Вентильный электропривод

 

(iii 9S7770

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6) ) Дополнительное к авт. спид-ву (51)М. Кл .

Н 02 P 6/00

Н 02 К 29/04 (22) Заявлено 16.03.81 (2!) 3258511 24-07 с присоединением заявки №

Государственный комнтет (23) Приоритет по делам нзобретеннй и открытий

Опубликовано 07.01.83. Бюллетень № 1

Дата опубликования описания 10.01.83 (53) УДК 621.313. .292-83 (088.8) - —В.Ф, Шепелин, О.А. Серков и А.А. Сушенцсф ут т

Всесоюзный научно-исследовательский, проектно конструкторский и технологический институт релестроения (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ВЕНТИЛЪНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемому электроприводу с вентильными электродвигателями.

Известен электропривод, содержащий синхронную машину, секции якорной обмотки которой подключены к источнику переменного напряжения через зависимый выпрямительно-инверторный преобразова-тель частоты. Для снижения пульсаций мо- . мента в зоне низких частот вращения при то коммутации тока фаз методом прерывания тока, основанном на периодическом переводе тиристоров выпрямителя в инверторный режим и обратно, ток фазы синхронной машины, остающийся в работе, замыкают через полуобмотку дросселя и один из двух вспомогательных тиристоров. Управление вспомогательными тиристорами производится от двух логических схем ИЛИ, 20 подключенных через ЯС-цепочки к датчику положения ротора 1 ).

Однако это устройство не обеспечивает регулируемого торможения и реверса

2 и может применяться лишь в нереверсивных и небыстродействующих приводах.

Наиболее близким к изобретению является вентильный электропривод, содержащий синхронную машину, якорная обмотка которой подключена к выходу вьшрямительно-инверторного преобразователя частоты с зависимым инвертором, вспомогательные тиоисторы, включенные между выходными выводами выпрямителя и нулевым выводом якорной обмотки;блок управления выпрямителем, вход которого связан с выходом регулятора .скорости, шунтированным управляемым ключом, блок управления вспомогательными тиристорами и блок управления инвертором, подключенные к выходу датчика положения ротора, датчик и задатчик скорости, соединенные с соответствующими входами регулятора скорости, выход которого связан через нуль-орган с блоком определения заданного режима работы. Коммутацию тока тиристоров инвертора вентильного двигателя в зоне низких скоростей осуществляют пу3 9877 тем перевода тиристоров выпрямителя в ннверторный режим. При этом в двигательном режиме открывается один из BGBoMo гательных тиристоров и ТоК фазы синхронной машины, остающейся в работе, пропусБ кается через вспомогательный тиристор.

Колебания момента синхронной машины уменьшаются, диапазон регулирования частоты вращения растет. В тормозном режиме сигналом с блока определения задан- р ного режима работы. запрещается включение вспомогательных тиристоров, благодаря чему исключается возможность появления неуправляемого тормозного тока через вспомогательный тиристор и тиристоры ипьертора, когда при торможении пос-. ледние работают в выпрямительном режиме., То1эмозцой ток при этом проходит через тирпстоr35I выпрямителя, работающие в пцверторцом режиме, а энергия торможения отдается в питающую сеть (2j.

Иед остатко м известного ве нтильцого электродвигателя чвляется невысокая надежность из-за возможности появления неуправляемых бросков тока через вспомогательные тиристоры в первый момент после переключения двигателя в тормозной режим, если переключение произошло при наличии B них токао

11ель изобретения — повышение надежно ности устройства путем устранения неуправл емых бросков тока при переключении режимов его работы.

