Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты

(51) 4 Н 02 КОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЙПРИ ГКНТ СССР Я ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСКОМУ СВ ЛЬСТВУ ПОк(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯСРЕДСТВЕННЬК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАТОТЫ(57) Изобретение относится к элротехнике, в частности к управлоднополупериодными непосредстве преобразователями частоты (НПЧ), и может быть использовано в автоматизированном электроприводе для частотно.го управления асинхронными электродвигателями. Цель изобретения - повышение плавности регулирования выходной частоты Н 11 Ч. Устройство содержитформирователь - синхронизатор 11,блоки 12-14 импульсно-фазового управления, задатчик напряжения 15, удвоитель частоты 16, управляемый делительчастоты 17, задатчик частоты 18 иформирователь 19, включающий счетчик20, элемент 2 И 21, ИЛИ 26, 4 элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ. Введение удвоителя частоты и формирователя позволяетполучить дискретность ступеней часто-ты не более 0,08, 2 ил.Изобретение относится к электро" технике, в частности к области управления однополупериодными непосредственными преобразователями частоты (НПЧ), и может быть использовано в автоматизированном электроприводе для частотного управления асинхронными электродвигателями общепромышленного применения. 10Цель изобретения - повышение плавности регулирования выходной частоты преобразователя.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - времен ные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу устройства.Устройство содержит НПЧ, состояций из тиристоров 1 - 6, входом подключенный к сетевым клеммам 7 - 9, 20 а выходом - к асинхронному двигателю 10, Формирователь-синхронизатор 11 и три блока 12-14 импульсно-Фазового управления, подключенные входами синхронизации к сетевым клеммам 7 - 9, 25 эадатчик 15 напряжения, выходом соединенный с входами управления блоков 12-14 импульсно"фазового управления, удвоитель 16 частоты, входом; ,соединенный с выходом формирователя 1синхронизатора 11, а выходом - с входом управляемого делителя 17 частоты, задатчик 18 частоты, и-разрядный вы-ход которого соединен с входом управления управляемого делителя 17 часто ты, Формирователь 19, состоящий иэ двоичного счетчика 20, элемента 2 И 21, элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 22 - 25, элемента И-НЕ 26, причем первый вход элемента 2 И 21 под- щ ключен к выходу удвоителя 16 частоты, выход элемента 2 И 21 соединен со счетным входом двоичного счетчика 20, вход сброса которого подключен к выходу управляемого делителя 17 часто-. ты. Выходы двоичного счетчика 20 соединены соответственно с первыми входами элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 22-25. Второй вход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 22 подключен к нулевой шине питания, а вторые входы элементов РАВНОЗНАЧ 50 НОСТЬ 23-25 - к (и)-м выходам задатчика 18 частоты, Выходы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 22-25 соединены с входами элемента И-НЕ 26, ньгхад которого образует выход формирователя 19 и под 55 ключен к второму входу элемента 2 И 21 и первым входам элементов 2 И 27-32. Вторые входы элементов 2 И 27-32 соединены соответственно с выходами блоков импульсно-фазового управления 12-14, Выходы элементов 2 И 27-32 че- рез выходные усилители 33-38 подключены к управляющим электродам тиристоров 1"6 непосредственного преобразователя частоты.Устройство управления работает следующим образом.На клеммы 7-9 подаются фазные на" пряжения источника питания 0,0,1, . Блоки 12-14 импульсно-фазового управления на основании входного сигнала от эадатчика 15 напряжения и соответствующих входных сигналов Нд,Нз и Н вырабатывают сигналы о, Ы.,юзуК ,сс(фиг.2), синхронизированные с сетью, которые разрешают включение (при совпадении их единичного состояния с единичным состоянием сигнала Ц) соответствующих тиристоров 1-6 преобразователя частоты.