Асинхронно-вентильный каскад

(19)51)5 Н 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР Р 1150723, кл, Н 02 Р 5/34, 1978.Авторское свидетельство СССР М. 633126, кл. Н 02 Р 5/415, 1976.Авторское свидетельство СССР М 1131010, кл. Н 02 Р 7/40, 1984.(57) Использование: регулирование частоты вращения электропривода переменного тока на базе силовых полупроводниковых преобразователей частоты в цепи ротора асинхронных двигателей. Сущность изобретения: асинхронно-вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором и тиристорный преобразователь 2. частоты, включенный между фазными обИзобретение относится к регулируемым электроприводам переменного тока, преимущественная область использования - силовые полупроводниковые устройства в цепи ротора асинхронных двигателей, регу; лирующие частоту вращения двигателя по принципу асинхронно-вентильного каскада (АВ К),Известен асинхронно-вентильный каскад, который содержит асинхронный двига-" тель с фазным ротором, тиристорный преобразователь частоты с непосредственной связью, датчик скольжения, формироваль импульсов низкой частоты,мотками ротора и питающеи сетью. К фазным обмоткам ротора подключен вход датчика 3 частоты и фазы напряжения ротора. К фазам питающей сети подключен датчик 4 частоты и фазы напряжения питающей сети, Выход датчика 4 частоты и фазы напряжения питающей сети подключен к одному из входов фазосмещающего блока 5, выход которого подключен к первому входу двухвходового блока 6 перемножения, Второй вход блока 6 перемножения непосредственно подключен к выходу датчика 3 частоты и фазы на.пряжения ротора, а также связан с вторым входом фазосмещающего блока 5 через.выделитель выходных частот 7 и задатчик 8 интенсивности. Датчик 3 частоты и фазы напряжения ротора электродвигателя выполнен электрическим и составлен из последовательно соединенных между собой индуктивного токового фильтра 10, узла 11 гальванической развязки, выделителя 12 полуволн напряжения ротора, формирователя 13 прямоугольных импульсов, формирователя 14 частоты и фазы напряжения ротора. 4 ил,автономныи генератор импульсов низкой частоты, переключатель режимов, формировательпакетов отпирающих импульсов, датчик импульсов высокой частоты, задатчик пуска и разгона, задатчик темпа,Основным недостаткомданного АВК является наличие электротехнического датчика скольжения, размещейного на валу регулируемого двигателя. Конструкция датчика зависит от числа полюсов двигателя, для снятия сигнала требуются контактные кольца и щетки, что вызывает снижение технологичности и надежности всего привода. Кроме того, пуск двигателя осуществляетсяс помощью автономного генератора импульсов низкой частоты, задатчиков пуска и разгона и задатчика темпа, что обеспечивает пуск только на холостом ходу,Цель изобретения - повышение надежности работы асинхронно-вентильного кас; када и расширение диапазона регулирования частоты вращения двигателя,На фиг.1 приведена схема асинхронно 510 вентильного каскада; на фиг,2 - потенциальная диаграмма напряжений наотдельных блоках датчика частоты и фазынапряжения ротора; на фиг.З - схема фильтра датчика частоты и фазы напряжения ротора; на фиг,4 - схема узла гальваническойразвязки,. выделителя полуволн напряжения ротора, формирователя прямоугольныхимпульсов и формирователя частоты и фазынапряжения ротора, датчика частоты и фазы 20напряжения ротора,На чертежах приняты следующие обозначения: Ор, Орв, Орс - фазные напряжения ротора; ОчоА - падения напряжения надиодах токового фильтра фазы А ротора (на 25диодах 16 фиг,З); Очтз, Очтд - сигналы натранзисторах 20 (фиг.4); Овых,1, Овых,б выходы формирователя сигналов частоты и фазы напряжения ротора; ОчоА, Очов, Очос -выходные сигналы токового фильтра 10. 30Асинхронно-вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором и тиристорный преобразователь 2частоты, включенный между фазными обмотками ротора и питающей сетью, к фазным обмоткам ротора подключен входдатчика 3 частоты и фазы напряжения ротора, к фазам питающей сети подключен датчик 4 частоты и фазы напряжения питюащейсети. Выход датчика 4 частоты и фазы напряжения питающей сети подключен к одному из входов фазосмещающего блока 5,выход которого подключен к первому входудвухвходового блока 6 перемножения, второй вход которого связан через выделитель 457 выходных частот, задатчик 8 интенсивности с другим входом фазосмещающего блока 5. Выход блока 6 перемножения связанчерез усилитель 9 с входом управления тиристорным преобразователем 2 частоты,50Датчик 3 частоты и фазы напряженияротора асинхронного электродвигателя 1выполнен электрическим и составлен из последовательно соединенных между собойиндуктивного токового фильтра 10, узла 11 55гальванической развязки, выделителя 12полуволн напряжения ротора, формирователя 13 прямоугольных импульсов и формирователя 14 частоты и фазы напряжения ротора, выход которого образует выход датчика 3 частоты и фазы напряжения ротора.Работа АВК заключается в следующем, В датчике 4 частоты и фазы напряжения питающей сети формируются шесть импульсов, каждый длительностью 120 электрических по частоте питающей сети, фаза этих импульсов может регулироваться.Сдвиг по фазе импульсов происходит в фазосмещающем блоке 5.путем подачи в него управляющего сигнала постоянного тока (от 2,0 до 3,5 В), сформированного в задатчике 8 интенсивности,Сдвиг по фазе импульсов необходим для регулирования выходного напряжения преобразователя 2 частоты, т.е, для регулирования вводимой в цепь ротора добавочной ЭДС.Напряжение, снимаемое с ротора, поступает на датчик 3 частоты и фазы напряжения ротора,Датчик 3 частоты и фазы напряжения ротора работает следующим образом.