Преобразователь частоты для частотно-регулируемого электропривода

 

Союз Советским

Социалистинескнк

Республик

О П И С А Н И Е 88832!

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОЬАУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (G 1 ) Дополнительное к авт. саид-ву, (22}Заявлено 030479 (21} 2744344/24-07 с присоединением заявки И (23 } Приоритет

Опубликовано 071281 Бюллетень М Й

Дата опубликования описания 07.1 2.81 (5! )М. Кл.

Н 02 Р 7/42

9вузврстиеииый квиитет

СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 62-83:

: 621, 313. 333. . 072.9 (088. 8) (72 } Авторы изобретения

Ю.И. Гричина и В.П. Крутой (7f) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ЧАСТОТНОРЕГУЛИРУЕИОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемых приводах переменного тока.

Из вестен преобразовател ь частоты для частотно-регулируемого привода, который содержит последовательно соединенные регулируемый выпрямитель, н-G фильтр и автономные инвертор напряжения, включающий мост основных тиристоров, к зажимам переменного тока которого подключен асинхронный двигатель, мост диодов обратного тока и устройство для коммутации основных тиристоров, систему управления регулируемым выпрямителем и систему управления автономным инвертором, датчик напряжения асинхронного двигателя и устройство для торможения двигателя, схему ИЛИ, пороговое устройство и цепь, содержащую два последовательно соединенных блока, каждый из которых выполнен из последовательно включенных тиристора и резистора, точка соединения указанных блоков связана с точкой соединения основных тиристо ров, а управляющие электроды тиристоров упомянутых блоков подключены к формирователю управляющих импульсов, управляющий вход которого подключен к выходу схемы ИЛИ, а один из управляющих входов схемы ИЛИ подключен через пороговое устройство к датчику напряжения, при этом второй управляю щий вход схемы ИЛИ подключен к устрой ст ву торможения дви гателя 513.

Торможение двигателя в таком преобр азо ват еле частоты о суще ст вляет сА за счет того, что при включении ти" ристора одного из блоков ток торможения протекает через упомянутый тиристор, резистор и основной тиристор противоположного плеча фазы, к которой подключены упомянутые блоки, и вследствие протекания тока через резистор энергии торможения рассеивается на н ем.

Через 180 электрических периода выходной частота основной тиристор инверторного моста выключается, а включает ся основной тиристор противоположного плеча инверторного моста, который шунтирует резистор и последовательно с ним включенный тиристор, а также включает тиристор противоположного блока и ток торможения протекает аналогично описанному. Описанный преобразователь обеспечивает эффективное торможение двигателя, а также режим подтормаживания.

Недостатком такого преобразователя является повышенная сложность, которая определяется наличием двух дополнительных силовых тиристоров, резисторов, схемы для управления двумя силовыми тиристорами, схемы ИЛЬ и порогового устройства. Кроме того, такой пр образователь должен быть выполнен по схеме инвертора напряжения, что ограничивает его область применения и не позволяет выполнить преобра. зоеатель по схеме, например, инвертора тока с отсекающими диодами.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь частоты для частотно-регулируемого электроприво да, содержащий регулируемый выпрямитель, фильтр и инвертор, соединенные между собой последовательно, систему у пра еле ния ре гули руе мым выпрямителем, е ключ ающую последо еател ьно соединенные между собой регулятор напряжения, регулятор тока и фаэосдвигающий блок, выход которого подключен к управляющему входу указанного выпрямителя, систему управления инвертором, включающую последовательно соединенные между собой задающий генератор и кольцевой распределитель, выходом связанный с управляющим входом инеертора, датчик тока, включенный на входе регулируемого выпрямителя, а выходом подключенный ко входу регулятора тока, датчик напряжения инвертора, выходом подключенный к регулятору напряжения, задатчик интенсивности, один выход которого соединен с одним входом регулятора напряжения, и блок торможения с двумя выходами (23 .

Данный преобразователь обеспечивает режим динамического торможения с заданной скоростью до полной останов" ки привода. Однако он не реализует режим подтормаживания (режим переход4 с одной скорости на дРугую). Так, в

8321

4 известном преобразователе для перехода со скорости n „ (50 Гц) на скорость и (45 Гц) необходимо вначале двигатель затормозить до нулевой ско . рости, а затем разогнать до скорости и, что значител ьно увеличи веет время перехода с одной скорости на другую и не дает возможности использовать его в таких электроприводах, е которых

10 останов привода не допускается (напри мер, для маши н выт яж ки и скусст венных нитей), так как останов двига,е-лей приводит к полимериэации массы в фильерах и порче машины.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей эа счет обеспечения режима подтормаживания.

