Многодвигательный электропривод переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P1/54 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многодвигательных электроприводах переменного тока с питанием от общего статического преобразователя частоты.

Цель изобретения - повьшюние быстродействия пуска электродвигателей

На фиг.1 представлена блок-схема многодвигательного электропривода; на фиг.2 - структурная схема датчика коммутационной устойчивости.

Многодвигательный электропривод переменного тока содержит автономный инвертор 1 тока, задающий генератор 2, блок 3 формирования управляющих импульсов, группу из m асинхронных электродвигателей 4, блок 5 управления с входом синхронизации, информационным входом и га-выходами коммутаторов 6 с управляющими входами 7, датчик 8 коммутационной устойчивости с управляющим и информационным входами, выходы блока 5 управления подключены к управляющим входам 7 соответствующих коммутаторов 6, включенных между выходом автономного инвертора 1 тока и выводами обмоток статора соответствующих асинхронных электродвигателей 4, выход задающего генератора 2 подключен к входу блока 3 формирования управляющих импульсов и к входу синхронизации блока 5 управления, выход блока 3 формирования управляющих импульсов подключен к управляющему входу автономного инвертора 1 тока и к управляющему вход датчика 8 коммутационной устойчивости, информационный вход которого подключен к выходу автономного инвертора 1, тока, а выход - к информационному входу блока 5 управления, блок управления составлен из формирователя 9 импульсов эталонной длительности, четырех элементов 10-13 задержки пяти логических элементов 2 И 14-18, двух логических элементов НЕ 19-20, двух логических элементов 2 ИЛИ 21,22, логического элемента 3 ИЛИ 23, логического элемента 3 И 24, четырех RS-триггеров 25-28, двух двоичных счетчиков 29,30, т-разряд- ного реверсивного регистра 31 сдвига, двух резисторов 32, 33, йвух кнопок с размыкающими контактом 34, 35 каждая, вход формирователя 9 импульсов эталонной длительности соединен с первым входом логического элемен

та 3 И 24 и образует вход синхронизации блока 5 управления, один вход второго логического элемента 2И 15 образует информационный вход блока

5 управления, выход формирователя 9 импульсов эталонной длительности че - рез первый логический элемент НЕ 19 подключен к одному входу первого логического элемента 2И 14, другой

вход которого соединен с другим входом второго логического элемента 2И

15 и с прямым выходом первого RS-триг- гера, а выход подключен к одному из входов третьего логического элемента 2И 16, и через первый элемент 10 задержки - к одному из входов четвертого логического элемента 2И 7, другой вход третьего логического элемента 2И 16 соединен с S-входом второго RS-триггера 26 и через второй элемент 11 задержки - с выходом второго логического элемента 2И 15, выход третьего логического элемента 2И 16 соединен с одним входом пятого логического элемента 2И 18 и R-входом второго RS-триггера 26, прямой выход которого подключен к второму входу четвертого логического элемента 2И 17, выход которого соединен с первым входом логического элемента 3 КПИ 23 и одним входом первого логического элемента 2 ИЛИ 21, другой вход которого соединен с S-входом первого RS-триггера 25, одним вьгаодом первого резистора 32 и одним выводом размыкающего контакта 34 первой кнопки управления, выход первого логического элемента 2

2ИЛИ 21 подключен к S-входу третье- го RS-триггера 27, R-вход которого

через третий элемент 12 задержки соединен со вторым входом логического элемента 3 ИЛИ 23 и непосредственно - с выходом старшего разряда первого

двоичного счетчика 29, с первым управляющим входом т-разрядного реверсивного регистра 31 сдвига и одним входом второго логического элемента 2 ИЛИ 22, выход которого через

четвертый элемент 13 задержки под- лючен к синхронизирующему входу / -разрядного реверсивного регистра 31 сдвига, выход третьего RS-триггера 27 соединен с вторым входом пятого логического элемента 2И 18, выход которого соединен со счетным входом первого двоичного счетчика 29, вход установки нуля которого соеди

