Устройство для управления трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором Советский патент 1985 года по МПК H02M5/22 

рого блоков импульсно-фазового управления соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого элементов 2И, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого элементов 2И соединены соответственно с первым прямым и инверсным выходами кольцевого распределителя, выходы первого и третьего элементов 2И соединены соответственно с первыми входами первого и шестого, второго и третьего элементов 2ИЛИ, выходы второго и четвертого элементов 2И соединены соответственно с вторым входом первого и первым входом пятого, с вторым входом второго и первым входом четвертого элементов 2ИЛИ, вторые входы третьего и пятого, четвертого и шестого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами третьего блока импульсно-фазового управления, выходы первого и второго элементов 2ИЛИ соединены с входами первого выходного усилителя, выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с первыми входами пятого и девятого, шестого и десятого, седьмого и одиннадцатого, восьмого и двенадцатого элементов 2И, вторые входы пятого и шестого, седьмого и восьмого, девятого и десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов 2И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока раздельного yпpaвv eния группами тиристоров, выходы пятого и седьмого шестого и восьмого, девятого и одиннадцатого, десятого и двенадцатого элементов 2И соединены соответственно с входами пятого, второго, третьего и четвертого выходных усилителей.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-ТРЕХФАЗНЫМ ОДНОПОЛУПЕРИОДНБ1М ЦИКЛОКОНВЕРТОРОМ, состоящим из пяти пар встречно-параллельно включенных тиристоров, соединяющих три фазы нагрузки с тремя фазами питающей сети, содержащее формирователь-синхронизатор, три блока импульснофазового управления, входы синхронизации которых соединены с входами формирователя-синхронизатора, кольцевой распределитель с тремя прямыми и тремя инверсными выходами, четыре, элемента 2И, пять выходных усилителей, выходы которых предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров, целочисленный делитель частоты, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя-синхронизатора, а выход целочисленного делителя частоты подключен к первому входу кольцевого распределителя, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя-синхронизатора, и блок редукции частоты, выход которого подключен к третьему входу целочисленного делителя частоты, отличающееся тем, что, с целью повыщения качества выходного тока путем снижения прерывистости и величины пульсаций выходного тока циклоконвертора, улучшения энергетических показателей и регулировочных характеристик на низких частотах, исключений токовых пауз, когда двигатель отключен or сети при переходе с одной частоты на другую, оно снабжено блоком раздельного управления групё пами тиристоров, узлом формирования сту(Л пенчатого напряжения, двенадцатью элементами 2И, щестью элементами 2ИЛИ, блоком фильтров, двумя датчиками тока, причем датчики тока предназначены для включения в две фазы нагрузки, каждая из которых подключена посредством двух пар встречно-параллельно включенных тиристоров к двум фазам сети, выходы датчиков О) тока соединены с первым и третьим входами со блока раздельного управления, два других входа которого соединены соответственно с вторым прямым и инверсным, с третьим прямым и инверсным выходами кольцевого распределителя, а также с вторым и третьим входами узла формирования ступенча тото напряжения, первый вход которого соединен с вторым входом третьего блока импульсно-фазового управления, выход узла формирования ступенчатого напряжения соединен с вторыми входами двух других блоков импульсно-фазового управления, входы синхронизации блоков импульснофазового управления соединены с выходами блока фильтров, входы которого предназначены для соединения с тремя фазами сети, прямые и инверсные выходы первого и вто

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области управления трехфазно-трехфазными однополупериодными циклоконверторами, и может быть использовано для частотно-регулируемых асинхронных электроприводов.

Цель изобретения - повышение качества выходного тока путем снижения прерывистости и величины пульсаций выходного тока циклоконвертора, улучшение энергетических показателей и регулировочных характеристик на низких частотах, исключение токовых пауз, когда двигатель отключен от сети при переходе с одной частоты на другуюНа фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором; на фиг. 2 - функциональная схема блока раздельного управления группами тиристоров; на фиг. 3 - функциональная схема узла формирования ступенчатого напряжения; на фиг. 4 - эпюры выходного трехфазного напряжения циклоконвертора, законы управления тиристорами, формируюшими напряжения различных фаз циклоконвертора, и диаграммы распределения импульсов управления.

