Устройство для управления вентильным преобразователем частоты в системе векторного подчиненного регулирования

ФВВтт. АниеИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик.с присоединением заявки Мо Н 02 Р 13/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 150980 бюллетень ЙУ 34 Ю) УДК 621.314,58 (088,8) Дата опубликования описания 180980Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьскойреволюции и ордена Трудового Красного Знаменигорный институт им. Г. В. Плеханова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ В СИСТЕМЕВЕКТОРНОГО ПОДЧИНЕННОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ 1Изобретение относится к управлению автоматизированными электропри- . водами и может быть использовано дпя управления преобразователем частоты в системе векторного регулирования 5 скорости вращения машин переменного тока, а также в обычных аналоговыхсистемах частотного регулирования.Известноустройство, состоящее из последовательно соединенных блока 10 векторного управления, векторного анализатора, преобразователя фаз, формирователя (узких) импульсов и выход" ного распределительного устройства, соединенного с управляющими электро дами тиристоров в соответствии с по-. рядком коммутации Фаэ ИНедостатком этого устройства яв" ляется ограниченность Функциональных возможностей(сложность реализации 20 запуска из-. за отсутствия управляющих ;импульсов, а следовательно и потока ;при нулевой скорости, ненадежная .,коммутация при низких скоростях и т. д) . 25Известно также устройство, содер-. жащее последовательно соедйненные блок векторного управления, векторный анализатор и угловое коммутирую,щее устройство, связанное с управляю"30 2щими электродами тиристоров инвертора вентильного преобразователя час-,тоты (ВПЧ) в соответствии с порядкомчередования Фаз 2,Недостатки данНОго устройствазаключаются в том, что схема Формирования импульсов (без заполнения)обусловливает повыыенные энергетические затраты на управление и,непредусматривает реализацию широтноимпульсного регулирования напряжения инвертора на полностью управляемых вентилях, Кроме того, угловоекоммутирующее устройство не предусматривает управление инверторааналоговым сигналом, что необходимодля создания преобразователя, пригодного для векторных иобычных систем,а также устройство отличается сложностью: содержит угловое коммутирующее устройство, включающее блок векторного поворота, состоящий из четы"рех множителей и двух усилителей(ОУ), блок деления, функциональныйпреобразователь.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство содержащее векторный анализатор, вход которогосоединен с блоком векторного управления, а выход со входом углового7 б 4 коммутирующего устройства, состоящего иэ двух блоков умножения; первыевходы которых подсоединены к выходам векторного анализатора, вторыек выходам преобразователя Фаэ, выходычерез суммирующий усилитель и пропорционально -интегральный регуляторко входу вентильного преобразователя,а вход преобразователя фаэ подсоединен 1к выходу вентильного преобразователячастоты 33:Однако для реализации устройства .10необходим безынерционный, обеспечивающий гальваническую развязку с сило-вой чйстью,. датчик напряжения ВПЧсложность исполнения которого обусловлена несинусоидальиостью напряжения ВПЧ, Кроме того, выполнение про"межуточного преобразования управляющего сигнала переменного тока в аналоговый для последующего преобразова-;"ния последнего в импульсный в стандар тной системе управления ВПЧ обуслоВ-ливает повышенные энергетические затраты на управление, Устройство состандартной системой управления.преобразователем частоты на постоянномтоке не отвечает ряду требований,предъявляемых к йекоторцм системам,и имеет ограниченные функциональныевозможности.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей 30устройства.Поставленная цель достигается тЕм,что устройство для управления вен- фтильным преобразователем частотывсистеме векторного подчиненного ре 35гулирования снабжено источникоммоду-,лирующего сигнала, блоком управлениячастотой и блокОм управлениЯ импульсами, а угловое коммутирующее устройство снабжено формирователем импульсов, синусно-косинусным генератором и суммирующим апериодическимусйлителем, первый вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрального регулятора, второй вход-с,со входом синуснб-косинусного Генератора, выходы которого соединены-.