Управляемый электропривод Советский патент 1985 года по МПК H02P1/52 H02P3/22 

тельного мостового выпрямителя соединен с прямыми входами третьего, четвертого, пятого компараторов и с инверсным входом первого компаратора а положительный вьгаод соединен с прямыми входами шестого, седьмого, во ::ьмого компараторов и с инверсным входом второго компаратора, выходы KOMnajptafopoB соединены свходами одновибратора, выходы которых являются выходами блока управления мостовым инвертором в режиме рекуперации

97031

энергии, инверсные входы третьего, четвертого, пятого компараторов через введенные диоды, направленные анодами к я входам, соединены соответственно с анодами четверного, пятого, шестого диодов, катоды которых соединены соответственно с инверсными входами шестого, седьмого, восьмого компараторов , и являются входами блока управления мо стовым инвертором в режиме рекурерации.

1. УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий тиристорный преобразователь частоты, который включает в себя трансформатор с вторичной обмоткой, соединенной в звезду, последовательно включенные управляемый мостовой выпрямитель, фильтр, мост диодов обратного тока и мостовой инвертор, выход которого подсоединен к соединенным в звезду обмоткам электродвигателя, а также систему управления выпрямителем и систему управления мостовым .инвертором, причем последняя содержит блок управления мостовым инвертором в двигательном режиме, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности рекуперации энергии и торможения, в него введены семь датчиков напряжения и компаратор, в.систему уп1равления мостовым инвертором введен блок управления им в режиме рекуперации энергии, .обеспечиваниций формирование управляющих импульсов для тиристоров инвертора в моменты превышения напряжения на обмотках двигателя над напряжением сети и имеющий шесть входов для подключения к ним выходов шести из семи введеиных датчиков напряжения, а также двенадцать логических элементов 2-2И2Ш1И, причем первые входы первых шести датчиков напряжения .соединены между собой и со средними точками вторичной обмотки трасформатора и обмотки электродвигателя, вторые, входы первых трех датчиков напряжения соединены соответственно с фазами фторичной обмотки трансформатора, вторые входы четвертого, пятого, ; 9 шестого датчиков напряжений соединены с соответствующими обмотками электродвигателя и с первым, вторым, третьим входами седьмого датчика напряжения, выход которого через упо§ мянутый компаратор соединен с вторым и через введеннь логический элемент НЕ с четвертыми,входагш логических элементов 2-2И-2ШШ, третьи входы которых соединены с выходами СО блока управления мостовым инвертором в двигательном режиме, первые входы О логических элементов 2-2И-2ИЛИ соедиDO нены с выходами блока управления: Мостовым инвертором в режиме рекуперации энергии, а выходы - с управляющими входами мостового инвертора. 2. Электропривод по п. 1, о т л ичающийся тем, что блок управления мостовым инвертором в режиме рекуперации энергии содержит вспомогательный управляемый мостовой выпрямитель, восемь одновибраторЬв, восемь компараторов, шесть диодов, причем отрицательный вывод вспомога

I

Изобретение относится к области электроники, в частнрсти к электроприводу, и может быть использовано для частотного управления электродвигателем переменного тока, а также в преобразовательной технике.

Целью изобретения является повышение эффективности рекуперации энергии и орможения.

На фиг. 1 приведена схема преобразователя частоты; на фиг. 2 - блок управления инвертором в режиме рекуперации; на фиг. 3 - формы напряже-. кий и токов в фазах трасформатора и электродвигателя, а также в дросселях фильтра при алгоритме работы в режиме рекуперации энергии в сеть с частотой вращения двигателя, например, равной трети от .частоты сети.

Устройство включает в себя питающий трансформатор , вторичная обмотка которого включена в звезду. А, В, С - фазы вторичной обмотки трансформатора, подключенный к выходу трансформатора управляемый мостовой выпрямитель 2, состоящий из тиристоров 3-8, фильтр 9-, подключенный к выходу выпрямителя и состоящий из дросселей 10 и 11 и конденсатора 12, мостовой инвертор 13, состоящий из тиристоров 14-19, обратный мост 20, подключенный входом к выходу мостового инвертора 13, а выходом - к фильтру 9 и состоящий из диодов 21 26, электродвигатель 27, включенный в звезду и подключенный началами обмоток к выходу мостового инвертора 13, а средней точкой к средней точке

втор гчной обмотки трансформатора, А, В, С - фазы электродвигателя, систему 28 управления мостовым выпрямителем, датчик 29 напряжения, подключенный к фазам двигателя и состоящий из.трансформатора, выпрямителя и фильтра, компаратор 30, подключенный входами к датчику 29 напряжения и источнику напряжения задания управления напряжением в преобразователе, датчики 31-36 напряжения, первые входы которых соединены между собой и со средними точками вторичной обмотки трансформатора и. двигателя, вторые входы датчиков 31-33 соединены с фазами двигателя и входами датчика 29, вторые входы датчиков 34-36 соединены с фазами вторичной обмотки трансформатора.

