Устройство для пуска преобразователя частоты для регулирования асинхронного короткозамкнутого двигателя Советский патент 1988 года по МПК H02M5/27 

со со о

4 4:

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано Для управления автономными инверторами тока, применяемьвди в составе преобразователя частоты в частотно- регулируемых электроприводах.

Цель изобретения - упрощение и снижение потерь энергии.

Поставленная цель достигается путем разделения процесса пуска на два зтапа, на первом из которых им- Пульс тока выпрямителя при подаче н бход системы управления инвертором

ду системы 11 управления выпрямителем 2, выход задания длительности второго этапа пуска Т1 х YI подключен к управляющим входам первого ключевого элемента 9 и второго ключевого элемента 12, включенного между блоком.. 13 задания высокой, равной номинальной или близкой к ней, частоты f II на втором этапе пуска и системой 14 управления инвертором 1, а выход задания длительности рабочего режима Т2 подключен к управляющим входам третьего ключевого элемента

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления автономными инверторами тока, применяемыми в составе преобразователя частоты в частотно-регулируемых электроприводах. Цель изобретения - упрощение устройства. Цель достигается тем, что пуск инвертора разбивается на два этапа, причем на первом этапе происходит начальный заряд коммутирующих конденсаторов, а на втором этапе - дозаряд конденсаторов до напряжения, уровень которого обеспечивает коммутационную устойчивость в рабочем режиме, 6 ил. (П

Нулевой частоты протекает через .сгла- 15, включенного между выходом задания

частоты fpc.,6 блока 16 задания тока и

20

25

: вающий дроссель, один тиристор в Ьнодной и один тиристор другой фазы 6 катодной группе инвертора, две фазы двигателя, обеспечивая начальный заряд коммутирующих конденсаторов, а на втором этапе линейно увеличивающийся во времени ток выпрямителя протекает через сглаживающий Дроссель и поочередно с высокой частотой, равной номинапьной частоте инвертора или близкой к ней, через ри фазы инвертора и двигателя, обеспечивая дрзаряд коммутирующих конденсаторов до рабочего напряжения.

На фиг. 1 представлена структурная Схема устройства; на фиг„ 2 - функцио Иальная схема блока формирования дли- teльнocтeй этапов пускаj на фиг, 3 - Пример вьтолнения блока задания тока На первом этапе пуска:; на фиг. 4 - з5 пример вьшолнения блока задания высокой частоты на втором этапе пускаJ. На фиг, 5 - временные диаграммы, по- Асняющие работу устройства; на фиг.6- Цепь протекания тока заряда конденса- 40 topoB Инвертора на первом этапе пуска,

Устройство для пуска преобразователя частоты включающего автономный инвертор 1 тока с отсекающими диода- 1ИИ, входящий вместе с управляемым Иьшрямителем 2 и сглагшвающим дросселем 3 в состав преобразователя для регулирования асинхронного коротко- . :5амкнутого двигателя 4, содержит ко- иандоаппарат 5 включения, выход которого подключен к входам блока 6 задания тока на первом этапе пуска и блока 7 формирования длительностей этапов пуска, выход задания длительности первого этапа пуска Т1, через (5лок 6 задания тока I;, на втором эта- пе пуска, первый ключевой элемент 9 н регулятор 10 тока подключен к вхо45

50

55

частоты в рабочем режиме и входом системы 14 управления, и четвертого ключевого элемента 17, включенного между выходом задания тока блока 16 и входом регулятора 10 тока, подключенньм также к выходу блока 6.