нен с выходом логического элемента 3 ИЛИ 23 S-вход четвертого RS-триг- гера 28 подключен к одному выводу второго резистора 33 и к одному выводу размыкающего контакта 35 второй кнопки управления, инверсный и прямой выходы четвертого RS-триггера соединены соответственно с входом счетчика 30 и с вто.рьм входом логического элемента 3 И 24, третий вход 10 тора 1, Он непосредственно устанавли- которого подключен к инверсному вы- вает регистр 31, первый двоичньй ходу первого RS-триггера 25, выход счетчик 29 и первый RS-триггер 25 в

соединен со счетным входом второго двоичного счетчика 30, вход установки нуля которого соединен с инверсным выходом четвертого RS-триггера 28, выход которого подключен к другому входу второго логического элемента 2 ИЛИ 22 и второму управляющему входу т-разрядного реверсив- 20 его инверсном выходе проявится сигнал

ного регистра 31 сдвига, т-разрядного реверсивного регистра 31 сдвига, младший разряд которого через второй логический элемент НЕ 20 соединен с R-входом четвертого RS-триггера 28, старший разряд - с R-входом первого RS-триггера 25, выходы т-разрядного реверсивного ре- г истра 31 сдвига образуют выходы блока 5 управления, другие выходы размыкающих контактов 34,35 кнопок управления подключены на корпус, другие выводы резисторов 32,33 - к источнику питания.

Датчик 8 коммутационной устойчивости (фиг.2) содержит трехфазньй трансформатор 36, тиристорный мост 37 и формирователь - ограничитель 38, выход которого образует выход

логической единицы, которым будет об нулен второй двоичный счетчик 30.

Включение многодвигательного привода производится первой кнопкой уп25 равления с размыкающим контактом 34. При этом первый и третий RS-триггеры 25 и 27 устанавливаются в единичное состояние. На соответствующих входах первого и второго логических элемен30 тов 2И 14 и 15 появляется сигнал логической единицы; На выходе логического элемента 2И 14 будет иметь место инверсная последовательность импульсов эталонной длительности, получае35 мая с помощью формирователя 9 и логического элемента НЕ 19. Формирователь 9 запускается передним фронтом каждого импульса задающего генератора 2 и формирует импульсы, длительдатчика 8 коммутационной устойчивое- 40 ность. которых определяет эталонную ти, вторичная обмотка трехфазного величину угла запирания эт тиристо- трансформатора 36 подключена к вьто- Ров автономного инвертора 1 тока. На дам переменного тока тиристорного выходе второго логического элемента моста 37, выводы постоянного тока 2И 15 появляется последовательность которого соединены с входом формиро- импульсов, генерируемых датчиком 8

вателя-ограничителя 38, управляющий вход тиристорного моста 37 образует управляющий вход датчика 8 коммутационной устойчивости, первичная обмотка трехфазного трансформатора 36 образует информационный вход датчика 8 коммутационной устойчивости.

Многодвигательньй привод переменного тока работает следующим образом

Отключенное состояние группы из m асинхронных электродвигателей 4 характеризуется нулевыми уровнями сигналов управляющих входов 7 комму

214

таторов 6 и, следовательно, соответствующих разрядов т-разрядного реверсивного регистра сдвига 31, а также нулевым состоянием прямого выхода первого RS-триггера 25, Это достигается подачей начального сигнала сброса Vjj , поступающего на третий вход элемента 3 ИЛИ 23 и на R-вход регистра 31 сдвига, перед включением инвернулевые состояния. Единичньш сигнал на выходе второго логического элемен- та НЕ 20, величина входного сигнала которого определяется выходом младшего разряда регистра 31, обеспечивает нулевой уровень сигнала на прямом выходе четвертого RS-триггера 28. На

логической единицы, которым будет обнулен второй двоичный счетчик 30.

