Вентильный электропривод Советский патент 1991 года по МПК H02P6/12 H02P6/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вентильным электродвигателем переменного тока.

Целью изобретения является упрощение и повышение быстродействия.

На фиг. 1 приведена блок-схема вентильного электропривода; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу вентильного электропривода.

Вентильный электропривод содержит асинхронный двигатель 1 (фиг. 1) с фазным ротором. Обмотка статора асинхронного двигателя подключена к выходу инвертора 2 тока, выполненного на тиристорах 3-8, соединенных между собой по трехфазной мостовой схеме. Инвертор 2 тока снабжен входными выводами для подключения к источнику постоянного напряжения Ud- В каждую фазу обмотки статора асинхронного электродвигателя 1 включен датчик 9 напряжения. Обмотка ротора асинхронного электродвигателя 1 подключена к выходу преобразователя 10 постоянной низкой

фиксированной частоты. Управляющий вход каждого из тиристоров 3-8 подключен к выходу одной из цепей управления 11-16. Вход каждой цепи управления 11-16 соединен с выходом одного из формирователей 17-22 управляющих импульсов. Вентильный электропривод снабжен выпрямителем 23, делителем 24 напряжения и на каждую фазу - инвертором 25, двумя двух- входовыми компараторами 26, 27 и фильтром 28. Вход каждого фильтра 28 подключен к выходу датчика 9 напряжения соответствующей фазы обмотки статора, а выход соединен с первым входом одного компаратора 26 и инвертора 25 данной фазы. Выход инвертора 25 одной из фаз подключен к первому входу второго компаратора 27 этой же фазы. Выходы компараторов 26, 27 подключены соответственно к входам формирователей 17, 18; 19, 20; 21, 22 импульсов управления. Вторые входы компараторов 26,27 всех фаз объединены и подключены к выходу делителя 24 с постоянным коэффициентом деления, входом со(Л

С

QS

VI

V4 00

ы

V4

единенного с выходом выпрямителя 23, входы которого подключены к выходам фильтров 28.

Вентильный электропривод работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на преобразователь 10 постоянной низкой фиксированной частоты по обмотке ротора асинхронного электродвигателя 1 потечет переменный низкочастотный ток, со- здающий вращающее магнитное поле, наводящее в фазах обмотки статора электродвигателя 1 ЭДС даже при неподвижном роторе. Затем подается питание на все блоки системы управления. Сигнал с датчиков. 9 напряжения статора поступает на вход фильтров 28, на выходе которых имеем синусоидальные сигналы, совпадающие по фазе с первой гармоникой фазного напряжения статора. Синусоидальный сигнал Х1(фиг. 2) с выходов фильтров 7 поступает на первый вход первых компараторов 26, на первый вход инверторов 25 и на входы выпрямителя 23. С выхода инверторов 25 синусоидальный сигнал Х2 поступает на первые входы компараторов 11. Сигналы Х и Х2 находятся в противофазе. Величина постоянного напряжения (сигнал ХЗ) на выходе выпрямителя 23 пропорциональна по величине входному напряжению выпрями- теля 23, Величина постоянного напряжения (сигнал Х4) на выходе делителя 24 определяется коэффициентом деления делителя 24. Изменяя коэффициент деления делителя 24, можно изменять величину постоянно- го напряжения на его выходе от 0 до Um, где Um - амплитудное значение напряжения на выходе фильтра 7.

С выхода делителя 24 постоянное напряжение подается на вторые входы компа- раторов 26, 27, являясь для них опорным напряжением U0n. На первые входы компараторов 26, 27 подаются синусоидальные противофазные сигналы Х1, Х2, Когда уровень сигнала на первом входе компара- тора выше, чем на втором, на его выходе - уровень логического нуля. Когда уровень сигнала на первом входе компаратора меньше, чем на втором, на его выходе присутствует уровень логической единицы. При подаче на первый вход первого компаратора 26 сигналы Х1, а на второй его вход - сигнала Х4 (U0n) на его выходе имеем логический сигнал Х5. На выходе второго компаратора 27 имеем логический сигнал Х6. Логические сигналы Х5, Х6 поступают на входы формирователей импульсов управления, которые формируют на них импульсы управления Х7, Х8 заданной длительности. После усиления сигналов Х7, Х8 в цепях 11-16 управления они подаются на управляющие входы тиристоров 3-8 инвертора 2 тока в виде импульсов Vi-Ve управления.

