Устройство для управления инвертором тока

 

Изобретение относится к электротелни ке и может быть ИСПОЛЬЗОРЭНО в вентильны/ электроприводах Цель изобретения -улучшение энергетических характеристик и повышение коммутационной способности инвертора тока В устройстве для управления инвертором тока использован цифровой принцип обработки сигналов Ошибка в обработке угла опережения включения силовых тиристоров не превышает периода высокой частоты задающ0 г мерглорл Эта частота выбирается, исхсдя из нообходимой точности управления 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)s Н 02 M 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ С»

О»

О» фь.

О» (21) 4452929/07 (22) 25.06.88 (46) 15.06,91, Бюл. N. 22 (71) Мордовский го ударственный университет им, Н.П.Огарева (72) Ю,П.Сонин, Ю.И.Прусаков и С,А.Юшков (53) 621.314.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1280688, кл, Н 02 М 7/48, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления инверторами в вентильных электроприводах.

Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик и повышение коммутационной способности инвертора тока.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 — диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит датчики 1 фазных напряжений по числу фаз нагрузки, задающий генератор 2 с выходами высокой и кратной ей низкой частоты, формирователи 3 синхронных импульсов по числу фаз нагрузки, входы которых подключены к датчикам

1, блоки 4 формирования сигналов управления по числу тиристоров инвертора, каждый из которых включает в себя реверсивный счетчик 5, RS-триггер 6, первый и второй элементы И вЂ” НЕ 7 и 8, элемент 9 сравнения, элемент И 10. Выходы высокой и низкой частоты генератора 2 подключены ко входам элементов 7 и 8 каждого блока 4. Выхо„„. Ж„„1656646 А1 (57) Изобретение относится к электротехни хе и может быть использовано в вентильны% элехтроприводах. Цель изобретения — улучшение энергетических характеристик и повышение коммутационной способности инвертора тока. В устройстве для управления инвертором тока использован цифровой принцип обработки сигналов. Ошибка в обработке угла опережения включения силовых тиристоров не превышает периода высокой частоты задаюгце. -, г..нерг.тора.

3та частота выбирается, игксдя из . гэбходимой точности управления. 2 ил, ды элементов 7, 8 подключены соответственнс ко входам прямого и обратного счета счетчика 5. Второй вход элемента 9 подк Ilo чен к выходу счетчика 5, а выход — к первому входу элемента 10. Прямой выход формирователя 3 каждой фазы соединен со вторым в>:одом элемента 8 и S âõîäîì триггера 0 одного блока 4 и со вторым входом элемента

7 другого блока 4, принадлежащих к одной фазе инвертора. Инверсный выход формирователя 3 соединен со вторым е кодом элемента 7 одного блока 4 и со вторым входом элемента 8 и S-входом триггера 6 друго о блока 4. Выход триггеоа 6 в каждом блоке 4 соединен с третьим входом элемента 7. Выход каждого формирователя 11 импульсов управления соединен с выходом соответствующего элемента 10, а выход подключен к

R-входу триггера 6 и счетчика 5 и через согласующий узел 12 к управляющему входу соответствующего тиригтора инвертора.

Выходы датчиков 13 и 14 тока соединены со входами формирователей 15 и 16 ло(ических сигналов, выходы которых подключены ко входам элемента И 17. Выход элемента

1656646

30

45

55

17 соединен со входом элемента НЕ 18 и с первым входом элемента И 19, второй вход которого подключен к выходу высокой частоты генератора 2. Выход элемента 18 подключен к входу первого одновибратора 20, инверсный выход которого соединен со входом второго одновибратора 21, выход которого соединен с R-входом счетчика 22, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента 19, Выход счетчика 22 подключен ко входу регистра 23, вход записи которого соединен с прямым выходом одновибратора 20. Выход регистра 23 подключен к первому входу сумматора 24, второй вход которого соединен с выходом задатчика 25 кода. Выход сумматора 24 подключен к входу элемента 9 в каждом блоке

4. Второй вход элемента 10 в каждом блоке

4 соединен с инверсным выходом формирователя 3 соответствующей фазы.