Включение многодвигательного привода производится первой кнопкой управления с размыкающим контактом 34. При этом первый и третий RS-триггеры 25 и 27 устанавливаются в единичное состояние. На соответствующих входах первого и второго логических элементов 2И 14 и 15 появляется сигнал логической единицы; На выходе логического элемента 2И 14 будет иметь место инверсная последовательность импульсов эталонной длительности, получаемая с помощью формирователя 9 и логического элемента НЕ 19. Формирователь 9 запускается передним фронтом каждого импульса задающего генератора 2 и формирует импульсы, длителькоммутационной устойчивости, длительность которых определяет текущее значение угла pi-, . Сдвиг управляющих импульсов тиристоров выпрямителя 37

датчика 8 (фиг.2) относительно импульсов, поступающих на соответствующие тиристоры инверторного моста, составляет 120 эл.град. Это позволяет использовать для управления выпрямителем 37 выходы блока 3 формирования управляющих импульсов. Вьшоды постоянного тока тиристорного моста 37 подключены к формирователю-ограничителю 38, который из положительных импульсов выходного напряжения формирует последовательность, длительность каждого импульса которой рав- на текущему значению угла запирания i. соответствующего тиристора. Сравнение 1 и производится третьим логическим элементом 2И 16, При Й-

, на его выходе будет сигнал логиI «т

ческого нуля, а при n формируется импульс длительностью 1 ( р),Так как датчик 8, также как и формирователь 9 импульсов эталонной длительности, синхронизирован импульсами задающего генератора 2 , то с целью исключения появления коротких импульсов в моменты синхронизации последовательность импульсов на выходе второго логического элемента

2И 15 задерживается на время невелика,

Be- 20

I/- ., определяется быстродействием используемых логических элементов, поэтому значительно меньше /Здт и существенного влияния на точность работы не оказьшает.

Импульсы с выхода третьего логического элемента 2И 16 через пятый логический элемент 2И 18 поступают на счетный вход двоичного счетчика 29,который введен в схему для повьше- ния функциональной надежности. Он является счетчиком 12 и предназначен для подсчета последовательности из шести (по числу контролируемых,тиристоров в инверторе 1 тока) импульсов . При появлении логической единицы в старшем разряде счетчика 29, что означает превьш1ение текущего значения угла запирания р относительно эталонного на всех тиристорах инвертора 1 тока, в младший разряд двоичного реверсивного регистра 31 сдвига записывается логическая единица, и выходная последовательКак только срабатывает коммутат 6 и начинается процесс прямого пус двигателя 4, текущее значение угла запирания jb- резко падает. Следует отметить, что величина/5, выбирает ся таким образом, чтобы при пуске любого из группы двигателей 4 выпо нялось условие значит что на выходе третьего логического элемента 2И 16 будет сигнал логиче кого нуля. Второй RS-триггер 26 с приходом очередного импульса длител ностью будет установлен в единично состояние, и на выходе четвертого л гического элемента 2И 17 появится и версная последовательность импульсо эталонной длительности, первый импульс которой через первый логичес кий элемент 2 ИЛИ 21 установит выхо третьего RS-триггера 27 в единичное состояние, снимая тем самым запрещающий сигнах со входа пятого логи ческого элемента 2И 18.

По мере разгона двигателя текуще значение угла запирания будет раст При счетном входе счетчик 29 вновь появятся импульсы. Это оз 35 начает, что процесс пуска двигател закончен. После подсчета очередной шестерки импульсов в старшем разряд счетчика 29 вновь появляется единич ный сигнал, длительность которого определяется третьим элементом 12 задержки. Онс1 выбирается с учетом времени функционирования регистра сдвига оррр , при этом Таким образом, в следующем разряде р

25

30

40

ность управляющих сигналов сдвигает- гистра 31 сдвига появляется сигнал ся в сторону старших разрядов. Таким логической единицы, дающий разре- образом, на управляющем входе 7 соответствующего коммутатора 6 появляется сигнал логической единицы, разрешая тем самым подключение первого 50

шение на включение очередного двиг теля .

