Цифровое устройство для управления фазой выходного напряжения трехфазного преобразователя частоты

.1 ГОСУДАРСТВЕН.ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1112521, кл. Н 02 Р 742, 1984,Авторское свидетельство СССРМ 1350787, кл, Н 02 М 522, 1987,54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ФАЗОЙ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления преобразователями частоты для злектроприводов как с асинхронными, так и с синхронными двигателями, Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей известного устройства. В устройство, содержащее счетчик 1 и два сумматора 2, 3 кодов, введен третий сумматор 4 кодов, связанный первым входом с выходом счетчика 1, а выходом - с первым входом первого сумматора 2 кодов, счетчик 1 снабжен входом задания кода начальной фазы, входом блокировки. Устройство обеспечивает как дискретное, так и непрерывное независимое и симметричное управление фазой выходных напряжений,а преобразователя частоты,3 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления преобразователями частоты, и может быть использовано в регулируемых электроприводах как с асинхронными, так и с синхронными двигателями,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем добавления входа для непосредственного, непрерывного и симметричного управления фазой выходных напряжений трехфазного преобразователя частоты.На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг, 2 - использование устройства в злектроприводе с асинхронной машиной; на фиг, 3 - то же, в злектроприводе с синхронной машиной по схеме вентильного двигателя,Устройство (фиг, 1) содержит счетчик 1, первый 2, второй 3 и третий 4 сумматоры, Выход счетчика 1 соединен с первым входом третьего сумматора 4, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 2, выход последнего соединен с первым входом первого сумматора 2, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 3, вторые входы первого 2 и второго 3 сумматоров связаны с источником кода смещения на 2 л/3, выходы сумматоров 2 - 4 связаны с выходами устройства, суммирующий вход счетчика 1 связан с импульсным источником сигнала задания частоты выходного напряжения. Выходы устройства управления фазой УУФ 5 соединены с входами генератора ведущих сигналов (ГВС) 6, выходы которого соединены с входами управления трехфазного преобразователя 7 частоты, а управляющий вход ГВС связан с источником сигнала задания амплитуды выходного напряжения, выходы преобразователя соединены с зажимами обмотки статора асинхронной машины 8, выход С (или- В) преобразователя частоты связан с датчиком 9 мгновенного значения тока, выход которого подключен к первому входу пускового устройства (ПУ) 10, второй и третий входы которого связаны с источниками опорного сигнала Ооп и "Пуск" соответственно, а первый и второй выходы ПУ 10 соединены соответственно с входами й сброса и С записи счетчика УУФ 5, на первый вход управления фазой подается код Ч 1, эквивалентный ж/2, на второй Ч 2=0.Устройство работает следующим образом.При отсутствии пускового устройства входы й и С не используются, на вход Т поступает импульсный сигнал с частотой б10 15 20 25 30 от эадатчика частоты выходного напряжения. На выходах устройства при этом формируются сигналы цифровой развертки Чд,Чв, Чс, причем Чд = Ч+ Ч 2,Чс - Чд+ А/3, Чв=Чс+ 2IЗ, где Ч - выходной код счетчика 1, В соответствии с этими сигналами и сигналом задания амплитуды ГВС 6 производится вычисление мгновенных значений огибающих выходных напряжений преобразователя,При аналоговом входе преобразователя 7 ГВС 6 может содержать устройство памяти огибающей и умножающий цифроаналоговый преобразователь. На выходах преобразователя 7 частоты формируется трехфазная система напряжений с частотой, определяемой сигналом задания 1 з и разрядностью кода Ч счетчика УУФ 5, При этом устройство работает аналогично известному, При необходимости оптимизации динамических процессов при пуске частотно-регулируемого асинхронного двигателяна заранее известную начальную частоту может быть использовано пусковое устройство, с помощью которого осуществляется предварительное возбуждение асинхронного двигателя постоянным током, При включении злектропривода на вход Т УУФ 5 поступает сигнал задания начальной частоты, на управляющий вход ГВС - форсированный сигнал задания амплитуды выходного напряжения преобразователя, на вход ПУ - сигнал "Пуск". На вход й УУФ с первого выхода ПУ поступает сигнал, блокирующий работу сигналы Чд = О. Чс= 2/3 Чв =4 й/3, что соответствует формированию на выходах преобразователя системы постоянных напряжений Од = О, Ов -Ов У 3/2,Ос = - Оа у 3/2 (при синусоидальной огибающей), где Ое - амплитуда выходного напряжения преобразователя, соответствующая сигналу задания.