Указанная цель достигается тем, что вецтипьный электропривод, содержащий синхронную машину, якорная обмотка которой подключена. к выходу выпрямительноинверторного преобразователя частоты с зависимым инвертором> вспомогательные тшэисторы, включенные между выходными

40 выводами выпрямителя и нулевым выводом якорной обмотки, блок управления выпрямителем, вход которого связан с выходом регулятора скорости, шунтированным управляемым ключом, блок управления вспомо45 гательными тиристорами и блок управления инвертором„подключенные к выходу датчика положения ротора, датчик и задатчик скорости, соединенные с соответствующими входами регулятора скорости, выход которого связан через нуль-орган с блоком определения заданного режима работы, дополнительно введены блок бестокоЬого переключения режима, блок истинного режима работы, блок определения направления вращения, три дополнительных управляемых ключа, датчик нуля тока .выпрямителя, датчик тока вспомогательных тиристоров, связанный с блоком управле70 4 ния выпрямителем через первый дополнительный управляемый ключ, и датчик нуля тока вспомогательных тиристоров, выход которого соединен с управляющим входом основного ключа через второй дополнительный ключ и с первым входом блока бестокового переключения режимов работы, второй вход которого подключен к датчику нуля тока выпрямителя, .третий вход — к выходу нуль-органа, первый выход — к блоку управления инвертором, вто-. рой выход — к управляющему входу третьего дополнительного ключа, включенного между регулятором и блоком управления выпрямителем, а тертий выход- к первому входу блока определения истинного режима работы, выходом подключенного к блоку управления вспомогательными тиристорами, а вторым входом — к выходу блока определения направления вращения, соединенного с вторым входом блока определения заданного режима работы, выход котоI .рого подключен к управляющим входам первого и второго дополнительных ключей.

На чертеже представлена схема вентильного электропривода.

Электропривод содержит синхронную машину, якорная обмотка 1 которой подключена к выходу выпрямительно-инверторного преобразователя 2 частоты с зависимым инвертором 3, вспомогательные тиристоры 4 и 5, включенные между выходными выводами 6 и 7 выпрямителя 8 и нулевым выводом якорной обмотки 1, блок 9 управления выпрямителем, вход которого через третий дополнительный ключ 10 связан с выходом регулятора

11 скорости, шунтированным управляемым ключом 12, блок 13 управления вспомогательными тиристорами и блок 14 управления инвертором, подключенные к выходу датчика 15 положения ротора, датчик (тахогенератор) 16 и задатчик 17 скорости, соединенные с соответствующими входами регулятора 11 скорости, выход которого связан через нуль-орган 18 с блоком 19 определения заданного режима работы, датчик 20 тока вспомогательных тиристоров, связанный через первый дополнительный ключ 21 и нелинейный элемент 22 с блоком 9 управления выпрямителем, датчик 23 нуля тока вспомогательных тиристоров, выход которого соединен с управляющим входом основного ключа 12 через второй дополнительный ключ 24 и с первым входом блока 25 бестокового переключения режимов работы, второй вход которого подключен к датчику 26 нуля тока выпрямителя, тре5 9877 тий вход — к выходу нуль-органа 18, первый выход — к блоку 14 управления инвертором через ключи 27, второй выход— к входу ключа 10, а третий выход — к первому входу блока 28 определения истинного режима работы, выходом подклю-. ченного к блоку 13 управления вспомога тельными тиристорами, а вторым входом— к выходу блока 29 определения вращения, соединенного с вторым входом блока 19 10 определения заданного режима работы, выход которого подключен к управляющим входам ключей 21 и 24.

Блок 13 управления вспомогательными тиристорамн содержит схемы 30 и 31 сов- 15 падения, узлы 32 и 33 формирования зон разрешения управления вспомогательными тиристорами, состоящие из статических триггеров 34 и 35, один из входов каждого из которых поцключен к цатчику 26 ° 20 нуля тока выпрямителя, а второй через

PC-цепочки 36 и 37 — к датчику 15 положения ротора, логическую схему 38 ИЛИ и узел 39 регулирования длительности шунтирования, состоящий из логической 25 схемы И-HE 40 и статического триггера

41.

