Вентильный электропривод Советский патент 1986 года по МПК H02P6/00 H02P6/06 

«

Изобретение относится.к электротехнике, в частности к регулируемым электроприводам с вентильными электродвигателями.

Целью изобретения является улучшение качества регулирования скорости путем повьшения быстродействия и расширение диапазона регулирования за счет сокращения бестоковой паузы при переключении режимов работы электропривода,

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого вентильного электропривода.

Вентильный электропривод содержит синхронньй электродвигатель 1,якорные обмотки которого подключены к источнику питания с помощью зависимого выпрямительно-инверторного преобразователя 2 частоты, блоки 3 ,и 4 формирования импульсов управления выпрямителем и инвертором, входы которых соответственно соединены непосредственно и через блок 5 сдвоения управляющих импульсов с выходами блоков 6 и 7 фазового управления выпрямителем и инвертором, блок 8 регулирования скорости электропривода, блок 9 бестокового переключения режимов работы электропривода, блок 10 управления принудительной коммутацией, вход которого через блок 7 фазового управления инвертором связан с датчиком 11 положения ротора, блок 12 формирования повторных импулсов, выход которого соединен непосредственно или через блок 5 сдвоения управляющих импульсов с входами блоков 3 и 4 формирования импульсов управления выпрямителем и инвертором, выход блока 10 управления принудителной коммутацией соединен с блокирующим входом блока 3 формирования импульсов управления вьшрямителем и первым входом блока 12 формирования повторных импульсов, второй вход которого связан с выходом блока 9 бестокового переключения режимов работы датчик 13 скорости, выход которого соединен с одним из входов блока 8 регулирования скорости электропривода I

Зависимый выпрямительно-инверторный преобразователь 2 содержит датчик 14 входного тока, выпрямитель 15 инвертор 16 и датчик 17 нуля тока. Блок 3 формирования импульсов управления выпрямителем 15 содержит логические схемы И-Н1 18-23, первые вхо

282112.

ды которых связаны с выходом блока 6 фазового управления выпрямителем, а вторые входы объединены и подключены к выходу блока 5 сдвоения управляющих

5 импульсов. Блок 5 сдвоения управляющих импульсов содержит логическую схему И-НЕ 24 и блоки 25 и 26 формирования длительности управляющих импульсов по фронтам сигналов с выхода

О блоков 6 и 7 фазового управления выпрямителем и инвертором. Блок 8 ре- ,гулирования скорости электропривода содержит регулятор 27 скорости,входы которого связаны с блоком задания

15 скорости и датчиком 13 скорости, регулятор 28 тока, связанный входами с выходом регулятора 27 скорости и датчиком 14 тока. Электропривод содержит также нуль-орган 29, вход ко20 торого связан с выходом регулятора 27 скорости, а выход - с входом блока 9 бестокового переключения режимов работы электропривода.

Блок 10 управления принудительной

25 кош утацией содержит статический триггер 30 и блок 31 дифференцирования фронтов сигналов, вход которого подключен к выходу блока 7 фазового управления инвертором, а выход - к пер30 вому входу статического триггера 30, которьм является дополнительным входом блока 10 связанного вторым входом с датчиком 17 нуля тока преобразователя частоты.

35 Блок 12 формирования повторных импульсов представляет собой одновиб- ратор, выполненный на инверт ирующих логических схемах 32 и 33, конденсаторе 34 и резисторе 35, один вход

40 которого соединен с выходом блока 9 бестокового переключения режимов работы, а второй через инвертирующую логическую схему 36 соединен с выходом блока 10 управления принуди-

45 тельной коммутацией.

Вентильный электропривод работает

следующим образом. I

В исходном состоянии задающее напряжение и равно нулю, сигналы на вы50 ходе регуляторов 27 и 28 скорости и тока отсутствуют и блок 9 переключения режимов работы находится в состоянии, соответствующем нулевому сигналу с нуль-органа 29. При этом на два

55 тиристора инвертора 16 в соответствии с зоной разрешения с блока 7 фазового управления инвертором через блок 5 поступают управляющие импульсы с блока 6, совпадающие по времени с управляющими импульсами тиристоров выпрямителя .

