Цифровое устройство для управления фазой выходного напряжения трехфазного преобразователя частоты

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления преобразователями частоты для электроприводов как с асинхронными, так и с синхронными двигателями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей известного устройства. В устройство , содержащее счетчик 1 и два сумматора 2, 3 кодов, введен третий сумматор 4 кодов, связанный первым входом с выходом счетчика 1, а выходом - с первым входом первого сумматора 2 кодов, счетчик 1 снабжен входом задания кода начальной фазы, входом блокировки. Устройство обеспечивает как дискретное, так и непрерывное независимое и симметричное управление фазой выходных напряжений преобразователя частоты.3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)з Н 02 M 5/22

ГОСУДАРСТВЕН-Нэ! Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ив. 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4605632/07 (22) 16.11.88 (46) 07.05.91. Бюл. М 17 (71) Вологодский политехнический институт (72) С.И.Авдонин, В.Л.Грузов, l0.M.Hàòàðèyc и Ю.И Подольный (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ! л 1112521, кл. Н 02 P 7/42, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1350787, кл, Н 02 M 5/22, 1987. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ФАЗОЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ЧАСТОТЫ

„„5U 16478О4 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления преобразователями частоты для злектроприводов как с асинхронными, так и с синхронными двигателями. Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей известного устройства. В устройство, содержащее счетчик 1 и два сумматора 2, 3 кодов, введен третий сумматор

4 кодов, связанный первым входом с выходом счетчика 1, а выходом — с первым входом первого сумматора 2 кодов, счетчик 1 снабжен входом задания кода начальной фазы, входом блокировки. Устройство обеспечивает как дискретное, так и непрерывное независимое и симметричное управление фазой выходных напряжений преобразователя частоты,3 ил.

1647804

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления преобразователями частоты, и может быть использовано в регулируемых электроприводах как с асинхронными, так и с синхронными двигателями, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем добавления входа для непосредственного, непрерывного и симметричного управления фазой выходных напряжений трехфазного преобразователя частоты.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг, 2— использование устройства в электроприводе с асинхронной машиной; на фиг. 3 — то же, в электроприводе с синхронной машиной по схеме вентильного двигателя.

Устройство (фиг. 1) содержит счетчик 1, первый 2, второй 3 и третий 4 сумматоры.

Выход счетчика 1 соединен с первым входом третьего сумматора 4, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 2, выход последнего соединен с первым входом первого сумматора 2, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 3, вторые входы первого 2 и второго 3 сумматоров связаны с источником кода смещения на 2ю/3, выходы сумматоров 2 — 4 связаны с выходами устройства, суммирующий вход счетчика 1 связан с импульсным источником сигнала задания частоты выходного напряжения. Выходы устройства управления фазой УУФ 5 соединены с входами генератора ведущих сигналов (ГВС) 6, выходы которого соединены с входами управления трехфазного преобразователя 7 частоты, а управляющий вход

ГВС связан с источником сигнала задания амплитуды выходного напряжения, выходы преобразователя соединены с зажимами обмотки статора асинхронной машины 8, . выход С (или- В) преобразователя частоты связан с датчиком 9 мгновенного значения тока, выход которого подключен к первому входу пускового устройства (ПУ) 10, второй и третий входы которого связаны с источниками опорного сигнала 4п и "Пуск" соответственно, а первый и второй выходы BY

10 соединены соответственно с входами R сброса и С записи счетчика УУФ 5, íà первый входуправления фазой подается код V1, эквивалентный ж//2, на второй Vx=0.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии пускового устройства входы R и С не используются, на вход Т поступает импульсный сигнал с частотой fa

30 от эадатчика частоты выходного напряжения. На выходах устройства при этом формируются сигналы цифровой развертки Чд, Чв, Чс, причем VA = V + Ч2,Vc - VA+ 2Ж/3, Чв= Vc+ 2x/3, где V — выходной код счетчика 1, В соответствии с этими сигналами и сигналом задания амплитуды ГВС 6 производится вычисление мгновенных значений огибающих выходных напряжений преобразователя.

При аналоговом входе преобразователя

7 ГВС 6 может содержать устройство памяти огибающей и умножающий цифроаналоговый преобразователь. На выходах преобразователя 7 частоты формируется трехфазная система напряжений с частотой, определяемой сигналом задания fa u разрядностью кода V счетчика УУФ 5, При этом устройство работает аналогично известному, При необходимости оптимизации динамических процессов при пуске частотно-регулируемого асинхронного двигателя на заранее известную начальную частоту может быть использовано пусковое устройство, с помощью которого осуществляется предварительное возбуждение асинхронного двигателя постоянным током. При включении злектропривода на вход Т УУФ 5 поступает сигнал задания начальной частоты, на управляющий вход ГВС.— форсированный сигнал задания амплитуды выходного напряжения преобразователя, на вход ПУ— сигнал "Пуск". На вход R УУФ с первого выхода ПУ поступает сигнал, блокирующий работу сигналы VA = О. Vc= 2л/З.Чв =4m/3, что соответствует формированию на выходах преобразователя системы постоянных напряжений UA = О, 0В -0а 3/2 Ос = — Um /3/2 (при синусоидальной огибающей), где Um— амплитуда выходного напряжения преобразователя, соответствующая сигналу задания.

