Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к управлению однополупериодными непосредственными преобразователями частоты (НПЧ), и может быть использовано в автоматизированном электроприводе для частотно го управления асинхронными электродвигателями . Цель изобретения - порышение плавности регулирования выходной частоты НПЧ. Устройство содержит формирователь - синхронизатор 11, блоки 12-14 импульсно-фазового управления , задатчик напряжения 15, удвоитель частоты 16, управляемый делитель частоты 17, задатчик частоты 18 и формирователь 19, включающий счетчик 20, элемент 2И 21, ИЛИ 26, 4 элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Введение удвоителя частоты и формирователя позволяет получить дискретность ступеней часто-{ ты не более 0,08. 2 ил. W

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„146075 (51) 4 Н 02 M 5/257

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

°

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4141420/24-07 (22) 30 ° 10.86 (41) 23.02.89. Бюл. 9 7 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.А.Семченко, Н.M.Óëàøèê и Б.И.Фигаро (53) 621.316. 727 (088. 8) (56) Патент США В 3958172, кл. Н 02 M 5/27, 19?6.

Авторское свидетельство СССР

У 720662, кл. H 02 M 5/257, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННЬК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению однополупериодными непосредственными преобразователями частоты (НПЧ), и может быть использовано в автоматизированном электроприводе для частотного управления асинхронными электродвигателями. Цель изобретения — повышение плавности регулирования выходной частоты НПЧ. Устройство содержит формирователь — синхронизатор 11, блоки 12-14 импульсно-фазового управления, задатчик напряжения 15, удвоитель частоты 16, управляемый делитель частоты 17, задатчик частоты 18 и формирователь 19, включающий счетчик

20, элемент 2И 21, ИЛИ 26, 4 элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Введение удвоителя частоты и формирователя позволяет g получить дискретность ступеней часто- ты не более 0,08. 2 ил.

1460759

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области управления однополупериодными непосредственными преобразователями частоты (НПЧ), и может быть использовано в автоматизированном электроприводе для частотного управления асинхронными электродвигателями общепромышленного применения. 10

Цель изобретения — повышение плавности регулирования выходной частоты

-преобразователя.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — времен- 15 ные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит НПЧ, состояций из тиристоров 1 — 6, входом подключенный к сетевым клеммам 7 — 9, 20 а выходом — к асинхронному двигателю 10, формирователь-синхронизатор 11 и три блока 12-14 импульсно-фазового управления, подключенные входами синхронизации к сетевым клеммам 7 " 9, 25 эадатчик 15 напряжения, выходом соединенный с входами управления блоков 12-14 импульсно-фазового управления, удвоитель 16 частоты, входом; ,соединенный с выходом формирователя- 30

I синхронизатора 11, а выходом — с входом управляемого делителя 17 частоты, задатчик 18 частоты, и-разрядный вы- ход которого соединен с входом управления управляемого делителя 17 часто- 35 ты, формирователь 19, состоящий иэ двоичного счетчика 20, элемента

2И 21, элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ

22 - 25 элемента И-НЕ 26, причем первый вход элемента 2И 21 под- щ ключен к выходу удвоителя 16 частоты, выход элемента 2И 21 соединен со счетным входам двоичного счетчика 20, вход сброса которого подключен к выходу управляемого делителя 17 часто-. ты. Выходы двоичного счетчика 20 соединены соответственно с первыми входами элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 22-25.

Второй вход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ

22 подключен к нулевой шине питания, а вторые входы элементов РАВНОЗНАЧ- .

НОСТЬ 23-25 — к (n-2)-м выходам задатчика 18 частоты. Выходы элементов

РАВНОЗНАЧНОСТЬ 22-25 соединены с входами элемента И-НЕ 26, ньгхад которого образует выход формирователя 19 и под55 ключен к второму входу элемента 2И

21 и первым входам элементов 2И 27-32.

Вторые входы элементов 2И 27-32

t соединены соответственно с выходами блоков импульсно-фазового управления

12-14. Выходы элементов 2И 27-32 че- рез выходные усилители 33-38 подключены к управляющим электродам тиристоров 1-6 непосредственного преобразователя частоты.

Устройство управления работает следующим образом.

На клеммы 7-9 подаются фазные на" пряжения источника питания U>„U>,U, .

