Устройство для управления преобразователем переменного тока в переменный Советский патент 1992 года по МПК H02M5/40 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в преобразователях частоты для частотно-регулируемого синхронного электропривода.

Одно из известных устройств содержит систему управления выпрямителем, систему управления инвертором, включающую задающий генератор выходных импульсов, датчиктокана входе выпрямителя, узел бло- кирования прерывания, узел прерывания выходного тока преобразователя, дополнительный тиристор, включенный параллельно звену постоянного тока, блок управления дополнительным тиристором,

Недостатком этого устройства является необходимость в дополнительном тиристоре на номинальный ток и напряжение, что увеличивает его стоимость и габариты.

Наиболее близким техническим реше- нием к данному изобретению является устройство, содержащее систему управления инвертором с задающим генератором выходных импульсов, датчик тока на входе управляемого выпрямителя, фильтр нижних частот, узел блокирования прерывания, узел прерывания выходного тока преобразователя, включающий IK-триггер, счетным входом соединенный с выходом задающего генератора выходных импульсов, I-входом - с общей шиной, К-входом - с прямым входом триггера, логический элемент И-НЕ, одним входом соединенный с выходом узла блокирования прерывания, а выходом подключенный к соответствующим управляю- щим входам управляемого выпрямителя и системы управления инвертором, два резистора, один из которых шунтирован диодом, и конденсатор.

Недостатками данного устройства явля- ются сложность узла прерывания выходного тока преобразователя и низкая выходная мощность преобразователя в режиме прерывания выходного тока. Это связано с тем, что узел прерывания включает в себя датчик нуля тока на входе и выходе преобразователя и узел фиксированной задержки, допол- нительно блокирующей импульсы управления преобразователем по сигналу датчика нулятока. Это усложняет схему узла прерывания и увеличивает паузы между выходными импульсами тока, что уменьшает выходную мощность преобразователя в режиме прерывания.

Цель данного изобретения - упрощение узла прерывания выходного тока преобразователя при одновременном повышении выходной мощности преобразователя в режиме прерывания.

Ожидаемый от использования изобретения положительный эффект заключается в уменьшении стоимости устройства и времени разгона синхронного электродвигателя до заданной частоты вращения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления преобразователем переменного тока в переменный, состоящим из управляемого выпрямителя и инвертора, содержащее блок управления инвертором с задающим генератором, датчик тока на входе управляемого выпрямителя, соединенный выходами с фильтром нижних частот блока управления управляемым выпрямителем, узел блокирования- прерывания и узел прерывания выходного тока преобразователя, состоящий из 1К- триггера, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, l-вход - .с общей шиной, К-вход с прямым выходом IK-триггера, элемент И-НЕ, одним входом соединенный с выходом узла блокирования прерывания, а выходом подключенный к соответствующим управляющим входам блоков управления управляемого выпрямителя и инвертора, первый и второй резисторы, причем второй резистор зашунтирован диодом, и конденсатор, в узел прерывания выходного тока введен управляемый токовый ключ, при этом инверторный выход IK-триггера соединен с другим входом элемента И-НЕ, вход S-установки IK-триггера через последовательно соединенные первый и второй резисторы соединен с прямым выходом IK-триггера, а через конденсатор - с общей шиной, выход фильтра нижних частот соединен с управляющим входом токового ключа, коммутирующие выводы которого подключены параллельно диоду.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1и2.

На фиг. 1 представлена структурно-функциональная схема устройства, выполненного согласно данному изобретению; на фиг. 2 - диаграмма его работы.

Устройство для управления преобразователем переменного тока в переменный, состоящим из управляемого выпрямителя 1 и инвертора 2, содержащее блок 3 управления инвертором с задающим генератором 4, датчик 5 тока на входе управляемого выпрямителя, соединенный выходами с фильтром 6 нижних частот, блока 7 управления управляемым выпрямителем, узел 8 блокирования-прерывания и узел 9 прерывания (УП) выходного тока преобразователя, состоящий из IK-триггера 10, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, l-вход - с общей шиной, К-вход - с прямым выходом IK-триггера, элемент 11

И-НЕ, одним входом соединенный с выходом узла блокирования прерывания, а выходом подключенный к соответствующим управляющим входам блока управления управляемого выпрямителя и инвертора, пер- вый и второй резисторы 12 и 13, причем второй резистор зашунтирован диодом 14, конденсатор 15, управляемый токовый ключ 16, при этом инверсный выход tK-триггера соединен с другим входом элемента И-НЕ, вход S-установки IK-триггера через последовательно соединенные первый и второй резисторы соединен с прямым выходом IK- триггера, а через конденсатор -с общей ши- ной, выход фильтра нижних частот соединен с управляющим входом 17 токового ключа, коммутирующие выводы 18 и 19 которого подключены параллельно диоду.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

20- выходные импульсы задающего генератора;

21- выходной ток управляемого выпрямителя;

22- импульсы на выходе логического элемента 11 И-НЕ;

23- напряжение на конденсаторе 15

24- напряжение на входе управляемого токового ключа;

25- выходной сигнал узла блокирова- ния прерывания;

26- сигнал задания выходного тока преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

В режиме начального разворота синхронного электродвигателя (СД), когда частота вращения СД менее 1,5-3,0 Гц, напряжение на нем недостаточно для естественной коммутации выходного тока вы- прямителя по вентилям инвертора. В этом режиме выходной сигнал узла 8 блокирования прерывания равен уровню логической единицы и не влияет на работу узла 9 прерывания выходного тока преобразователя.

