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

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. Оно содержит конденсаторы, включенные между первыми и вторыми фазами двигателей

1.

Недостатками этого устройства являются высокочастотные автоколебания в фазах двигателей, соединенных с конденсаторами, повышенная несимметрия выходных на- пряжений при широком диапазоне изменения напряжения однофазной сети, как следствие - повышенные электрические потери в двигателях, пониженная их надежность.

Более совершенным и наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для управления преобразователем частоты и числа фаз тиристорного электропривода, содержащее по числу числовых тиристоров преобразователя элементы И и формирователи импульсов управления, предназначен- ные для подключения выходами к управляющим переходам соответствующих силовых тиристоров, а входами подключенные к выходам соответствующих элементов И, датчик полярности напряжения, выходами подключенный к первым входам соответствующих элементов И, вход которого предназначен для подключения к источнику питающего напряжения, делитель частоты, подключенный соответствующими выходами к вторым входам соответствующих элементов И, первый и второй фазорегуляторы, выходами подключенные к третьим входам соответствующих элементов И, выход первого фазорегулятора подключен также к входу делителя частоты, первый датчик напряжения, предназначенный для подключения входами к одной клемме источника питания непосредственно, а к другой -через силовой тиристорный ключ, первый эле- мент сравнения, соответствующими входами подключенный к выходам датчика напряжения и источника опорного напряжения, а выходом подключенный к входу первого фазорегулятора 2.

Недостатком этого устройства является нестабильность симметрии напряжений при широком диапазоне изменения напряжений питающей сети и, как следствие, повышенные дополнительные потери в приводных двигателях при отклонениях напряжения питающей сети от номинального значения.

Целью изобретения является снижение

дополнительных электрических потерь и повышение надежности двигателей при отклонениях напряжения сети от номинального. Поставленная цель достигается тем, что

0 в устройство для управления преобразователем частоты и числа фаз тиристорного электропривода, содержащее по числу силовых тиристоров преобразователя элементы И и формирователи импульсов

5 управления, предназначенные для подключения выходами к управляющими переходам соответствующих силовых тиристоров, а входами подключенные к выходам соответствующих элементов И, датчик полярно0 сти напряжения, выходами подключенный к первым входам соответствующих элементов И, вход которого предназначен для под- ключения к источнику питающего напряжения, делитель частоты, подключен5 ный соответствующим выходами к вторым входам соответствующих элементов И, первый и второй фазорегуляторы, выходами подключенные к третьим входам соответствующих элементов И, выход первого фазо0 регулятора подключен также к входу делителя частоты, первый датчик напряжения, предназначенный для подключения входами к одной клемме источника питания непосредственно, а к другой - через сило5 вой тиристорный ключ, первый элемент сравнения, соответствующими входами подключенный к выходам датчика напряжения и источника опорного напряжения, а выходом подключенный к входу первого фа0 зорегулятора, введены вторые датчик напряжения и элемент сравнения, причем входы второго датчика напряжения подключены к одной клемме источника питания не- посредственно, а к другой через

5 соответствующий тиристорный ключ, выход второго элемента сравнения подключен к входу второго фазорегулятора, а входы второго элемента сравнения подключены к выходам второго датчика напряжения и

0 источника опорного напряжения.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с прототипом указывает на наличие новых блоков - второго датчика напряжения и второго элемента сравнения с

5 их связями между элементами.

Таким образом предлагаемое устройство соответствует критерию Новизна.

Сравнение предлагаемого решения с известными показывает, что использование датчиков напряжения и элементов сравнения хорошо известно. Однако их применение в указанных связях обнаруживает новое свойство, заключающееся в том, что стабилизируется не только напряжение между первой и второй фазами, но и между первой и третьей фазами, как следствие, снижается величина напряжения обратной последовательности, улучшается симметрия напряжений, снижаются электрические потери в двигателях от поля обратной последовательности, повышается надежность их работы. Особенно эффективно данное предложение при широком диапазоне изменения напряжения на входе устройства со стороны сети 50 Гц. На отечественных электровозах переменного тока этот диапазон составляет+25 -30% от номинального.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию Существенные отличия.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления преобразователем частоты и числа фаз тиристорно- го электропривода содержит по числу силовых тиристоров 1, 2 преобразователя элементы И 3, 4, 5, 6 и формирователи 7, 8, 9,10 импульсов управления, предназначенные для подключения выходами к управляющим переходам соответствующих силовых тиристоров 1, 2, а входами подключенные к выходам соответствующих элементов И 3, 4, 5, 6, датчик 11 полярности напряжения, выходами подключенный к первым входам соответствующих элементов И 3, 4, 5, 6, вход которого предназначен для подключения к источнику питающего напряжения, делитель 12 частоты, подключенный соответствующими выходами к вторым входам соответствующих элементов И 3, 4, 5, б, первый и второй фазорегуляторы 13, 14, выходами подключенные к третьим входам соответствующих элементов И 3, 4, 5, 6, выход первого фазорегулятора 13 подключен также к входу делителя 12 частоты, первый датчик 15 напряжения, предназначенный для подключения входами к одной клемме источника питания непосредственно, а к другой - через силовой тиристор 1, первый элемент 16 сравнения, соответствующими входами подключенный к выходам датчика 15 напряжения и источника 17 опорного напряжения, выходом подключенный к входу первого фазорегулятора 13, вторые датчик 18 напряжения и элемент 19 сравнения, причем входы второго датчика 18 напряжения подключены к одной клемме источника питания непосредственно, а к другой через соответствующий тиристор 2, выход второго элемента 19 сравнения подключен к входу второго фазорегулятора 14, а входы второго элемента 19 сравнения под- ключены к выходам второго датчика 18 напряжения и источника 17 опорного

напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Ток от питающей сети 50 Гц поступает на приводные двигатели через пары встреч0 но-параллельно включенных тиристоров 1, 2, работающих в режиме делителя частоты на три. Т.е. ток через пары тиристоров 1, 2 проходит лишь каждый третий полупериод, разделяясь между тиристорами в зависимо5 сти от полярной напряжения. Кроме того тиристорные пары (тиристоры 1, 2) работают в различные полупериоды питающего напряжения, чем обеспечивается сдвиг по фазе 120 оС эл. выходной частоты 16 2/3 Гц.

0 Обеспечение данного алгоритма деления частоты и разделения работы пар тиристоров 1, 2 по полупериодам осуществляет делитель 12 частоты. Распределение импульсов внутри пар тиристоров 1, 2, в

5 зависимости от полярности напряжения осуществляет датчик 11 полярности. Фазовое регулирование, а соответственно, стабилизация выходных напряжений обеспечивается фазорегуляторами 13, 14,

0 выходные сигналы которых, какие выходов датчика 11 полярности и делителя 12 частоты поступают на входы элементов И 3, 4, 5, 6 и далее через усилители-формирователи 7, 8, 9, 10 на управляющие входы тиристоров

5 1,2. Напряжение на выходе тиристора 1 относительно первого вывода питающей сети измеряется датчиком 15 напряжения, оно сравнивается с опорным источника 17 в элементе 16 сравнения, после чего сигнал

0 рассогласования поступает на управляющий вход первого фазорегулятора 13. Сигнал на выходе фазорегулятора 13 устанавливает фазу открытия тиристоров 1, как следствие, обеспечивается стабилиза5 ция напряжения на выходе тиристора 1. Аналогично работает цепь управления тири- сторной парой (тиристором 2), сигнал рассогласования источника 17 и датчика 18 опорного и измеряемого напряжений через

0 элемент 19 сравнения поступает на вход второго фазорегулятора 14, обеспечивая стабилизацию напряжения на выходе тиристора 2. Благодаря использованию единого источника 17 опорного напряжения, напря5 жение на выходах тиристоров 1, 2 обеспечивается одинаковое, в том числе и при изменении напряжения в питающей одно- Фазной сети 50 Гц, а следовательно, поддер- живается и наибольшая возможная симметрия трехфазной системы питания

двигателей. В свою очередь, благодаря этому, обеспечивается минимум электрических потерь в машинах и повышенная надежность их работы.

Формула изобретения Устройство для управления преобразователем частоты и числа фаз тиристорного электропривода, содержащее по числу силовых тиристоров преобразователя элемен- ты И и формирователи импульсов управления, предназначенные для под клю- чения выходами к управляющим переходам соответствующих силовых тиристоров, а входами подключенные к выходам соответ- ствующих элементов И, датчик полярности напряжения, выходами подключенный к первым входам соответствующих элементов И, а входом предназначенный для под- ключения к источнику питающего напряжения, делитель частоты, подключенный соответствующими выходами к вторым входам соответствующих элементов И, первый и второй фазорегуляторы, выходами подключенные к третьим входам соответст-

вующих элементов И, выход первого фазорегулятора подключен также к входу делителя частоты, первый датчик напряжения, предназначенный для подключения входами к одной клемме источника питания непосредственно, а к другой через силовой тиристорный ключ, первый элемент сравнения соответствующими входами подключенный к выходам датчика напряжения и источника опорного напряжения, а выходом подключенный к входу первого фазорегулятора, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь электроэнергии и повышения надежности, оно снабжено вторым датчиком напряжения и элементом сравнения, причем входы второго датчика напряжения подключены к одной клемме источника питания непосредственно, а к другой через соответствующий тиристорный ключ, выход второго элемента сравнения подключен к входу второго фазорегулятора, а входы второго элемента сравнения подключены к выходам второго датчика напряжения и источника опорного напряжения.

Устройство для управления Преобразователем частоты и числа фаз. Устройство содержит 4 элемента И 3,4, 5, 6, формирователя 7-10 импульсов управления, датчик 11 полярности напряжения, делитель 12 частоты, 2 фазорегулятора 13 и 14, один элемент 16 сравнения, датчики 15, 18 напряжения, источник 17 опорного напряжения, элемент 19 сравнения. 17-19-14-3, 4-7, 8-2. 1 ил. О $0Гц (Л о