Устройство для управления машиной переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 12790(19 1)4 Н 02 Р 7/ 1."ю( оурЯй ф ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ена ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТВ(71) Ленинградский ордена Ленина,ордена Октябрьской Революции и ордТрудового Красного Знамени горныйинститут им. Г,В.Плеханова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.(5) Изобретение относится к областиэлектротехники и может быть использовано в электроприводах для частотногоуправления двигателями переменноготока. Цель изобретения - улучшениеформы напряжения на статорных обмот-.ках машины переменного тока. Изобретение позволяет, применяя несложнуюсхему трехфазного мостового инвертора, использовать способ широтно-импульсной модуляции и улучшить гармонический состав выходного напряженияинвертора, что дает воэможность ис127 пользовать устройство в быстродействующих и точных электроприводах, Устройстно содержит трехфазный тиристорный мостовой инвертор 2, выходы которого предназначены для подключения к статорным обмоткам машины 1 переменного тока, соединенным в звезду с выведенной нейтралью, дна управляемых ключа 3, 4, управляющие входы которых соединены с выходами соответственно схем 8, 17 задержки переднего фронта импульса, шесть элементов И 19, 20, 21, 22, 23, 24, первые входы которых подключены к выходам схемы управления 5, вторые входы элементов И 19, 20, 21 подключены к прямому выходу схемы 17 задержки, вторые входы элементов И 22, 23, 24 подключены к прямому выходу схемы 18 задеркжи, а 9041выходы элементов И 19, 20, 21, 22,23, 24 соединены с управляющими входами тиристорон мостового инвертора2, к выходам схемы управления 5 подключены входы шести одновибраторов 6,7, 8, 9, 10, 11. Выходы одновибраторов б, 7, 8 через схему ИЛИ 12 подключены к первому входу генератора14 линейно изменяющегося напряжения,выходы одновибраторов 9, 10, 11 черезсхему ИЛИ 13 подключены к второмувходу генератора 14, выход которогосоединен с первым входом порогоногоэлемента 16, второй вход которогоподключен к выходу второго генератора15 линейно изменяющегося напряжения,прямой и инверсный выходы пороговогоэлемента 16 связаны соответственнос входами схем задержки 17, 18, 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вэлектроприводах для частотного управления двигателями переменного тока,Цель изобретения - улучшение формы напряжения на статорных обмотках машины переменного тока.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для управления машиной переменного тока, на фиг,2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для управления машиной 1 переменного тока со статорными обмотками, соединенными в звезду с выведенной нейтралью, содержит трехфазный тиристорный мостовой инвертор 2, выходы которого предназначены для подключения к статорным обмоткам машины 1 переменного тока, первый и второй управляемые ключи 3 и 4, одни силовые выходы кОторых подключены соответственно к положительной и отрицательной шинам питания трехфазного .гиристорного мостового инвертора 2, а вторые силовые выводы первого и второго управляемых ключей 3 и 4 объединены и предназначены для подключения к нейтрали статорных обмоток машины 1 переменного тока, систему 5 управления, первый б, второй 7, третий 8, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 одновибраторы, первый 12 и второй 313 элементы ИЛИ, первый 14 и второй15 генераторы линейно изменяющегосянапряжения, пороговое устройство 16,первую 17 и вторую 18 схемы задержкипереднего фронта импульса и шестьэлементов И 19-24, причем выходы системы 5 управления, предназначенныедля управления положительной группоитиристоров трехфазного тиристорного 10 мостового инвертора 2, подключены соответственно к первым входам первого19, второго 20 и третьего 21 элементов И и к входам первого 6, второго7 и третьего 8 однонибраторов, ныхо ды которых соединены Соответственнос первым, вторым и третьим входамипервого элемента ИЛИ 12, выходы первого 19, второго 20 и третьего 21элементов И подключены к управляющим 20 входам соответствующих тиристорон25-27 трехфазного тиристорного мостового инвертора, выходы системы 5,управления, предназначенные для