со вторыми входами блоков перемноже. -ния и входами преобразователя фаэ,выходы которого подсоединены ко вхо 50дам Формирователя имйульсов, на другие входы которого подключены источник модулирующего сигнала и блокуправления импульсами.,. Кроме того, в устройстве для уп" " "равлениявентильным преобразователем,частоты формирователь содержит длякаждого вентиля преобразователя частоты каналы, каждый из которых вы-полнен на двух компараторах, выходы .которых подключены к элементу И,неинвертирующий входпервогокомпара"гора подключен к одному из выходовпреобразователя фаэ, а инвертирунхйийвход второгокомпаратора к другому 65 093выходу преобразователя фаэ, напряжение на котором сдвинуто на 120 град, эл., его неинвертирующий вход соединен с блоком управления импульсами, а инвертирующий вход первого компаратора с источником модулирующего сигнала.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Устройство состоит из векторного анализатора 1, входы которого подключены к выходам блока 2 векторного управления, а выходы подсоединены к первым входам блоков 3 и 4 перемножения и к выходу канала напряжения вентильного преобразователя 5 частоты. Выход множителя 3 соединен с инвертирующим,а выход множителя. 4 с неинвертирующйм входом суммирующегоусилителя б, выход которого подключен ко входу пропорционально-интегрального регулятора 7. Выход регулятора 7 пбдсоЕдйнен к первому инвертируЮ- щему входу суммирующего апериодического усилителя 8, второй инвертирующий вход которого соединен с блоком 9 управления частотой, а выход - со входом-синусно-косинусного генератора 10, выходы которого соедйиеиы со вторыми входами блоков 3 и 4 пере" множения и входами преобраээьвателя11 Фаз. Вйходыпреобразователя 11 Фаз подсоединены ко входам формирователя 12 импульсов, состоящего иэ шести одинаковых каналов 13-18. При этом канал , где= 0,15, содержит два компаратора 19 и 20 и элеменг 21 И,"причем нейнвертйрующий вход компаратора 19 соединен с выходомпреобразователя. 11 Фаз, а его инвертирующий вход"соединен с ис точником 22 модулйрующего сигнала, ййвертйрующий вход КоМпаратора 20 соединен с выходомпреобразователя 11 фаэ,где,+2 вод (б,. егонеин" вертирующий вход соединен с блоком .23 управленйя ймпульсами, а выходы компараторов 19 и 20 соединены со входами элемента 21 И. Выходы элементов 21 И всех каналов 13-18 соединены с выводами выходного устройства 24 инвертора вентильного преобразователя 5 частоты. Блоки 3 и 4 перемно жения, уСилители б и 8, регулятор 7, генератор 10, преобразователь 11 Фаэ и формирователь 12 импульсов образуют угловое коммутирующее устройство 25.устройство работает слЕдующим образом.Выходные сигналы 0 и 01 из блока 2 векторного управления подаются на вход-векторного анализатора 1, преобразующего эти сигналы в сигнал управления напряжением вентильного преобразователя частоты 105 и двухфазную систему синусоид вп Р, совР двухфазная система синусоид поступает на блоки 3 и 4 перемножения,которые перемножают задающие энаФормула изобретения чения в 1 пФ,сояР с текущими.значениями сов Р, впФ частоты ифазы напряжения на выходе синуснокосинусного генератора 10, Разность.сигналов блоков перемнбжения впРвсоьФ - сояФь и Р, вычисляе %.Ъмая в суммирующем усйлителе 6, черезрегулятор 7 и апериодический усилитель 8 попадает начастотный)входсинусно-косинусногр генератора 10осуществляя фазировку сигналов навыходе с сигналами на входе генератора 10. На вход суммирующего усилителя 8 подается также аналоговыйсигнал с выхода блока 9, которымможно задавать частоту генератора 10.ДвухФазная система синусоид во 15,соьР+ с выхода генератора 10 поступает на вход преобразователн 11фаз, с выхода которого шестифазнаясистема, сдвинутых друг относительнодруга на 60 град. эл. синусоид, поступает на входы каналов 13-18 формирователя 12 импульсов. В каждом канале на неинвертирующий вход первогокомпаратора 19 поступает синусоидальный сигнал с выходапреобразователя 511 Фаз, отстающий по фазе на 120 град.,эл. относителвно сигнала, подаваемогос выходапреобразователя 11 фазна инвертирующий вход второго компаратора 20, На выходе компаратора19 Формируются прямоугольные положи,тельные импульсы длительностью180 град.