Блок 7 (фиг. 2) формирования длительностей этапов пуска состоит из двух последовательно соединенных узлов 18 и 19 задержки и логических элементов НЕ 20 и 2И-НЕ 21, соединенных таким образом, что вход первого , узла 18 задержки является входом блока 7 формирования длительностей этапов пуска, а выход узла 18 задержки является первым выходом блока 7 и соединен с одним из входов логического элемента 21, второй вход которого соединен с выходом логического элемента 20, при этом выход логического элемента 21 является .вторым выходом блока 7, а выход 20 - третьим выходом блока 7,

Блок 6 задания тока на первом этапе пуска представляет собой дифференцирующую RC-цепочку (фиг. 3). При замыкании контактов командоаппарата 5 на вход блока 10 подключается источник постоянного напряжения Е, и R-C цепь формирует импульсный сигнал тока, являющийся заданием тока на первом этапе. Блок 13 задания высокой частоты на втором этапе пуска представляет собой источник постоянного напряжения, схема которого приведена на фиг. 4. I

Регулятор 10 тока представляет собой пропорционально-интегральный регулятор, выполненный на операционном усилителе. Блок 9 задания тока и частоты в рабочем режиме может быть вьтолнен, например, в виде потенциометров, подключенных к источнику

20

25

з5 40

5

0

5

частоты в рабочем режиме и входом системы 14 управления, и четвертого ключевого элемента 17, включенного между выходом задания тока блока 16 и входом регулятора 10 тока, подключенньм также к выходу блока 6.

Блок 7 (фиг. 2) формирования длительностей этапов пуска состоит из двух последовательно соединенных узлов 18 и 19 задержки и логических элементов НЕ 20 и 2И-НЕ 21, соединенных таким образом, что вход первого , узла 18 задержки является входом блока 7 формирования длительностей этапов пуска, а выход узла 18 задержки является первым выходом блока 7 и соединен с одним из входов логического элемента 21, второй вход которого соединен с выходом логического элемента 20, при этом выход логического элемента 21 является .вторым выходом блока 7, а выход 20 - третьим выходом блока 7,

Блок 6 задания тока на первом этапе пуска представляет собой дифференцирующую RC-цепочку (фиг. 3). При замыкании контактов командоаппарата 5 на вход блока 10 подключается источник постоянного напряжения Е, и R-C цепь формирует импульсный сигнал тока, являющийся заданием тока на первом этапе. Блок 13 задания высокой частоты на втором этапе пуска представляет собой источник постоянного напряжения, схема которого приведена на фиг. 4. I

Регулятор 10 тока представляет собой пропорционально-интегральный регулятор, выполненный на операционном усилителе. Блок 9 задания тока и частоты в рабочем режиме может быть вьтолнен, например, в виде потенциометров, подключенных к источнику

постоянного напряжения. Блок 8 задания тока на втором этапе представляе собой пропорционально-интегральное звено, вьтолненное на операционном усилителе.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании контактов командо- аппарата 5 на вход блока 7 формиро- вания длительности этапов и на вход блока 6 задания тока на первом этапе поступает сигнал пуска П (фиг. 5). При этом на вход регулятора 10 тока с выхода блока 6 задания тока на первом этапе при разомкнутых ключевых элементах 9 и 17 поступает импульсный сигнал задания. Так как ключевые элементы 15 и 12 разомкнуты, на вход системы 14 управления инвертором 1 по- ступает сигнал нулевой частоты. Такое состояние сохраняется в течение всего первого этапа пуска. При этом на первом этапе пуска импульс тока I (фиг. 5) выпрямителя 2 при нулевой частоте F (фиг. 5) в инверторе 1 протекает через сглаживающий дроссель 3, две фазы инвертора 1 и дви- ,гателя 4, Цепь протекания тока заряда конденсаторов (Сд) инвертора 1 на первом этапе при отсутствии потока и ЭДС двигателя 4 показана на фиг. 6. При Протекании этого тока коммутирующие конденсаторы заряжаются до напряжения , равного

и - 9TI

J2L,+L

где и, - напряжение на выходе полностью открытого вьшрямителя} L - индуктивность короткого за-

мыкания двигателя;

L J - индуктивность сглаживающего дросселя.

