Устройство для управления машиной переменного тока

Устройство для управления машиной переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТГОЙСТЮ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ ПЕРЕМЕННОГР ТОКА со статорной обмоткой, соединенной в звезду с вьь веденной нулевой точкой, содержащее трехфазный мостовой инвертор, выходы которого 1федназиаче}ш для подключения к электродвигателю переменного тока, два ключа, одни силовые входы которых подключены к шинам гаггания инвертора, другие силовые входы ключей предназначены для подключения к нулевга точке статорной обмотки злектродвигателя переменного тока, система зтравления иивертором с блоком пересчета, снабженным распределителем импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения плавности вращения ротора электродвигателя в области низких частот, указанные ключи вьшолнены полностью управляемыми, а в систему управления инвертором .дополнительно введены первый и второй элементы И с выходными усилителями, первый и второй усилители-инверторы , первый и второй трехвходовые элементы И и инвертор, причем выходы первого элемента И с выходным усилителем и первого усилителя-инвертора соеданены соответственно с первым и вторым входами одного полностью управляемого ключа, а выходы второго зитемента И с выходаым усилителем и второго усилителя-инвертора соединены соответственно с первьшл и вторым входами второго полностью управляемого ключл, первые входы первого и второго элементов И с выходными усилителями связаны инвертор с входом блока пересчета, а вторые входы указанных элементов И - соответственно с выходами первого и второго трехвходовых элементов И, О1 со со выходы которых подключены к выходам рашределителя импульсов. 00 О1

СОКИ СОВЕТСЙИХ

В

РЕаЪВЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV Сав атВЪСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТЮ (21) 3679199/24 — 07 (22) 28.12.83 (46) 30,04,85. Бюл, Ю 16 (72) В. 8. Павлов, А. В. Шипулин, В. А. Дартау и В. В. Алексеев (71) Ленинградский ордена Ленина, ордена

Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени горный институт им. Г. В. Плеханова (53) 621.813.13.333 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

К 499635 кл. Н 02 К 29/04, 1972.

2. Патент Японии И 55 †359, кл. 55 М 22, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

МАШИНОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА со статорной обмоткой, соединенной в звезду с выведенной нулевой точкой, содержащее трехфазный мостовой инвертор, выходы которого предназначены для подключения к электродвигателю переменного тока, два ключа, одни силовые входы которых подключены к

/ шинам питания инвертора, другие силовые входы ключей предназначены для подключения к нулевой точке статорной обмотки электро-. двигателя переменного тока, система управле„„SU„„3153385 А

4(а1) Н 02 Р 742; Н 02 М 7 515 ния инвертором с блоком пересчета, снабженным распределителем импульсов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения плавности вращения ротора электродвигателя в области низких частот, указанные ключи выполнены полностью управляемыми, а в систему управления инвертором .дополнительно введены первый и второй элементы И с выходными усилителями, первый и второй,. усилители-инверторы, первый и второй трехвходовые элементы И и инвертор, причем выходы первого элемента И с выходным усилителем и первого усилителя-инвертора соеди: иены соответственно с первым и вторым входами одного полностью управляемого ключа, а выходы второго элемента И с выходным усилителем и второго усилителя-инвертора соединены соответственно с первым и вторым входами второго полностью управ- . ляемого ключа, первые входы первого и второго элементов И е выходными усилителями связаны через инвертор с входом блока нересчета, а вторые входы указанных элементов И вЂ” соответственно с выходами первого и второго трехвходовых элементов И, выходы которых подключены к выходам распределителя импульсов.

1153385

Изобретение относится к электротехники, в частности к электроприводу и может быть использовано для частотного управления

Ъишиной переменного тока, а также в преобразовательной технике.

Известно устройство для управления ма шиной переменного тока, содержащее трехфазный автономный инвертор, выпрямитель, соединяющийся с инвертором через магнитосвязанные дроссели, синхронный двигатель, 10 обмотки которого включены звездой и нулевая точка через тиристоры подключена к полюсам выпрямителя (1) .

Однако два полууправляемых вентиля в этом устройстве служат для сглаживания тока в области низких частот, а значит и пульсаций момента, но он не служит для коммутации вентилей инвертора и сохраняется шаговый режим работы машины на низких частотах в связи с коммутацией тиристоров 20 через 60 элек.град.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления машиной переменного тока, которое состоит из инвертора, содержащего шесть тиристоров, соединенного 25 с отключаюшимся во время коммутации источником постоянного тока, системы управления инвертором, которая может содержать блок пересчета, включающий распределитель импульсов, машину переменного тока со статорной обмоткой, включеинои в звезду, причем нулевая точка статорной обмотки подключена к шинам питания инвертора через тиристоры(2).