управления отрицательной группой тирис торов трехфазного тиристорного мостового инвертора 2, подключены соответственно к первым входам четвертого22, пятого 23 и шестого 24 элементовИ и к входам четвертого 9, пятого 10 З 0 и шестого 11 одновибраторов, выходыкоторых соединены соответственно спервым, вторым и третьим входами вто"41 4нением сигнала Г регулируется частотавращения ротора. Элементы И 19-24служат для подачи импульсов отпираниятиристоров 25-30 синхронно с сигналами отпирания ключей 3 и 4, одновибраторы 6-11, а также элементы ИЛИ 12 и13 предназначены для подачи импульсовпереключения генератора 14 линейноизменяющегося напряжения треугольнойФормы. Изменением сигнала ы регулируется амплитуда выходного напряжениягенератора 14. Пороговое устройство16 служит для определения точек коммутации инвертора, частота коммутации определяется частотой генератора15 линейно изменяющегося напряжения,выходное напряжение имеет треугольнуюформу. Схемы 17 и 18 задержки переднего фронта импульса предназначеныдля изменения скважности импульсовуправления тиристорами 25-30 и ключами 3 и 4 и регулирования тем самымнапряжения в Фазах машины переменноготока. Изменением сигнала 0 регулируется скважность импульсов на входеключей 3 и 4.Устройство работает следующим образом,Предположим, в начальный моментвремени открыт тиристор 25 и ключ 4.Ток протекает через фазу машины 1переменного тока, затем ключ 4 закрывается, ток через фазу А прекращается. Тиристор 25 также запираетсяВ следующий момент времени открываются тиристор 28 и ключ 3. Ток протекает через фазу В машины 1 переменного тока, затем ключ 3 закрывается,ток через Фазу б прекращается, тиристор 28 также закрывается и т.д.С каждым включением длительностьоткрывания тиристора 25 и ключа 4увеличивается, длительность открывания тиристора 28 и ключа 3 уменьшается, С некоторого момента временивместо тиристора 28 начинает включаться тиристор 30, что обеспечиваетпротекание тока через фазу , приэтом длительность включения тиристора25 и ключа 4 начинает уменьшаться,длительность включения тиристора 30и ключа 3 начинает увеличиваться. 3 12790 рого элемента ИЛИ 13, выходы четвертого 22, пятого 23 и шестого 24 элементов И подключены к управляющимвходам соответствующих тиристоров 2830 трехфазного тиристорного мостового 5инвертора 2, выходы первого 12 и второго 13 элементов ИЛИ, соединены соответственно с первым и вторым входами первого генератора 14 линейно изменяющегося напряжения, выход котороОго соединен с первым входом порогового устройства 16, второй вход которого соединен с выходом второго генератора 15 линейно изменяющегося напряжения, прямой иинверсный выходы 15порогового устройства 16 соединены.соответственно с первыми входами первой 17 и второй 18 схем задержки переднего Фронта импульса, вторые входыкоторых объединены между собои, а ин версные выходы соединены соответственно с запирающими входами второго 4и первого 3 управляемых ключей, прямой выход первой схемы 17 задержкипереднего фронта импульса соединен с 5отпирающим входом второго управляемого ключа и вторыми входами первого19, второго 20 и третьего 21 элементов И, прямой выход второй схемы 18задержки переднего Фронта импульсасоединен с отпирающим входом первогоуправляемого ключа и с вторыми входами четвертого 22, пятого 23 и шестого 24 элементов И, третий вход первого генератора 14 линейно изменяюще 35гося напряжения и вторые объединенныевходы первой 17 и второй 18 схем задержки переднего фронта импульса предназначены для подачи сигналов задания.40На фиг.2 показаны: 31-36 - диаграммы состояний выходов системы 5 управления, 37 - диаграммы напряженийгенераторов 14 и 15 линейно изменяющегося напряжения, 38, 39 - диаграммысостояний прямого и инверсного выходов порогового устройства 16", 40,41 - диаграммы сигналов, подаваемыхна входы управляемых ключей 4 и 3,42-47 - диаграммы состояний на выхо 50дах элементов И 19, 22, 20, 23, 21,24, Д, , С - формы напряжений нафазах статорной обмотки машины 1 переменного тока,Система 5 управления предназначена. для получения импульсов управлениятиристорами инвертора с углом открывания тиристоров 120 эл. град. ИзмеТаким образом, обеспечивается широтно-импульсная модуляция выходного