Поскольку задающее напряжение U - О, то углы управления тиристоров выпрямителя 15 максимальны, выпрямленное напряжение равно нулю, ток в силовой цепи отсутствует и двигатель находится в неподвижном состоянии. При этом на выходе статического триггера 30 появляется 1, на выходе инвертирующей логической схемы 36 - О, а на выходе схемы 33 - 1, конденсатор 34 заряжен, ток через него не проходит и на резисторе 35 - малое падение напряжения от входных токов логической схемы 32, которое со- ответствует О, на ее входе. При

этом 1 на выходе логической схемы 32 не влияет на работу блока 5 сдвоения управляющих импульсов.

При подаче задающего напряжения LL соответствующего направлению Вперед на выходе регулятора. 28 тока появляется сигнал, который уменьшает углы управления тиристорами выпрямителя и переводит его в выпрямительный режим. По двум фазам двигателя начинает протекать ток, и ротор поворачивается на определенный угол.

При появлении сигнала с датчика 1 положения ротора на переключение фаз двигателя на выходе блока 31 кратковременно появляется О, который переключает статический триггер 30 в другое состояние, и на выходе последнего появляется О, запрещающий прохождение сигналов на тиристоры выпрямителя через блок 3. Очередной тиристор выпрямителя не открывается, а напряжение на выходе выпрямителя по огибающей напряжения сети меняется от положительного до отрицательного. Ток фаз двигателя начинает спадать. Одновременно на выходе логической схемы 36 появляется 1, а на в ыходе логической схемы 33 - О и конденсатор 34 разряжается до нуля через открытый выходной транзистор логической схемы 33.

После спада тока до нуля и закрытия тиристоров выпрямителя- и инвертора нулевым сигналом с выхода датчика 17 нуля тока преобразователя статический триггер 30 переключается в состояние, когда на его выходе есть 1. При этом запрет на прохождение у11равляк) импульсов с выхода блоков 3 и 4 снимается.

10

228211

1ри появлении 1 на выходе статического триггера 30 на выходе логической схемы 36 появляется О, а на выходе логической схемт, 33 - 1 и конденсатор 34 начинает заряжаться через внутреннее сопротивление логической схемы 33 и резистор 35. Ток заряда конденсатора создает на резисторе 35 падение напряжения, по уровню равное 1 на входе логичес- . кой схемы 32. При этом на ее выходе появляется О, который поступает на вход логической схемы 33, поддерживая на ее выходе 1, и на вход J5 логической схемы 24, вызывая появление на ее выходе, входах логических схем 18-23 и входе блока 4 1.

При наличии на другом входе двух лз логических схем 18-23 1 (в соот- 2Q ветствии с зоной разрешения вьщачи управляющих импульсов с блока 6 фазового управления) их выходные транзисторы открываются и на два тиристора выпрямителя поступают управляю- 25 Щие импульсы. Аналогичным образом открываются и два тиристора 16 в соответствии с зоной разрешения выдачи управляющих импульсов с блока 7.

Таким образом, практически сразу после снижения тока до нуля открываются те тиристоры, которые должны быть открыты в установившемся режиме в этот момент, и ток двигателя нарастает до прежнего значения, но уже по другим фазам.

Ротор двигателя вновь поворачивается на 60 эл.град. др прихода следующего импульса с датчика положения ротора.

30

35

При смене полярности сигнала на выходе регулятора 27 скорости меняется состояние нуль-органа 29. Но поскольку есть блокировка на запре- щающи1Ч вход блока 9, соединенного с

выходом датчика 17 нуля тока, то состояние логических сигналов, поступающих с выхода блока 9 на вход блока 7 фазового управления инвертором и вход регулятора 28 тока, не меняется. При этом углы управления тиристорами выпрямителя 15 увеличиваются и напряжение на его выходе принимает отрицательное значение,направленное встречно протеканию тока

в силовой цепи преобразователя. Ток в силовой цепи начинает уменьшаться. При снижении тока до нуля сигнал на выходе датчика 17 нуля, тока, за-

прещающий переключение блока 9 исчезает и на его первом и втором выходах кратковременно появляются 1, а на третьем выходе, связанном с входом блока 12 выдачи повторных импульсов, - О. На выходе логической схемы 36 появляется 1, а на выходе логической схемы 33 - О, конденсатор 34 разряжается и блок 12 подготавливается к выдаче повторного импульса.

