Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты

 

Устройство относится к электротехнике, а именно к системам управления однополупериодными непосредственными преобразователями частоты. Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения преобразователя. Устройство содержит тиристоры 1 - 6, сетевые клеммы 7 - 9, асинхронный двигатель 10, блоки 11 - 13 формирования синхронизирующих импульсов, блоки 14 - 16 импульсно-фазового управления, блок 17 задания напряжения, блок 18 задания частоты, управляемый делитель 19, блок 20 формирования модулирующего напряжения, одновибраторы 21 - 26, элемент 6 ИЛИ 27, элементы И 28 - 33 и усилители-формирователи 34 - 39. Улучшение формы выходного напряжения КПЧ при регулировании угла управления тиристорами достигается за счет поддержания постоянства числа пульсаций сетевого напряжения, поступающих на выход преобразователя в течение единичного состояния модулирующего напряжения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

nt)s Н 02 М 5/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

64ЕИЮЗ лИИТН0- ИМ%Ч гi г И() I i=

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4382168/07 (22) 22.02.88 (46) 07.08.91, Бюл. М 29 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.А.Семченко, Н.М.Улащик и Б.И,ФираГО (53) 621.316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 720662, кл. Н 02 М 7/48, 1975.

Авторское свидетельство СССР

N 1372544, 26.02.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ (57) Устройство относится к электротехнике, а именно к системам управления однополупериодными непосредственными преобразователями частоты. Цель изобретения—

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

Цель изобретения — улучшение формы выходного напряжения преобразователя частоты.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 — выполнение блока формирования модулирующего напряжения; на фиг.3 — временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства.

Непосредственный преобразователь частоты, состоящий из тиристоров 1-6, вхо,.,!Ж,, 1669066 А1 улучшение формы выходного напряжения преобразователя, Устройство содержит тиристоры 1-6, сетевые клеммы 7-9, асинхронный двигатель 10, блоки 11-13 формирования синхрониэирующих импульсов, блоки

14-16 импульсно-фазового управления, блок

17 задания напряжения, блок 18 задания частоты, управляемый делитель 19, блок 20 формирования модулирующего напряжения, одновибраторы 21-26, элемент 6 ИЛИ

27, элементы 2И 28-33 и усилители-формирователи 34-39. Улучшение формы выходного напряжения КПЧ при регулировании угла управления тиристорами достигается за счет поддержания постоянства числа пульсаций сетевого напряжения, поступающих на выход преобразователя в течение единичного состояния модулирующего напряжения, 3 ил. дом подключенный к сетевым клеммам 7-9, а выходом — к асинхронному двигателю 10, Устройство управления (фиг.1) содержит блоки 11-13 формирования синхронизирующих импульсов, блоки импульсно-фазового управления (СИФУ) 14-16, блок 17 задания напряжения и блок 18 задания частоты. управляемый делитель 19, блок 20 формирования модулирующего напряжения, одновибраторы 21-26, элемент 6ИЛИ 27, элементы 2И 28-33, усилители-формирователи 34-39.

При этом прямые входы СИФУ 14-16 через соответствующие блоки 11-13 формирования синхрониэирующих импульсов подключены к сетевым клеммам 7-9, а вторые входы соединения между собой и подключены к выходу блока 17 задания

1669066 напряжения. Блок 18 задания частоты своими и выходами соединен с входами управляемого делителя 1У, управляющий вход которого подключен к выходу элемента

6ИЛИ 27, Вход блока 20 формирования модулирующего напряжения соединен с выходом элемента 6ИЛИ 27. Выход блока 20 формирования модулирующего напряжения подключен к первым входам элементов

2И 28-33, при этом вторые входы элементов

2И 28-29 соединены с выходами СИФУ 14 и входами одновибраторов 21-22, вторые входы элементов 2И 30-31 — с выходами СИФУ

15 и входами одновибраторов 23-24, а вторые входы элементов 2И 32-33 — с выходами

СИФУ 16 и входами одновибраторов 25-26, Выходы одновибраторов 21-26 подключены к входам элемента бИЛИ 27. Выходы элементов 2И 28-33 через усилители-формирователи 34-39 подключены соответственно к управляющим электродам тиристоров 1-6.