В исходном состоянии задающее напряжение О д равно нулю, углы регулирования тиристоров выпрямителя с в близки к

160 эл. град., ток в обмотке 1 синхронной машины отсутствует и ее ротор неподвижен, на выходе узлов 32 и 33 формирования зон разрешения управления вспомогательными тиристорами и узла. 39 регулирования длительности шунтированиянулевые сигналы. Сигналы на выходах схем 30 и 31 совпадения отсутствуют и вспомогательные тиристоры 4. и 5 закрыты, на выходах датчиков 20 и 23 тока и нуля тока — нулевые сигналы и они не влияют на работу схемы управления.

При подаче задающего напряжения

Ц, соответствующей направлению "вперед" полярности, на выходе регулятора скорости 11 появляется сигнал, например, положительной полярности, который проходит через нуль-орган 18 на вход блока 25 бестокового переключения режимов работы который переключается в

Э

50 соответствующее положение, переключая одновременно ключи 10 и 27 в состояние, соответствующее направлению "вперед".

Углы направления тиристоров выпря55 мителя 8 и инвертора 3 принимают значения, соответствующие двигательному режиму в направлении "вперед", на вы-, ходе выпрямителя 8 появляется напряже70 6 ние и по двум фазам синхронной машины через тиристоры, например, 42 и 43 начинает протекать ток, создавая вращающий момент. Ротор поворачивается на уу ол 60 эл. град. При поступлении сигнала с датчика 15 положения ротора на переключение тока секций синхронной машины (на выключение тиристора 43 и включение тиристора 44) на выходе узла

32 формирования зоны разрешения управления вспомогательным тиристором 4 появляется единичный сигнал, который поступает на вход схемы 30 совпадения. Одновременно сигнал с узла 32 через логическую схему ИЛИ 38 поступает на вход узла 39 регулирования длительности шунтирования и на вход блока 9 управления выпрямителем, переводя выпрямитель 8 в инверторный режим. Но сигнал на выходе узла. 39 появится только при наличии на его втором входе сигнала о переходе выпрямленным напряжением нуля (когда создаются условия для открытия вспомогательных тиристоров и снижения тока тиристора 43). После появления на выходе узла 39, а значит и на. входе схемы 18 совпадения, логической единицы при двигательном режиме работы вентильного двигателя (на выходе блока 28 определения режима работы — логическая единица), когда на третьем входе схемы

l8 совпадения также логическая единийа, открывается тиристрр 4 и ток секции синхронной машины, остающейся в работе, пропускается через него и обмотку дросселя

45, а ток секции, выходящей из работы, начинает интенсивно спадать под действием встречной ЭДС выпрямителя 8, работающего в инверторном режиме. Одновременно с появлением тока во вспомогательном тиристоре 4 на выходе датчика

23 нуля тока появляется сигнал. Но если задан двигательный режим работы, то сигнал на выходе блока 19 определения заданного режима работы запрещает вклю-. чение ключей 21 и 24, ключ 12 разомкнут и не влияет на работу системы регулирования Одновременно сигнал с датчика 23 нуля тока поступает на вход блока

25 бестокового переключения режимов работы, запрещая его переключение и смену режима работы двигателя при наличии тока во вспомогательных тиристорах.

П осле снижения до нуля тока секции синхронной машины, выходящей из работы, тиристор 43 закрывается, датчик 23 нуля тока вьщает сигнал об отсутствии тока выпрямителя, на выходах блока 19 и узлов 32 и 39 сигнал исчезает и на

9 9877 встречно направлению протекания тока. вспомогательного тиристора. Последний начинает интенсивно. уменьшаться. После его снижения до нуля сигнал с датчика 23 нуля тока вспомогательных тиристоров исче- зает и ключ 12 открывается. Напряжение с выхода регулятора 11 скорости переводит выпрямитель 8 в инверторный режим, и ток двигателя и выпрямителя 8 начина- ет интенсивно уменьшаться. После er î снижения до нуля блокирующий сигнал датчика 26 нуля тока выпрямителя снимается и ключи 10 и. 27 переключаются.При этом сигнал с выхода регулятора 11 скорости благодаря ключу 10 меняет полярность, 1s стремясь перевести выпрямитель 8 в выпрямительный режим. Одновременно ключами 27. фаза управления тиристоров инвертора 3 мейяется íà 180 эл. град. и инвертор.3 переходит в выпрямительный ре-щ жим. Ток в звене постоянного тока преобразователя 2 возрастает, и двигатель начинает интенсивно тормозиться.

