Ступенчатый регулятор мощности трехфазного напряжения

 

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использова1 ч:к но для регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя . Сущность изобретения: в устройстве блок синхронизации 4 выполнен в виде m последовательно соединенных удвоителей частоты трехфазного напряжения, каждый из которых содержит три формирователя межфазных напряжений 8-10, шесть инверторов 11-16 гармонического напряжения, двенадцать детекторов-формирователей 26-37, шесть элементов И 17-22 и три элемента ИЛИ 23-25 с выделением первой гармоники , связи между которыми выполнены таким образом, что позволяют в каждом удвоителе использовать информацию как о положительных , так и об отрицательных полуволнах фазных напряжений сети, что в свою очередь позволяет трехфазное напрясл С sj on о со 1 4 t t )

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАл ист ич е ских

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 F 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3

Ql

СО V ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828251/07 (22) 23,05.90 (46) 23.08.92. Бюл. N. 31 (71) Научно-исследовательский институт бытовой видеотехники и Воронежский государственный университет им. Ленинского комсомола(72) Е.П, Плаксин и И.Е.Хохлова (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1348806, кл. G 05 F 1/66, 1987, Авторское свидетельство СССР

М 851287, кл. G 01 P 29/18. 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 1543395, кл. Н 02 М 5/257, 1988. (54) СТУПЕНЧАТЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть испольэова„„SU„„1756874 А1 но для регулирования. частоты вращения трехфазного асинхронного электродвигателя. Сущность изобретения: в устройстве блок синхронизации 4 выполнен в виде m последовательно соединенных удвоителей частоты трехфазного напряжения, каждый из которых содержит три формирователя межфазных напряжений 8-10, шесть инверторов 11 — 16 гармонического напряжения, д вен адцать детекторов-фо р ми ро вател е и

26 — 37, шесть элементов И 17-22.и три элемента ИЛИ 23 — 25 с выделением первой гармоники, связи между которыми выполнены таким образом, что позволяют в каждом удвоителе использовать информацию как о положительных, так и об отрицательных полуволнах фазных напряжений сети, что в свою очередь позволяет трехфазное напря1756874 жение представить в виде однополярного однофазно-импульсного напряжения, которое используется как для логического синтезирования напряжения, удвоейного па частоте; так и для напряжения, исхаднога для формирователей последовательностей. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения трехфазного. асинхронного электродвигателя, Известно устройство импульсного регулировайия мощности в m-фаэной сети беэ нейтрали, которое содержит управляемые ве нтили и систему упр авления; са стоящую из последовательйо соединенных"синхронизатора; связайного с питающей сетью, и 10 формирователя импульсов, а также m мнаговходовых "логических схем совпадения, . первые входы кбтарых соединены с синхронизатором, причем между синхронизатором и формирователем импульсов включен 15 счетчик, ме)кду схемами coàïçäåíèÿ и входами управляемых вентилей включен шифратор, между формирователем импульсов и схемами совйадения включены m-фазный распределитель и триггер. Выходы распре- 20 делителя подключен" к вторьгм взводам схем совпадения,.п рямбй выход триггера соединен с третьими входами схем совпадения, первый вход триггера пбдключей"к выходу формирователя ймпульсаЬ, э второй вход триггера соединен с выходом второго счетчика, подключенного через элемент ИЛИ к выходам всех схем совпадения. Устройство содержит также два накапливающих сумматора и элемент ИЛИ, триггер снабжен треть- 30 им входом, причем первый вход служит входом синхронизации, второй вход — входом установки нуля, третий вход- информационным входом, второй счетчик-выпОлнен с управляющим входам; тактовые входы на- 35 капливающих сумматоров и вход синхронизации триггера подключены к выходу формирователя импульсов,: параллельные выходы сумм и переноса старшего разряда первого накайливающего сумматора соеди- 40 ненй с параллельными входами формирователя импульсов, а второго накапливающего сумматора — с параллельными входами второго счетчика и через элемент ИЛИ с информационным входом триггера, параллельные 45 входы первого накапливающего сумматора подключены к шинам сигнала интервала регулирования, а параллельные входы второго управляющих сигналов, каждый из которых, кроме первого, выполнен на трех элементах

И 5, а первый — на шести элементах И 5, что позволяет повысить эксплуатационную наде>кность и упростить конструкцию регулятора. 2 ил, накапливающего сумматора подключены к шинам сигнала управления.

Недостатком известного устройства явlIABTcA сложность конструкции, обусловленная необходимостью разработки для генерирования управляющих напряжений целой системы управления с множеством преобразований, вовлекающих большое число радиоэлементов со сложными взаимосвязями, что вызвано использованием для генерирования управляющих напряжений фаэных напряжений без учета тех напряжений, которые обусловлены сдвигом фаз исходной сети.