В фазах В и С двигателя происходит нарастание тока, контролируемое датчиком

9. При достижении выходным сигналом датчика величины, равной опорному сигналу

U«и соответствующей величине рабочего потокосцепления двигателя при начальной частоте и амплитуде напряжения на статоре, с первого выхода ПУ 10 снимается сигнал сброса счетчика УУФ 5, а на вход записи

С подается короткий импульс, которым производится запись в счетчик кода Ч1 =,т /2, что приводит к практически мгновенному повороту пространственного результирующего вектора выходного напряжения на угол ж/2 и дальнейшему вращению его с частотой, определяемой сигналом задания.

Этим обеспечивается относительная про40

35 счетчика, на выходах УУФ устанавливаются

1647804 странственная ориентация векторов напряжения и потокосцепления, близкая к ориентации их в установившемся рабочем режиме, что уменьшает время переходного процесса, колебания электромагнитного момента и ударные нагрузки на приводной механизм.

На фиг. 3 показано включение устройства управления фазой УУФ выходного напряжения и реобразователя частоты в электроприводе с синхронной машиной по схеме вентильного двигателя, Выходы УУФ 5 соединены с соответствующими входами ГВС 6, управляющий вход которого связан с источником сигнала задания амплитуды выходного напряжения преобразователя, выходы ГВС 6 соединены с входами трехфазного преобразователя частоты, выходы которого подключены к зажимам обмотки статора синхронной машины

11, на роторе которой установлен датчик положения (ДПР) 12, имеющий канглы грубого и точного отсчета, причем выход кодового сигнала грубого отсчета соединен с первым входом УУФ управления фазой выходного напряжения преобразователя, выход импульсного сигнала канала грубого отсчета ДПР 12 соединен с входом записи С

УУФ, а выход импульсного сигнала. канала точного отсчета ДПР связан с суммирующим входом Т УУФ, а второй вход(Ч2) управления фазой УУФ связан с задатчиком угла опережения машиной коммутации ЗУО 13.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии ЗУО, например, если преобразователь выполнен на полностью управляемых вентилях, Чг = О. По каналу грубого отсчета ДПР при определенных положениях ротора в счетчик УУФ производится запись значений кода V>, соответствующих этим положениям, а по каналу точного отсчета поступают импульсы на вход Т УУФ с частотой, опред :ляемой скоростью вращения ротора и количеством меток сигнального элемента ДПР, соответствующим емкости счетчика УУФ.

В случае необходимости управления углом опережения машиной коммутации ввод кода Чг, соответствующему этому углу на второй вход управления фазой УУФ приводит к повороту результирующего пространственного вектора выходного напряжения на заданный угол относительно положения, задаваемого кодом счетчика УУФ. совпадающего с положением вектора ЭДС вращения машины.

Если ДПР представляет собой кодовый датчик положения, то выход кода ДПР соединяется с вторым входом управления фазой УУФ Ч2, а выход ЗУО соединяется с первым входам управления фазой УУФ Vi.

При этом ввод кода, соответствующего углу опережения, производится s дискретные

5 моменты времени (или при определенных положениях ротора). В этом случае вход Т не используется, а счетчик УУФ работает в режиме регистра памяти с параллельным вводом информации.

10 Кроме этого, предлагаемое устройство может быть использовано в цифровых векторных CAP электропривода. В этом случае система регулирования должна содержать устройство обратного преобразования из

15 вращающейся ортогональной системы координат в неподвижную полярную систему координат, связанную со статором машины, причем выход задания фазы результирующего пространственного вектора напряже20 ния соединен с вторым входом управления фазой УУФ М, выход задания модуля указанного вектора соединен с управляющим входом ГВС, вход R УУФ связан с источником сигнала блокировки счетчика УУФ. При

25 этом счетчик УУФ не исгользуется (V = О), устройство работает так же, как и в электроприводе с вентильным двигателем, с кодовым ДПР, при отсутствии ЗУО.

Таким образом, введение в известное

30 устройство третьего сумматора. связанного первым входом с выходом счетчика, а выходом — c пепвым входом первого сумматора, а также использование счетчика с входом предварительной установки кода, с входэми

35 записи и сброса обеспечивает воэможность непрерывного непосредственного симметричного управления фазой выходных напряжений трехфазного преобразователя частоты. необходимую для органиэации эф40 фективных алгоритмов управления электроприводами переменного тока как с управлением Màäìfl flìï электромагнитных переменных, так и с векторными САР, т.е. обеспечивает достижение поставленной це45 ли.

Формула изобретения

Цифровое устройство для угравления фазой выходного напряжения трехфазного преобразователя частоты, содержащее

50 счетчик и два сумматора кодов, причем суммирующий вход счетчика предназначен для соединения с импульсным источником сигнала задания частоты выходного напряжения преобразователя, выход первого

55 сумматора кодов соединен с первым входом второго сумматора кодов, вторые входы обоих сумматоров кодов предназначены для соединения с источником кода задания на 2 /3, первый вход первого сумматора кодов и выходы первого и второго сумматоров кодов связаны с выходами устройства, о т л ич а ю щ е ес ятем, что, с целью расширения. ! функциональных возможностей, введен третий сумматор кодов, соединенный первым входом с выходом кбда счетчика, выхо- 5 дом — с первым входом первого сумматора кодов, счетчик снабжен входом задания кодов начальной фазы, входом разрешения записи «ода начальной фазы, входом блокировки, причем второй вход третьего сумматора использован как вход задания кода текущей фазы.

Редактор М. Бланар

Заказ 1411 Тираж 394 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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

И у — Ф1

1

l

1

1

1

1

Составитель О.Парфенова

Техред M. Моргентал Корректор И. Муска