С целью надежной идентификации конца процесса пуска двигателя в впок 5 управления введены второй RS-триггер 26 и четвертый логическ элемент 2И 17. При отсутствии в по следовательности импульсов на выхо де элемента 2И I6 хотя бы одного им пульса (например, в результате автоколебаний или же случайного сбоя указанные элементы обеспечивают

из группы m двигателей 4.

С целью исключения работы

счетчика 29 на время срабатывания соответствующего коммутатора 6 в схему введены третий RS-триггер 27 и пятый логический элемент 2И 18. Одновременно с записью очередной единицы в регистр 31 обнуляется тре5

0

тий RS-триггер 27. На одном из входов пятого логического элемента 2И 18 появляется сигнал логического нуля, запрещающий поступление импульсов с выхода третьего логического элемента 2И 16 на счетный вход счетчика 29.

Как только срабатывает коммутатор 6 и начинается процесс прямого пуска двигателя 4, текущее значение угла запирания jb- резко падает. Следует отметить, что величина/5, выбирается таким образом, чтобы при пуске любого из группы двигателей 4 выполнялось условие значит, что на выходе третьего логического элемента 2И 16 будет сигнал логического нуля. Второй RS-триггер 26 с приходом очередного импульса длительностью будет установлен в единичное состояние, и на выходе четвертого логического элемента 2И 17 появится инверсная последовательность импульсов эталонной длительности, первый импульс которой через первый логический элемент 2 ИЛИ 21 установит выход третьего RS-триггера 27 в единичное состояние, снимая тем самым запрещающий сигнах со входа пятого логического элемента 2И 18.

По мере разгона двигателя текущее значение угла запирания будет расти. При счетном входе счетчика 29 вновь появятся импульсы. Это оз- 5 начает, что процесс пуска двигателя закончен. После подсчета очередной шестерки импульсов в старшем разряде счетчика 29 вновь появляется единичный сигнал, длительность которого определяется третьим элементом 12 задержки. Онс1 выбирается с учетом времени функционирования регистра 31 сдвига оррр , при этом Таким образом, в следующем разряде ре5

0

0

гистра 31 сдвига появляется сигнал логической единицы, дающий разре-

шение на включение очередного двигателя .

гистра 31 сдвига появляется сигнал логической единицы, дающий разре-

С целью надежной идентификации конца процесса пуска двигателя в впок 5 управления введены второй RS-триггер 26 и четвертый логический элемент 2И 17. При отсутствии в последовательности импульсов на выходе элемента 2И I6 хотя бы одного импульса (например, в результате автоколебаний или же случайного сбоя указанные элементы обеспечивают

сброс счетчика 29 в нулевое состояние, после чего опять продолжается подсчет импульсов. Второй RS-триг- гер 26 устанавливается в единичное состояние очередным импульсом длительностью й и сбрасывается в нулевое соответствующим импульсом с выхода третьего логического элемента 2И 16, при попадании которого на выходе четвертого логического элемента 2И 17 появится импульс инверсной последовательности с выхода первого логического элемента 2И 14, который через логический элемент 3 ИЛИ 23 поступает на вход установки нуля счетчика 29. Для исключения появления ложных импульсов малой длительности на выходе четвертого логического элемента 2И 17 в схему введен первый элемент 10 задержки, который сдвигает импульсы инверсной последовательности на время срабатывания второго RS-триггера 26 при этом должно выполняться соотношение Т, с

По мере появления логической единицы в старшем разряде регистра 31 , что означает включение последнего из группы m двигателей, она поступает на вход установки нуля первого RS-триггера 25, который устанавливается в нулевое состояние.