В целях упрощения связи между элементами системы управления циклоконвертором в ряде случаев выполнены в однолинейном исполнении.

Предлагаемое устройство для управления трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором состоит из пар 1-5 тиристоров, встречно-параллельно включенных трехфазного асинхронного двигателя 6, блока 7 фильтров, блоков 8-10 импульснофазового управления, элементов 2И 11 -14, элементов 2ИЛИ 15-20, элементов 2И 21 -

28, выходных усилителей 29-33, датчиков 34 и 35 тока, блока 36 раздельного управления группами тиристоров, узла 37 формирования ступенчатого напряжения, кольцевого распределителя 38 целочисленного делителя 39 частоты; формирователя-синхронизатора 40, блока 41 редукции частоты, элементов 2И 42 и 43, элементов 44 и 45 задержки, RS-триггеров 46 и 47, элементов 2И 48 и 49, элементов 2ИЛИ 50 и 51; элемента 2И 52, ключевого элемента 53, резисторов 54-56, масштабного усилителя 57. Пара тиристоров 1 подключена одним из выводов к одной из фаз сети, другим выводом непосредственно к выводу фазной обмотки статора двигателя 6, два других

вывода фазной обмотки статора двигателя 6 подключены каждый посредством датчиков 34 и 35 тока, и двух пар 2,5 и 3,4 тиристоров соответственно к второй и третьей фазам сети. Входы блока 7 фильтров подсоединены к трем фазам сети. Выходные