Известно также устройство для контроля чередования фаз трехфазного переменного напряжения, содержащее три формирователя-ограничителя, подключенные входами к фазам трехфазного источника . переменного напряжения, исполнительный элемент, D-триггер и инвертар, причем D- и С-входы D-триггера соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей-ограничителей, R-вход через инвертор — с выходом . третьего формирователя-ограйичителя, а выход D-трйггера подключен к входу исполнительного элемента.

НедОстатком известного устройства является низкая эксплуатационная надежность, так как фазные и инвертированные фазные напРяжения используются частично при генерйровании управляющих напряжений, что исключает возможность выявления и использования напряжений, обусловленных своим существованием естественному сдвйгу фаз напряженйя питающей сети, из которых указанные напряжения выделяются.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство регулирования m-фазнога напряжения, со-. держащее синхронизатор, входы которого подкл,ючены к питающей сети, двоичный счетчик, генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом счетчика, элемент сравнения, входы которого соединены поразрядно с информационными вы5 1756874 ходами счетчика, цифровой регулятор, ин- хОдом формирователя межфазного напряформационный выход которого соединен-с жения, связанного входами с выводами для вторыми входами элемента сравненйя, m - подключениядвухдругихфаз,.первыевходы формирователей сигналов управления," уп- . каждого из трех других элементов И соедиравляемые м ы, управляющие электро- 5 нены через соответствующие инверт6р и деды которых подключены к выходай тектор-формирователь с выводом для формирователей сигналов управления, вхо- подключения со6тветствующето фазного ды — к питающей сети, а выходы — к выход- напряжения, вторые выводы упомянутых ным выводам, блок выделения фронта, элементов И соединены через соответствувходы которого подключены к выходам сйй=. 10 ющий детектор-формирователь с выходом хронизатора,а выход — кобнуляющемувхо- формирователя межфазного напряжения, ду двоичного счетчика, программируемая связанного входами C выводами для подлогическая матрица, первые входы котоиой. ключения двух других фаз, выходы элеменсоединены с выходами синхронизатора, тов И, первые входы которых связаны с втор и ход — с выходом элемента сравйе - 15 выводами для подключения одной и той же ин нияитретий вход-состаршими разрядами фазы, соединены с соответствующими о. формационного выхода цифрового регу- дами одного и того же элемента ИЛИ вхр,авыходысвязанысформирователя- элемента ИЛИ, связанного через первые ми сигнала управления, ., входы соответствующих элементов И с выОсновным недостатком прототипа яв- 2р водом первой фазы, является выводом для ляется частичное использование синхрони- подключения первой фазы следующего удзатором информации, заложенной в воителя частоты, выходиой вывод элемента напряжениях питающей сети, что для гене- ИЛИ, связанного через первые входы соотрирования управляющих импульсов йапря-: ветствующего элемента И с выводом жения повлекло за собой применение 5 третьей фазы, является выводом для подгенератора импульсов напряжения, двоич-. - - ключения второй фазы следующего удвоитеного счетчика, элемента сравнения,- цифро- ля частоты, а формирователь управляющего вого регулятора., m формирователей напряжениявыпслненввидегпформировасигналов управления, блока выделения телей последовательностей .управляющих фронта, программируемой логической мат- о сигналов, выход каждого из которых соеди. рицы, сложных связей между ячейками, что нен с соответствующим" входом исполни. приводит -к снижению эксплуатационной. тельного элемейта, выход которого надежности ст ойства. д у ройства.. формирует выходной вывбд формирсвателя

Целыю изобретения является повыйe-. - управляющег6 напряжеййя, йри этом кажние эксплуатационной надежности и упро- >5 дый из формирователей последовательнощение конст к ии. трукции.: сти управляющих слгналов содержит три

