора 1, тока, а выход — к информационному входу блока 5 управления, блок управления составлен из формирователя 9 импульсов эталонной длительности, четырех элементов 10-13 задержки пяти логических элементов 2 И

14-18, двух логических элементов НЕ

19-20, двух логических элементов

2 ИЛИ 21,22, логического элемента 3

ИЛИ 23, логического элемента 3 И 24, четырех RS-триггеров 25-28„ двух двоичных счетчиков 29,30, m-разрядного реверсивного регистра 31 сдвига, двух резисторов 32, 33, двух кно пок с размыкающими контактом 34, 35 каждая, вход формирователя 9 импульсов эталонной длительности соединен с первым входом логического элемента 3 И 24 и образует вход синхронизации блока 5 управления, один вход второго логического элемента 2И 15 образует информационный вход блока

5 управления, выход формирователя 9 импульсов эталонной длительности через первый логический элемент НЕ 19 подключен к одному входу первого логического элемента 2И 14, другой вход которого соединен с другим входом второго логического элемента 2И

l 5 и с прямым выходом первого RS-триг-: гера, а выход подключен к одному из входов третьего логического элемента 2И 16, и через первый элемент 10 задержки — к одному из входов четвертого логического элемента 2И !7, другой вход третьего логического элемента 2И 16 соединен с S-входом второго RS-триггера 26 и через второй элемент ll задержки — с выходом второго логического элемента

2И 15, выход третьего логического элемента 2И 16 соединен с одним входом пятого логического элемента 2И

18 и R-входом второго RS-триггера

26, прямой выход которого подключен к второму входу четвертого логического элемента 2И 17, выход которого соединен с первым входом логического элемента 3 ИЛИ 23 и одним входом первого логического элемента 2 ИЛИ 21, другой вход которого соединен с

S-входом первого RS-триггера 25, одним выводом первого резистора 32 и одним выводом размыкающего контакта 34 первой кнопки управления, выход первого логического элемента 2

2 ИЛИ 21 подключен к S-входу третьего RS-триггера 27, К-вход которого через третий элемент 12 задержки соединен со вторым входом логического элемента 3 ИЛИ 23 и непосредственно с выходом старшего разряда первого двоичного счетчика 29, с первым управляющим вхоцом m-разрядного реверсивного регистра 31 сдвига и одним входом второго логического элемента 2 ИЛИ 22, выход которого через четвертый элемент 13 задержки под.ключен к синхронизирующему входу ,л-разрядного реверсивного регистра

3! сдвига, выход третьего RS-триггера 27 соединен с вторым входом пятого логического элемента 2И 18, выход которого соединен со счетным входом первого двоичного счетчика 29, вход установки нуля которого соеди1307

25 нен с выходом логического элемента

3 ИЛИ 23 S-вход четвертого RS òðèãгера 28 подключен к одному выводу второго резистора 33 и к одному выводу размыкающего контакта 35 второй кнопки управления, инверсный и прямой выходы четвертого RS — òðèããåðà соединены соответственно с входом счетчика 30 и с вторым входом логического элемента 3 И 24, третий вход 10 которого подключен к инверсному выходу первого RS-триггера 25, выход соединен со счетным входом второго двоичного счетчика 30, вход установки нуля которого соединен с инверс- 15 ным выходом четвертого RS-триггера 28, выход которого подключен к другому входу второго логического элемента 2 ИЛИ 22 и второму управляющему входу m-разрядного реверсив- 20 ного регистра 31 сдвига, m-разрядного реверсивного регистра 31 сдвига, младший разряд которого через второй логический элемент НЕ 20 соединен с R âêîäoì четвертого

RS-триггера 28, старший разряд — с

К-входом первого RS-триггера 25, выходы m — разрядного реверсивного регистра 31 сдвига образуют выходы блока 5 управления, другие выходы 30 размыкающих контактов 34,35 кнопок управления подключены на корпус, другие выводы резисторов 32,33 — к источнику питания.

Датчик 8 коммутационной устойчивости (фиг.2 содержит трехфазный трансформатор 36, тиристорный мост

37 и формирователь — ограничитель

38, выход которого образует выход датчика 8 коммутационной. устойчивос- 40 ти, вторичная обмотка трехфазного трансформатора 36 подключена к выводам переменного тока тиристорного моста 37, выводы постоянного тока которого соединены с входом формиро- 45 вателя-ограничителя 38, управляющий вход тиристорного моста 37 образует управляющий вход датчика 8 коммутационной устойчивости, первичная обмотка трехфазного трансформатора 36 образует информационный вход датчика

8 коммутационной устойчивости.