Блоки 12-14 импульсно-фазового управления на основании входного сигнала от эадатчика 15 напряжения и соответствующих входных сигналов Up,Нз и 0 вырабатывают сигналы ALA el,oL К,р „ (фиг.2), синхронизированные с сетью, которые разрешают включение (при совпадении их единичного состояния с единичным состоянием сигнала

U ) соответствующих тиристоров 1-6 преобразователя частоты.

Формирователь-синхронизатор 11 преобразует фазные напряжения источника питания частотой f< в последовательность с.инхроимпульсав с частотой 6f . Эти синхроимпульсы поступа ют на вход удвоителя 16 частоты, на выходе которого формируются импульсы с частотой 1221 (фиг.2) .

Импульсы с частотой 12f<. поступают на вход управляемого делителя 17, выходной сигнал которого имеет частоту 2 =12f /N. Коэффициент деления

N определяется кодом, поступающим с задатчика 18 частоты на вход управления делителя 17 (управляемый делитель частоты может быть построен на основе счетчика с коэффициентом пересчета, задаваемым кодом с выхода блока 18). Выходные импульсы управляемого делителя 17 поступают на R-вход двоичного счетчика 20. На счетный вход С счетчика 20 через элемент 2И

21 поступают импульсы с частотой

12f, . На логических элементах РАВНОЗНАЧНОСТЬ 23-25 выходной двоичный код (кроме первого разряда) счетчика 20 сравнивается со сдвинутым вправо на два разряда двоичным кодом, поступающим с выхода задатчика 18 частоты. Логический элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 22 формирует выходной сигнал логической единицы в случае нулевого состояния первого разряда выходного кода счетчика 20. Таким образом, при четных значениях целого числа N на первых входах элементов РАВНОЗНАЧ9

4 преобразователя с наибольшей возможностью амплитудой основной гармоники, ;Гармонический анализ выходного напря= жения НПЧ при управлении преобразова. телем с помощью предлагаемого устройства показывает, что амплитуда основной гармоники при заданном угле открывания тиристоров зависит от отно-. сительной продолжительности интер,вала времени, в течение которого тактовый сигнал Б„ разрешает поступление управляющих импульсов на встречно" параллельно соединенные тиристоры

1-6. При этом наибольшее значение амплитуда основной гармоники-принимает при а =1/(2f ). Кроме того, гармонический состав выходного напряжения

НПЧ при 0«Л«1/(2f„) лучше, чем при

1/(2Е,„)«у«1/Ец. Формирователь 19 обеспечивает выполнение условия

g 1/(2f„) при всех значениях N: при четном N

N-2 1 N-2 1 1

Ем 2f при нечетном N

N-3 1 N-3 1 1

2 12f, 2N Ем 2fì

Анализ выражения (1) показывает, что интервал между дискретными ступенями частоты f не превьппает ,0,08Е1 во всем диапазоне О« f<«f< егулирования выходной частоты НПЧ, что существенно м вше наибольшего интервала между дискретными частотами в известном устройстве. Нулевое значение частоты Е =О, соответствующее режиму динамического торможения асинхронного двигателя, обеспечивается при N=12.

В диапазоне частот f„/13 Е «Е, устройство обеспечивает формирование выходного напряжения без субгармонических составляющих с частотами Е = f,/2, f,/3, Е(/4, f, /5, f„/7, f,/13 и при одинаковом порядке чередования фаз основной гармоники и фаз питающей сети. Таким образом, на частотах f

-f /4, Е, /7, fq /13 обеспечивается ка-

I чество выходного напряжения не хуже, чем в известном устройстве. На частотах Е =Е„/2, fr /5 обеспечивается улучшение гармонического состава за счет одинакового порядка чередования фаз питающей сети и фаз основной гармоники выходного напряжения НПЧ (в известном устройстве на этих частотах порядок чередования фаз различный). Повышение плавности регули146075

НОСТЬ 22-25 формируется двоичный код, соответствующий целому числу (N- 2)/2. При нечетных значения N на . первых входах элементов 22-25 форми5 руется двоичный код, соответствующий целому числу (N-3)/2.