Поставленная цель достигается тем;что элемента И, первые входы каждого из котов ступенчатом регуляторе мощности трех-. Рых соединены через соответст и ф напряжения, содержащем треМ- тектор-формирователь соответствующего чазный регулирующий оРган, блок 40 удвоителя частоты с соответствующим фазсинхронизации, связанный входами с выво- ным выводом соответствующего удвоителя дами для подключения трехфазной сети, и частоты, вторые вйводы упомянутых элеменформирователь управляющето напряже- . тов И соединены через соответствующие дения, вйход которого соединен с входом уп- . текторы-формирователи соответствующего равления регулирующего органа, блок 45 удвоителя частоты с формирователем межсинхронизации выполнен в виде rn послед=:.: фазного напряжения, связанного входами с вательно соединенных удвоителей частоты опережающей и той же фаз трехфазного напряжения, где а — число сту- .. мирователь последовательности управляюпеней регулирования, каждый из которых. щйх сигналов со р три формирователя межфазных 5О дополни ельныхэлементаИ, входы которых напряжений, шесть инверторов, шесть зле- связаны через соответствующие детекторыментов И, три элемента ИЛИ и двенадцать ..:формирователи и инверторы соответствуюдетекторов-формирователей, при этом пер- . щего умножителя.частоты с теми же вые.входы каж ого из т е д го из трех элементов И, выводами, что и соответствующие выводы соединены через соответствующий детек- 5 основныхэлементов И,элементы И каждого тор-формирователь с выводом для подклю- )-го формирователя последовательности упчения соответствующего фазного равляющих сигналов, где 3 t m со енапряжения, вто ые вх т содермент в р входы упомянутых зле- . жат I входов, причем одноименные о И через соответствующий инвертор элементов И каждого формирователя, кровходы идетектор-формирователь соединены с вы- ме первых двух, объединены и соединены через соответствующий детектор-формиро- вательностей управляющих сигналов ватель с формирователем межфазного HB- 5,1...5.m, первый из которых содержит пряжения, связанного входами с первой и шесть 5.1,1„.5.1,6, а последующие по три второй фазами (i-2)-го удвоителя частоты, элемента И 5,rn.1...5.m,3 {m = 2,3...), выходы где ) — номер входа элемента И, кроме того, 5 каждого из указанных формирователей повыводы элементов И каждого из формиро- следовательностей объединены и подклювателей последовательности управляющих чены к входам регулирующего органа 6, а импульсов соединены с соответствующим входы — к соответствующим выходам удвоивходом элемента ИЛИ, выход которого яв- телей блока 4 синхронизации. ляется вйходсным выводом соответствугоще- 10 Устройство работает следующим обраго формирователя последовательности зом. управляющилх импульсов. " При появлении на шинах 1-3 сети наНа фиг. 1 представлены диаграммы на- пряжения питания на выходах детекторовпряжений; на фиг. 2 — электрическая схема формирователей 26-37 появляются ступенчатого регулятора мощностй трех- 15 логические сигналы а, б, в; г, д, е (фиг. 1) фазного йалпряжения; .: совпадающйе с положйтелтьными полуволНадиаграммах(фиг,1)представлены:а, нами фазных, инвертированных фаэных, б — напряжения на выхОдахдетекторов-фор- межфаэных и инвертировайных межфазных мирователей и формирователей управляю- напряжений, которые попарно группируютщих сигналов первого удвоителя, в, r — 20 ся по признаку совпадения во временитоль- напряжения на выходах детекторов-форми-: ко на участках 1/2 х оси к и рователей и формирователей управляющйх соответстаенйо группам подаются на входы сигналов второго удвоителя; д; е — напряже- элементов И 17-22, с выходов которых полния на выходах детекторов-формйровате- учают ймпульсные напряжения длительнолей и формирователей управляющих 25 стыо1/2 к, выходыукаэанныхэлементовИ сигналовтретьегоудвоителя;ж,з,и-йалпря- попарно объедйняются по признаку формижениянавыходерегулирующегоорганапри рования трехфазного напряжения на перивключении первой, второй и третьей ступе- оде 2 лудвоенной частоты по сравнлению с ней ограничения мощндости. — " - - исходной, которое после филтьтрации фильУстройство содержит "выводы 1-3 для 30 трами 23-25 обращается в выходное трехподключения трехфазной сети, блок 4синх- фаэное гармоничеСкое напрятжение рониэации, связанйытй входами с выводами соответствующего удвоителя. Одновремен1 — 3 для подключения трехфаэной сети, фор- но выхбды детекторов-формирователей 26— мирователь 5 управляющего нлапряжения, 37 группирувтся rio признаку выходы которого соединены"c âõîäàìè уп- 35 формирования уйрл авляющих регулируюравления регулиру которогосоедиенейыс входами вентилей на- но пода|отся . на элементы И выполнен в виде последователь|о соеди- равляющих напряжелний, с выходов которых ненных удвоителей 4.1..л4,в частоты трех- 40 йапрляжсения подаются на управляющий фанэното" нап jяжения, где - -число вход управляюжщего нагрузкой 7 органа 6 ступеней регултирования, каждый иэ кото- (диатраммыо ж,з, и, фиг.1). рых содержит три фоерслмироователя 8 — 10 межфазных напр"ян"же йиой, в"ходами Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я подключенных к выходам cîîòâåòñòâóþùå- 45 го трехфазного йапжряженсия, шесть аналога- Ступенчатый релгулеятор мощности треха нил содержит т ЕорМироаателед лсследо1756874