напряжения трехфазного мостового инвертора и среднее значение напряжения имеет треугольную форму.5 1279041 6При изменении амплитуды напряжения дам первого, второго и третьего одно- генератора 14 (изменении сигнала Ы ) вибраторов, выходы которых соединены можно изменять форму выходного напря- соответственно с первым, вторым и жения трехфазного мостового инверто- третьим входами первого элемента ИЛИ, ра, приближая ее либо к прямоуголь выходы первого, второго и третьего ной либо к треугольной, элементов И подключены к управляющим9входам соответствующих тиристоровПредлагаемое устройство позволяет, трехфазного мостового инвертора, выприменяя несложную схему трехфазного ходы системы управления, предназнамостового инвертора, использовать 10 ченные для управления отрицательной способ широтно-импульсной модуляции группой тиристоров трехфазного мостои улучшить гармонический состав вы- вого инвертора, подключены соответходного напряжения инвертора, что ственно к первым входам четвертого, дает возможность испольэовать устрой- пятого и шестого элементов И и к ство в быстродействующих и точных 15 входам четвертого, пятого и шестого электроприводах, одновибраторов, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я и третьим входами второго элементаИЛИ, выходы четвертого, пятого и шеУстройство для управления машиной 20 стого элементов И подключены к управ- переменного тока со статорными обмот- ляющим входам соответствующих тирисками, соединенными в звезду с выве- торов трехфазного мостового инвертоденной нейтралью, содержащее трех- ра, выходы первого и второго элеменфазный тиристорный мостовой инвертор, тов ИЛИ соединены соответственно с выходы которого предназначены для 25 первым и вторым входами первого геподключения к статорным обмоткам ма- нератора линейно изменяющегося напряшины переменного тока, первый и вто- жения, выход которого соединен с перрой управляемые ключи, одни силовые вым входом порогового устройства, выходы которых подключены соответ- второй вход которого соединен с выхоственно к положительной и отрицатель дом второго генератора линейно изменой шинам питания трехфазного тирис- няющегося напряжения, прямой и инверторного мостового инвертора, а вторые сный выходы порогового устройства силовые выводы первого и второго уп- соединены соответственно с первыми равляемых ключей объединены и предна- входами первой и второй схем задержки значены для подключения к нейтрали З 5 переднего фронта импульса, вторые статорных обмоток машины переменного входы которых объединены между собой, тока, систему управления трехфазным а инверсные выходы соединены соответтиристорным мостовым инвертором, о т- ственно с запирающими входами первого л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це- и второго управляемых ключей, прямой лью улучшения формы напряжения на 40 выход первой схемы задержки переднего статорных обмотках машины переменного фронта импульса соединен с отпираю- тока, в него введены первый, второй, щим входом первого управляемого ключа третий, четвертый, пятый, шестой од- и вторыми входами четвертого, пятого новибраторы, первый и второй элементы и шестого элементов И, прямой выход ИЛИ, первый и второй генераторы ли второй схемы задержки переднего фроннейно изменяющегося напряжения, поро- та импульса соединен с отпирающим говое устройство, первая и вторая входом второго управляемого ключа и схемы задержки переднего фронта им- с вторыми входами первого, второго пульса и шесть элементов И, причем и третьего элементов И, третий вход выходы системы управления, предназна первого генератора линейно изменяюченные для управления положительной щегося напряжения и вторые объединен- группой тиристоров трехфазного мос- ные входы первой и второй схем затового инвертора, подключены соответ- держки переднего фронта импульса ственно к первым входам первого, вто- предназначены для подачи сигналов рого и третьего элементов И и к вхо задания.1279041 Ю ФУ 43 зднух СоставительТехред В,Хад орректор А,Тяско едактор С.Пекарь Заказ 6852/ я на ул Проектная изводственно-полиграфическое предприя Ужгор Л ЗГ ,Д ,Ц ЛХ И 57 Тираж ВНИИПИ Государственнопо делам изобретении 13035, Москва, Ж, Р 1 Подписнокомитета СССРи открытий