Многодвигательный привод переменного тока работает следующим образом. г

Отключенное состояние группы из

m асинхронных электродвигателей 4 характеризуется нулевыми уровнями сигналов управляющих входов 7 комму521 4 таторов 6 и, следовательно, соответствующих разрядов m-разрядного реверсивного регистра сдвига 31, а также нулевым состоянием прямого выхода перного RS-триггера 25. Это достигается подачей начального сигнала сброса Ч,поступающего на третий вход элемента 3 ИЛИ 23 и íà R — нход регистра 31 сдвига, перед включением инвертора l. Он непосредственно устанавливает регистр 31, первый двоичный счетчик 29 и первый RS — триггер 25 в нулевые состояния. Единичный сигнал на выходе второго логического элемента НЕ 20, величина входного сигнала которого определяется выходом младшего разряда регистра 31, обеспечивает нулевой уронень сигнала на прямом выходе четвертого RS-триггера 28. На его инверсном выходе проявится сигнал логической единицы, которым будет обнулен второй двоичный счетчик 30.

Включение многоднигательного привода производится первой кнопкой управления с размыкающим контактом 34.

При этом первый и третий RS — триггеры

25 и 27 устанавливаются н единичное состояние. На соответствующих входах первого и второго логических элементов 2И 14 и 15 появляется сигнал логической единицы; На выходе логического элемента 2И 14 будет иметь место инверсная последовательность импульсов эталонной длительности, получаемая с помощью формирователя 9 и логического элемента НЕ 19. Формирователь 9 запускается передним фронтом каждого импульса задающего генератора 2 и формирует импульсы, длительность которых определяет эталонную величину угла запирания тиристоров .автономного иннертора l тока. На выходе второго логического элемента

2И 15 появляется последовательность импульсов, генерируемых датчиком 8 коммутационной устойчивости, длительность которых определяет текущее значение угла P . Сдвиг управляющих .импульсов тиристорон выпрямителя 37 датчика 8 (Лиг.2) относительно импульсов, поступающих на соответствующие тиристоры инверторного моста, составляет !20 эл.град. Это позволяет использовать для управления выпрямителем 37 выходы блока 3 формирования управляющих импульсов. Выводы постоянного тока тиристорного моста

37 подключены к формирователю-ограни5 13075 чителю 38, который из положительных импульсов выходного напряжения формирует последовательность, длительность каждого импульса которой равна текущему значению угла запирания соответствующего тиристора. Сравнение, и Р производится третьим логическим элементом 2И 16. При,( À на его выходе будет сигнал логи1- Эщ ческого нуля, а при pI „формиру- 10 ется импульс длительностью = (Я ц -т

- „).Так как датчик 8, также как и формирователь 9 импульсов эталонной длительности, синхронизирован импульсами задающего генератора" 2, то 15 с целью исключения появления коротких импульсов в моменты синхронизации последовательность импульсов на выходе второго логического элемента

2И 15 задерживается на время . Be- 20 личина невелика, определяется быстродействием используемых логических элементов, поэтому значительно меньше Р и существенного влияния на точность работы не оказывает.

Импульсы с выхода третьего логического элемента 2И 16 через пятый логический элемент 2И 18 поступают на счетный вход двоичного счетчика

29,который введен в схему для повыше- 30 ния функциональной надежности. Он является счетчиком 12 и предназначен для подсчета последовательности из шести (по числу контролируемых,тиристоров в инверторе 1 тока) импульсов. При появлении логической единицы в старшем разряде счетчика

29, что означает превышение текущего значения угла запирания 8, относительно эталонного на всех тиристорах 40 инвертора 1 тока, в младший разряд двоичного реверсивного регистра

31 сдвига записывается логическая единица, и выходная последовательность управляющих сигналов сдвигается в сторону старших разрядов. Таким образом, на управляющем входе 7 соответствующего коммутатора 6 появляется сигнал логической единицы, разрешая тем самым подключение первого из группы и двигателей 4.

С целью исключения работы счетчика 29 на время срабатывания соото ветствующего коммутатора 6 в схему введены третий RS-триггер 27 и пятый логический элемент 2И 18. Одновременно с записью очередной единицы в регистр 31 сдвига обнуляется тре21 6 тий RS-триггер 27. На одном из входов пятого логического элемента

2И 18 появляется сигнал логического нуля, запрещающий поступление импульсов с выхода третьего логического элемента 2И 16 на счетный вход счетчика 29.

Как только срабатывает коммутатор

6 и начинается процесс прямого пуска двигателя 4, текущее значение угла запирания резко падает. Следует отметить, что величина/ „ выбирается таким образом, чтобы при пуске любого из группы двигателей 4 выполнялось условие PT tJ . Это значит, что на выходе третьего логического элемента 2И 16 будет сигнал логического нуля. Второй RS-триггер 26 с приходом очередного импульса длительностью будет установлен в единичное состояние, и на выходе четвертого логического элемента 2И 17 появится инверсная последовательность импульсов эталонной длительности, первый импульс которой через первый логический элемент 2 ИЛИ 21 установит выход третьего RS-триггера 27 в единичное состояние, снимая тем самым запрещающий сигнал со входа пятого логического элемента 2И 18.