Система управления мостовым инвертором содержит блок 37 управления инвертором в двигательном режиме, блок управления 38 инвертором в режиме рекуперации энергии, логические элементы 2-2И-2ИЛИ 39-50, первые входы которых соединены с выходами блока 38 управления мостовым инвертором в .режиме рекуперации, третьи входы соединены с выходами

блока 37 управления инвертором в двигательном режиме, вторые и через элемент НЕ четвертые входы соединены через компаратор 30 с выходом 29 напряжения, а выходы соединены с

управляющими входами мостового инвертора 13.

На фиг. 2 показана схема блока управления инвертором в режиме рекуперации, в которую входят вспомогательный тиристорный вьтрямитель 51, состоящий из тиристоров 52-57, трансформаторов 58, диодов 59, подключенный входами к выходам датчиков 34-36 напряжения, компараторы 6067, причем отрицательный вьшод вспомогательного выпрямителя соединен с прямыми входами компараторов 62-64 и с инверсным входом компаратора 60, а положительный вывод соединен с прямыми входами компараторов 65-67 и с инверсным входом компаратора 61, прямые входы компараторов 60 и 6 подключены к нулевым точкам вторичной обмотки трансформатора и электродвигателя, инверсные входы компараторов 62-64 через диоды 68-70, направленные анодами к компараторам, подключены соответственно к выходам датчиков 31-33 напряжения, инверсные входы компараторов 65-67 через диоды 71-73, направленные катодами к компараторам, подключены также к выходам датчиков 31-33. Выходы компараторов 60-67 подключены к входам одновибраторов 74-81, выхрды которых являются выходами блока управления, инвертором в режиме рекуперации энергии .

Вьтрямитель 2 служит для выпрямления напряжения питающего трансформатора 1 и регулирования его по величине посредством системы управления вьтрямителем 28. Выпрямленное напряжение сглаживается фильтром 9 и подается на вход инвертора 13, который управляется блоком 37 управления инвертором в двигательном режиме, либо блоком управления инвертором в ре жиме рекуперации. Обратный мост служит для обмена энергией между электродвигателем и конденсатором 12 в двигательном режиме. Датчики 31-36 напряжения,вьшолненные, например, в виде потенциометров, понижают величину напряжения до необходимого уровня и подают в схему управления инвертором 38 сигналы, пропорциональные мгновенной величине напряжения в фазах вторичной обмотки трансформатора и электродвигателя. Датчик

29напряжения подает на компаратор

30сигналы, пропорциональные величине напряжения на двигателе. Компаратор имеет релейную характеристику

и оценивает пропорциональность между напряжением в системе управления

вьтрямителем и с помощью ло1ических элементов 2-2И-2ИЛИ 39-50 подключает к инвертору один из блоков управления.

Система управления вьтрямителем 2 представляет собой стандартную схем с регулированием по углу открывания тиристоров. Блок управления инвертором в двигательном режиме представляет собой стандартную схему для управления инверторами с общей, груповой, фазной или индивидуальной коммутацией тиристоров. Вспомогательный мостовой выпрямитель 51 состоит из маломощных тиристоров, на управляющие электроды которых подается переменное напряжение через трасформаторы 58 и диод 59, причем обмотки трансформаторов включены так, чтобы угол отпирания составил 90 эл. град.., и предназначен для преобразования напряжения таким образом, чтобы его форма была удобна для сравнения, с напряжением нагрузки, компараторы 60-67 сравнивают величины сигналов, подаваемых со вспомогательного выпрямителя 51 и датчиков 31-33 напряжения, одновибраторы 74-81 позволяют получить на выходе положительный импульс напряжения при подаче на его вход логической единицы.

На фиг. 3 представлены: 82 - форма напряжения на вторичной обмотке трансформатора, 83 - напряжения на выходе выпрямителя 2, U - Ug - диаграммы состояния тиристоров 3-8 выпрямителя, 84 - форма напряжения на фазах электродвигателя, 85 и 86 - формы.напряжений на положительном и отрицательном выводах вспомогательного вьтрямителя 51, U| - диаграммы состояния тиристоров 14-19 инвертора, 87 - форма тока, проходящего через индуктивность фильтра ГО, 88 - форма тока, проходящего через индуктивность фильтра 1I, А, В, С - формы тока в фазах электродвигателя в моменты времени t,, tg, t,, t4.