Однако данное устроиство требует применения сложного отключающегося источника постоянного тока и сохраняется шаговый режим на низких частотах в связи с коммутацией тиристоров через 60 элек. град.

Цель изобретения — повышение плавности вращения ротора машины переменного тока в области низких частот.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления машиной переменного тока со статорной обмоткой, сое45 диненной в звезду с выведенной нулевой точкой, содержащее трехфазный мостовой инвертор, выходы которого предназначены для подключения к электродвигателю переменного тока, два ключа, одни силовые входы

50 которых подключены к шинам питания инвертора, а другие силовые входы ключей предназначены для подключения к нулевой точке статорной обмотки электродвигателя переменного тока, система управлении инвертором с блоком пересчета, снабженным распредели. телем импульсов, упомянутые два ключа выполнены полностью управляемыми, а в систему управления инвертором дополнительно введены первый и второй элементы И с выходными усилителями, первый и второй усилители-инверторы, первый и второй трехвходовые элементы И и инвертор, причем выходы первого элемента И с выходным усилителем и первого усилителя-инвертора соединены соответственно с первым и вторым входами первого полностью управляемого ключа, а выходы второго элемента И с выходным усилителем и второго усилителя-инвертора соединены соответственно с первым и вторым входами второго полностью управляемого ключа, первые входы первого и второго элементов И с выходными усилителями связаны через инвертор с входом блока пересчета, а вторые входы соединены соответственно с выходами первого и второго трехвходового элементов И, выходы которых подключены к выходам распределителя импульсов.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг, 2 — диаграммы состояния элементов схемы управления инверторов, а также форма напряжения на обмотках статора электродвигателя переменного тока.

Устройство содержит трехфазный мостовой ннвертор, выполненный на шести тиристорах 1—

6, два полностью управляемых ключа 7 и 8, одни силовые входы которых подключены к шинам питания инвертора, а другие силовые входы ключей предназначены для подключения к нулевой точке статорной обмотки электродвигателя переменного тока с фазами А,В,С..

Система управления инвертором снабжена распределителем импульсов 9, входящим в состав блока пересчета 10. Распределитель импульсов состоит из триггеров И вЂ” 15 и логических блоков 16 и 17, образующих сдвигающий счетчик с самовосстановлением, логических элементов И с выходными усилителями 18-23, являющихся выходными каскадами блока пересчета. В систему управления дополнительно введены первый и второй трехвходовые элементы И 24 и 25, инвертор 26, первый и второй элементы И с выходными усилителями

27 и 28 и первый и второй усилители-инверторы 29 и 30. В блок пересчета входят также логические элементы И 31 — 36 и логические элементы HE 37 — 42, Выходы первого элемента И с выходным усилителем 27 и первого усилителя-инвертора

29 соединены соответственно с первым и втоpbw входами полностью управляемого ключа 7, а выходы второго элемента И с выходным усилителем 28 и второго усилителя-инвертора

30 — с первым и вторым входами полностью управляемого ключа 8.

Триггеры ll — 15 включены так, что прямой выход предыдущего триггера подключен к входу последующего, инверсные выходы первого, 1153385

10 второго, третьего, четвертого, пятого триггеров

11 — 15 подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому входам логического блока 16, выход которого через логический блок 17 связан с входом первого триггера 11 и с первым входом второго трехвходового элемента И 25, второй и третий входы которогб соединены с вторым и четвертым входами логического блока 16, первый, третий, пятый выходы которого соединены с первым, вторым и третьим входами первого логического элемента И 24, прямые выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого- триггеров 11 — 15 соединены соответственно с первыми входами логических15 элементов И 32 — 36 и входами логических элементов НЕ 38 — 42, выход логического блока 17 соединен с первым входом элемента И

31 и входом элемента НЕ 37, вторые входы логических элементов И 31 — 36 соединены с входами синхронизации соответственно первого, второго, третьего, четвертого, пятого триггеров 11 — 15 и входом инвертора 26, выходы элементов И с выходными усилителями 19—

23, выход логического элемента И 31 соединен,.c первым входом логического элемента

И с выходным усилителем 23, выходы лоппес-. ких элементов НЕ 36-41 соединены с вторыми входами соответственно логических элементов

И с выходными усилителями 18 — 22, выход

30 логического элемента НЕ 42 соединен с вторым входом логического элемента И, с выходным усилителем 23, выходы логических элементов И с выходными усилителями 18, 20, 22 соединены с управляющими электродами тиристоров 1,3,5, выходы логических элементов 35

И с выходными усилителями 21, 23, 19 соединены с управляющими электродами тиристоров

2, 4 и 6.

