Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты Советский патент 1991 года по МПК H02M5/22 

Изобретение относится к электротехнике, а именно системам управления однопо- лупериодными непосредственными преобразователями частоты (НПЧ), и может быть использовано в автоматизированном электроприводе для частотного управления асинхронными электродвигателями общепромышленного применения.

Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения преобразователя частоты.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - выполнение блока формирования модулирующего напряжения; на фиг.З - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства.

Непосредственный преобразователь частоты, состоящий из тиристоров 1-6, входом подключенный к сетевым клеммам 7-9, а выходом - к асинхронному двигателю 10. Устройство управления (фиг.1) содержит блоки 11-13 формирования синхронизирующих импульсов, блоки импульсно-фазового управления (СИФУ) 14-16, блок 17 задания напряжения и блок 18 задания частоты, управляемый делитель 19, блок 20 формирова- ния модулирующего напряжения, одновибраторы 21-26, элемент 6ИЛИ 27, элементы 2И 28-33, усилители-формирователи 34-39.

При этом прямые входы СИФУ 14-16 через соответствующие блоки 11-13 формирования синхронизирующих импульсов подключены к сетевым клеммам 7-9. а вторые входы соединения между собой и под- ключены к выходу блока 17 задания

о о ю о о

ON

напряжения. Блок 18 задания частоты своими п выходами соединен с входами управляемого делителя 1У, управляющий вход которого подключен к выходу элемента 6ИЛИ 27. Вход блока 20 формирования модулирующего напряжения соединен с выходом элемента 6ИЛИ 27. Выход блока 20 формирования модулирующего напряжения подключен к первым входам элементов 21/1 28-33, при этом вторые входы элементов 2И 28-29 соединены с выходами СИФУ 14 и входами одновибраторов 21-22, вторые входы элементов 2И 30-31 - с выходами СИФУ 15 и входами одновибраторов 23-24, а вторые входы элементов 2И 32-33 - с выходами СИФУ 16 и входами одновибраторов 25-26. Выходы одновибраторов 21-26 подключены к входам элемента 6ИЛИ 27. Выходы элементов 2И 28-33 через усилители-формирователи 34-39 подключены соответственно к управляющим электродам тиристоров 1-6.

Блок 20 формирования модулирующего напряжения (фиг.2) состоит из элемента 2И

40,двоичного счетчика 41, элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44, элемента И-НЕ 45.

При этом выход элемента 2И 40 соединен с счетным входом двоичного счетчика

41,вход сброса которого подключен к выходу управляемого делителя 19. Выходы счетчика 41 соединены с первыми входами элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44. вторые входы которых подключены к соответствующим (п-1) выходам блока 18 задания частоты. Выходы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44 соединены с входами элемента И-НЕ 45, выход которого является выходом блока 20 формирования модулирующего напряжения и подключен к первому входу элемента 2И 40 и к первым входам элементов 2И 28-33. Второй вход элемента 2И 40 соединен с выходом элемента 6ИЛИ 27.

На фиг. 1-3 обозначены: ХА, Хв, Хс - выходные сигналы блоков 11-13 формирования синхронизирующих импульсов с удвоенной частотой сети; 6f0 выходной сигнал элемента 6ИЛИ 27; fA - выходной сигнал управляемого делителя частоты 19; UM - модулирующее напряжение на выходе блока 20; Ujji, UJ, Ujg, UIB, , Ц/с- выходные сигналы СИФУ 14-16; Yi-Ye- сигналы включения с индексами, соответствующими номерам тиристоров; Da, Ub, Uc - выходные напряжения НПЧ.

Устройство работает следующим образом.

На клеммы 7-9 подаются фазные напряжения источника питания DA, UB, Uc. Блоки 11-13 преобразуют фазные напряжения в последовательности синхронизирующих

импульсов с удвоенной частотой сети ХА, Хв, Хс (синхроимпульсы формируются в моменты перехода фазных напряжений через ноль) (фиг.З). СИФУ 14-16 на основании

входного сигнала от блока 17 задания напряжения и соответствующих входных сигналов ХА, Хв к Хс от блоков 11-13 вырабатывают сигналы Ujj,, U , (, Ц/в , UJC, Ц/с (фиг.З), которые разрешают включение (при совпадении их единичного состояния с единичным состоянием сигнала UM) соответствующих тиристоров 1-6.

По переднему фронту (0/1) сигналов Ц/л, Ц/у, Цу8. Uj g , Ц/с, Ц/содновибраторы

21-26 формируют короткие импульсы, которые суммируются на элементе 6ЙЛИ 27. Импульсы с частотой 6f0 с выхода элемента 6ИЛИ 27 поступают на вход управляемого делителя 19, который формирует выходной

импульсный сигнал тд с частотой, в N раз меньшей частоты входных импульсов (фиг.З). Коэффициент деления N определяется кодом, поступающим с блока 18 задания частоты на входы управляемого

делителя 19 (управляемый делитель частоты может быть построен на основе счетчика с коэффициентом пересчета, задаваемым кодом с выхода блока 18). Выходные импульсы управляемого делителя 19, имеющие частоту 6f0/N, поступают на один из входов блока 20 формирования модулирующего напряжения (вход R двоичного счетчика 41, который служит для установки счетчика в нулевое состояние). На счетный вход С счетчика 41

через элемент 2И 40 поступают импульсы с частотой 6fo, которые он начинает считать (сигнал UM при этом равен единице). На вторые входы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44 с выхода блока 18 задания частоты

