Устройство для управления преобразователем переменного напряжения асинхронного двигателя Советский патент 1985 года по МПК H02M5/02 H02P7/42 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к асинхронному электроприводу с преобразователями переменного напряжения, и может быть использовано для регулирования скорости асинхронных двигателей.

Известны устройствауправления преобразователями переменного напря-. жения асинхронного двигателя, включающими в себя подключенные между питающей трехфазной сетью переменного тока и статором двигателя три пары встречно-параллельно соединенных тиристоров, содержшцие генератор управляющих импульсов (систему импульсно-фазоаого управления) с узлом их блокировки ГП .

Такие устройства обеспечивают регулирование действующего значения напряжения на статоре двигателя. Недостатком такте устройств управления является отсутствие режима квазичастотного управления асинхронными двигателями, при котором создается низ кочастотная составляющая напряжения на статоре Двигателя, что улучшает тепловой режим его работы.

Известно устройство, обеспечивающее подведение к статору асинхронного двигателя напряжения пониженной частоты, кратной частоте сети {2}. Это устройство содержит два формирователя двоичного кода коэффициентов снижения выходной частоты и два блока сравнения кодов,первые входыкоторых подключены к формирователям двоичногб кода, а вторые входы - к вьтходу блока редукции частоты,выходы второй и: третьей пары прямого и инверсного выходов кольцевого распределителя через первый и второй ключи соединены с входа ми второго и третьего элементов запрета, а выходы данных элементов через третий и четвертый ключи и выходные усилители подключены к управляющим электродам тиристоров каждой пары. . I

Недостатком данного устройства является его сложность, а также небольшая плавность регулирования скорости двигателя, обусловленная ступенчатым изменением основной частоты преобразователя, кратной частоте питающей сети.

Известно устройство для управления преобразователем переменного напряжения асинхронного двигателя, содержащее трансформатор импульсов, блок делителя частоты, три счетчика периодов напряжения питания, каждый из которых управляется по двум каналам. К первому каналу подключен генератор импульсов, выход которого соединен с входом блока управления тиристорами Гз1. Выхода последнего через выключатели соединены с входами декодирующих устройств , выходы которых подключены к счетчику. Во втором канале предусмотрен второй генератор импульсов, выход которого подключен на вход дополнительного декодирующего устройства, также связанного со счетчиком., который соединен с входом делителя iчастоты.

Недостатком данного устройства (является то, что для регулирования скорости необходимо считать периоды напряжения в каждой фазе обмотки статора, что усложняет схему устройства Кроме того, при работе устройства имеют место побышенные пульсации скорости, которые объясняются сравнительно больпшм временем отключения двигателя от питающей сети.

Наиболее близким по технической (сущности и достигаемому эффекту к |Изобретению является устройство, (содержащее последовательно соединен;ные генератор синхронизирующих импульсов, работающий на частоте, в шесть раз большей частоты сети, блок выделения импульсов, выполненный в ввде делителя частоты следования импульсов, и блок фазосмещения и распределения управляющих импульсов тиристорИого предбразователя переменного йапряжеийя Г41.