напряжения блока 7 фильтров соответствуют линейным напряжениям . Ujz, Ujj , Ujj и поступают соответственно на входы синхронизации блоков 8-10, которые также соединены с выходами формирователя-синхронизатора 40. Блоки 8-10 вырабатывают две последовательности импульсов, сдвинутых на полпериода частоты сети и реализуют принцип вертикального управления. Изменение фазы выходных импульсов осуществляется посредством управляющего напряжения, поступающего на вторые входы блоков 8-10. При этом на вторые входы блоков 8 и 9, соединенные с выходом узла 37 формирования ступенчатого напряжения, поступает ступенчатое однополярное напряжение Uotj (фиг. 4). На второй вход блока 10 и первый вход узла 37 поступает постоянное однополярное напряжение U«, представляющее собой сигнал задания амплитуды выходного напряжения циклоконвертора. Последовательности импульсов управления с прямого и инверсного выходов блоков 8 и 9 поступают соответственно на первые входы элементов 2И 11 -14, вторые входы элементов 2И 11 -14 соединены соответственно с первым прямы.м и инверсным выходами кольцевого распределителя 38, представляющего собой кольцевой делитель на щесть, с выхода которого снимается три пары взаимоинверсных потенциальных логических тактовых сигналов выходной частоты fg, каждая пара тактовых сигналов при этом сдвинута во времени относительно одна другой на 1/3 периода выходной частоты f Этим обеспечивается циклическое, с частотой выходного напряжения сети, снятие имнульсов с выхода элементов 2И 11 -14. Выходы элементов 2И 11 и 13 соединены соответственно с первыми входами элементов 2ИЛИ 15 и 20, 16 и 17, выходы элементов 12 и 14 соединены соответственно с вторым входом элемента 2ИЛИ 15 и первым входом элемента 2ИЛИ 19, с вторым входом элемента 2ИЛИ 16 и первым входом элемента 2ИЛИ 18. На вторые входы элементов 2ИЛИ 17 и 19, 18 и 20 поступают две последовательности импульсов управления соответственно с прямого и инверсного выходов блока 10. Таким образом, прямые последовательности импульсов с выходов блоков 8 и 9, проходящие через элементы 2И 11 и 12, суммируются элементом 2И 15 и через выходной усилитель поступают на управляющий вход тиристора пары 1, формирующего положительную полуволну выходного напряжения низкой частоты первой фазы циклоконвертора. Аналогично последовательноети импульсов с инверсных выходов блоков 8 и 9, проходящие через элементы 2И 13 и 14, суммируются элементом 2И 16 и через выходной усилитель поступают на встречновключекный тиристор пары 1, формирующий отрицательную полуволну. Выходы элементов 2ЙЛИ 17-20 соединены соответственно с первыми входами элементов 2И 21 и 25, 22 и 26, 23 и 27, 27 и 28, вторые входы элементов 2И 21 и 22, 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28 соединенв соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым выходами блока 36 раздельного управления группами тиристоров. С выходов элементов 2И 21 и 22 пос.юдокпс-И)ности импульсов управ.юиия поступают соответственно через выходные чси.пгге.чи 33 и 30 на управ.-1яюпи1е входы одноименных тпристоров пар 2 и 5, формпрчкмцих положительную полуволну выходного напряжения низкой частоты второй фазы двигателя 6. С выходов элементов 23 и 24 импумьсы управления поступают на упра;з.як)Н1,ие входы встречно-включенных одноименных тиристоров пар 2 и 5, формирующих отрицате.чьную полуволну выходного напряжения этой же фазы двигателя 6. Аналогично с выходов элементов 2И 25 и 26, 27 и 28 через выходные усилители 31 и 32, и.мнульсы управления поступают на управляюни1е входы тиристоров пар 3 и 4, формпр Ю11,1их соответственно положительную и отрицательную полуволны выходного наг.ряжения низкой частоты третьей фазы. Блок 36 раздельного унравления обеспечивает раздельное управление группами тиристоров пар 2, 5 и 3, 4 формирующих положительную и отрицательную полуволны выходного напряжения в функции сигналов с выхода кольцевого распределителя 38 и наличия тока. На первый, третий входы блока 36 подаются сигналы с выходов датчиков 34 и 35 тока, на второй, четвертый входы, соединенные с вторым, третьим входами узла 37 формирования ступенчатого напряжения, подаются две пары взаимоипвсрсных тактовых сигналов с выхода кольцевого распределителя 38. В этом случае блок 36 раздельного управления фиксирует спадение выходного тока работающей группы тиристоров, обеспечивает снятие управляющих импульсов с тиристоров указанной группы и через заданное время выдержки - иодачу управляющих импульсов на тиристоры второй группы. Блок разделительного управления группами тиристоров (фиг. 2) выполнен из двух идентичных каналов по общеизвестным принципам. Один из каналов блока 36 построен следующим образом: сигнал с датчика 34 тока поступает на первые входы элементов 2И 42 и 43, на вторые входы кото)ых поступает также пара взаимоинверсных сигналов с второго выхода кольцевого распределителя 38, выходы элементов 2И 42 и 43 соединены соответственно с входом элемента 44 задержки и S входом RS-триггера 47. с входом элемента 45 задержки и R входом RS-триггера 47, S и R входы RS-триггера 46 соединены соответственно с выходами элементов 44 и 45 задержки, прямые выходы RS-триггеров 46 и 47 соединены соответственно с входами элемента 2И 48, инверсные выходы соединены с входами э:1еме1гга 2И 49, выходы элементов 2И 48 и 49 представляют собой соответственно iiepBbni и второй выход блока 36 раздельного прав.:|ения.

, .;/ i()o)MiipOBi HHH ступепчатсмч) напряжения (ф|1|-. 3) обеспечивает фо|)мироii;iiiiie ()Д1К)11().1Ярн()Го ступенчатого сигнала litf... амплитуда которого прогюрпиопальиа ciuna.iy задаппя амп/штуды выходного напряжения преобразователя 11. благодаря чему достигается симметрия среднпх зпаЧОН1П1 выходного пагфяжепия 58--6{) раз.;1ич-н1 1 фаз преобразователя.

На ВХОД1.1 элементов 2ИЛИ 50 п 51 поступают две пары взапмоппверсных спгна,л()в с выходов формпрователя-сппхропизатора 40. Выходы элементов 2ИЛИ 50 и 51 соедипены с входамп элемепта 2И 52, выход которого соединен с унравляюпщм входом к.почевого элемента 53, включенного Nie/K.iy резпсторамн 54 и 55 на общую точку схемы, сгюбодпый резистора 54, на ixOTopbhi подается папряжение Uo, соедппеп с вьпюдо.м резпстора 56, другой вывод резпсто)а 56 еоедипен со свободным выводом резпстора 55 н входом маснггабпого усилителя 57, с выхода которого снимается ступенчатое напряжение Uo(.j.

