Способ регулирования частоты вращения асинхронного электропривода

(71) ЛенинграцскийКрасного Знамени инники и оптики. М 24А. А,ольце дового ой мехаордена ститут 3(0 Японии В 51-9884, опублик. 31.03.76,ое свидетельство СССР Н 02 Р 13/16,(56) 1. Заявк кл 5 С 2. Авторск % 720662, кл 03,01.78.(54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯЧАСТОТЬ 1 ВРАШЕНИЯ АСИНХРОННОГОЭЛЕКТРОПРИВОДА с трехфазным двигателем, первая обмотка которого соединена с одной из фаз сети. через парувстречно-параллельно соединенных тиристоров, а вторая и третья обмотки соединены через цве пары встречно-параллельносоединенных тиристоров с каждой из двухдругих фаз сети, при котором формируюттрехфазную систему моцулирующих напряжений пониженной частоты, соответствующей заданной частоте вращения, идля каждой пары тиристоров выбираютмоцулируюшее напряжение, соответствуюшее заданному направлеиию вращения,формируют послецовательности импульсов, соответствующие полярностям фазныхи модулирующих напряжений, сравнивают О 1026273 полярности фазных и модулируюших напряжений для кажцой пары тиристоров и в момент их совпадения включают тиристор с положительным аноцным напряжением, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения и улучшения энергетических показателей электропривоца, определяют проводящее состояние тиристоров, подключенных к второй и третьей обмоткам двигателя, и на время проводящего состояния одного из них формируют сигнал запрета на включение другого тиристора, соециненного согласно-последовательно с первым между фазами сети, опрецеляют моменты времени, когда полярность фазных и моцулирующих Е напряжений совпадает не менее, чем у трех. тиристоров, соединенных с различными обмотками двигателя и для которых отсутствует сигнал запрета, включают в эти моменты времени только три соеци- Я ненных с различными обмотками двигателя тиристора, для которых выполняются, ива условия совпадения полярностей фазных 1 и.модулирующих напряжений при отсут- Я ствии сигнала запрета, причем при вы- ф, . полнении этих условий одновременно б лее чем у трех тиристоров сравнивают разности фаз фазных и моцулирующих напряжений, соответствующие тиристорам, подключенным к одинаковым обмоткамдвигателя, и включают в числе трех те из них, у которых эта разность фаз по абсолютной величине меньше. .Ф. Петраш каз 4573-47 4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгороц, ул, Проектна фЬ Ь ВНИИПИ по а 13035, ираж 687 осуаа рстве м изобрете осква, ЖПоп писного комитета СССРий и открытийРаушская наб а.50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном электропривоце цля частотного управления асинхронными электроцвигателями общепромышленного примекения.Известен способ, при котором обмоткизлектроцвигателя с помощью тиристоровоцновременно поаключаются к источникупитания в момент появления стробирующих 10импульсов, сформированных путем целенияв целое число раз послецовательности импульсов, соответствующих моментам изменения полярности фазных напряжений Я.Оцновременное включение тиристоров 15в тях фазах позволяет сократить относительную процолжительность режимовоцно- и цвухфазного включения и темсамым улучшить энергетические показатели электропривоца. 20Недостатками указанного способа яеляются невозможность получения частотвращения в циапазоне от синхронной частоты вращения цо одной четвертой отсннхронной частоты вращения из-за 25присутствия в спектре токов статора относительно большой цоли гармоническойсоставляющей с частотой источника питания, а также необхоцимость в цополнительной операции изменения порядка З 0слецования фаз при частоте стробирующихимпульсов, равной частоте выходного напряжения источника питания,Наиболее близким по технической сущности к прецлагаемому является способрегулирования частоты вращения асинхронного