10 три формирователя межфазных напряже- лов, выход каждого из которых соединен с ний, шесть инверторов, шесть элементов И, соответствующим входом исполнительного три элемента ИЛИ и двенадцать детекто-. элемента, выход которого формирует выров-формирователей, при этом первые вхо- ходной вывод формирователя управляющеды каждого из трех элементов И соединены 5 го напряжения, при этом каждый из через соответствующий детектор-формиро- формирователей последовательности упватель с выводом для подключения соответ- равляющих сигналов Содержит три элеменствующего фазного напряжения, вторые та И первые входы каждого из которых входы упомянутых элементов И через соот- соединены через соответствующий детекветствующий инвертор и детектор-форми- 10 тор-формирователь, соответствующего удрователь соединены с выходом воителя частоты с соответствующим формирователя межфазного напряжения, фазным выводом соответствующего удвоисвязанного входами с выводами для под- теля частоты, вторые" вйводы упомянутых ключения двух других фаз, первые входы элементов И соединены через соответствукаждого из трех других элементов И соеди- 15 ющие детекторы-формирователи соответстненычерезсоответствующиеинверториде- вующего удвойтеля частоты с тектор-формирователь с выводом для формирователем межфазного напряжения, подключения соответствующего фазного связанного входами с опережающей и той напряжения, вторые выводы упомянутых же фазой, первый формирователь последоэлементов И соединены через соответству- 20 вательности управляющих сигналов содерющий детектор-формирователь с выходом жит три дополнительных элемента И, входы формирователя межфазного напряжения, которых связаны через соответСтвующие связанного входами с выводами для под- детекторйформирователи и инверторы соключения двух других фаз, выводы элемен- ответствующего умножителя частоты с теми тов И, первые входы которых связаны. с 25 же выводами, что и соответствующие вывовыводами для подключения одной и той же . ды основных элементов И, элементы И кажфазы, соединены с соответствующими вхо- дого 1-ro . формирователя дами одного и того же элемента ИЛИ, выход . последовательности управляющих сигнаэлемента ИЛИ, связанного через первые лов, где 3 <:1 m, содержат l входов, привходы соответствующих элементов И с вы- 30 чем одноименные входы элементов И водам первой фазы, является выводом для каждого формирователя, кроме первых подключения первой фазы следующего уд- двух, объединены и соединены через соотвоителя частоты, выход элемента ИЛИ, свя- ветствующий детектор-формирователь с занного через первые входы формирователем межфазного напряжения, соответствующих элементов И с выводом 35 связанного входами с первой и второй фавторой фазы, является выводом для подклю- зами (!-1)-ro удвоителя частоты, где l — нолементов, кроме того, выходы чения третьей фазы следующего удвоителя мер входа элементов И, к оме т г, частоты, выходной вывод элемента ИЛИ; элементов И каждого из формирователей связанного через первые входы соответст- последовательности управляющих импульвующего элемента И с выводом третьей фа- 40 сов соединены с соответствующим входом зы, является выводом для подключения элемента ИЛИ, выход которого является вывторой фазы следующего удвоителя часто- ходным выводом соответствующег ф, ф р рователь управляющего напряже- рователя последовательности ния выполнен в виде формирователей управляющих импульсов.. последовательностей управляющих сигна- 45

1756874

11 1

1 f l t

1 !

I i

I I I 1

i

1 111

11 1 111

I l l

< 1

I 1I

f l I

l < Ii l

t l i 1 1!1

1

1 !

«

1 111

111

1< I

1 I! !11 !11

Ii< 1 1<1

li l 1 Il t!

111

I,р 11

f l I

111

tt ff!

11

l l

Ф/д! I.91! !

111

11 !1!! 11

ГТ\

At 1

111

1! !

1 !

I.

l

11

1 t

Х!!

1 < °

i 1

I 1

< г.д фЬ12. /

h

8 г

aor

1 ао(1!! !

6OZ I1I со(С02

111 111

a((1

О<г 1 ! 111

bl< (<1 1 (, 8(2 (! 1, и -т-, C<ã 111

l i l 111

11 I I

О! ! Ig l l f

О2( ог2 й(ll

8Л 111 с2(С22

111

+3(f i1 l I ада

8н йа., 11

СЗ(СЗ2 I l

a« оФ2

8 (i f

8ФЛ lf

c r((СФР

I i

05(<<52 П Г

Ф

853

СИ

С 52

1

I 1«!

Г fil 1

111

1 i

1

I I т (на ago) 1 l 111

f l 1

111

1

I I

1756874 Л

1756874

1756874

Редактор Л.Гратилло

1. Заказ 3088 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарийа, 101

p(м."

Составитель E.Ïëaêñèí

Техред ММоргентал Корректор Е.Папп