Устройство для управления вентильным преобразователем частоты в системе векторного подчиненного регулирования

 

Ф

Ъ в я- м. А и и е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик п>764093 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 1004.79. (23) 2747371/24-07 (5>) М.с присоединением заявки ¹

Н 02 P 13/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1509.80„бюллетень ¹ 34 (з) УДК 621.314.

° 58 (088.8) Дата опубликования описания 180980 (72) Авторы изобретения

В. 8. Алексеев, В. A. Дартау, Ю. П. Павлов и В. В. Рудаков

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г. В. Плеханова (73) Заявитель

/ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ BEHTHJIBHHN

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ В СИСТЕМЕ

ВЕКТОРНОГО ПОДЧИНЕННОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ

Изобретение относится к управлению автоматизированными электропри- . водами и может быть использовано дпя управления преобразователем частоты в системе векторного регулирования 5 скорости вращения машин.. переменного тока, а также в обычных аналоговых системах частотного регулирования.

Известно устройство, состоящее из последовательно соединенных блока 30 векторного управления, векторного анализатора, преобразователя фаз, формирователя (узких) импульсов и выходного распределительного устройства, соединенного с управляющими электродами тиристоров в oooTBeTcTBHH c по-. рядком коммутации фаэ И.

Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей(сложность реализации 20 запуска из-. за отсутствия управляющих

;импульсов, а следовательно и потока

;при нулевой скорости, ненадежная

::,коммутация при низких скоростях и т. д) . 25

Известно также устройство, содер-. жащее последовательно соедйненные блок векторного управления, векторный анализатор и угловое коммутирую,щее устройство, связанное с управляю=30

2 щими электродами тиристоров инвертора вентильного преобразователя час-, тоты (ВПЧ):: в соответствии с порядком чередования фаз (2).

Недостатки данНОго у тройства заключаются в том, что схема формирования импульсов (без заполнения) обусловливает повыаенные энергетические затраты на управление и,не предусматривает реализацию широтноимпульсного регулирования напряжения инвертора на полностью управляемых вентилях. Кроме того, угловое коммутирующее устройство не предусматривает управление инвертора аналоговым сигналом, что необходимо для создания преобразователя, пригодного для векторных и обычных систем, а также устройство отличается сложHocTbN: содержит угловое коммутирующее устройство, включающее блок векторного поворота, состоящий из четырех множителей и двух усилителей (ОУ), блок деления, функциональный преобразователь.

Наиболее близким к изобретению является устройство содержащее векр торный анализатор, вход которого соединен с блоком векторного управления, а выход со входом углового

7б4 коммутирующего устройства, состоящего иэ двух блоков умножения; первые входы которых подсоединены к выходам векторного анализатора, вторые к выходам преобразователя фаэ, выходы через суммирующий усилитель и пропорционально -интегральный регулятор ко входу вентильного преобразователя, -e вход преобразователя фаэ подсоединен1 к выходу вентильного преобразователя частоты P).:

Однако для реализации устройства необходим безынерционный, обеспечивающий гальваническую развязку с сило- вой частью,. датчик напряжения ВПЧ,, сложность исполнения которого обусловлена несинусоидальиостью напряжения ВПЧ. Кроме того, выполнение промежуточного преобразования управляющего сигнала переменного тока в ана логовый для последующего преобразова-;

"ния последнего в импульсный в стандар- 20 тной системе управления ВПЧ обуслоВ- ливает повышенные энергетические затраты на управление. Устройство со стандартной системой управления.преобразователем частоты на постоянном токе не отвечает ряду требований, предъявляемых к йекоторым системам, и имеет ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей 30 устройства..:": -

Поставленная цель достигается- тЕм, что устройство для управления вентильным преобразователем частоты в системе. векторного подчиненного ре» 35 гулирования снабжено источником моду-, лирующего сигнала, блоком управления частотой и блокОм управлениЯ импульсами, а угловое коммутирующее уст ройство снабжено формирователем им- 40. пульсов, синусно-косинусным генератором и суммирующим апериодическим усйлителем, первый вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрального регулятора, второй вход-с,, ;блоком управления частотой, а выход 45 ,со входом синусно-косинусного генератора, выходы которого соединены-. со вторыми входами блоков перемноже.— ния и входами преобразователя фаз, выходы которого подсоединены ко вхо- 50 дам формирователя имйульсов, на другие входы которого подключены источник модулирующего сигнала и блок управления импульсами.