электропривоца, при котором частоту вхоцного напряжения снижают вцелое число раэ по отношению к частотеисточника питания путем поцачи послвцовательности управляющих импульсов натиристоры в момент совпадения полярностей фазных и моцулирующих напряженийцля каждой обмотки статора электроцвигателя в отцельности, причем при коэффициентв снижения частоты 1 =Зп+1,гцей =1, 2, 3., цля формирования выхоцного напряжения используют фазныенапряжения с поряцком чередования фаэ,соответствующим порядку черецованияфаз моцулируюшего напряжения, апри. =Здиспользуют фаэные напряжения с обратным поряцком чередованияфаз. При этом в обмотках электродвигателя черзцуются режимы отключенногосостояния, цвух- и трехфазного включе 55ния 2Нецостатком известного способа являотся ограниченность сверху циапазона регулирования частоты вращения половиной синхронной частоты (1 =2 приЬ=1 ). Электропривоц при таком способе регу лирования имеет низкие энергетические показатели, обусловленные относительно малой процолжитвльностью режима трех фазного включения обмоток статора электроцвигатвля (мвнее 60 эл.грац.), что приводит к невозможности цлитвльной работы из-за перегрева двигателя. Кроме того, способ требует цополнительной операции изменения поряцка слецования фаз при изменении частоты вращения.Цель изобретения - расширение циапазона регулирования частоты вращения асинхронного электропривоца и улучшение эйергетических показателей.Поставленная цель постигается тем, что согласно способу регулирования частоты вращения асинхронного элвктропривода с трехфазным цвигателем, первая обмотка которого соецинена с оцной из фаз сети через пару встречно-параллельно соециненных тиристоров, а вторая и третья обмотки соединены через цве пары встречно-параллельно соециненных тиристоров с кажцой из цвух других фаз сети, при котором формируют трехфазную систему моцулирующих напряжений пониженной частоты, соответствующей заданной частоте вращения, и цля кажцой пары тиристоров выбирают моцулирующее напряжение, соответствующее заданному направлению вращения, формируют послецовательности импульсов, соответствующие полярностям фазных и моцулируюших напряжений, сравнивают полярности фаэных и моцулируюших напряжений цля каждой пары тиристоров и в момент их совпацения включают тиристор с положительным аноцным напряжени-ем, определяют нровоцящее состояние тиристоров, поцключенных к второй и третьей обмоткам двигателя, и на время про воцяшвго состояния оцного иэ них формируют сигнал запрета на включение цру гого тиристора, соециненного согласнопослецовательно с первым межцу фазами сети, опрецеляют моменты времени, когда полярность фазных и моцулирующих напряжений совпадает не менее, чем у трех тиристоров, соединенных с различными обмотками цвигателя и цля которых отстутствует сигнал запрета, включают в эти. моменты времени только три соединенных с различными обмотками цвигателя тиристора, цля которых выполняются условия совпацения полярностей и моцулируюших напряжений при отсутствии сигнала запре6273 з 102та,причем при выполнении этих условийоцновременно более чем у трех тиристоров сравнивают разности, фаз фазных имоцулирующих напряжений, соответствую1 цие тиристорам, подключенным к оцинаковым обмоткам цвигателя, .и включают вчисле трех те из ннх, у которых эта раэность.фаз по абсолютной величине меньше.На фиг. 1 изображена структурная схе 10ма устройства, реализующего способ регулированиа фйататы вращения асинхронного электропривоца на фиг. 2 и 3 - мрианты выполнения бпокоз сравнения полярвоотей и распрецелитвлйфюрмирователя импульсов; на фиг. 4 и 5 временныедиаграммы токов, напряжений и сигналов,иллюстрирующие способ регулирования частоты вращения, а также работу устройства, реализующего этот способ. 