Однако в известном устройстве плавность регулирования скорости асинхронного двигателя, обусловленная ступенчатым изменением основной частоты. Кратной частоте сети, недостаточна, поскольку указанное устройстйо обесие ивает частоту напряжения на зaжимak электродвигателя, равную где fc частота питающей сети, К - натуральное число (,2,3, ... к т.д.). При чтом асинхронный двигатель может работать при пониженньпс угловых скоростяхs близких к следующим:-, , ( здесь Wt 25iffe. - круговая частота сети; Р- число пар полюсов асинхронного двигателя), и т.д., и не может работать при скоростях, лежащих мелзду указанными значениями. Целью изобретения является повыше ние плавности регулирования скорости асинхронного двигателя. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для управления преобразователем переменного напряжения асинхронного двигателя, выполненным в виде встречно-параллельно соединен H6DC тиристоров, включенных между зажимами питающей сетк и зажимами статорных обмоток двигателя, содержащем последовательно соединенные генератор синхронизирующих импульсов шести кратной по отношению к сети частоты, блок вьщеления импульсов, узел блокировки и блок фазосмещенил и распределения управлякицих импульсов, вы ходы которого предназначены для подключения к управляющим электродам ти ристоров преобразователя, блок вь1цел ния импульсов выполнен в виде двух реверсивных счетчиков со счетными входами, входами предварительной записи и информационными входами, R5триггера и уэла задания чисел предва рит;ельной записи, причем выходы выше указанного узла задания соединены с информационными входами счетчиков, выходы счетчиков соединены соответственно cR- и 5-входами триггера, выходы триггера связаны с входами предварительной записи счетчгжов, счетные входы реверсивных счетчиков объединены и являются входом блока вьщеления импульсов, а выходом блока вьщеления импульсов является один из выходов RS-триггера. На фиг, 1 показана блок-схема уст ройстаа для управления преобразовате лем переменного напряжения асинхроннего двигателя; на фиг 2 - диаграмма состояний элементов устройства на фиг. 1; на фиг. 3 - годограф вектора напряжении статора асинхронного двигателя . Устройство для управления преобразователем переменного напряжения асинхронного двигателя содержит три пары встречно-параллельно включенных тиристоров 1-6, образуннцих силовую часть преобразователя 7, асинхронный двигатель 8, генератор 9 синхронизирующих импульсоа, блок 10 вьщеления импульсов, блок 1t фазосмещения и распределения управляющих импульсов преобразователя переменного напряжения с узлом 12 блокировки управляющих импульсов. Блок 10 вьаделекия импульсов содержит узел 13 задания чисел предварительной записи, два счет- чика 14 и 15 импульсов, RS-триггер 16 и элемент совпадения 17. Инверсный выход 18 триггера соединён с одним из входов элемента совпадения 17, выход которой подключен к входу 19 предварительной записи счетчика 14. Выход последнего соединен с S-входом 20 триггера 16, а его R-вход 21 подк.таочен к выходу счетчика 15. Прямой выход 22 триггера 16 соединен с входом уэла 12 блокировки управляющих импульсов и входом 23 предварительной записи счетчика 15. Счетные входы 24 и 25 счетчиков 14 и 15 подключены к выходу генератора 9 синхронизирующих импульсов, а информационные входы 26 и 27 - к узлу зада:иия чисел 13. На фиг. 2 изображена диаграмма состояний элементов устройства в случае , когда к тиристорам преобразователя подводится последовательно три управляющих импульса, а затем следует пауза, содержащая пять импульсов. Формирование указанного алгоритма работы производится при задании кодов чисел 5 и 3 на соответствующие входы счетчиков 14 и 15 при их работе в режиме вычитания. На фиг. 3 показан годограф вектора напряжения статора при попеременном включении четырех тиристоров преобразователя. Индекс вектора напряжения соответствует номерам включенных тиристоров. Работа устройства для управления преобразователем переменного напряжения основана на том, что путем коммутации по определенному закону обмоток статора асинхронного двигателя обеспечивается прерывистое вращение вектора магнитного поля статора. При этом вращение ротора асинхронного двигателя происходит с частотой, меньшей ее номинального значения. Работа устройства происходит следующим образом. От узла задания чисел предварительной записи на вход 26 и 27 задания числа,счетчиков 14 и 15.постоянно подаются коды чисел соответственно 5 и 8 при работе счетчиков в режиме вычитания. В исходном состоянии на прямом выходе 22 триггера 16 шдается сигнал О, на его инверсном выходе 18 - ,

.сигнал , а на выходе узла 13, соедшгенном с элементом совпадения 17, сигнал О. При этом блок 11 управляющих импульсов отключен, управляющие импульсы к тиристорам преобразователя не подаются, поэтому на статоре асинхронного двигателя 8 напряжение отсутствует