- J .. Кроме того, в Устройстве для уп" " "равления вентильным преобразователем, частоты формирователь содержит для каждого вентиля преобразователя частоты каналы, каждый из которых вы- полнен на двух компараторах, выхо- 60 ды .которых подключены к элементу И, неинвертирующий вход первого компара"гора подключен к одному из выходов преобразователя фаэ, а инвертирунхаий вход второго компаратора к другому 65

093

I выходу преобразователя фаэ, напряжение на котором сдвинуто на 120 град. эл., его неинвертирующий вход соеди нен с блоком управления импульсами, а инвертирующий вход первого компаратора с источником модулирующего сигнала.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство состоит из векторного анализатора 1, входы которого подключены к выходам блока 2 векторного управления, а выходы подсоединены к первым входам блоков 3 и 4 перемножения и к выходу канала напряжения вентильного преобразователя 5 частоты. Выход множителя 3 соединен с инвертирующим,а выход множителя 4 с неинвертирующйм входом суммирующего усилителя б, выход которого подключен ко входу пропорционально-интегрального регулятора 7. Выход регулятора

7 пбдсоЕдйнен к первому инвертируЮмему входу суммирующего апериодического усилителя 8, второй инвертирующий вход которого соединен с блоком

9 управления частотой, а выход - со входом-синусно-косинусного генератора

10, выходы которого соедйиены со вторыми входами блоков 3 и 4 перемножения и входами преобраээьвателя

11 фаз. Вйходы преобразователя 11 фаэ подсоединены ко входам формиро вателя 12 импульсов, состоящего иэ

"шести одинаковых каналов 13-18. При этом канал j, где j = 0,1...5, содержит два компаратора 19 и 20 и эле-менг 21 И, причем неинвертйрующий вход компаратора 19 соединен с выходом j преобразователя. 11 фаз., а

era инвертирующий вход" соединен с ис точником 22 модулйрующего сигнала, ййвертйрующий вход компаратора 20 соединен с выходом К преобразователя

11 фаэ,где Ij+2 mod (б>,. его неинвертирующий вход соедйнен с блоком .

23 управлеййя импульсами, а выходы компараторов 19 и 20 соединены со входами элемента 21 И. Выходы элементов 21 и всех каналов 13-18 соедийены с выводами выходного устройства

24 инвертора вентильного преобразователя 5 частоты. Блоки 3 и 4 черемис»: жения, уСилители б и 8, регулятор 7, генератор 10, преобразователь 11 фаэ и формирователь 12 импульсов образуют угловое коммутирующее устройство 25.

Устройство работает следующим образом. е

Выходные сигналы 02 и 02 из блока

2 векторного управления подаются на вход векторного анализатора 1, преобразующего эти сигналы в сигнал управления напряжением вентильного преобразователя частотыfUglи двухфазную систему синусоид в!п Р, сов Р .двухфазная система синусоид поступает на блоки 3 и 4 перемножения,которые перемножают задающие эна764093 б

Формула изобретения

1. Устройство для управления вентильиым преобразователем частоты в системе векторного подчиненного регулирования, содержащее векторный анализатор, вход которого соединен с блоком векторного управления, выход со входом углового коммутирующего устройства, состоящего из преобразователя фаз, соединенных.с ним двух ,блоков перемножения, первые входы которых подсоединены к выходам век-, торного -анализатора, выходы через суммирующий усилитель к пропорционально-интегральному регулятору, а выходы углового коммутирующего устройства подсоединены к выводам для подключения вентильного преобразователя частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено источником модулирующего сигнала, блоком управления частотой и блоком управления импульсами, а угловое коммутирующее устройство снабжено формирователем импульсов, синуснокосинусным генератором и суммирующим апериодическим усилителем, первый вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрального регулятора, второй вход - с блоком управления частотой, а выход со входом синусно-косинусного генератора, выходы которого соединены со вторыми входами блоков перемножения и входами преобразователя фаз, выходы кото,рого подсоединены ко входам форми- рователя импульсов, на другие входы которого подключены источник модули рующего сигнала и блок управления импульсами.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что формирова- .. тель содержит для каждого вентиля преобразователя частоты каналы, каждый из которых выполнен на двух компараторах, выходы которых подключены к элементу И, неинвертирующий вход перчения s i nN+, соя Р с текущими .значениями cos Р, s i n+ частоты и фазы напряжения на выходе синуснокосинусного генератора 10. Разность .сигналов блоков перемнбжения sin Р

