Устройство для управления машиной переменного тока Советский патент 1985 года по МПК H02P7/42 H02M7/515 

Изобретение относится к электротехники, в частности к электроприводу и может быть использовано для частотного управления тишиной переменного тока, а также в преобразовательной технике. Известно устройство для управления машиной переменного тока, содержащее трехфазный автономный инвертор, выпрямитель, соединяющийся с инвертором череэ магнитосвязанные дроссели, синхронный двигатель, 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 щаговый режим работы мащины на низких частотах в связи с коммутацией тиристоров через 60 злек.град. Наиболее близкимк предлагаемому являет ся устройство для управления машиной переменного тока, которое состоит из инвертора, содержащего шесть тиристоров, соединенного с отключающимся во время коммутации исто ником постоянного тока, системы управления инвертором, которая может содержать блок пересчета, включающий распределитель импуль сов, машину переменного тока со статорной обмоткой, включенной в звезду, протем нуле вая точка статорной обмотки подключена к щинам питания инвертора через тиристоры 2 Однако данное устройство требует примене ния сложного отключающегося источника пос тоянного тока и сохраняется щаговый режим на низких частотах в связи с коммутацией тиристоров через 60 злек. град. Цель изобретения - повышение плавности вращения ротора машины переменного тока в области нюких частот. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления машиной переменного тока со статорной обмоткой, соединенной в звезду с выведенной нулевой точкой, содержащее трехфазный мостовой инвертор, выходы которого предназначены для подключе1шя к электродвигателю переменного тока, два ключа, одни силовые вход которых подключены к шинам питания инвер тора, а другие силовые входы ключа предназначены для подключения к нулевой точке статорной обмотки электродвигателя nqieMCHного тока, система упраяпения инвертором с блоком пересчета, снабженным распределителем импульсов, упомянутые два ключа выполнены полностью управляемыми, а в систему управления инвертором дополнительно 1 52 введены первый и второй элементы И с выходными усилителями, первый и второй усилители-инверторы, первый и второй трехвхо довые 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 инвертор, выполненный на шести тиристорах 16, два полностью управляемых ключа 7 и 8, одни силовые входы которых подключены к цданам питания инвертора, а другие силовые входы ключей п едиазначены 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 11-15 н 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 н второй элементы И с выходными усилителями 27 и 28 и первый и второй уснлителн-ннверторы 29 и 30. В блок пересчета входят также логические элементы И 31-36 н логические элементы НЕ 37-42. Выходы первого элемента И с выходньпи усилителем 27 и первого усилителя-инвертора 29соединены соответственно с первым н вторым 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 )1-15 включены так, что прямой выход предыдущего триггера подключен к входу последующего, инверсные выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого триггеров 11-15 по;1ключены 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, 1фямые выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого-триггеров 11-15 соединены соответственно с первыми входами логических 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 три геров 11-15 и входом инвертора 26, выходы элементов И с выходными усилителями 19- 23, выход логического элемента И 31 соединенп с первым входом логического элемента И с выходным усилителем 23, выходы лотес ких элементов НЕ 36-41 соединены с вторыл и входами соответственно логических элементов И с выходными усилителями 18-22, выход 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, вь1ходы логических элементов И с выходными усилителями 21, 23, 19 соеди нены 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 ко торых подключены к выходам распределителя импульсов 9. Управление блоком пересчета и элементами для распределения импульсов управления полностью управляемыми ключами производится тактовыми импульсами. На фиг. 2 представлены диаграммь состояния элементов схемы управления инвертором, а также форма напряжения на обмотках статора электродвигателя переменного тока, где U - временная диаграм ма подачи тактовых импульсов ,43- диаграм-; ма состояния триггера 11, 44; - диаграмма состояния триггера 12, 45 - диаграмма codroяния триггера 13, 46 - диаграмма состояния 1 5 триггера 14, 47 - диаграмма г.С:тояния триггера 15, 48 - диаграмма состоятм логического блока 17; 49 - диаграмма состояния трехвходового элемента И 24; 50 - диаграмма состояния трехвходового элемента И 25, 51 - диаграмма состояния элемента И с вььходным 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 усилителем 22; 56 - диаграмма состояния элемента И с вь хо;шым 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 мащины переменного тока, В - форма напряжения в фазе В обмотки статора мащины переменного тока, С - 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 триггеров, 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 и 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 открьпы тиристоры I и 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, направленой встречно прикладывающемуся напряжению. 4fepe3 фазу А протекает ток, определяемый апряжением, близким к напряжению нсточника остоянного тока. Через часть периода длительностью 3Q эл.град закрывается полностью управляемый 1слют 8 и открывается тиристор 6. Ток течет через тиристор 1, фазы А и С обмотки статора электродвигателя перемеииого тока и тиристор 6. Через 30 эл. град, открьгоается полностью управляемый ключ 7, запирается тиристор 1 и т. д. по юослу «определяемому диаграммой. В результате того, что уменьшился угол коммутации тиристоров преобразователя, повысилась плавность вращения ротора злектродвигателя на низких скоростях. 11 85« 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 Гц. Одновременно упрощается схема коммутапки тиристоров инвертора, отпадает надобность в применении междуфазных коммутирующих конденсаторов, отсекающих диодов, входных индуктивяостей инвертора и т. д.

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