Процесс коммутации тиристоров инвертора 2 тока рассмотрим на примере коммутации тока с тиристора 3 на тиристор 5. Пусть в работе находятся тиристоры 3 и 8. Ток течет от источника постоянного напряжения через тиристор 3, фазы А и С обмотки статора электродвигателя, через тиристор 8 к источнику постоянного напряжения. Для осуществления коммутации тока с тиристора 3 на тиристор 5 необходимо подать управляющий импульс на тиристор 5 с углом опережения / относительно равенства напряжений фаз А и В обмотки статора. Коммутация тока с тиристора 3 на тиристор 5 осуществляется под действием линейной ЭДС е АВ. Угол опережения /3 включения тиристоров задается моментом равенства опорного напряжения Uo n, формируемого сигналом Х4 на выходе делителя 24, и суносоидаль- ных напряжений Х1, Х2, синхронизированных ЭДС, и определяется следующим образом:

0-arcsln l.

Um

Изменяя коэффициент К деления делителя 24, можно менять величину угла /.

В момент включения в работу тиристоров инвертора тока по обмотке статора асинхронного электродвигателя 1 с фазным ротором начинает протекать переменный ток и создается вращающееся магнитное поле, которое при вращении в одном направлении и с одинаковой частотой вращения с магнитным полем ротора взаимодействует с ним, создавая вращающий момент. Когда последний превышает момент сопротивления на валу электродвигателя, ротор приходит во вращение.

С изменением частоты напряжения инвертора величина угла опережения не изменяется, так как она не зависит от частоты.

Упрощение системы достигается тем, что сигналы управления формируются компараторами, каждый из которых может быть выполнен на базе обычного операционного усилителя. Выпрямитель и делитель являются общими для всех трех каналов управления, Кроме того, в электропррводе отсутствуют датчики положения ротора и частоты вращения,

За счет того, что формирование сигнала управления происходит непосредственно в момент равенства синусоидального и выпрямленного напряжений, подаваемых на входы компараторов, обеспечивается повышение быстродействия.

Формула изобретения Вентильный электропривод, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором, обмотка статора которого подключена к выходу инвертора тока, составленного из тиристоров, соединенных между собой по трехфазной мостовой схеме, снабженного входными выводами для подключения к источнику постоянного напряжения, обмотка ротора асинхронного двигателя соединена с выходом преобразователя постоянной низкой фиксированной частоты, датчики напряжения, каждый из которых включен в одну из фаз сгаторной обмотки асинхронного электродвигателя, формирователи импульсов управления в цепи управления, вход каждой из которой соединен с выходом соответствующего формирователя импульсов управ0

0

лений, э выход подключен г управляющему электроду одного из тиристоров инвертора токэ, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, введены выпрямитель, делитель напряжения и на каждую фазу электродвигателя - фильтр, инвертор и два деухвходовых компаратора, входы фильтров ,1 к. выходам датчиков напряжений, з вь:ход фмтьтра в каждой фазр подключен и первому входу одного компаргчора и к входу инвертора данной фазь-, выход которсго подключен к первому входу второго компаратора упомянутой фазы, а выходы компараторов подключены к входам формирователей импульсов управления тиристоров соответствующих плеч мостовой схемы, вторые входы - введенных компараторов объединены и подключены к выходу делителя напряжения, входом соединенного с выходом выпоямителя, входы которого подключены соответственно к выходам фильтров.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности - достигается тем, что в вентильный электропривод дополнительно введены выпрямитель, делитель напряжения и на каждую фазу электродвигателя - фильтр, инвертор и два дву.хвходовых компаратора с соответствующими функциональными связями. 2 ил.

фигЛ

Г

W

LJL