Включение многодвигательного привода переменного тока производится последовательным отключением двигателей, при этом интервал времени С между предьщутцим и последующим отключениями определяется длительностью переходного процесса при ступенчатом сбросе нагрузки. Практически с 8-10 Т, где Т - период выходного напряжения инвертора. Ступенчатое отключение двигателей уменьшает броски тока и напряжения при переходном процессе, возникающем при выключении привода.

Выключение двигателей осуществляется второй кнопкой управления с размыкающим контактом 35, при этом четвертый RS-триггер 28 устанавливается в единичное состояние. На выходе логического элемента ЗИ 24 появляется последовательность импульсов, формируемая задающим генератором 2, которая поступает на счетньй вход второго двоичного счетчика 30. Через промежуток времени t o - 48-60 Т,

где Т -т Т - период следования импульсов, счетчик 30 вырабатывает

075218

сигнал единичного уровня, свидетельствующий о его заполнении. Этот сигнал поступает на соответствующий управляющий вход, а также через вто5 рой логический элемент 2 ИЛИ 22 и четвертый элемент 13 задержки на синхронизирующий вход реверсивного регистра 31 сдвига. В результате регистр 31 осуществляет сдвиг выходfO ной последовательности в сторону младших разрядов (влево) с записью нуля в старший разряд, при этом происходит отключение очередного двигателя. После этого счетчик 30 обнуляет 5 ся и отсчитывает следующий интервал Од. После отключения последнего двигателя четвертый RS-триггер 28 обнуляется, запрещая сигналом нулевого уровня прохождение последовательнос20 ти импульсов через логический элемент ЗИ 24 на счетный вход счетчика 30. На интервале включения на одном из входов логического элемента ЗИ 24 также имеет место запрещающий сигнал

25

нулевого уровня, поступающий с ин

версного выхода первого RS-тригге- ра 25.

Таким образом, блок управления обеспечивает последовательное включение и выключение группы из m асинхронных двигателей. Использование в схеме многодвигательного привода переменного тока датчика коммутационной устойчивости позволяет минимизировать время его включения. Наряду с повьпиением быстродействия процесса пуска двигателей в предлагаемом техническом решении обеспечивается высокая функциональная надежность, что достигается при пуске ведением непрерывного контроля за значением угла запирания всех тиристоров инвертора, а при отключениях - реализацией ступенчатого сброса нагрузки.

Формула изобретения

1.Многодвигательньш электропривод переменного тока, содержащий автономньй инвертор тока, группу из m асинхронных двигателей, блок управления с с входом синхронизации, информационным входом и m выходами, которые подключены к управляющим входам m коммутаторов, включенньтх между выходом автономного инвертора тока и вьшодами обмоток статора соответствующих асинхронных электродвигателей, о т л и 9

чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия пуска, в него введены задающий генератор, блок форми1эования управляющих импульсов и датчик коммутационной устойчивости с управляющим и информационным входами и одним выходом, выход задающего генератора подключен к входу блока формирования управляющих импульсов и к входу синхронизации блока управления, выход блока формирования управляющих импульсов подключен к управляющему входу автономного инвертора тока и к управляющему входу датчика коммутационной устойчивости, информационный вход которого подключен к выходу автономного инвертора тока, а выход - к информационному входу блока управления, блок управления состоит из формирователя импульсов эталонной длительности, четырех элементов задержки, пяти логИческрсх элементов 2И, двух логических элементов НЕ двух логических элементов 2 ИЛИ, логического элемента ЗИЛИ, логического элемента ЗИ, четырех RS-триггеров, двух двоичных счетчиков, т-раз- рядного реверсивного регистра сдвига двух резисторов, двух кнопок управления с размыкающими контактами, . вход формирователя импульсов эталонной длительности соединен с первым входом логического элемента ЗИ и образует вход синхронизации блока управления, один вход второго логического элемента 2И образует информационный вход блока управления, выход формирователя импульсов эталонной длительности через первый логический элемент НЕ подключен к одному входу первого логического элемента 2И, другой вход которого соединен с другим входом второго логического элемента 2И и прямым выходом первого триггера, а выход подключен к одному из входов третьего логического элемента 2И и через первый элемент задержки - к одному из входов четвертого логического элемента 2И, другой вход третьего логического элемента 2И соединен с S-входом второго RS-триггера и через второй элемент задержки - с выходом второго логического элемента 2И, выход третьего логического элемента 2И соединен с одним входом пятого логического элемента 2И и R-входом второго RS-триггера, прямой выход которого подключен к второму входу четвертого логи1