»»соя » - cost ° s»л Р,;,, вычисляем. ° % t мая в суммирующем усйлителе б, через регулятор 7 и апериодический усилитель 8 попадает на(частотный)вход синусно-косинусногр генератора 10„ осуществляя фазировку сигналов на выходе с сигналами на входе генератора 10. На вход суммирующего усилителя 8 подается также аналоговый сигнал с выхода блока 9, которым можно задавать частоту генератора 10.

ДвухФазная система синусоид sin+» 1з ,соь Р+ с выхода генератора 10 по ступает на вход преобразователя 11 фаз, с выхода которого шестифазная система, сдвинутых друг относительно друга на 60 град. эл. синусоид, по- 20 ступает на входы каналов 13-18 формирователя 12 импульсов. В каждом канале на неинвертирующий вход первого компаратора 19 поступает синусоидальный сигнал с выхода j преобразователя »5

11 фаз, отстающий по фазе на 120 град. ,эл. относителвно сигнала, подаваемого

C выхода f преобразователя 11 фаз на инвертирующий вход второго компаратора 20. На выходе компаратора

19 формируются прямоугольные положи тельные импульсы длительностью

180 град.эл. (при отсутствии сигнала на выходе источника 22), а на выходе компаратора 20 формируются прямоугольные положительнйе импульсы, длительность. которых изменяется, когда на его неинвертируйщий вход поступает управляющий сигнал с выхода блока 23. С выхода компараторов

19 и 20 сигнал поступает на входы ; .40 элемента 21 И, с выхода которого снимаются управляющие импульсы, длительность (% ) которых зависит от величины управляющего сигнала (U>) с йыхода схемы.23 управления. При 4

:Уу= О, % =120 град.эл.,при V> =V » ф,„- =180 град.эл.,а при Ч =Ч„„» 7 у =0» что йспользуется для предотвращения аварийных режимов.

Если с выхода источника 22 сйгна- 50 ла на инвертирующий вход компаратора

19 поступают положительные импульсы модулирующего напряжения, то с его выхода на вход элемента 21 И поступает последовательность импульсов несущей частоты длительностью

180 град.эл., а с выхода последнего, представляющего собой выход углового коммутирующего устройства 25 на вывод выходного устройства 24 инвертора преобразователя 5, поступает 60 управляющий пакет импульсов длительность которого может быть задана.

Использование изобретения позвоt ляет создать частотный электропривод иа принципах подчиненного векторного

1 -" регулирования, йрименяя вентильный

l преобразователь частоты, снабженный автономным инвертором напряжения или тока с любым способом коммутации, для формирования динамических процессов и машинах переменного тока.

При этом может быть, использовано широтно-импульсное регулирование напряжения инвертора на полностью управляемых вентилях. Применение для управления инвертором вентильного преобразователя частоты предлагаемого устройства позволяет создать универсальную систему. управления вентильным преобразователем частоты, пригодную для реализации как. векторных,так и обычных аналоговых систем частотного регулирования.

764093

ВКИИПИ Заказ 6810/20 Тираж 783 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4,вого компаратора подключен к одному из выходов преобразователя фаз, а инвертирующий вход второго! компаратора к другому выходу преобразователя фаз, напряжение на котором сдвинуто на 120 град. эл., его неинвертирующий вход соединен с блоком управления импульсами, а инвертирующий вход пер-, вого.компаратора с источником модулирующего сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дартау В. A. и др. Блочные системы управления частотно-регулируемыми приводами с асинхронными электродвигателями. Л., ЛДНТП, 1977.

2. Патент ФРГ 9 2144422, кл. 21 С 59/36 кл. Н 02.Р 13/16, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 608249, кл. Н 02 Р 13/16, © 1976.