20Устройство (фиг. 1) содержит встречнопараллельно соединенные пары тиристоров 1 - 10, соеаиняющие обмотки 1113 асинхронного трехфазного электроавнгателя 14 с вхоцными клеммами 15 - 1725таким образом, что обмотка 11 двигате- .ля 14 через тиристоры 1 и 2 соединенас клеммой 15 устройства, причем к обмотке 11 подключены катод тиристора 1 ианод тиристора 2, Обмотка 12 цвигате- ЗОля 14 через тиристоры 5 - 8 соединенас клеммами 16 и 17 устройства такимобразом, что к обмотке 12 поцключеныкатоды тиристоров 5 и 7 и аноды 6и 8, а к клемме 16 - катод тиристо 35ра 6 и анод тиристора 5. К клемме 17подиаочены катод тиристора 8 и анодтиристора 7. Обмотка 13 цвигателя 14соединена через тиристоры 3, 4, 9 и 10с клеммами 16 и 17, причем к обмотке 4 Оподключены катоды тиристоров 3 и 9 ианоды тиристоров 4 и 10, а к клеммам 16 и 17 - соответственно катоцтиристора 4 и анод тиристора 3, катодтиристора 10 я аноц тиристора 9,45Устройство управления (фиг, 1) содержит блоки 18 - 20 формированиясигналов полярностей фазных напряжений, блок 21 формирования моаулирующихнапряжений, блок 22 задания частоты 50вращения, блок 23 формирования сигналов запрета, блок 24 сравнения пащркостей, блоки 25.и 26 формированиясигналов фазовой развертки фаэных напряжений, блоки 27 и 28 формирования 55сигналов фазовой развертки моаулирующих напряжений, блоки 29 - 32 сравнения фаэ фаэных и моцулирующих напряжений, компараторы 33 и 34, распреде-.литель-формирователь 35 импульсов.При этом блоки 18 - 20 формирования сигналов полярностей фезных напряжений входами соединены соответственно;с клеммами 15 - 3.7, а выходы их поцключены к соответствующим вхоцам блока 24 сравнения полярностей. Кроме того, выходы блоков 19 и 20 соединенысоответственно с входами блоков 25и 26 формирования сигналов фаэовойразвертки фазных напряжений, а выхоцблока 18 - с соответствующим вхоцомблока 35 распределителя-формирователя.Блок 21 формирования моцулирующихнапряжений соецинен с выходом блока 22задания частоты вращения и с соответствующими входами блока 24 сравненияполярностей. Блок 23 формирования сигпалов запрета вхоцами соединен с клеммами 15 - 17 и с обмотками 11 - 13стащра двигателя 14, а выхоцами с соответствующими вхоцами блока 24, Выходы блоков 25 и 26 соединены соответственно с входами блоков 29 и 32сравнения фаз фазных и моцулирующихнапряжений и блоков 30 и 31 сравненияфаэ фаэных и моцулирующнх напряжений.Входы блоков 27 и 28 формирования сигналов фаэовой развертки моцулирующихнапряжений соецинены с соответствующими выходами блока 21 формирования моцулирующих напряжений, а выхоаы ихсоответственно с блоками 29, 30 и 31,32 сравнения фаз фазных и моцулирующих напряжений. ЬЪаоцы блоков 29 и 30поцхлючены к вшам: комна ратора 33,а выхоцы блоков ЗХ- и 32 - к входамкомпаратора 34, Выходы компараторов 33и 34 соединены с сертветствующимивходами блоке 35, другие входы которогосоединены с соответствующими выхоцамиблока 24, а выхоцы поцключены к соответствующим управляющим электроцамтиристоров 1 - 10.Блок 24 сравнения полярностей фазныхи моаулирующих напряжений (фиг. 2) состоит из элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 36, элементов ЗИ 37 - 44, элементов 2 ИЛИ,45 - 48, элемента 2 И 49,элемента 2 ИЛИ 50, элемента 2 И 51,элемента 2 ИЛИ 52, элемента ЗИ 53.Блок 35 распрецелителя-формирователя состоит нз элементов 2 И-НЕ 54 -57,2 И 58 и 59, ЗИ 60- 67, усилителейформирователей 68-77,При этом.