Устройство работает следующим образом. В соответствии с логикой работы тиристоров 26 — 31 инвертора тока импульс на открытие очередного тиристора (например, 26) должен подаваться с заданным углом опережения j3 относительно моментов равенства фазных напряжений статора двигателя нагрузки (см.фиг,2), При подаче переменного напряжения на обмотку ротора асинхронного двигателя с фазным ротором по ней начинает протекать переменный ток, создающий вращающееся магнитное поле, наводящее в фазах статора ЭДС даже при неподвижном роторе, Сигнал Х1 с датчика 1 поступает на вход формирователя 3, который формирует два противофазных логических сигнала, синхронизированных с напряжением статора, причем сигнал Хг имеет единичный уровень при отрицательной полярности соответствующего фа",íîão напряжения, а сигнал Хз— при положительной.

Генератор 2 формирует сигналы Х4 и Х5 различной частоты, причем от отношения

Ф частот зависит величина начального угла управления Д = — —.7г/К, где К = fX4/тХ5. Ве=Л

2 личина начального угла управления /3 задается равной нулю, т,е. К=2.

Сигналы Х5 и Х4 генератора 2 поступают через элементы 7 и 8 на счетчик 5, причем сигнал Х1з с элемента 8 — на прямой вход, в течение положительного полупериода напряжения статора поступает сигнал низкой частоты, а с выхода элемента 7 (сигнал Х14) на вход обратного счета в течение отрицательной полуволны напряжения статора поступает сигнал высокой частоты. Таким образом, после окончания положительного полупериода напряжения статора на выходе счетчика 5 присутствует двоичный код, пропорциональный частоте напряжения статора, а после окончания обратного счета нулевое состояние счетчика 5 возникает в момент равенства фазных напряжений, т.е.

= О, Двоичный код с выхода счетчика 5 поступает на элемент 9. Сигналы с датчиков

13 и 14 поступают на формирователи 15 и

16, которые формируют логические сигналы

Х6, Х7, длительность которых равна длительности протекания тока через соответствующие тиристоры инвертора, Сигнал Хб соответствует длительности протекания тока через тиристор 31, а сигнал Х7 — через тиристор 29.

Во время коммутации тока с тиристора

29 на тиристор 31 оба тиристора находятся в открытом со тоянии. Интервал времени, когда эти тиристоры одновременно проводят ток,является углом коммутации у, Длительность сигнала Хя с выхода элемента 17 соответствует времени коммутации t, в гечение которого происходит коммутация тока. Сигнал Хя поступает на первый вход элемента 19, на второй вход которого поступает сигнал Х4. На выходе элемента 19 формируется последовательность импульсов

Хэ, количество которых пропорционально времени t y, С выхода элемента 19 сигнал Xg поступает на счетчик 22, код на выходе которого пропорционален ty Код с выхода счетчика

22 подается на вход регистра 23, выполняю«его роль запоминающего устройства. С выхода регистра 23 код поступает на вход сумматора 24. Логика работы счетчика 22 и регистра 23 обеспечивается с помощью элемента 18 и одновибраторов 20 и 21. На вход одновибратора 20 подается сигнал Х1о, представляющий инверсию сигнала Х8. Первый одновибратор 20 формирует короткий сигнал Х11 длительностью г1 < 1/fX4. С инверсного выхода одновибратора 20 сигнал поступает на вход одновибратора 21, который формирует на выходе короткий импульс Х12 длительностью г2 1/fX4. Сигнал

Xi >, поступающий на вход записи регистра

23,приходит после того, как счетчик 22 заканчивает счет импульсов, в результате чего содержимое регистра 23 обновляется и становится равным коду на его входе. После того, как в регистре 23 записан новый код, на R-вход счетчика 22 поступает импульс сброса Х12, который переводит счетчик в нулевое состояние. Код с выхода регистра

23, пропорциональный времени коммутации ту, поступает на вход сумматора 24, на второй вход которого поступает код с выхо1656646

Формула изобретения

Устройство для управления инвертором тока, содержащее датчики фазных напряжений по числу фаз, задающий генератор с выходами высокой и кратной ей низкой частоты, формирователи синхронных импульсов по числу фаз, вход каждого из которых подключен к соответствующему датчику

55 да задатчика 25, пропорциональный времени t y, необходимому для восстановления запирающих свойств тиристоров. Сумматор

24 суммирует укаэанные коды и передает сумму на входы элементов 9 блоков 4.

Формирование импульсов управления тиристорами инвертора осуществляется с запаздыванием на один период напряжения питания статора, поэтому для обеспечения необходимой точности достаточно обновлять информацию о длительности угла коммутации один раз за период.