По мере разгона двигателя текущее значение угла запирания будет расти.

При f P на счетном входе счетчика

29 вновь появятся импульсы. Это означает, что процесс пуска двигателя закончен. После подсчета очередной шестерки импульсов в старшем разряде счетчика 29 вновь появляется единичный сигнал, длительность которого определяется третьим элементом 12 задержки. Она выбирается с учетом времени функционирования регистра 31

CpBHI ß 0 е > при ЭТОМ 3 (pBT TG ким образом, в следующем разряде регистра 31 сдвига появляется сигнал логической единицы, дающий разрешение на включение очередного двигателя.

С целью надежной идентификации конца процесса пуска двигателя в блок 5 управления введены второй

RS-триггер 26 и четвертый логический элемент 2И 17. При отсутствии в последовательности импульсов на выходе элемента ?И 16 хотя бы одного импульса (например, в результате автоколебаний или же случайного сбоя указанные элементы обеспечивают! 30752 сброс счетчика 29 в нулевое состояние, после чего опять продолжается подсчет импульсов. Второй RS-триггер 26 устанавливается в единичное состояние очередным импульсом дли- 5 тельностью Я„ и сбрасывается в нулевое соответствующим импульсом с выхода третьего логического элемента

2И 16, при попадании которого на выходе четвертого логического элемента 2И 17 появится импульс инверсной последовательности с выхода первого логического элемента 2И 14, который через логический элемент 3 ИЛИ 23 поступает на вход установки нуля счетчика 29. Для исключения появления ложных импульсов малой длительности на выходе четвертого логического элемента 2И 17 в схему введен первый элемент 10 задержки, который сдвигает импульсы инверсной последовательности на время срабатывания второго RS òðèããåðà 26 при этом должно выполняться соотношение ь, 25

По мере появления логической единицы в старшем разряде регистра 31, что означает включение последнего из группы m двигателей, она поступает на вход установки нуля первого

RS-триггера 25, который устанавливается в нулевое состояние.

Включение многодвигательного привода переменного тока производится последовательным отключением двигателей, при этом интервал времени 35 между предыдущим и последующим отключениями определяется длительностью переходного процесса при ступенчатом сбросе нагрузки. Практически о„- = — 8-10 Т, где Т вЂ” период выходного 40 напряжения инвертора. Ступенчатое отключение двигателей уменьшает броски тока и напряжения при переходном процессе, возникающем при выключении привода.

Выключение двигателей осуществляется второй кнопкой управления с размыкающим контактом 35, при этом четвертый RS — òðèããåð 28 устанавливается в единичное состояние. На выходе логического элемента ЗИ 24 появляется последовательность импульсов, формируемая задающим генератором 2, которая поступает на счетный вход второго двоичного счетчика 30. Через 55 промежуток времени с 48-60 Т„, 1 где Т = -- Т вЂ” период следования

6 импульсов, счетчик 30 вырабатывает сигнал единичного уровня, свидетельствующий о его заполнении. Этот сигнал поступает на соответствующий управляющий вход, а также через второй логический элемент 2 ИЛИ 22 и четвертый элемент 13 задержки на синхронизирующий вход реверсивного регистра 31 сдвига. В результате регистр 31 осуществляет сдвиг выходной последовательности в сторону младших разрядов (влево) с записью нуля в старший разряд, при этом происходит отключение очередного двигателя. После этого счетчик 30 обнуляется и отсчитывает следующий интервал ь . После отключения последнего двио гателя четвертый RS-триггер 28 обнуляется, запрещая сигналом нулевого уровня прохождение последовательности импульсов через логический элемент ЗИ 24 на счетный вход счетчика

30. На интервале включения на одном из входов логического элемента ЗИ 24 также имеет место запрещающий сигнал нулевого уровня, поступающий с ин— версного выхода первого RS-триггера 25.

Таким образом, блок управления обеспечивает последовательное включение и выключение группы из m асинхронных двигателей. Использование в схеме многодвигательного привода пере-. менного тока датчика коммутационной устойчивости позволяет минимизировать время его включения. Наряду с повышением быстродействия процесса пуска двигателей в предлагаемом техническом решении обеспечивается высокая функциональная надежность, что достигается при пуске ведением непрерывного контроля за значением угла запирания всех тиристоров инвертора, а при отключениях — реализацией ступенчатого сброса нагрузки.