Блок 20 формирования модулирующего напряжения (фиг.2) состоит иэ элемента 2И

40, двоичного счетчика 41, элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44, элемента И-НЕ 45.

При этом выход элемента 2И 40 соединен с счетным входом двоичного счетчика

41, вход сброса которого подключен к выходу управляемого делителя 1 9. Выходы счетчика 41 соединены с первыми входами элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44. вторые входы которых подключены к соответствующим (n-1) выходам блока 18 задания частоты. Выходы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44 соединены с входами элемента И-НЕ 45, выход которого является выходом блока 20 формирования модулирующего напряжения и подключен к первому входу элемента 2И 40 и к первым входам элементов 2И 28-33, Второй вход элемента

2И 40 соединен с выходом элемента 6ИЛИ

27.

На фиг.1-3 обозначены: ХА, Хв, Хс— выходные сигналы блоков 11-13 формирования синхронизирующих импульсов с удвоенной частотой сети; áf0 — выходной сигнал элемента 6ИЛИ 27; fa — выходной сигнал управляемого делителя частоты 19; UM — модулирующее напряжение на выходе блока

20; Ugg, О,, Ugg, ив, Ugp, Ц с — выходные сигналы СИФУ 14-16; У1-Ув — сигналы включения с индексами, соответствующими номерам тиристоров; V, Ub. U — выходные напряжения НПЧ.

Устройство работает следующим образом, На клеммы 7-9 подаются фазные напряжения источника питания 0д, Va, Ос. Блоки

11-13 преобразуют фазные напряжения в последовательности синхронизирующих

55 импульсов с удвоенной частотой сети Хд, Хв, Хс (синхроимпульсы формируются в моменты перехода фазных напряжений через ноль) (фиг.3). СИФУ 14-16 на основании входного сигнала от блока 17 задания напряжения и соответствующих входных сигналов Хд, Хв и Хс от блоков 11-13 вырабатывают сигналы 0 „. U, Ugg, Цв, U, 0„ г (фиг.3). которые разрешают включение (при совпадении их единичного состояния с единичным состоянием сигнала U<) соответствующих тиристоров 1-6.

По переднему фронту (О/1) сигналов

14д, Ц, lb, 0> ц, U „. V îäíîâèáðàòîðû

21-26 формируют короткие импульсы, которые суммируются на элементе 6ИЛИ 27. Импульсы с частотой 610 с выхода элемента

6ИЛИ 27 поступают на вход управляемого делителя 19, который формирует выходной импульсный сигнал 1д с частотой, в N раз меньшей частоты входных импульсов (фиг.3). Коэффициент деления N определяется кодом, поступающим с блока 18 задания частоты на входы управляемого делителя 19 (управляемый делитель частоты может быть построен на основе счетчика с коэффициентом пересчета, задаваемым кодом с выхода блока 18), Выходные импульсы управляемого делителя 19, имеющие частоту 64/N, поступают на один из входов блока

20 формирования модулирующего напряжения (вход R двоичного счетчика 41, который служит для установки счетчика в нулевое состояние), На счетный вход С счетчика 41 через элемент 2И 40 поступают импульсы с частотой 6fp, которые он начинает считать (сигнал U> при этом равен единице). На вторые входы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ

42-44 с выхода блока 18 задания частоты подается код N, сдвинутый вправо на один разряд, Поэтому при четных значениях N код на входах элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44 принимает значение N/2, а при нечетных значениях N-(N-1)/2. Когда на выходах счетчика 41 (на первых входах элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44) код станет равным коду на вторых входах элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44, на их выходах появятся сигналы логыческой единицы, а сигнал UM станет равным нулю и, тем самым, он запретит счет импульсов áfo

Когда на R-вход счетчика 41 придет единичный импульс 1д, он возвратит счетчик в исходное нулевое состояние, сигнал U> станет равным единице и счет повторится аналогичным образом. В результате. частота сигнала U составляет 64/N, а относительная продолжительность А единичного значения сигнала U определяется при четных значе1669066 ниях N как А -NT1/12, при нечетных значениях N — как А - (N-1)T1/12, где T1 — период напряжения питающей сети. Частота выходного напряжения преобразователя определяется по формуле (fo- б) 6 f1 N — 6

f2- f1 — fH - f1 — — = — f1.