Код с выхода сумматора 24 сравниваетсз с кодом счетчика 5, В момент равенства кодов на выходе элемента 9 появляется импульс, длительность которого определяется высокой частотой генератора 2.

Импульс с выхода элемента 9 поступает на первый вход элемента 10, на второй вход которого подается сигнал Xg с выхода формирователя 3, С выхода элемента 10 сигнал Х15 поступает на вход формирователя

11. Наличие элемента 10 необходимо для исключения появления ложного импульса.

На выходе формирователя 11 формируется импульс управления Х16 необходимой длительности, который через узел 12 поступает на соответствующий тиристор инвертора.

Сигнал Xis поступает на сброс счетчика 5 и триггера 6. Нулевой сигнал триггера 6 запрещает прохождение импульсов через элемент 7 на вход обратного счета счетчика 5 до конца соответствующего полупериода напряжения статора. Величина угла запаса д задается двоичным кодом с выхода за- З-" датчика 25. С увеличением выходной частоты инвертора величина угла запаса будет оставаться неизменной по времени. При увеличении времени коммутации ty пропорционально увеличивается код на выходе счетчика 22 и код на выходе сумматора 24, что приводит к увеличению угла опережения на интервал времени, равный длительности угла коммутации.

Устройство позволяет улучшить энергетические показатели инвертора и повысить его коммутационную способность за счет поддержания постоянного времени на восстановление запирающих свойств тиристоров.

50 фазного напряжения, блоки формирования сигналов управления по числу тиристоров инвертора тока, каждый из которых содержит реверсивный счетчик, RS-триггер, первый и второй элементы И вЂ” НЕ, выходы высокой и низкой частоты задающего генератора подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов

И-НЕ каждого блока формирования сигналов управления, в каждом из которых выходы первого и второго элементов И вЂ” НЕ подкл очены соответственно ко входам прямого и обратного счета реверсивного счетчика, R-вход которого соединен с выходом формирователя импульсов управления и с

R-входом RS-триггера, прямой выход формирователя синхронных импульсов каждой фазы соединен со вторым входом второго

: лемента И вЂ” НЕ и S-входом RS-триггера одного блока формирования сигналов управления и со вторым входом первого элемента

И вЂ” НЕ другого блока формирования сигналов управления, принадлежащих к одной фазе инвертора, инверсный выход указанного формиоователя синхронных импульсов соединен со вторым входом первого элемента И вЂ” НЕ одного блока формирования сигналов управления, =о вторым входом второго элемента И-НЕ и S-входом RS-триггера другого блока формирования сигналов управления, выход RS-триггера в каждом блоке формирования сигналов управления соединен с третьим входом первого элемента И вЂ” НЕ, выход формирователя импульсов управления предназначен для подключения через согласующий узел к управляющему входу соответсгвующего тиристора инвертора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик и повыш ния коммутационной способности, оно снабжено сумматором, задатчиком кода, регистром, счетчиком, двумя одновибраторами, элементом НЕ, двумя элементами

И, двумя формирователями логических сигналов, двумя датчиками токов фаз инвертора, каждый блок формирования сигналов управления снабжен элементом сравнения и элементом И, причем выход каждого датчика тока соединен со входом соответствующего формирователя логических сигналов, выходы которых соединены со входами первого элемента И, выход которого подключен ко входу элемента НЕ и к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом высокой частоты задающего генератора, выход элемента НЕ; подключен ко входу первого одновибратора. инверсный выход которого соединен со входом второго одновибратора, выход которого соединен с R-входом счетчика, счетный

1656646 вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход счетчика подключен ко входу регистра, вход записи которого соединен с прямым выходом первого одновибратора, выход регистра подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом задатчика кода, выход сумматора подключен к первому входу элемента сравнения в каждом блоке формирования импульсов управления, второй вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, выход элемента сравнения подключен к первому входу элемента И, второй вход ко5 торого соединен с прямым выходом формирователя, синхронных импульсов соответствующей фазы, выход элемента И подключен ко входу формирователя импульсов управления.

1656646 х 1б

Редактор В. Фельдман

Заказ 2311 Тираж 394 Подписное

BKVIVIill 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 х9

Х1 х1 х12

Х13

Х 19 х15

Составитель B. Миронов

Техред М.Моргентал Корректор О. Кундрик