Согласно описанному выше„сигнал с датчика 23 тока вспомогательных тирис- 2s торов на вход блока 9 управления выпрямителем поступает через нелинейный элемент 22, который предназначен для согласования прямолинейной характеристики датчика 23 тока с нелинейной.характеристи- 3р кой выпрямителя 8.

Возможно использование электродвига телей без выведенной нулевой точки секций обмоток синхронной машины. В этом слу-. чае на зажимы переменного тока инвертора 3 подключается неуправляемый мост, к выходным зажимам которого и подключаются одним электродом вспомогательные тиристоры (противоположным по наимено- 4 ванию зажимам выпрямителя). Может также в вентильном двигателе отсутствовать сглаживающий дроссель 45. В этом случае вспомогательные тиристоры одним электродом подключаются непосредственно„ к выходным зажимам инвертора, Таким образом, благодаря указанному подключению вновь введенных элементов при переходах в тормозной режим всегда обеспечивается предварительно форсиро50 ванное гашение тока во вспомогательных тиристорах за счет сигнала с датчика амплитуды тока вспомогательных тиоисторов„ чем исключается возможность появления неуправляемых бросков тока при переходе в тормозной режим, н повышается надежность работы вентильного электродвигатес ля. Вентильный электропривод остается

70 10 работоспособным при перерегулированиях по.скорости и позволяет обеспечить оптимальную по быстродействию настройку ре- гуляторов.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий синхронную машину, якорная обмотка которой подключена к выходу выпрямительно-инвертор ного преобразователя частоты с зависимым инвертором, вспомогательные тиристоры, включенные между выходными выводами выпрямителя и нулевым выводом якорной обмотки, блок управления выпрямителем, вход которого связан с выходом регулятора скорости, шунтированным, управляемым ключом, блок управления вспомогательными тиристорами и блок управления инвертором, подключенные к выходу датчика положения ротора, датчик и задатчик скорости, соединенные с соответствующими входами регулятора скорости, выход которого связан через нуль-.орган с блоком определения заданного режима работы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения неуправляемых бросков тока при переключении режимов работы, в него введены блок бестокового переключения режима, блок истинного режима работы, блок определения направления вращения, трн дополнительных управляемых ключа, датчик нуля тока выпрямителя, датчик тока вспомогательных тиристоров, связанный с блоком управления выпрями» телем через первый дополнительный управляемый ключ, и датчик нуля тока вспомогательных тиристоров, выход которого соединен с управляющим входом основного ключа через второй дополнительный ключ и с первым входом блока бестокового переключения режимов работы, второй вход которого подключен к датчику нуля тока выпрямителя, третий вход» к выходу нуль -органа, первый выход — к блоку управления инвертором, второй выходк управляющему входу третьего дополнительного ключа, включенного между регулятором и блоком управленйя выпрямителем, а третий выход - к первому входу блока определения истинного режима работы, выходом подключенного к блоку управления вспомогательными тиристорами, а вторым входом - к выходу блока опре- . деления направления вращения, соединенного с вторым входом блока определения заданного режима работы, выход которого

98777 0

11 подкляиен к управляющим входам первого и второго дополнительных киочей.

Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 499635, кл. Н 02 К 29/04, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И. 2678593/24-07, 5 кл. Н 02 К 29/04, 1979.

Ссставитель Л. Краснов

Рецактор А. Огар Техред С. Мигунова Корректор Н. Король

Заказ 10322/44 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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