Формула и з обретения

1.Многодвигательный электропривод переменного тока, содержащий автономный инвертор тока, группу из m асинхронных двигателей, блок управления с с входом синхронизации, информационным входом и m выходами, которые подключены к управляющим входам m коммутаторов, включенных между выходом автономного инвертора тока и выводами обмоток статора соответствующих асинхронных электродвигателей, о т л и—

130752) IO чающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия пуска, в него введены задающий генератор, блок формирования управляющих импульсов и датчик коммутационной устойчивости с управляющим и информационным входами и одним выходом, выход задающего генератора подключен к входу блока формирования управляющих импульсов и к входу синхронизации блока управле- 10 ния, выход блока формирования управляющих импульсов подключен к управ— ляющему входу автономного инвертора тока и к управляющему входу датчика коммутационной устойчивости, информационный вход которого подключен к выходу автономного инвертора тока, а выход — к информационному входу блока управления, блок управления состоит иэ формирователя импульсов эта- 20 лонной длительности, четырех элементов задержки, пяти логических элементов 2И, двух логических элементов НЕ, двух логических элементов 2 ИЛИ, логического элемента ЗИЛИ, логического элемента ЗИ, четырех RS-триггеров, двух двоичных счетчиков, m-разрядного реверсивного регистра сдвига, двух резисторов, двух кнопок управления с размыкающими контактами, вход формирователя импульсов эталонной длительности соединен с первым входом логического элемента ЗИ и образует вход синхронизации блока управления, один вход второго логического элемента 2И образует информационный вход блока управления, выход формирователя импульсов эталонной длительности через первый логический элемент НЕ подключен к одному 40 входу первого логического элемента

2И, другой вход которого соединен с другим входом второго логического элемента 2И и прямым выходом первого триггера, а выход подключен к одно- 45 му из входов третьего логического элемента 2И и через первый элемент задержки — к одному из входов четвертого логического элемента 2И, другой вход третьего логического элемента 2И соединен с S-входом второго

RS-триггера и через второй элемент задержки — с выходом второго логического элемента 2И, выход третьего логического элемента 2И соединен с одним входом пятого логического элемента 2И и R-входом второго RS-триггера, прямой выход которого подключен к второму входу четвертого логического элемента 2И, выход которого соединен с первым входом логического элемента ЗИЛИ и одним входом первого логического элемента 2ИЛИ, другой вход которого соединен с S-входом первого RS-триггера, одним выводом первого резистора и одним выводом размыкающего контакта первой кнопки управления, выход первого логического элемента 2ИЛИ. подключен к S-входу третьего RS-триггера, R-вход которого через третий элемент задержки соединен с вторым входом логического элемента ЗИЛИ и непосредственно — с выходом старшего разряда первого двоичного счетчика, с первым управляющим входом m-разрядного реверсивного регистра сдвига и одним входом второго логического элемента 2ИЛИ, выход которого через четвертый элемент задержки подключен к синхронизирующему входу m-разрядного реверсивного регистра сдвига, выход третьего КЯ-триггера соединен с вторым входом пятого логического элемента

2И, выход которого соединен со счетным входом первого двоичного счетчика,вход установки нуля которого соединен с выходом логического элемента ЗИЛИ, S-вход четвертого RS-триггера подключен к одному выводу вто- рого резистора и к одному выводу размыкающего контакта второй кнопки управления, инверсный и прямой выходы четвертого kS-триггера соединены соответственно с входом установки нуля второго двоичного счетчика и с вторым входом логического элемента

ЗИ, третий вход которого подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, а выход соединен со счетным входом второго двоичного счетчика, выход которого подключен к другому входу второго логического элемента

2ИЛИ и второму управляющему входу

m-разрядного реверсивного регистра сдвига, младший разряд которого через второй логический элемент НЕ соединен с R-входом четвертого

RS-триггера, старший разряд — с

R-входом первого RS-триггера, выходы m — разрядного реверсивного регистра сдвига образуют выходы блока управления, другие выводы размыкающих контактов кнопок управления подключены на корпус, другие выводы резисторов предназначены для подключения к источнику питания.

1307521

С ос тав итель В . Алешечк ин

Редактор А.Долинич Техред В.Кадар Корректор Л.Патай

Заказ 1638/52 Тираж 661

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул. Проектная,4

2. Электропривод по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что датчик коммутационной устойчивости составлен из трехфазного трансформатора, тиристорного моста и формирователяограничителя, выход которого, образует выход датчика, вторичная обмотка трехфазного трансформатора подключена к выводам переменного тока тиристорного моста, выводы постоянного тока которого соединены с входом формирователя-ограничителя, управляющий вход тиристорного моста об5 разует управляющий вход датчика коммутационной устойчивости, первичная обмотка трехфазного трансформатора образует информационный вход датчика коммутационной устойчивости.