вхоцы элемента 36 (фиг.2)подключены к выхоцу блока 18 форми7 10262 пирующих напряжений, "1-е состояние которых соответствует положительной подуволне; с, ц, щ и щ,а - сигналы линейной фазовой развергки соответственно фазных и моцулирукяцих напряжений;ц В фс ф "ц фВ ф Ос - соответствено токи и напряжения обмоток двигателя;ц,в и - пеРвые гаРмонические составляющие токов оьмоток стагора цвигателя; 1 1,О - моменты времени, О в которые включаются тирнсторы: Ъ Ъ3 асигналы эацрета с инцексом, соответствующим номеру провоцящего тиристоре 3 ЬФ=Чпв-Чв ЬЧ=Чвс Чс фз "фпрс Чс 19 4 - Чгпс Мл 15- сигналы разности фаэ фазных и моцули рующих напряжений соответственно цля тиристоров 5-6, 7-8, 9-10, 3-43 ДЦ) н ЬЯ 4 - сигналы результатов сравненйя разности фаз фазных и моцулирующих на пряженнй, поцключенйых к оцинаковым обмоткам двигателя; К-Ко- сигналы совпадения полярностей фазных и моцулирующих напряжений при отсутствии сигнала запрета, индексы которых соответству ют номеру тиристоров (фиг. 2)3- сигнал оцновременного совпадения полярностей у трех и более тнристороц Р 0- сигналы избыточности вариантов вкдюче ния у тиристоров, поцключенных соотъветственно к второй и третьей обмоткам цвигетеля; У У- сигналы вкдючення с инцексами, соответствующими номерам тиристоров (фиг, 1) Устройство работает слеаующим обра зомеНа клеммы 15 - 17 подаются фазные напряжения источника питания Цц, 0 и и 0. Блоки 18 - 20 преобразуют фаз-. ные напряжении в сигналы полярностей 40 фазиых напряжений, логическая ф 1 ф когорых соответствует положительной подуволне фазных напряжений (сигналы ", Ме ИЦ, фиг. 4), Положительные фрон ты сигналов Хн )( служат сигналом цля 45 запуска генераторов линейной фвзовой развертки блоков 25 н 26, формирующихна выхоце сигналы н ( (фнг. 4) с периодом, равным периоду фазных напря женнй В соответствии с сигналом а 50 блока 22 задания частоты вращения блок 21 формирует систему трехфазных моцулируюших напряжений заданной частоты и с заданным поряцком чередования (ФазОццю (иц и Чтт (фиг. 4) и преобразуе ует. ее в сигналы полярностей моцуднруюших напряжений 1 пд, М В и п 1 а (фиг. 4), Положительные фронты сигналов тп э н я а 73 8служат сигналом цля запуска генераторовлинейной фазовой развертки блоков 27и 28, формирующих на выхоце сигналы я ИЦта(фиг. 4), период которьсхравен периоду моцулируюших напряжений.Блок 23 формирования сигналов запрета по напряженяю аноц-катоц опрецеляет провоцящее состояние тиристоров 310 и на время провоцяшего состоянияодного иэ них формирует сигйад запретана включение цругого тиристора, соеди- .ненного согласно-последовательно с первым. межцу клеммами 16 и 17 (сигналыЪ ЬВ, фиг. 4). Затем в блоке 24совпадения полярностей фазных и моцулирующих напряжений с помощью элементов 36 - 44 опрецэляются состояния,при которых совпацают попярности фазных и моцудирующих напряжений цля парытиристоров, соециненных с первой обмоткой цвигателя 14 и цля каждого иэ тиристоров, соединенных с цвумя цругимн обмотками (сигналыК-Къ, фиг. 2 и 3).Причем при формировании этих сигналовучитывается сигнал запрета цля кажцогоиз тиристоров, соединенных с клеммами 16 и 17.Далее с помощью элементов 2 ИЛИ 45,46, 50, 47, 48 и 52 определяются состояния, когца совпацают полярности фаэных и моцулирующих напряжений по крайней мерв у оцного иэ тиристоров в кажцой группе, соециненной с обмотками 12и 13, а затем с помощью элемента ЗИ 53опрецедяются моменты времени, когцасовпацают подиртости фазных и моцулирующих напряжений не менее чем цлятрах тиристоров, соециненных с различными обмотками цвигатедя н цля которыхотсутствуют сигналы запрета, Однако воз.макни состоянии, когца совпадают полярности оцновременно у двух тирнсторов,соединенных с оцной обмоткой двигателя,В этом случае включают тот из тиристоров, у которого разность фаз фазныхи моцулирующих напряжений в моментсовпадения полярностей меньше,Операция выбора соответствующего тирнстора осуществляется блоками 24, 29,30, 31, 32, 33, 34 н 35. Если в группетирнсторов, соединенных с одинаковымиобмотками у цвух тиристоров оцновременно возникают состояния, прн которыхсовпацают полярности фазных и моцулнруюших напряжений при отсутствии сигнала запрета, то на выходах соответствующего элемента 49 и/иди 52 появляется сигнал избыточности вариантов включе