Блок 10 вьщеления управляклцих Импульсов включается по сигналу 1, подаваемрму с узла 13 .на вход элемента совпадения 17. При этом на входе 19 счетчика 14 появляется сигнал 1, поэтому указанный счетчик осуществляет счет импульсов, подаваемых на его вход 24 от генератора 9 синхронизирующих импульсовj до заданного по входу 26 числа. После отсчета заданного числа импульсов на входе счетчика 14 появляется сигнал 1, который перебрасывает триггер, т.е. на его вьЕходе 22 появляется сигнал 1, г на выходе 18 - сигнал О. При этом через узел 12 блокировки синхронизирующие импульсы поступают на блок 11 фазосмещения и распределения управляющих импульсов и к двигателю 8 подводится напряжение через тиристоры преобразователя 7.

Одновременно сигнал 1 с выхода 22 триггера 16 подается на вход 23 счетчика 15, поэтому последний начинает счет импульсов, подаваемых на его вход 25 от генератора 9 синхронизирующих импульсов, до заданног9 по входу 27 числа. Счетчик 14 в этот же момент отключается сигналом О с выхода 18 триггера 16, подаваемым на вход 19 через элемент совпадения 17.

.После отсчета заданного числа импульсов на выходе счетчика 15 появляется сигнал 1, который перебрасьюает триггер 16 в первоначальное состояние, при котором на его выходе 22 появляется сигнал О, а на выходе

18 - сигнал 1. При этом узел 12 блокировки отключает блок 11, тиристоры преобразователя 7 запираются и со статора двигателя 8 напряжение снимается.

.Одновременно сигнал 1 с выхода 18 триггера 16 через элемент совпадения 17 включает счетчик 14, а сигнал О с выхода 22 триггера 16 отключает счетчик 15. Счетчик 14 начинает повторный отсчет импульсов, подаваемых от генератора 9 синхронизирующих импульсов, до заданного по входу 26 числа. Описанная работа блока 10 выделения управляющих импульсов повторяется до тех пор, пока с входа схемы совпадения не будет снят сигнал 1, подаваемый от узла 13.

На фиг. 2 представлены диаграммы вьосодных сигналов элементов устройст- ва для случая 3. При этом годограф вектора напряжения на двигателе имеет вид, представленный на фиг. 3, что соответствует круговой частоте вращения поля статора ,25 , где круговая частота питающей сети.

В общем случае при значениях В 1, 2,3 ... величина Un определяется выражением

ЧТО позволяет получить следующий ряд основной составляющей напряжения при изменении Е, например, в диапазоне от 1 от 15.

Данное устройство для управления преобразователем переменного напряжения позволяет увеличить плавность регулирования скорости асинхронного двигателя в широком диапазоне частот без существенного усложнения системы управления и силовой схемы преобразочателя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЙ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, выполненньм в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров, включенных между зажимами питающей сети и зажимами статорных обмоток двигателя, содержащее последовательно соединенные генератор синхронизирукщих импульсов шестикратной по отношению к сети частоты, блок выделения импульсов, узел блокировки и блок фазосмещения и распределения управляющих импульсов, выходы которого предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повьшения плавности регулирования частоты вращения двигателя, блок вьщеления импульсов выполнен в виде двух реверсивных счетчиков со счетными входами, входами предварительной записи и информационными входами, RS-триггера и узла за«Л дания чисел предварительной записи, причем выходы вышеуказанного узла задания соединены с информационными входами счетчиков, выходы счетчиков § соединены соответственно с R- и S-входами RS-триггера, выходы RS-триг гера связаны с входз ами предварительCD ной записи счетчиков, счетные входы реверсивных счетчиков объединены и являются входом блока выделения импульсов, а выходом блока вццеления сд импульсов является один из выходов О) RS-триггера.

14 15

11

9 10

12 13

1j:

77

1

9 J,1 J IJ. LJJ

j

15

Г61Г8)IBM.

ri

11

ГЦ

x/

IIL

HI

ri

n

H

f

О