Цель достигается тем, что в преобразователь частоты введена схема

ИЛИ, выход которой подсоединен к первому входу задающего генератора, один вход схемы ИЛИ подсоединен к выходу датчика напряжения, второй вход схемы д3 ИЛИ подсоединен к одному выходу блока торможения, а второй выход блока торможения соединен со входом задающегогенератора, со вторым входом регулятора напряжения, и входом регулятора тока, а управляющий вход блока тормо30 жения подсоединен ко второму выходу задатчика интенсивности.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя частоты; на фи г. 2 — временные диаграммы.

3$

Преобразователь частоты содержит ре гулируемый выпрямител ь 1, включенный последовательно с фильтром 2 и автономным инвертором 3. Ток преобра40 зователя измеряется датчиками 4 тока

1 которые установлены на входе выпрямителя, а напряжение измеряется с помощью датчика 5 напряжения, который может включат bcR либо в э вене постоянного тока, либо на выходе инвертора.

4$

Регулируемыи выпрямитель 1 управляется системой 6 управления регулируемым выпрямителем, которая содержит фазосдвигающий блок 7, регулятор 8 тока и регулятор 9 напряжения. Автономный инвертор 3 управляется системой 10 управления автономным инвертором, которая содержит кольцевой распределитель 11 и задающий генератор 12. К выходу автономного инвертора 3 подключена нагрузка, например, асинхронный электродвигатель 13. Сигнал задания поступает на вход блока 14 задания, например задатчика интенсивности. К

5 8883 первому входу задающего генератора 12 подключен выход схемы ИЛИ 1, первый вход которой подключен к выходу датчика 5 напряжения, а второй вход схемы

ИЛИ подключен к первому выходу блока

16 торможения, второй выход которого соединен со входом задающего генератора 12, блокирующим его работу, а также со входом регулятора 9 напряжения, блокирующим его работу, и входом ре- te гулятора 8 тока. Управляющий вход блока 16 торможения соединен со вторым входом задатчика 14 интенсивности, на указанном выходе которого формиру.ется сигнал о начале и конце торможения электродвигателя.

Преобразователь работает следующим образом, Выпрямление сетевого напряжения 26 осуществляется с помощью выпрямителя

Далее выпрямленное напряжение сглаживается с помощью фильтра 2. Выпрямленное и сглаженное напряжение поступает на вход инвертора 3, где оно пре- И образуется в напряжение регулируемой частоты. Управление регулируемым выпрямителем осуществляется фазосдвигающим блоком 7, у гол сдам "а которого регулируется с помощью двухконтурной Э6 системы ре гулирования, включающий внутренний подчиненный контур регулирования тока и Внеиний контур регулирования напряжения. При подаче сигнала Задание на вход задатчика 14 ин, тенсивности на Выходе его получаем преобразованный, плавно изменяющийся во времени с необходимым темпом сигнал задания, который поступает на вход регулятора напряжения. Выходной @ сигнал с регулятора напряжения поступает на вход регулятора тока, с выхода которого сигнал поступает на вход фазосдви гающе го блока 7. Изменяет ся угол регулирования выпрямителя 1 и на выходе его появляется напряжение. Задающий генератор 12 работает с начал ьной частотой и электродви гател ь начинает вращаться. Напряжение по мере разгона электродвигателя 13 растет и с выхода датчика 5 напряжения поступает через схему ИЛИ 15 на первый вход задающего генератора 12, что приводит к росту частоты, и электродвигатель продолжает разгоняться. Величина тока ограничивается регулятором тока. Рост напряжения и частоты продолжается до величины, определяемой си гналом задания.

21 6 Торможение электродвигателя осущест вляется следующим образом.

При уменьщении сигнала задания 0 (фиг. 2а, момент t ) на входе задатчика 14 интенсивности его выходной сигнал О „начинает также уменьшаться с заданным емпом (фиг, 26, момент

t, -tn). Одновременно на втором выходе задатчика 14 интенсивности появляется си гнал « U< (фи r. 2в, момент t„), который поступает на вход блока 16 торможения. Выходной сигнал > U < (фи г. 2 г, момент .- „) с выхода блока, 16 торможения поступает на вход задающего генератора 12, он прекращает своо работу, и его импульсы не поступают на кольц Вой распределитель