подается код N, сдвинутый вправо на один разряд. Поэтому при четных значениях N код на входах элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44 принимает значение N/2, а при нечетных значениях N-(N-1)/2. Когда на

выходах счетчика 41 (на первых входах элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44) код станет равным коду на вторых входах элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 42-44, на их выходах появятся сигналы логической единицы, а сигнал UM станет равным нулю и, тем самым, он запретит счет импульсов 6f0. Когда на R-вход счетчика 41 придет единичный импульс УД, он возвратит счетчик в исходное нулевое состояние, сигнал UM станет

равным единице и счет повторится аналогичным образом. В результате, частота сигнала UM составляет 6f0/N, а относительная продолжительность А единичного значения сигнала UM определяется при четных значениях N как A NTi/12, при нечетных значениях N - какА-(М-1)Т1/12, где Ti - период напряжения питающей сети. Частота выходного напряжения преобразователя определяется по формуле (f0 f i)5

6fi N-6

N

N

fi.

Выходные сигналы СИФУ 14-16 Цщ, иЛ- Uje. VJ.B Unir, ис/си сигнал DM, пройдя через элементы 2И 28-33 и усилители-формирователи 34-39, обеспечивают включение соответствующих тиристоров 1-6. Выходные напряжения НПЧ Ua, Ub, Uc при этом имеют вид, показанный на фиг.З (выходные напряжения Ua. Ub, Uc изображены для случая ), при этом выходная частота преобразователя fj- 0,4fi. Прямоугольные и симметрично сдвинутые сигналы U(i)a, U(i)t. U(i)c, изображенные на фиг.З, имеют частоту, равную частоте основной гармоники выходного напряжения преобразователя.

Из диаграммы фиг.З следует, что при синхронизации сигнала UM от выходных сиг- налов СИФУ 1Ц,, и;„, Щ8, Ц/8, илс, Щс обеспечивается поддержание практически постоянной величины скважности А во всем диапазоне регулирования а.

Таким образом, предлагаемое устрой- ство обеспечивает улучшение формы выходного напряжения ЕПЧ при регулировании угла управления тиристорами за счет поддержания постоянства числа пульсов сетевого нэпряжения, поступающих на выход преобразователя в течение единичного состояния модулирующего напряжения.

Формула изобретения

Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты, со- стоящим из трех пар встречно-параллельно включенных тиристоров, содержащее три блока импульсно-фазового управления, каждый из которых имеет прямой и инвертирующий выходы, управляющий и синхро- низирующие входы, каждый из которых через соответствующий блок синхронизации подключен к одной из шин питающего трехфазного напряжения, а каждый управляющий вход каждого блока импульсно-фа-

зового управления подключен к выходу блока задания напряжения, блок задания частоты с n-разрядным двоичным кодовым выходом, управляющий делитель частоты с одним счетным входом и п выходами управления, подключенными к соответствующим выходам разрядов блока задания частоты, блок формирования модулирующего напряжения, состоящий из двоичного счетчика, элемента 2И, первый вход которого является входом блока модулирующего напряжения, (п-1) элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ и (п-1)-входо8Ого элемента И-НЕ, выход элемента 2И подключен к счетному входу двоичного счетчика, вход сброса которого подключен к выходу управляемого делителя частоты, (п-1) выходов соответствующих разрядов двоичного счетчика соединены с первыми входами (п-1) элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы которых подключены к соответствующим (п-1) выходам блока задания частоты, выходы (п-1) элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с сходами (п-1)-входового элемента И-НЕ, выход которого является выходом блока формирования модулирующего напряжения и подключен к второму входу его элемента 2И. з также к первым входам шести элементов 2И, вторые входы каждой пары которых подключены к прямым и инвертирующим выходам соответствующего блока импульсно-фазового управления, выходы каждой пары элементов 2И через соответствующие им пары усилителей-формирователей подключены к клеммам для подключения управ- ляющих электродов пары тиристоров непосредственного преобразователя частоты, отличающееся тем, что, с целью улучшения формы его выходного напряжения, в него введены шесть одновибраторов и шестивходовый элемент ИЛИ, причем сходы каждой пары одновибраторов подключа- ны к прямому и инвертирующему выходу соответствующего блока импульсно-фазового управления, а выходы однсвибраторов подключены к входам шестивходооого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу управляемого делителя частоты и входу блока формирования модулирующего напряжения.

ООО

SвL

Устройство относится к электротехнике, а именно к системам управления однополупериодными непосредственными преобразователями частоты. Цель изобретения - улучшение формы выходного напряжения преобразователя. Устройство содержит тиристоры 1 - 6, сетевые клеммы 7 - 9, асинхронный двигатель 10, блоки 11 - 13 формирования синхронизирующих импульсов, блоки 14 - 16 импульсно-фазового управления, блок 17 задания напряжения, блок 18 задания частоты, управляемый делитель 19, блок 20 формирования модулирующего напряжения, одновибраторы 21 - 26, элемент 6 ИЛИ 27, элементы И 28 - 33 и усилители-формирователи 34 - 39. Улучшение формы выходного напряжения КПЧ при регулировании угла управления тиристорами достигается за счет поддержания постоянства числа пульсаций сетевого напряжения, поступающих на выход преобразователя в течение единичного состояния модулирующего напряжения. 3 ил.

9906991