После поступления импульса на вход К счетчика 20 происходит сброс счетчика, код на его выходе принимает нулевое значение и выходной сигнал U элемента И-НЕ 26 принимает значение логической единицы и разрешает поступление выходных сигналов блоков 12-б4 импульсно-фазового уп- 15 равления через элементы 2И 27-32 и

1 выходные усилители -33-38 на управляющие электроды тиристоров 1-6. Од-. новременно сигнал U разрешает по» ступление импульсов с частотой 12% 2р на счетный вход С счетчика 20. Счетчик 20 осуществляет счет импульсов ! до тех пор, пока код на первых входах элементов 22-25 не станет равным коду на вторых входах этих же элемен- 25 тов. В случае равенства упомянутых кодов выходные сигналы всех элементов 22-25 принимают значение логической единицы., а выходной сигнал О,„ элемента И-НЕ 26 принимает значение "gp логического нуля, запрещая тем самым поступление импульсов 12f через эле» мент 2И 21 на вход С счетчика 20.

Одновременно сигнал U„ запрещает поD .ступление выходных сигналов блоков импульсно-фазового управления íà управляющие электроды тиристоров 1-6.

Очередной импульс, поступающий на вход P счетчика 20 с выхода управляе-. мого делителя 17, сбрасывает счетчик 40 20 и цикл формирования сигнала U по вторяется. Частота f„ сигнала U равна частоте .выходного сигнала уп-:;. равляемого делителя 17.

В результате модуляции импульсов 45 управления тиристорами 1-6 указанным образом на фазах нагрузки НПЧ, включенной в звезду, формируются на пряжения Uö,Ub,U, имеющие вид, представленный на диаграмме фиг.2 (дна- SO грамма построена для случая N=15)..

Частота f основной гармоничес 2. кой составляющей ь:ьиодного напряже ния НПЧ определяется выражением

N-12

Е =f -f =Е м (1) 5Ц

Для обеспечения высоких силовых показателей злектропривода необходи мо формировать выходное напряжение

5 14607 рования частоты f в диапазоне 5fq /

/17 < f if, обеспечивается за счет введения в соотстветствии с (1) дополнительных дискретных ступеней, 5 на которых в выходном напряжении НПЧ содержатся субгармоники с ограниченным периодом. Период Т„ повторяемости выходного напряжения для любого значения Й и N определяется следующим образом:

T = — —, N (2) м где M — - наибольший общий делитель чисел N и 12.

Влияние субгармоник с ограниченным периодом, определяемым выражением (2), на работу асинхронного двигателя существенно снижено за счет его собственных фильтрующнх возможностей.

Таким образом, устройство дпя управления НПЧ обеспечивает повышенную плавность дискретного регулирования выходной частоты преобразовате" ля в области, близкой к частоте питающей сети.

Формула изобретения

Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты, состоящим из трех пар встречнопараллельно включенных тиристоров, соединяющих три фазы нагрузки с тремя фазами питающей сети, содержащее формирователь-синхронизатор и три блока импульсно-фазового управления, предназначенные для подключения к трехфазной сети входами синхронизации, задатчик напряжения, выходом со-. единенный с входами управления блоков, 4О импульсно-фазового управления, задатчик частоты и управляемый делитель частоты, причем и-разрядный выход за59 датчика частоты соединен с входом управления управляемого делителя частоты, выходные усилители, предназначенные для подключения к управляющим электродам тиристоров непосредственно преобразователя частоты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения плавности регулирования выходной частоты преобразователя, оно снабжено удвоителем частоты, шестью элементами 2И и формирователем, состоящим из двоичного счетчика, элемента 2И, и-1 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ и (n-1)-.ro входового элемента

И-НЕ, причем удвоитель частоты входом соединен с выходом формирователясинхронизатора, а выходом — с входом управляемого делителя частоты и первым входом элемента 2И формирователя, выход элемента 2И подключен к счетному входу двоичного счетчика, вход сброса которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, (и-1)-ые выходы двоичного счетчика соответственно соединены с первыми входами элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй .вход первого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к нулевой шине источника питания, а вторые входы остальных элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ— к (п-2)-м выходам задатчика частоты, выходы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с входами (n-1)-го входового элемента И-НЕ, выход которого является выходом формирователя и подключен к второму входу элемента 2И фор,мирователя и первым входам элементов

2И, вторые входы которых соединены ,с соответствующими выходами блоков импульсно-фазового управления, а выходы элементов 2И подключены к входам выходных усилителей.

1460759

Заказ 547/58 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 г, 1д

0у

Ы ф@

Составитель В.Бунаков

Редактор А.Ворович Техред Л.Сердюкова Корректор N,Ïoæo

t

1

1