Напряжение ротора двигателя поступает в фильтр 10 датчика 3 частоты и напряжения ротора,Напряжение, снимаемое с диодов 16, поступает в узел 11 гальванической развязки и выделитель 12 полуволн напряжения ротора.Узел 11 гальванической развязки исключает возможность попадания высокого напряжения ротора (до 1000 В и более) на микросхемы формирователя 13 прямоугольных импульсов и формирователя 14 частоты и фазы напряжения ротора.Работа формирователя 13 импульсов и формирователя 14 частоты и фазы напряжения ротора датчика частоты и фазы напряжения ротора поясняется диаграммой, приведенной на фиг.2 (диаграмма снята с помощью двухлучевого электронного осциллографа, поэтому кривые напряжения Орд, Орв, Орс имеют "зубчатую" форму). Дроссели 15 подключены к цепи ротора. Ток в цепи каждого дросселя 15 отстает от соответствующего напряжения (ОрА, Орв, Ррс) на угол 83 - 87 эл.град. При протекании тока в фазах дросселя отпирается один из диодов в парах,Ток через фазу А фильтра обозначен на диаграмме ОчоА (токи, протекающие в фазах В и С фильтра с целью упрощения диаграммы не показаны). Токи этой фазы фильтра, протекающие через диоды 16 и соответственно через параллельно включенные им оптроны 18, приведены на диаграмме (Очтз, Очт 4). При протекании тока через оптрон 18 запирается транзистор 19 (20) и на клемме 25 (26) появляется через+15 В, обозначенное ниже как сигнал "1", намикросхеме 22 формирователей 13, 14.Транзисторы 19 и 20 служат для усиления сигналов оптронов.Каждая из микросхем 22 представляет собой логическуюячейку 2 И-НЕ (при наличии на входах ячейки сигналов "1" на ее выходе имеется сигнал"0"; при всех других комбинациях двух сигналов на входе " 1" и "0") на выходе имеется 10сигнал "1").На схеме, изображенной на фиг.4, показаны также резисторы 17, 24 и конденсатор 21,В логическом устройстве, состоящем из 15микросхем, происходит сложение попарносигналов длительностью 180 эл,град. по частоте ротора, в результате чего на выходелогического устройства формируются шестьпрямоугольных сигналов длительностью 20120 эл,град, каждый, которые подаются вдвухвходовый болк 6 перемножения,Диаграмма "сложения" 180 импульсовприведена на фиг,2.Непрерывность этих шести сигналов в 25переходных оежимах обеспечивается темчто при изменении частоты вращения также(одновременно) изменяется длительностьполуволн напряжения ротора и, следовател ьно, длител ь ность сигналов, подаваемых ЗОна транзисторные усилители 20. и переклю.чений в логической схеме. Схема обеспечивает работу при практически любой частотенапряжения ротора в том числе и при двойной синхронной скорости (частота напряжения ротора 50 Гц в направлении,противоположном направлению механического вра щения ротора). Ч астотн ые характеристики микросхем позволяют получитьдвойную и более синхронную скорость, однако обычно электрические машины. средней и большой мощности (от 5 кВт и более)не рассчитываются на такие высокие скорости.Импульсы, синхронизированные с напряжением питающей сети из фазосмащающего блока 5, и импульсы частоты и фазынапряжения ротора из блока 3 поступают вдвухвходовый блок б перемножения, на.каждый из входов которого подается, один 50из шести импульсов по частоте напряженияпитающей сети и один из шести импульсовпо частоте напряжения ротора.Выходные сигналы блока 6 перемноже=ния поступают в блок выходного усилителя 55 9, где усиливаются до значения, достаточного для передачи их через импульсные трансформаторы на управляющие электроды тиристоров преобразователя 2 частоты,Асинхронно-вентильный каскад позволяет получить широкий диапазон регулирования частоты вращения двигателя при уменьшении массы преобразователя частоты, а также является универсальным для большого числа различных типов размеров и мощностей двигателей. Формула изобретения Асинхронно-вентильный каскад, содер- жащий асинхронный двигатель с фазным ротором, тиристорный преобразователь- частоты, снабженный выходными зажимами для подключения к сети, а входом соединенный с фазными выводами обмотки ротора асинхронного двигателя, управляющий вход тиристорного преобразователя частоты соединен с выходом блока управления, датчик частоты и фазы асинхронного двигателя, датчик частоты и фазы напряжения сети, с входом для подключения к сети, задатчик интенсивности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения и повышения надежности, датчик частоты и фазы асинхронного двигателя выполнен электрическим и составлен из последовательно соединенных между собой индуктивного токового фильтра, входом соединенного с выводами обмотки ротора асинхронного двигателя, узла гальванической развязки, выделителя полуволн напряжения, формирователя прямоугольных импульсов и формирователя частоты и фазы напряжения ротора, выход которого образует выход датчика частоты и фазы асинхронного двигателя, и введены фазосмещающий блок, одним входом соединенный с выходом датчика частоты и фазы напряжения сети, а другим входом - с выходом задатчика интенсивности, выделитель выходных частот, включенный между входоМ задатчика интенсивности и выходом датчика частоты и фазы асинхронного двигателя, двухвходовый блок пеоемножения, один вход которого соединен с выходом фазосмещающего блока, другой вход - с выходом датчика частоты и фазы асинхронного двигателя, а выход блока перемножения подключен к входу блока управления тиристорным преобразователем частоты.1716596 Составитель Л. Котляревскаяактор Н. Киштулинец Техред М,Моргентал Корр Э, Лончакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина Заказ 617 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5