Формирователь-синхронизатор 11 преобразует фазные напряжения источника питания частотой Й, в последова. тельность с,инхроимпульсов с частотой 62 . Эти синхроимпульсы поступают на вход удвоителя 16 частоты, на выходе которого формируются импульсы с частотой 1221 (фиг.2) .Импульсы с частотой 122 поступают на вход управляемого делителя 17, выходной сигнал которого имеет частоту 2=122 /К. Коэффициент деления И определяется кодом, поступающим с задатчика 18 частоты на вход управления делителя 17 (управляемый делитель частоты может быть построен на основе счетчика с коэффициентом пересчета, задаваемым кодом с выхода блока 18). Выходные импульсы управляемого делителя 17 поступают на К-вход двоичного счетчика 20 На счетный вход С счетчика 20 через элемент 2 И 21 поступают импульсы с частотой 121, . На логических элементах РАВНОЗНАЧНОСТЬ 23-25 выходной двоичный код (краме первого разряда) счетчика 20 сравнивается со сдвинутым вправо на два разряда двоичным кодом, поступающим с выхода задатчика 18 частоты. Логический элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 22 формирует выходной сигнал логической единицы в случае нулевого состояния первого разряда выходного кода счетчика 20. Таким образом, при четных значениях целого числа М на первых входах элементов РАВНОЗНАЧ146075НОСТЬ 22-25 формируется двоичныйкод, соответствующий целому числу(В)/2, При нечетных значения Х напервых входах элементов 22-25 Форми 5руется двоичный код, соответствующийцелому числу (И)/2.После поступления импульсана вход К счетчика 20 происходитсброс счетчика, код на его выходепринимает нулевое значение и выходнойсигнал У элемента И-НЕ 26 принимаетзначение логической единицы и разрешает поступление выходных сигналовблоков 12-б 4 импульсно-фазового управления через элементы 2 И 27-32 ивыходные усилители -33-38 на управляющие электроды тиристоров 1-6. Одновременно сигнал Б разрешает по".ступление импульсов с частотой 12% 2 Она счетный вход С счетчика 20. Счетчик 20 осуществляет счет импульсовдо тех пор, пока код на первых входахэлементов 22-25 не станет равным коду на вторых входах этих же элементов. В случае равенства упомянутыхкодов выходные сигналы всех элементов 22-25 принимают значение логической единицы., а выходной сигнал Омэлемента И-НЕ 26 принимает значение "30логического нуля, запрещая тем самымпоступление импульсов 12 Е через элемент 2 И 21 на входС счетчика 20.Одновременно сигнал Ц запрещает поФ,ступление выходных сигналов блоковимпульсно-Фазового управления на управляющие электроды тиристоров 1-6,Очередной импульс, поступающий навход Р счетчика 20 с выхода управляемого делителя 17, сбрасывает счетчик 4 О20 и цикл формирования сигнала 11 м повторяется. Частота Е. сигнала 11,равна частоте .выходного сигнала уп-:;.равляемого делителя 17.В результате модуляции импульсовуправления тиристорами 1-6 указанным образом на фазах нагрузки НПЧ,включенной в звезду, формируются напряжения 11 ц,БЬ,Б , имеющие вид, представленный на диаграмме фиг.2 (дна Ограмма построена для случая 0=15)Частота Е основной гармоничес 2.кой составляющей выходного напряже-.ния НПЧ определяется выражениемМ Е =Е -Е =ЕМ 1(1) 55Для обеспечения высоких силовыхпоказателей злектропривода необходимо формировать выходное напряжение 94преобразователя с наибольшей возможностью амплитудой основной гармоники,,Гармонический анализ выходного напря=жения НПЧ при управлении преобразователем с помощью предлагаемого устройства показывает, что амплитуда основной гармоники при заданном угле открывания тиристоров зависит от отно-.