После завершения переключения блока 9 углы управления тиристорами выпрямителя уменьшаются. Одновре- менно на выходе блока 9, связанном с входом блока 12 появляется 1, на выходе логической схемы 36 - О, на выходе логической схемы 33 - 1,на выходе логической схемы 32 - О, а на выходе логической схемы 24 - 1, вызывающая появление управляющих сигналов на выходе тех логических схем 18-23, на входах которых присутст- |Вует выхода блока 6 фазового управления выпрямителем.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, .содержащий синхронньй электродвигатель, якорные обмотки которого подключены к источнику питания через зависимый выпрямительно-инверторный преобразователь частоты, снабженный датчиком входного тока, блоки формирования импульсов управления выпрямителем и инвертором, входы которых соединены .соответственно с управляющими входами выпрямителя и инвертора зависимого выпрямительно-инверторного преобразователя частоты, а первые входы связаны через блок сдвоения управляющих импульсов с выходами, блоков фазового управления выпрямителем и инвертором блок регулирования скорости электро привода, первый вход которого соединен с блоком задания скорости, а второй вход соединен с выходом датчика скорости - ротора синхрон1|ого электродвигателя, при этом его выход сое- динен через нуль-орган с первым входом блока бестокового переключения режимов работы .электропривода, а также с вторым входом блока регули

,

12282116

рования тока электропривода, первый вход которого соединен с выходом датчика входного тока, а выход - с входом блока фазового управления выпрямителем, причем первый выход блока бестокового переключения режимов работы электропривода соединен с третьим входом блок§. фазового управления выпрямителем, а второй выход соединен с вторым входом блока фазового упра1шения инвертором, первьм вход которого соединен с выходом датчика положения ротора синхронного электродвигателя, а выход соединен с первым входом блока управления принуди- тельной коммутацией, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью улучше

ния качества регулирования скорости путем повьшения быстродействия и рас1Ш1рения диапазона регулирования путем сокращения бестоковой паузы при переключении режимов работы электропривода, в него введен блок формирования повторных импульсов ,блок бестокового переключения режимов работы электропривода снабжен запрещающими входом и выходом, блок сдвоения управляющих импульсов и блок управления принудительной коммутацией снабжены дополнительными входами, а в цепь постоянного тока зависимого выпря- мительно-инверторного преобразовате- ля частоты включен датчик нуля тока, выход которого соединен с запрещающим входом блока бестокового переключателя режимов работы электропривода и дополнительным входом блока управления принудительной коммутацией, причем вторые входы блоков формирования импульсов управления выпря- 1чителем и инвертором соединены непосредственно с соответствующими выходами блоков фазового управления выпрямителем и инвертором, а первые входы дополнительно соединены с выходом бл:ока управления принудительной коммутацией и с первым входом блока формирования повторных импульсов, второй вход которого соединен с запреш.ающим выходом блока бестокового переключения режимов работы электропривода, а выход соединен с дополнительным входом блока сдвоения импульсов управления.

Изобретение относится к регулируемому вентильному электроприводу (ВЭ). Цель изобретения - улучшение качества регулирования скорости путем повьш1ения быстродействия и расширение диапазона регулирования за счет сокращения бестоковой паузы при. переключении режимов работы электропривода. ВЭ содержит электродвигатель якорные обмотки которого через выпря- мительно-инверторньш преобразователь (ВИП) соединены с питающей сетью, и систему управления (СУ). СУ включает блоки фазового формирования импульсов управления ВИП, блок сдвое- ния управляющих импульсов, блоки регулирования скорости и бестокового переключения режимов работы электропривода, блок управления прг нудитель- ной коммутацией, блок формирования поворотных импульсов и датчики положения ротора, скорости, входного тока и нуля Тока . Цель достигается путем обеспечения СУ автоматического переключения фаз электродвигателя изменением углов управления тиристорами ВИП при подаче задающего напряжения. Причем при появлении сигнала на переключение фаз напряжение на выходе выпрямителя меняет знак на противо- положньй, ток фазы двигателя спадает до нуля и открываются те же тиристоры, что и в установившемся режиме. В результате ток двигателя нарастает до исходного значения, но по другим фазам. 1 ил. с с (Л