Устройство для управления преобразователем частоты и числа фаз Советский патент 1992 года по МПК H02M5/27 H02H7/12 

сл о о о

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, предназначенным для питания трехфазных асинхронных двигателей от однофазной сети без звена постоянного тока.

Известно устройство, в котором асинхронные двигатели первыми фазами подключены к первому выводу однофазной сети, а вторыми и третьими соответственно через две пары встречно-параллельно включенных тиристоров - к второму выводу сети. Между первыми и вторыми фазами электродвигателей включены конденсаторы.

Недостатками этого устройства являются высокочастотные автоколебания в фазах двигателей, соединенных с конденсаторами, нестабильность тиристорного преобразователя при относительно узких импульсах управления.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления преобразователем однофазного напряжения в трехфазное, в котором приводные трехфазные асинхронные двигатели подключены первыми фазами к первому выводу однофазной питающей сети, а вторыми м третьими фазами через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров - к второму выводу сети, содержащее четыре элемента И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам датчика полярности питающего напряжения, а выходы через усилители- формирователи импульсов предназначены для подключения к управляющим электродам встречно-параллельно включенных тиристоров, датчик измеряемого напряжения, предназначенный для включения между первым выводом сети и выходом первой пары встречно-параллельно включенных тиристоров, выход которого подключен к одному входу элемента сравнения, к другому входу которого подключен датчик опорного напряжения, первый фазорегулятор, вход которого подключен к переменному резистору, а выход- к вторым входам первого и второго элементов И, второй фазорегулятор, входом подключенный к выходу элемента сравнения, а выходом подключенный к входу распределителя импульсов и к вторым входам третьего и четвертого элементов И.

Недостатком этого устройства.является нестабильность работы тиристоров при установившихся режимах работы системы привода в зоне малых углов их открытия. При частоте питающей сети 50 Гц, ЭДС двигателей имеет частоту 162/3 Гц. При малых фазовых углах напряжения сети вследствие влияния ЭДС двигателей полярность нэпр

жения на тиристорах сохраняется обратной. Как следствие в случаях захода управляющего импульса в эту зону имеют место сбои в работе преобразователя.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения устойчивости преобразователя, в том числе и при малых углах регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что

0 в устройство для управления преобразователем частоты и числа фаз для питания приводных трехфазных асинхронных двигателей, подключенных первыми фазами к первому выводу однофазной питающей

5 сети, а вторыми и третьими фазами через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров к второму выводу сети, содержащее четыре элемента И, первые входы которых подключены к со0 ответствующим выходам датчика полярности питающего напряжения, а выходы через усилители-формирователи импульсов предназначены для подключения к управляющим электродам встречно-параллельно

5 включенных тиристоров, датчик измеряемого напряжения, предназначенный для включения между первым выводом сети и выходом первой пары встречно-параллельно включенных тиристоров, выход которого

0 подключен к одному входу элемента сравнения, к другому входу которого подключен датчик опорного напряжения, первый фазорегулятор, вход которого подключен к переменному резистору, а выход - к вторым

5 входам первого и второго элементов И, второй фазорегулятор, входом подключенный к выходу элемента сравнения, а выходом подключенный к входу распределителя импульсов и к вторым входам третьего и четвертого

0 элементов И, введены генератор повышенной частоты и два одновибратора, причем первый выход распределителя импульсов через первый одновибратор подключен к третьим входам первого и второго элемен5 тов И, второй выход распределителя импульсов через второй одновибратор подключен к третьим входам третьего и четвертого элементов И, при этом выход генератора повышенной частоты подключен к

0 четвертым входам всех элементов И.

Нафиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - пояснения образованию зон неустойчивой работы тиристоров и предлагаемого пути устране5 ния этого явления (Z - зоны неуверенного открытия тиристоров, Т - длительность пачки импульсов).

Устройство для управления преобразователем частоты и числа фаз для питания приводных трехфазных асинхронных двигателей 1, подключенных первыми фазами к первому выводу однофазной питающей сети, а вторыми и третьими фазами через соответствующие пары встречно-параллельно включенных тиристоров 2 и 3 - к второму выводу сети, содержит четыре элемента И 4-7, первые входы которых подключены к соответствующим выходам датчика 8 полярности питающего напряжения, а выходы через усилители-формирователи 9-12 импульсов предназначены для подключения к управляющим электродам встречно- параллельно включенных тиристоров 2 и 3, датчик 13 измеряемого напряжения, предназначенный для включения между первым выводом сети и выходом первой пары встречно-параллельно включенных тиристоров 2 и 3, выход которого подключен к одному входу элемента 14 сравнения, к другому входу которого подключен датчик 15 опорного напряжения, первый фазорегулятор 16, вход которого подключен к переменному резистору 17, а выход - к вторым входам первого и второго элементов И 4 и 5, второй фазорегулятор 18, входом подключенный к выходу элемента 14 сравнения, а выходом подключенный к входу распределителя 19 импульсов и к вторым входам третьего и четвертого элементов I/I 6 и 7, генератор 20 повышенной частоты и два од- новибратора 21 и 22, причем первый выход распределителя 19 импульсов, через первый одновибратор 21 подключен к третьим входам первого и второго элементов И 4 и 5, второй выход распределителя 19 импульсов через второй одновибратор 22 подключен к третьим входам третьего и четвертого элементов И 6 и 7. При этом выход генератора 20 повышенной частоты подключен к четвертым входам всех элементов И 4-7.