эл. при отсутствии сигналана выходе источника 22, а на выходекомпаратора 20 формируются прямоугольные положительнйе импульсы,длительность. которых изменяется,когда на его неинвертируйщий входпоступает управляющий сигнал с выхода блока 23. С выхода компараторов19 и 20 сигнал поступает на входы ; .40элемента 21 И, с выхода которогоснимаются управляющие импульсы, длительность %) которых зависит отвеличины управляющего сигнала Щ)с Выхода схемы.23 управления. При 4Ч = 0, % =120 град.эл.,при Ч =Чмцкс=180 град.эл.,а при Ч =Чщ 9 у =0что йспользуется для предотвращенияаварийных режимов.Если с выхода источника 22 сйгна Ола на инвертирующий вход компаратора19 поступают положительные импульсымодулирующего напряжения, то с еговыхода на вход элемента 21 И поступает последовательность импульсовнесущей частоты длительностью180 град.эл., а с выхода последнего,представляющего собой выход угловогокоммутирующего устройства 25 навывод выходного устройства 24 инвертора преобразователя 5, поступает 60управляющий пакет импульсов длительность которого может быть задана.Использование изобретения позволяет создать частотный электроприводна принципах подчиненного векторного регулирования, йрименяя вентильныйпреобразователь частоты, снабженныйавтономным инвертором напряженияили тока с любым способом коммутации,для формирования динамических процессов в машинах переменного тока.При этом может быть, использовано широтно-импульсное регулирование напряжения инвертора на полностью управляемых вентилях. Применение дляуправления инвертором вентильногопреобразователя частоты предлагаемогоустройства позволяет создать универсальную систему, управления вентильным преобразователем частоты, пригодную для реализации как. векторных,таки обычных аналоговых систем частотного регулирования. 1. Устройство для управления вентильйым преобразователем частоты всистеме векторного подчиненного регулирования, содержащее векторныйанализатор, вход которого соединенс блоком векторного управления, выходсо входом углового коммутирующегоустройства, состоящего из преобразователя Фаз, соединенных,с ним двух,блоков перемножения, первые входыкоторых подсоединены к выходам век-,торного -анализатора, выходычерез суммирующий усилитель к пропорционально-интегральному регулятору,а выходы углового коммутирующего уст,ройства подсоединены к выводам дляподключения вентильного преобразователя частоты, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функцио-.нальных возможностей, оно снабженоисточником модулирующего сигнала,блоком управления частотой и блокомуправления импульсами, а угловоекоммутирующее устройство снабженоформирователем импульсов, синуснокосинусным генератором и суммирующимапериодическим усилителем, первыйвход которого соединен с выходомпропорционально-интегрального регулятора, второй вход - с блоком управления частотой, а выход со входомсинусно-косинусного генератора, вы.ходы которого соединены со вторымивходами блоков перемножения и входами преобразователя фаз, выходы кото,рого подсоединены ко входам форми-рователя импульсов, на другие входыкоторого подключены источник модулирующего сигнала и блок управленияимпульсами,2. Устройствопо п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что Формирователь содержит для каждого вентиляпреобразователя частоты каналы, каждыйиз которых выполнен на двух компараторах, выходы которых подключены кэлементу И, неинвертируюший вход пер764093 ВВИИПИ Заказ 6810/20 Тираж 783 Подписи Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектнаявого компаратора подключен к одномуиз выходов преобразователя фаз, аинвертирующий вход второго компаратора к другому выходу преобразователяфаз, напряжение на котором сдвинутона 120 град. эл., его неинвертирующийвход соединен с блоком управленияимпульсами, а инвертирующий вход пер-,вого.компаратора с источником модулирующего сигнала,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Дартау В. А. и др. Блочные системы управления частотно-регулируемыми приводами с асинхронными электродвигателями, Л., ЛДНТП, 1977. 2. Патент ФРГ 9 2144422,кл. 21 С 59/36 кл. Н 02.Р 13/16,1971. 3, Авторское свидетельство СССР У 608249, кл. Н 02 Р 13/16,1976,