Устройство работает следующим образом.

В двигательном режиме с компаратора 30 на входы логических элементов 2-2И-2ИЛИ подается логический нуль, через логические элементы на тиристоры инвертора поступают сигналы с блока 37 управления инвертором в двигательном режиме.

При резком торможении, либо при увеличении частоты вращения вьше синхронной на выходе компаратора 30 по,является логическая единица, логические элементы 2-2И-2ИЛИ переводятся в режим, при котором на тиристоры инвертора и их схемы коммутации подаются сигналы с выходов одновибраторов 74-81.

В режиме рекупера1 ии энергии в сеть преобразователь работает следующим образом. Предположим к моменту времени t открыт тиристор 7, Синусоидально изменяющееся напряжение в фазе С вторичной обмотки трансформатора 1 уменьшается по амплитуде, сигнал, пропорциональный его величине, подается с датчика 36 напряжения на вспомогательный мостовой выпрямитель 51 и преобразуется так, что на компараторы 60-67 не подаются напряжения двух фаз одновременно, а затем поступает на прямой вход компаратора 62.

При генераторном режиме в фазах электродвигателя наводится синусоидальная ЭДС, К моменту времени t напряжение в фазе А электродвигателя направлено встречно напряжению в фазе С вторичной обмотки трансформатора 1. Сигнал, пропорциональный его величине, через диод 68 подается на инверсный вход компаратора 62.

В момент времени t,i при достижени уровня сигнала на инверсном входе компаратора 62 выше, чем на прямом входе, на выходе компаратора появляется логическая единица, импульс на выходе логического устройства 45 открывает тиристор 14, Образуется цепь: фаза С вторичной обмотки трансформатора 1, открытый тиристор 7, дроссель 10, тиристор 14, фаза А электродвигателя, Поскольку напряжение в фазе А электродвигателя выше по амплитуде, чем в фазе С вторичной обмотки трансформатора, ток тече против тока сети в обмотке трасфор-. матора, энергия передается в сеть.

В момент времени t напряжение в фазе С вторичной обмотки трансформатора меняет свою полярность. Сигнал сменившейся полярности подается на вспомогательный выпрямитель 51. При снижении напряжения на инверсном

входе компаратора 60 до нуля на его выходе появляется логическая единица, импульс с выхода логического элементе 39 переключает схему коммутации для запирания тиристора 14. Ток прекращается.

К моменту времени tjоткрыт тиристор 6, напряжение в фазе В вторичной обмотки трансформатора уменьшается, по амплитуде. Сигнал, пропорциональный его величине, преобразуется в выпрямителе 51 и поступает на прямой вход компаратора 67. Напряжение в фазе С электродвигателя направлено встречно напряжению в фазе В вторичной обмотки трасформатора и увеличивается по амплитуде, сигнал, пропорционапь ный его величине, через диод 73 подается на инверсный вход компаратора 67

В момент времени t при достижении уровня сигнала на инверсном входе компаратора 67 вьщ1е, чем на прямом входе, на выходе этого компаратора появляется логическая единица, импульс на .выходе логического элемента 50 открывает тиристор 19. Образуется цепь: фаза В вторичной обмотки : трансформатора I, открытый тиристор 6, дроссель 11, тиристор 19, аза ,С электродвигателя. Поскольку напря жение в фазе С электродвигателя выше, чем в фазе В .вторичной обмотки трансформатора, ток течет против тока сети в обмотке трансформатора, энергия передае.тся в сеть.

В момент времени t напряжение в фазе В вторичной обмотки трансформатора меняет свою полярность, сигнал сменившейся полярности подается на выпрямитель 51, При снижении напряжения на инверсном входе компаратора 61 до нуля на его выходе появляется логическая единица, импульс с выхода логического элемента 44 переключает схему.коммутации для запирания тиристора 19. Ток прекращается.

Затем сравнивают сигналы, пропорциональные напряжениям фазы А вторичной обмотки трансформатора и фазы А электродвигателя и т.д.

В режиме рекуперации для исключения запирания тиристоров выпрямителя при коммутации тиристоров инвертора тиристоры вьтрямителя должны управляться длинными (длинными 1 стробированными) импульсами, либо для их отпирания должны подаваться 11970318 сигналы, синхронные с сигналами, отпирающими тиристоры инвертора.

J7 Jf JJ

Фи2.2

.4 -v Л -, f

ryYYVYYWYY

на. м.

w.

«F tf7

M

Itttutt. ins,

tf/7, «. ML

Vr.

l

(JJut.J