Устройство работает следующим образом.

Ток от питающей сети 50 Гц поступает на приводные двигатели 1, на первые фазы непосредственно из сети, на вторые и третьи фазы - через соответствующие пары 2 и 3 встречно-параллельно включенных тиристоров, работающих по алгоритму делителя частоты на три, т.е. ток через каждую пару тиристоров 2 и 3 проходит каждый третий полупериод, разделяясь между тиристорами в зависимости от полярности напряжения. Кроме того, тиристорные пары 2 и 3 работают в различные полупериоды питающего напряжения, чем обеспечивается сдвиг по фазе токов на 120 эл.град. выходной частоты 16 2/3 Гц, Обеспечение данного алгоритма и разделение периодов работы пар тиристоров 2 и 3 осуществляет распределитель 19 импульсов, синхроимпульсы на который поступают с выхода фазорегулятора 18, разделение импульсов между тиристорами 2 и 3 в зависимости от полярности напряжения сети обеспечивает 5 датчик 8 полярности питающего напряжения. Фазовое регулирование, а, соответственно, стабилизация напряжения на выходе преобразователя, обеспечиваются фазорегуляторами 16 и 18, выходные сигналы кото0 рых, как и датчика 8 полярности и распределителя 19 импульсов, поступают на входы соответствующих элементов И 4-7 и далее через усилители-формирователи 9- 12 - на управляющие электроды тиристор5 ных пар 2 и 3, Напряжение на выходе измеряется датчиком 13, сравнивается с опорным напряжением датчика 15 в элементе 14 сравнения, а сигнал рассогласования поступает на вход второго фазорегулятора

0 18, который осуществл яет управление первой пары тиристоров 2. Управление другой парой тиристоров 3 осуществляется от первого фазорегулятора 16, но с контролем сигнала от фазорегулятора 18, поступающего

5 через распределитель 19 импульсов.

При установившихся режимах работы двигателей 1, в их фазах наводится ЭДС (Едв, фиг.2), в результате оказывается, что момент появления положительного напря0 жения на анодах тиристоров 2 и 3 относительно катодов сдвинут по фазе относительно момента прохождения через нуль напряжения сети, т.е. относительно сигналов, вырабатываемых датчиком 8 по5 лярности. В этой связи на четвертые входы элементов И 4-7, от генератора 20 подаются импульсы повышенной частоты. Таким образом, через усилители-формирователи 9- 12, имеющие дифференцирующий вход, на

0 тиристорные пары 2 и 3 поступает не одиночный импульс управления, а пачки импульсов.

Ограничение длительности этих пачек обеспечивается одновибраторами 21 и 22,

5 установленными в выходных цепях распределителя 19 импульсов. Длительность выходных импульсов одновибраторов 21 и 22 определяется из условий работы преобразователя частоты и числа фаз (фиг.2) и должна быть

50

Т

1

2jrf

arcsin a,

где sin a

Uc

55

а- зона неуверенного открытия тиристоров, рад;

Т - длительность импульсов, с.

Формула изобретения Устройство для управления преобразователем частоты и числа фаз для питания приводных трехфазных асинхронных двигателей, подключенных первыми фазами к первому выводу однофазной питающей сети, а вторыми и третьими фазами через соответствующие пары встречно параллельно включенных тиристоров - к второму выводу питающей сети, содержащее четыре элемента И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам датчика полярности питающего напряжения, а выходы через усилители-формирователи импульсов предназначены для подключения к управляющим электродам встречно параллельно включенных тиристоров, датчик измеряемого напряжения, предназначенный для включения между первым выводом сети и выходом первой пары встречно параллельно включенныхтиристоров, выход которого подключен к одному входу элемента

сравнения, к другому входу которого подключен датчик опорного напряжения, первый фазорегулятор, вход которого подключен к переменному резистору, а выход - к вторым входам первого и второго элементов И, второй фазорегулятор, входом подключенный к выходу элемента сравнения, а выходом - к входу распределителя импульсов и к вторым входам третьего и

четвертого элементов И,отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены генератор повышенной частоты и два одновибратора, причем первый выход распределителя импульсов через первый

одновибратор подключен к третьим входам первого и второго элементов И, второй выход распределителя импульсов через второй одновибратор подключен к третьим входам третьего и четвертого элементов И,

при этом выход генератора повышенной частоты подключен к четвертым входам всех элементов И.

Сущность изобретения: устройство содержит две пары встречно-параллельно включенных тиристоров 2,3, четыре элемента И 4,5,6,7, датчик 8 полярности питающего напряжения, четыре усилителя-формирователя 9,10,11,12, датчик 13 измеряемого напряжения, датчик 15 опорного напряжения, элемент 14 сравнения, два фазорегулятора 16,18, распределитель 19 импульсов, генератор 20 повышенной частоты, два одновиб- ратора21,22 2-13-14-18-19-22-6-11. 2 ил. 50Гц

и