сительной продолжительностиинтер,вала времени, в течение которого тактовый сигнал Б разрешает поступлениеуправляющих импульсов на встречно"параллельно соединенные тиристоры1-6, При этом наибольшее значениеамплитуда основной гармоники принимает при=1/(2 Е ). Кроме того, гармонический состав выходного напряженияНПЧ при Осйс 1/(2 Е) лучше, чем при1/(2 Ем)(Ъс 1/Ем, Формирователь 19обеспечивает выполнение условияЪ 1/(2 Е) при всех значениях М:при четном ИИ1 Н1 1Ем 2 Емпри нечетном ИМ1 И1 12 12 Е, 2 И Ем 2 ЕмАнализ выражения (1) показывает,что интервал между дискретными ступенями частоты Е не превьппает,0,08 Е 1 во всем диапазоне 0 й Е(Еегулирования выходной частоты НПЧ,что существенно м вше наибольшегоинтервала между дискретными частотами в известном устройстве. Нулевоезначение частоты Е =О, соответствующее режиму динамического торможенияасинхронного двигателя, обеспечивается при И=12,В диапазоне частот Е/13 6 Е сЕ,устройство обеспечивает формированиевыходного напряжения без субгармони"ческих составляющих с частотами Е=Е,/2, Е,/3, Е /4, Е, /5, Е/7, Е,/13и при одинаковом порядке чередованияфаз основной гармоники и фаз питающейсети. Таким образом, на частотах Е, =,Е, /4, Е, /7, Е 4 /13 обеспечивается ка-чество выходного напряжения не хуже,чем в известном устройстве. На частотах Е =Е/2, Е /5 обеспечиваетсяулучшение гармонического состава засчет одинакового порядка чередованияфаз питающей сети и Фаз основнойгармоники выходного напряжения НПЧ(в известном устройстве на этих частотах порядок чередования фаз различный). Повышение плавности регули 5 14607рования частотыв диапазоне 5 Г,1 //17 с 1 сГ, обеспечивается за счетвведения в соотстветствии с (1) дополнительных дискретных ступеней,5на которых в выходном напряжении НПЧсодержатся субгармоники с ограниченным периодом. Период Т повторяемости выходного напряжения для любогозначения 2 и Я определяется следующим образом:Т = -- ,И(2)ймфгде И - наибольший общий делительчисел В и 12.15Влияние субгармоник с ограниченным периодом, определяемым выражением (2), на работу асинхронного двигателя существенно снижено за счетего собственных фильтрующнх возможностей.Таким образом, устройство дпя управления НПЧ обеспечивает повышенную плавность дискретного регулирования выходной частоты преобразовате"ля в области, близкой к частоте питающей сети,Формула изобретенияУстройство для управления непосредственным преобразователем часто Оты, состоящим из трех пар встречнопараллельно включенных тиристоров,соединяющих три фазы нагрузки с тремяфазами питающей сети, содержащееформирователь-синхронизатор и триблока импульсно-фазового управления,предназначенные для подключения ктрехфазной сети входами синхронизации, задатчик напряжения, выходом со-.единенный с входами управления блоков, 4 Оимпульсно-фазового управления, задат-чик частоты и управляемый делительчастоты, причем и-разрядный выход за 59 датчика частоты соединен с входомуправления управляемого делителя частоты, выходные усилители, предназначенные для подключения к управляющимэлектродам тиристоров непосредственно преобразователя частоты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения плавности регулированиявыходной частоты преобразователя, оноснабжено удвоителем частоты, шестью1элементами 2 И и формирователем,состоящим из двоичного счетчика, элемента 2 И, иэлементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ и (п)-.го входового элементаИ-НЕ, причем удвоитель частоты входом соединен с выходом формирователясинхронизатора, а выходом - с входомуправляемого делителя частоты и первым входом элемента 2 И формирователя,выход элемента 2 И подключен к счетному входу двоичного счетчика, входсброса которого подключен к выходууправляемого делителя частоты,(и)-ые выходы двоичного счетчикасоответственно соединены с первымивходами элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ,второй .вход первого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ подключен к нулевой шинеисточника питания, а вторые входыостальных элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ -к (и)-м выходам задатчика частоты,выходы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с входами (и)-го входовогоэлемента И-НЕ, выход которого является выходом формирователя и подключен к второму входу элемента 2 И фор,мирователя и первым входам элементов2 И, вторые входы которых соединены1460759 Составитель В.БунаковРедактор А.ВоровичТехред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо ГКНТ СС иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,Заказ 547/58 Тираж 645 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям113035, Москва, 3-35, Раушская н открыти д. 4/