Для того, чтобы выходная частота циклокопвергора была в целое число раз мепьн1е входной, на вход кольцевого распределителя 38 подается сигнал с управляющего целочпслеппого делителя 39 частоты, на который поступает последовательность и.мпульсов от формирователя-синхронизатора 40. Коэффициент снижения входной частоты задается в двоичном коде, выработанном блоком 41 редукции частоты в соответствии с сигпалом задания частоты.

Устройство работает следующим образо.м.

На первый вход устройства подается напряжение задания амплитуды выходного напряженпя циклоконвертора Uo(., на второй вход - напряжение задания частоты выходного напряжения U/, причем каждому значению нанряжения Uf соответствует фпкеированпый коэффициент снижения входной частоты fi, вырабатываемый блоком редукции частоты, п соответственно фиксированное значение частоты выходного напряжения преобразователя f.

При этом работа устройства на фиксированной частоте осуществляется с.чедующим образом (фиг. 4). Блоки 8-10, сихронизировапные с нитаюпхей сетью но линейным нанряжениям Ujj ,1/6, вырабатывают импу.льсы управления ивадв , UpbiiS въйэ UBUXJ, Uftburw, UeMXj,, фазы которых онределя ются значением напряже1П1Й ОоС и IJotcooTве1ствепно, при этом фазы выходпых импу.чьсов блоков 8 п 9 пзменяются в соответетвпп со ступенчатым входпым напряжением IJoCj, чем обеспечивается симметрия средних значений выходных напряжений 58-60 циклоконвертора (фиг. 4а, в. д) при трехступен чатон аппроксимации выходного напряжения циклокопвертора.

Выходные импульсы управления Uebixs.

UBHXJ блока 8 и UBT-UJ , ивях9 блока 9 через элементы 2И 11 - 14, 2ИЛИ 15 и 16 и выходной усилитель 29 поступают в соответствии с тактовы.ми сигналами, формируемыми блоком 36, на управляющие входы пары 1 тиристоров, формирующих выходное напряжение первой фазы циклоконвертора (фиг. б).

Имнульеы управления ), 10 постунают на входы элементов 2ИЛИ 17 и

5 19, 18 и 20, 1де онп суммируются соответственно с выходными нмнульсамп элементов 2И 13 и 12, 14 и И. Суммарные последовательности имнульсов с выхода эле.ментов 2ИЛИ 17-20 в соответствни с сигналами блока 36 раздельного унравления группами

0 тиристоров через элементы 2И 21, 25. 22. 26, 23, 27 и 24, 28 и выходные силители 30, 33 и 31, 32 постунают на управляющие электроды пар 2, 5 и 3, 4 тиристоров, формирующих выходные напряжения низкой

5 частоты соответственно второй и третьей фаз циклоконвертора. Распределение и.мпульсов управления групп тиристоров пар 2, 5 и 3, 4, формирующих положительную п отрицательную полуволны выходного напряжения соответствующих фаз циклоконвертора,

0 ноказано на фиг. 4г, е.

При этом (фиг. 4а) ноложнтельная и. соответетвенно, отрицательная полуволны выходного напряжения первой фазы цнклоконвертора формируются двукратным за период частоты сети включением каждого тиристора нары I.

В двух других фазах циклокопвертора формирование положительной и соответственно отрицательной полуволны выходного напряжения оеуществляется поочередным

0 включением одноименных тириеторов пар 2, 5 (втораЯфаза) и 3, 4 (третья фаза) два раза за период частоты сети (фиг. 40, д). Предлагаемое устройство обеспечивает повыщение качества выходного тока за счет того, что в 1,3-1,6 раза снижается прерывистость и величина нульсаций выхояногс) тока циклоконвертора из-за увеличения интервала проводимости тириеторов за период частоты сети при двукратном включении, что улучщает энергетические показатели и

Q регулировочные характеристики привода на низких частотах. Снижаются также потерн мощности двигателя на нагрев в 1.3-1.6 раза при частотном регулировании, обеспечивается необходимая величина момента двигателя при меньще.м токе в 1.3 раза.

04 (Uj,J,

46

w

ад

43