Первые входы первого, и второго элементов

И с выходным усилителем 27-28 связаны через инвертор 26 с входом блока пересчета 10, а вторые входы указанных элементов И— соответственно с выходами первого и второго трехвходовых элементов И 24-25, выходы которых подключены к выходам распределителя импульсов 9.

Управление блоком пересчета и элементами для распределения импульсов управления полностью управляемыми ключами производится тактовыми импульсами. На фиг. 2 представле- 50 ны диаграммы состояния элементов схемы управления инвертором, а также форма напряжения на обмотках статора электродвигателя переменного тока, где U — временная диаграмма подачи тактовых импульсов,43-диаграм-"; ма состояния триггера 11, 44 — диаграмма состояния триггера 12; 45 — диаграмма состояния триггера 13, 46 — диаграмма состояния триггера 14, 47 — диаграм.ла с"..тояния триггера 15, 48 — диаграмма состояния логического блока 17; 49 — диаграмма состояния трехвходового элемента И 24;50 - диаграмма состояния трехвходового элемента И 25, 51— диаграмма состояния элемента И с выходным усилителем 18; 52 — диаграмма состояния элемента

И с выходным усилителем 19; 53 — диаграмма состояния элемента И с выходным усилителем

20;54 — диаграмма состояния элемента И с выходным усилителем 21; 55 — диаграмма состояния элемента И с выходным усилит елем

22; 56 — диаграмма состояния элемента И с выходным усилителем 23;57 — диаграмма состояния элемента И с выходным усилителем 27;

58 — диаграмма состояния усилителя- инвертора

29; 59 — диаграмма состояния элемента И с выходным усилителем 28; 60 — диаграмма состояния усилителя-инвертора 30. А — форма напряжения в фазе А обмотки статора машины переменного тока,  — форма напряжения в фазе

В обмотки статора машины переменного тока, С вЂ” форма напряжения в фазе С обмотки статора электродвигателя переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

Частотой подачи тактовых импульсов И скважностью "Меандр" управляется частота коммутации инвертора. Тактовые импульсы поступают на динамические входы триггеров

11 — 15 распределителя импульсов. Преобразованные и усиленные импульсы подаются с элементов И с выходными усилителями 18—

23 на управляющие электроды тиристоров инвертора для управления последними. Выходные сигналы с инверсных выходов триттеров, а также тактовые импульсы подаются на трехвходовые элементы И 24, 25 и инвертор 26, которые вместе с элементами И с выходными усилителями 27 и 28 и усилителями-инверторами, 29 и 30 составляют схему распределения импульсов для управления ключами 7 н 8, причем с элементов И с выходными усилителями 27 и 28 подаются импульсы для открывания полностью управляемых ключей, а с усилителей-инверторов 29 и 30 подаются импульсы для закрывания полностью управляемых ключей.

Предположим, что в исходный момент времени открыты тиристоры 1 н 4, ток протекает через фазы А и В обмоток статора электродвигателя переменного тока. В определенный момент времени открывается полностью управляемый ключ 8. Тиристор 4 запирается за счет ЭДС машины переменного тока, направленной встречно прикладывающемуся напряжению.

Через фазу А протекает ток, определяемый напряжением, близким к напряжению источника постоянного тока.

1153385

Э

Через часть периода длительностью

39 эл,град закрывается полностью управляемый ключ 8 и открывается тиристор 6. Ток течет через тиристор l, фазы А и С обмотки статора электродвигателя переменного тока и тирис- ч тор 6. Кереэ 30 эл. град. открывается полностью управляемый ключ 7, запирается тиристор

1 и т. д. ио циклу,определяемомудиаграммой. .В результате того, что уменьшился угол коммутации тиристоров преобразователя, ловы- 10 силась плавность. вращения ротора электродвигателя на низких скоростях.

Кроме того, использование изобретения позволяет расширить диапазон регулирования машины переменного тока, поскольку минимальная частота вращения, при которой возможно дискретное изменение намагничивающей силы машины, снижается с 4 Гц до 2 Гп. <

Одновременно упрощается схема коммутации тнристоров инвертора, отпадает надобность в применении междуфазных коммутирующих конденсаторов, отсекающих диодов, входных индуктивностей инвертора и т. A.

1153385

)153385 50

Составитель В. Тарасов

Техред Ж.Кастелевич

Редактор Л. Авраменко

Корректор И. Эрдейи

Подписное

Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Рау)нская наб., д. 4/5

Заказ 2517/43

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