В фазах В и С двигателя происходит нарастание тока, контролируемое датчиком 9. При достижении выходным сигналом датчика величины, равной опорному сигналу Оо и соответствующей величине рабочего потокосцепления двигателя при начальной частоте и амплитуде напряжения на статоре, с первого выхода ПУ 10 снимается сигнал сброса счетчика УУФ 5, а на вход записи С подается короткий импульс, которым производится запись в счетчик кода Ч 1 =л/2, что приводит к практически мгновенному повороту пространственного результирующего вектора выходного напряжения на угол ж/2 и дальнейшему вращению его с частотой, определяемой сигналом задания. Этим обеспечивается относительная про 40 45 50 55 35 счетчика, на выходах УУФ устанавливаютсястранственная ориентация векторов напряжения и потокосцепления, близкая к ориентации их в установившемся рабочемрежиме, что уменьшает время переходногопроцесса, колебания электромагнитногомомента и ударные нагрузки на приводноймеханизм,На фиг. 3 показано включение устройства управления фазой УУФ выходного напряжения преобразователя частоты вэлектроприводе с синхронной машиной посхеме вентильного двигателя,Выходы УУФ 5 соединены с соответствующими входами ГВС 6, управляющийвход которого связан с источником сигналазадания амплитуды выходного напряженияпреобразователя, выходы ГВС 6 соединеныс входами трехфазного преобразователя частоты, выходы которого подключены к зажимам обмотки статора синхронной машины11, на роторе которой установлен датчикположения (ДПР) 12, имеющий канглы грубого и точного отсчета, причем выход кодового сигнала грубого отсчета соединен спервым входом УУФ управления фазой выходного напряжения преобразователя, выход импульсного сигнала канала грубогоотсчета ДПР 12 соединен с входом записи СУУФ, а выход импульсного сигнала. каналаточного отсчета ДПР связан с суммирующим входом Т УУФ, а второй вход(Ч 2) управления фазой УУФ связан с задатчиком углаопережения машиной коммутации ЗУО 13.Устройство работает следующим образом,При отсутствии ЗУО, например, еслипреобразователь выполнен на полностьюуправляемых вентилях, Ч 2 = О. По каналугрубого отсчета ДПР при определенных положениях ротора в счетчик УУФ производится запись значений кода Ч 1,соответствующих этим положениям, а по каналу точного отсчета поступают импульсына вход Т УУФ с частотой, опред;ляемойскоростью вращения ротора и количествомметок сигнального элемента ДПР, соответствующим емкости счетчика УУФ.В случае необходимости управления углом опережения машиной коммутации вводкода Ч 2, соответствующему этому углу навторой вход управления фазой УУФ приводит к повороту результирующего пространственного вектора выходного напряженияна заданный угол относительно положения,. задаваемого кодом счетчика УУФ. совпадающего с положением вектора ЭДС вращения мзшины.Если ДПР представляет собой кодовыйдатчик положения, то выход кода ДПР соединяется с вторым входом управления фазой УУФ Ч 2, а выход ЗУО соединяется спервым входам управления фазой УУФ Ч 1,При этом ввод кода, соответствующего углуопережения, производится в дискретные5 моменты времени (или при определенныхположениях ротора). В этом случае вход Т неиспользуется, а счетчик УУФ работает в режиме регистра памяти с параллельным вводом информации.10 Кроме этого, предлагаемое устройствоможет быть использовано в цифровых векторных САР электропривода. В этом случаесистема регулирования должна содержатьустройство обратного преобразования из15 вращающейся ортогональной системы координат в неподвижную полярную системукоординат, связанную со статором машины,причем выход задания фазы результирующего пространственного вектора напряже 20 ния соединен с вторым входом управленияфазой УУФ Ч 2, выход задания модуля указанного вектора соединен с управляющимвходом ГВС, вход Я УУФ связан с источником сигнала блокировки счетчика УУФ. При25 этом счетчик УУФ не используется (Ч = О),устройство работает так же, как и в электроприводе с вентильным двигателем, с кодовым ДПР, при отсутствии ЗУО,Таким образом, введение в известное30 устройство третьего сумматора, связанногопервым входом с выходом счетчика, а выходом - с первым входом первого сумматора,а также использование счетчика с входомпредварительной установки кода, с входэми35 записи и сброса обеспечивает воэможностьнепрерывного непосредственного симметричного управления фазой выходных напряжений трехфазного преобразователячастоты, необходимую для органиэации эф 40 фективных алгоритмов управления электроприводами переменного тока как суправлением модулями электромагнитныхпеременных, так и с векторными САР, т.е.обеспечивает достижение поставленной це 45 ли.Формула изобретенияЦифровое устройство для управленияфазой выходного напряжения трехфазногопреобразователя частоты, содержащее50 счетчик и два сумматора кодов, причем суммирующий вход счетчика предназначен длясоединения с импульсным источником сигнала задания частоты выходного напряжения преобразователя, выход первого55 сумматора кодов соединен с первым входомвторого сумматора кодов, вторые входыобоих сумматоров кодов предназначеныдля соединения с источником кода заданияна 2 й/3, первый вход первого сумматоракодов и выходы первого и второго сумматоИауф Составитель О.ПарфеноТехред М. Моргентал едактор М. Бланар Корректор И.Муска аз 1411 Тираж 394 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 оизводств ров кодов связаны с выходами устройства, о тФ л ичающеесятем,что,сцельюрасаирения функциональных возможностей, введен третий сумматор кодов, соединенный первым входом с выходом кбда счетчика, выхо дом - с первым входом первого сумматора кодов, счетчик снабжен входом задания кодов начальной фазы, входом разрешения записи ода начальной фазы, входом блокировки, причем второй вход третьего сумматора использован как вход задания кода текущей фазы,