Это приводит к тому, что В автономHGM ин ВертОре 3 Ост ают ся Включенными два или три тири стора В заВисимОсти от способа управления (120 и 180-градусная проводимость) тиристорами ичвертора, и статорные обмотки электродвигателя 13 обтекают ся пОстоянным током, Происходит динамическое торможение электродви гателя 13. Величина тока электродви гателя ограничивается регулятором 8 тока на заданном уровне. При этом уровень тока торможения задается уровнем сигнала д Ug. поступающего на Вход регулятора 8 тока. Одновременно сигнал и 0 поступает на регулятор 9 напряжения, блокируя его таким образом, что его выходной сигнал равен нулю. Величина напряжения (фиг.2д) на статоре асинхронного электродвигателя 13 равна падению напряжения на его активном согротивлении. За время торможения (момент t -й фиr. 2е) т скорость электродвигателя изменяется с п„до п . Когда сигнал задания

1 на выходе задатчика 14 интенсивности станет равным сигналу Ug на входе-сигнал.ь0„(момент Т, фиг. 2В) исчезает, это приводит к тому, что снимается сигнал g U, блокирующий задающий генератор 12 и регулятор, 9 напряжения. Блок 16 торможения с момента (фиг. 2ж) вырабатывает сигнал л0, который через схему ИЛИ 1 поступает на вход задающего генератора 12. Амплитуда сигнала д U, выбирается таким об" разом, чтобы выходная частота преобра" зователя в момент tg (фиг. 2з) была равна максимальной. С момента t регулятор 9 напряжения находится в насыщении, так как Ов -«О и выдает сигнал задания на регулятор 8 тока (величина этого сигнала выбирается из перегрузочной способности электродвигателя). Регулятор 8 тока поддерживает амплитуду тока, и по статору электродвигателя 13 протекает переменный ток с частотой 1ст, убывающей с определенным темпом (момент >:„-й, >«г. 2з) . Б момент времени >, (фиг 2з), когда частота t вращения поля статора станет равна частоте вращения ротора, происходит сцепление потока статора с ротором. При этом появляется выходное напряжение (фиг. 2д) на выходе преобразователя и на задающий генератор 12 ерез схему ИЛИ 1g и на вход регулятора 9 напряжения поступает сигнал U< с датчика 9 напряжения.

С этого момента (tq фиг. 2ж) сигнал

ЬЛ, спадающий к моменту t до нуля, не оказывает влияния на процессы в электродвигателе. Внешний регулятор

26

9 напряжения с момента t > вступает в работу, поддерживая ну>кное напряжение на статоре электродвигателя 1), а, соответственно, и частоту

Данное техническое решение позволяет упростить силовую схему преобразователя за счет введения новых элементов системы управления, что позво" лило осуществить динамическое торможение двигателя более простыми сред30 ствами, исключая при атом мощ 4>е силовь е элементы, так как функции исключенных силовых элементов выполняют элементы автономного инвертора и введенные маломощные управляющие элементы и, таким образом, это позволило упростить устройство в целом.

Наряду с торможением до нулевой частоты вращения может быть осуществлено подтормаживание, что расширяет Функциональные возможности известного уст- о ройства.

Источники инФОрмации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2521249/07, кп. И 02 Р 7/42, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

7 "92991 кл. " 02 Р 7/"2, 1973

Формула изобретения

Пре образо ват ел ь частоты для частотно-регулируемого электропри вода, 1 8 содер>кащий регулируемый выпрямитель, фильтр и инвертор, соединенные между собой последовательно, систему управления регулируемым выпрямителем, включающую последовательно соединснные ме»>ду собой регулятор напряжения, регуг>ятор тока и фазосдвигающий блок, вь>ход которого подключен к управляющему входу указанного выпрямителя, систе му у пр авле ния ин ее ртором, включающую последовательно соединенные между собой задающий генератор и кольцевой распределитель, выходом связанный с управляющим входом инвертора, датчик тока, включенный на входе регулируемо-. го выпрямителя, а выходом подключенный ко входу регулятора тока, датчик напряжения инвертора, выходом подключенный к регулятору напряжения, задатчик интенсивности, один выход которого соединен с одним входом регулятора напря>кения, и блок торможения с двумя выходами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возмо>кностей за счет обеспечения режима подтормаживания при ïåðåõîде с высшей скорости на низшую, преобразователь частоты снабжен схемой

ИЛИ, выход которой подключен к первому входу задающего генератора, один вход схемь ИЛИ соединен с выходом датчика напряжения, другой вход схемы ИЛИ подключен к одному выходу бпока торможения, другой выход которого связан со входом задающего генератора, со входом регулятора тока и со вторым входом регулятора напряжения, а управляющий вход блока торможения подключен ко второму выходу задатчика интенсивности.

888321

Составитель В, Тарасов

Редактор Т. Кузнецова Техред Ж. Кастелевиц Корректор C. ШекмаР

Заказ 10g41jlg Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )1-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4