По каждому импульсу 20 задающего генератора 4 системы управления инвертором триггер 10 переключается в состояние, при котором на его прямом выходе устанавливается уровень логического нуля, а на ин- версном выходе - уровень логической единицы. Поскольку и на другом входе логического элемента 11 И-НЕ также уровень логической единицы, то на выходе логического элемента 11 устанавливается уровень логического нуля. Этим сигналом на вход инвертирования системы управления выпрямителем подается команда на перевод выпрямителя в инверторный режим, т.е. на запирание выпрямителя. Одновременно

этим же сигналом блокируются импульсы управления инвертором.

После переключения IK-триггера 10 начинается разряд конденсатора 15 через резисторы 12 и 13 и управляемый ключ 16, вследствие чего скорость разряда конденсатора 15 определяется сопротивлением управляемого ключа, которое в свою очередь зависит от величины выходного тока выпрямителя. Чем больше выходной ток выпрямителя, тем больше сопротивление управляемого ключа и больше время разряда конденсатора 15; максимальное время - при полностью закрытом управляемом ключе 16. Это время определяется произведением емкости конденсатора 15 на сумму сопротивлений двух резисторов - 12 и 13. Это время выбирается таким, чтобы при максимально возможным токе Id было гарантированно обеспечение обнуление тока на выходе выпрямителя при его работе в инверторном режиме (20-30 мс).

По мере уменьшения тока уменьшается и постоянная времени цепи разряда конденсатора 15 за счет уменьшения сопротивления управляемого токового ключа 16. Минимальное время разряда будет при полностью открытом ключе 16, что соответствует нулю выходного тока выпрямителя. При этом постоянная времени цепи разряда конденсатора 15 определяется резистором 13. Обычно она составляет 1-5 мс.

После уменьшения напряжения на конденсаторе 15 до уровня, соответствующего логическому нулю для выбранного типа микросхем (7-8 В для ИС типа К511), IK-триггер ТО возвращается в исходное состояние: на прямом выходе высокий уровень, на инверсном - низкий. Команда на инвертирование и блокирование импульсов управления снимается. Выпрямитель вновь открывается и его выходной ток протекает по следующей паре тиристоров инвертора.

Так как длительность команды на ин- вентирование зависит от величины выходного тока выпрямителя, то удается достаточно простым и надежным устройством обеспечить надежное прерывание выходного тока выпрямителя любой величины, не используя датчики нуля тока на его входе или выходе. Этим обеспечивается надежная работа устройства в режиме прерывания с минимальными бестоковыми паузами, что увеличивает выходную мощность преобразователя в режиме выходного тока. Такой режим прерывания особенно эффективен в тех случаях, когда величина выходного тока преобразователя изменяется в процессе пуска двигателя по программе.

Таким образом, предлагаемое устройства для управления преобразователем позволяет по сравнению с прототипом исключить датчик нуля тока и увеличить выходную мощность преобразователя за счет изменения длительности времени прерывания выходного тока преобразователя в зависимости от величины этого тока.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется следующими составляющими:

снижением стоимости узла прерывания выходного тока преобразователя за счет его упрощения (исключены элементы датчика нуля тока);

увеличением выходной мощности преобразователя в режиме прерывания выходного тока, что повышает надежность пуска синхронного электродвигателя;

оптимальностью работы узла прерывания в широком диапазоне выходных токов преобразователя, что обеспечивает возможность использования преобразователя для пуска синхронных двигателей разной мощности и различным характером нагрузки.

При использовании одного преобразователя для последовательного пуска шести синхронных двигателей в приводе компрессоров экономический эффект составляет 37 тыс. руб.

Формула изобретения

Устройство для управления преобразователем переменного тока в переменный, состоящим из управляемого выпрямителя и

0

5

0

5

0

5

инвертора, содержащее блок управления инвертором с задающим генератором, датчик тока на входе управляемого выпрямителя, соединенный выходами с фильтром нижних частот блока управления управляемым выпрямителем, узел блокирования - прерывания и узел прерывания выходного тока преобразователя, состоящий из IK- триггера, счетный вход которого соединен с выходом задающего генератора, I - вход с общей шиной, К- вход с прямым выходом IK-триггера, элемент И-НЕ, одним,входом соединенный с выходом узла блокирования прерывания, а выходом подключенный к соответствующим управляющим входам блоков управления управляемого выпрямителя и инвертора, первый и второй резисторы, причем второй резистор зашунтирован диодом, и конденсатор, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства при одновременном повышении мощности на выходе преобразователя в режиме прерывания, в узел прерывания выходного тока введен управляемый токовый ключ, при этом инверсный выход IK-триггера соединен с другим входом элемента Й-НЕ, вход S-установки IK-триггера через последовательно соединенные первый и второй резисторы соединен с прямым выходом IK-триггера, а через конденсатор - с общей шиной, выход фильтра нижних частот соединен с управляющим входом токового ключа, коммутирующие выводы которого подключены параллельно диоду.

Изобретение относится к преобразователям частоты для синхронного электродвигателя. Цель изобретения -упрощение при одновременном повышении мощности на выходе преобразователя в режиме прерывания. В устройство прерывания введен управляемый токовый ключ 16, инверсный выход I К-триггера 10 соединен с другим входом элемента И-НЕ 11, вход S-установки I К-триггера в единичное состояние через последовательно соединенные резисторы 12 и 13 подключен к прямому выходу I К-триггера 10, а через конденсатор 15 - к общей шине, выход датчика 5 тока на входе управляемого выпрямителя 1 через фильтр 6 нижних частот соединен с управляющим входом 17 уп- равляемого токового ключа 16, коммутирующие выводы 18 и 19 которого подключены параллельно диоду 14. 2 ил. &