N й

Выходные сигналы СИФУ 14-16 О.ь1, U g, U g, UJ>, Uzr, О, qи сигнал 0>, пройдя через элементы 2И 28-33 и усилители-формирователи 34-39, обеспечивают включение соответствующих тиристоров 1-6. Выходные напряжения НПЧ Ua, Ub, Uc при этом имеют вид, показанный на фиг.3 (выходные напряжения 0, Ub, Ос изображены для случая N-10), при этом выходная частота преобразователя fg- 0,4f1. Прямоугольные и симметрично сдвинутые сигналы 0(1y 0(1)ь.

U(i)c, изображенные на фиг.3, имеют частоту, равную частоте основной гармоники выходного напряжения преобразователя.

Из диаграммы фиг.3следует,,что при синхронизации сигнала 0> от выходных сигналов СИФУ Цу, 0(я ° 0 и фв, О. с ° 0.(с обеспечивается поддержание практически постоянной величины скважности А во всем диапазоне регулирования а.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает улучшение формы выходного напряжения ЕПЧ при регулировании угла управления тиристорами за счет поддержания постоянства числа пульсов сетевого напряжения, поступающих на выход преобразователя в течение единичного состояния модулирующего напряжения.

Формула изобретения

Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты, состоящим из трех пар встречно-параллельно включенных тиристоров, содержащее три блока импульсно-фазового управления, каждый иэ которых имеет прямой и инвертирующий выходы, управляющий и синхрониэирующие входы, каждый из которых через соответствующий блок синхронизации подключен к одной иэ шин питающего трехфазного напряжения, а каждый управляющий вход каждого блока импульсно-фа5

50 эового управления подключен к выходу блока задания напряжения, блок задания частоты с п-разрядным двоичным кодовы.я выходом, управляющий делитель частоты с одним счетным входом и и выходами управ. ления, подключенными к соответствующим выходам разрядов блока задания частоты, блок формирования модулирующего напряжения, состоящий из двоичного счетчика, элемента 2И, первый вход которого является входом блока модулирующего напряжения, (и-1) элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ и (и-1)-входового элемента И-НЕ, выход элемента 2И подключен к счетному входу двоичного счетчика, вход сброса которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, (п-1) выходов соответствующих разрядов двоичного счетчика соединены с первыми входами (п-1) элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы которых подключены к соответствующим (и-1) выходам блока задания частоты, выходы (n-1) элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с входами (n-1)-входового элемента И-НЕ, вь:ход которого является выходом блока формирования модулирующего напряжения и подключен к второму входу его элемента 2И. а также к-первым входам шести элементов

2И, вторые входы каждой пары которых подключены к прямым и инвертирующим выходам соответствующего блока импульсно-фазового управления, выходы каждой пары элементов 2И через соответствующие им пары усилителей-формирователей подключены к клеммам для подключения управляющих электродов пары тиристоров непосредственного преобразователя частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения формы его выходного напря <ения, в него введены шесть одновибраторов и шестивходовый элемент ИЛИ, при ем входы каждой пары одновибраторов подключены к прямому и инвертирующему выходу соответствующего блока импульсно-фазового управления, а выходы одновибраторов подключены к входам шестивходового элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу управляемого делителя частоты и входу блока формирования модулирующего напряжения.

1669066

1669066 fo

3д цм

Составитель Е.Калинкин

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 2659 Тираж 37+ 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