, , fO

15

0752110

ческого элемента 2И, выход которого соединен с первым входом логического элемента ЗИЛИ и одним входом первого логического элемента 2ИЛИ, другой вход которого соединен с S-BXO- дом первого RS-триггера, одним выводом первого резистора и одним выводом размыкающего контакта первой кнопки управления, выход первого логического элемента 2linM подключен к S-BXO- ду третьего RS-триггера, R-вход которого через третий элемент задержки соединен с вторым входом логического элемента ЗШ1И и непосредственно - с выходом старшего разряда первого двоичного счетчика, с первым управляющим входом т-разрядного реверсивного регистра сдвига и одним входом второго логического элемента 2ИЛИ, выход которого через четвертый элемент задержки подключен к синхронизирующему входу т-разрядного реверсивного регистра сдвига, выход третьего RS-TpHrrepa соединен с вторым входом пятого логического элемента 2И, выход которого соединен со счетным входом первого двоичного счетчика, вход установки нуля которого соединен с выходом логического элемента ЗИЛИ, В-вход четвертого RS-триггера подключен к одному вьшоду второго резистора и к одному вьшоду размыкающего контакта второй кнопки управления, инверсный и прямой выходы четвертого kS-триггера соединены соответственно с входом установки нуля второго двоичного счетчика и с вторым входом логического элемента ЗИ, третий вход которого подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, а вькод соединен со счетным

входом второго двоичного счетчика, выход которого подключен к другому г входу второго логического элемента

20

25

30

35

40

50

2ИЛИ и второму управляющему входу т-разрядного реверсивного регистра сдвига, младший разряд которого через второй логический элемент НЕ соединен с R-входом четвертого RS-триггера, старший разряд - с R-входом первого RS-триггера, выходы т-разрядного реверсивного регистра сдвига образуют выходы блока уп- 55 равления, другие вьгооды размыкающих контактов кнопок управления подключены на корпус, другие вьшоды резисторов предназначены для подключения к источнику питания.

111

2, Электропривод по п.1, о т л и- чающийся тем, что датчик коммутационной устойчивости составлен из трехфазного трансформатора, тиристорного моста и формирователя- ограничителя, выход которого, образует выход датчика, вторичная обмотка трехфазного трансформатора подключена к вьшодам переменного тока

21

12

тиристорного моста, вьшоды постоянного тока которого соединены с входом формирователя-ограничителя, управляющий вход тиристорного моста образует управляющий вход датчика коммутационной устойчивости, первичная обмотка трехфазного трансформатора образует информационный вход датчика коммутационной устойчивости.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многодвигательных электроприводах переменного тока с питанием от общего статического преобразователя частоты. Цель изобретения - повышение быстродействия пуска электродвигателей. В устройство входит инвертор 1 тока, задающий трансформатор 2, блок 3 формирования управляющих импульсов, электродвигатели 4, блок 5 управления, коммутатор 6, датчик 8 коммутационной устойчивости. В устройстве обеспечивается последовательный за- пуск электродвигателей с контролем запаса по углу коммутации тиристоров инвертора 1, что позволяет максимально использовать перегрузочную способность инвертора. I з.п. ф-лы, 2 ил. с сл

фиг. г