При соотношении -- 15 величина

rf U.j составляет не более 20% от значения рабочего напряжения, необходимого для обеспечения коммутационной устойчивости инвертора в рабочем ре- жиме. Длительность первого этапа t определяется узлом 18 задержки (фиг. на выходе которого формируется сигна Т1. При появлении сигнала Т1 начинается второй этап пуска: замыкаются ключевые элементы 9 и 12,. При этом на вход регулятора 10 тока через замкнутый ключевой элемент 9 с выхода блока 8 задания тока на втором этапе

Q е n 5

5

поступает линейно увеличивающийся во времени сигнал задания тока, а на вход системы управления инвертором 1 через замкнутый ключевой элемент 12 с выхода блока 13 задания частоты на втором этапе поступает сигнал задания высокой частоты. Одновременно с появлением сигнала Т1 в узле 19 задержки и логических элементах 20 и 21 (фиг. 2) формируется сигнал Т1 X Т2, определяющий длительность второго этапа t;;. На втором этапе линейно увеличивающийся во времени ток йЫпрямителя 2 протекает через сглаживающий дроссель 3 и поочередно с высокой частотой через три фазы инвертора 1 и двигателя 4, обеспечивая дозаряд коммутирующих . конденсаторов до рабочего напряжения.

По окончании второго этапа пуск окончен и происходит переход на рабочий режим регулирования частоты и тока. При этом размыкаются ключевые элементы 9 и 12 и замыкаются элементы 15 и 17. На вход регулятора 10 тока через замкнутый ключевой элемент 17 с выхода задания тока блока 16 поступает сигнал задания рабочего тока, а на вход системы 14 управле- :ния инвертором 1 через замкнутый :ключевой элемент 15 с выхода задания частоты блока 16 поступает сигнал задания рабочей частоты. I Таким образом, благодаря разделению процесса пуска на два этапа, на первом из которых обеспечийается начальньй заряд коммутирующих конденсаторов за счет протекания импульса ток а вьшрямителя через сглаживающий дроссель, две фазы инвертора и двигателя при нулевой частоте работы системы управления инвертором, а на втором - дозаряд коммутирующих конденсаторов до рабочего напряжения за счет протекания через сглаживающий дроссель и поочередно с частотой, близкой к номинальной, через три фазы инвертора и двигателя линейно нарастающего тока выпрямителя, упрощается силовая схема инвертора и снижаются потери энергии.

Формула из обретения

Устройство для пуска преобразователя частоты для регулирования асинхронного короткозамкнутого двигателя, включающего последовательно соединенные управляемый выпрямитель.

5

сглаживающий дроссель к: авт инвертор- тока с отсекающими ми, содержащее командоаппарчения, систему управления и последовательно соединенные тор тока и систему управленмителем и блок згодапия тока ты в рабочем режиме,, о т л

ю щ е е с я тем. что, с целью з про- щения и снижения потерь энергии, оно снабжено блоками 3aj::;aHHH тока на первом и втором этапах пуска, блоком задтдния высокой, равной номинальной или близкой к ней, частоты Ra втором этапе пуска, четьгрьмя ключевыми элементами и блоком формирования длительностей этапов пуска, вход которого вместе с входом блока задания тока на первом этапе пуска, подключен к выходу командоаппарага включения, выход задания дпЕ:тет.ьности первого этапа пуска через блок задания тока.

0

на втором этапе пуска и первый ключевой элемент подключен к входу регулятора тока, выход задания длительности второго этапа пуска подключен к управляющим входам первого ключевого элемента и второго ключевого элемента, включенного между блоком задания высокой частоты на втором этапе пуска и системой управления инвертором, а вьжод задания - перехода на рабочий режим подключен к управляющим входалх третьего ключевого элемента, вюттюченного между выходом задания частоты блока задания .тока и частоты в рабочем режиме и входом системы управления инвертором и четвертого ключевого элемента, взспюченного между выходом задания тока блока задания тока и частоты в рабочем режиме и входом регулятора тока подключенным также к выходу блока зада1Шя тока на первом этапе.

Ф1/ё.1

18

5

1:

77

т

I

штг

-

гг

Фиг. 2

R С

10

сгЯЬ

/г

.4

/Lrj

T2

Радочий режим Фи.е,5

Фиг.5