Преобразователь частоты для частотно-регулируемого электропривода

Союз СоветскикСоциалистичесиикРеспублик ОП ИКАНИЕ 888321ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М, Кл. Н 02 Р 7/42 Ьвударстваииый кветет СССР ао делеи иэобретеиий и открытий(э 4) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ЧАСТОТНОРЕГУЛИРУЕИОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДАИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемых приводах переменного тока.Известен преобразователь частоты для частотно-регулируемого привода, который содержит последовательно соединенные регулируемый выпрямитель, -С фильтр и автономные инвертор напряжения, включающий мост основных тиристоров, к зажимам переменного тока которого подключен асинхронный двигатель, мост диодов обратного тока и устройство для коммутации основных тиристоров, систему управления регулируемым выпрямителем и систему управления автономным инвертором, датчик напряжения асинхронного двигателя и устройство для торможения двигателя, схему ИЛИ, пороговое устройство и цепь, содержащую два последовательно 0 соединенных блока, каждый из которых выполнен из последовательно включенных тиристора и резистора, точка соединения указанных блоков связанас точкой соединения основных тиристоров, а управляющие электроды тиристоров упомянутых блоков подключены кформирователю управляющих импульсов,управляющий вход которого подключенк выходу схемы ИЛИ, а один из управляющих входов схемы ИЛИ подключен через пороговое устройство к датчикунапряжения, при этом второй управляющий вход схемы ИЛИ подключен к устройству торможения двигателя 113Торможение двигателя в таком преобр азо ват еле частоты о суще ст вляет ся за счет того, что при включении ти" ристора одного из блоков ток торможения протекает через упомянутый тиристор, резистор и основной тиристор противоположного плеча фазы, к которой подключены упомянутые блоки, и вследствие протекания тока через резистор энергии торможения рассеивается на нем.Через 180 электрических периода выходной частота основной тиристор инверторного моста выключается, а включае 1 ся основной тиристор противоположного плеча инверторного моста, который шунтирует резистор и последовательно с ним включенный тиристор, а также включает тиристор противоположного блока и ток торможения протекает аналогично описанному. Описанный преобразователь обеспечивает эфФективное торможение двигателя, а также режим подтормаживания.Недостатком такого преобразователя является повышенная сложность, которая определяется наличием двух дополнительных силовых тиристоров, резисторов, схемы для управления двумя силовыми тиристорами, схемы ИЛЬ и порогового устройства. Кроме того, такой пр:.образователь должен быть вы. полнен по схеме инвертора напряжения, что ограничивает его область применения и не позволяет выполнить преобра зователь по схеме, например, инвертора тока с отсекающими диодами.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является преобразователь частоты для частотно-регулируемого электроприво. да, содержащий регулируемый выпрямитель, Фильтр и инвертор, соединенные между собой последовательно, систему у пра вле ния ре гули руе мым выпрямителем, в ключ ающую последо вател ьно соединенные между собой регулятор напряжения, регулятор тока и Фаэосдвигающий блок, выход которого подключен к управляющему входу указанного выпрямителя, систему управления инвертором, включающую последовательно соединенные между собой задающий генератор и кольцевой распределитель, выходом связанный с управляющим входом инвертора, датчик тока, включенный на входе регулируемого выпрямителя, а выходом подключенный ко входу регулятора тока, датчик напряжения инвертора, выходом подключенный к регулятору напряжения, задатчик интенсивности, один выход которого соединен с одним входом регулятора напряжения, и блок торможения с двумя выходами 23 .Данный преобразователь обеспечивает режим динамического торможения с заданной скоростью до полной останов" ки привода. Однако он не реализует режим подтормаживания (режим переход 4 с одной скорости на другую). Так, в55 ключена нагрузка, например, асинхронный электродвигатель 13, Сигнал задания поступает на вход блока 14 задания,например задатчика интенсивности. К 8321известном преобразователе для перехода со скорости и(50 Гц) на скорость п (45 Гц) необходимо вначаледвигатель затормозить до нулевой скорости, а затем разогнать до скоростип, что значительно увеличивает времяперехода с одной скорости на другую ине дает возможности использовать егов таких электроприводах, в которых1 о останов привода не допускается (например, для машин вытяжки искусственных нитей), так как останов двига,е- лей приводит к полимериэации массы вФильерах и порче машины.Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей эасчет обеспечения режима подтормаживания,Цель достигается тем, что в преобразователь частоты введена схемаИЛИ, выход которой подсоединен к первому входу задающего генератора, одинвход схемы ИЛИ подсоединен к выходудатчика напряжения, второй вход схемыд 5 ИЛИ подсоединен к одному выходу блокаторможения, а второй выход блока торможения соединен со входом задающего .генератора, со вторым входом регулятора напряжения, и входом регуляторатока, а управляющий вход блока тормо 39жения подсоединен ко второму выходузадатчика интенсивности,На Фиг. 1 представлена схема преобразователя частоты; на фи г. 2 - временные диаграммы.35Преобразователь частоты содержитрегулируемый выпрямитель 1, включен"ный последовательно с Фильтром 2 иавтономным инвертором 3. Ток преобра 40зователя измеряется датчиками 4 тока1которые установлены на входе выпрямителя, а напряжение измеряется с помощью датчика 5 напряжения, которыйможет включаться либо в звене постоянного тока, либо на выходе инвертора.45Регулируемыи выпрямитель 1 управляется системой 6 управления регулируемым выпрямителем, которая содержит фазосдвигающий блок , регулятор 8 тока и регулятор 9 напряжения. Автономныйинвертор 3 управляется системой 10управления автономным инвертором, которая содержит кольцевой распределитель 11 и задающий генератор 12. К выходу автономного инвертора 3 под5 8883первому входу задающего генератора 12подключен выход схемы ИЛИ 15, первыйвход которой подключен к выходу датчика 5 напряжения, а второй вход схемыИЛИ подклюцен к первому выходу блока16 торможения, второй выход которогосоединен со входом задающего генератора 12, блокирующим его работу, а также со входом регулятора 9 напряжения,блокирующим его работу, и входом регулятора 8 тока. Управляющий вход блока 1 б торможения соединен со вторымвходом задатчика 1 я интенсивности,на указанном выходе которого Формиру.ется сигнал о начале и конце тормо ужения электродвигателя,Преобразователь работает следующим образом,Выпрямление сетевого напряжения 26 осуществляется с помощью выпрямителяДалее выпрямленное напряжений сглаживается с помощью Фильтра 2. Выпрямленное и сглаженное напряжение поступает на вход инвертора 3, где оно пре- И образуется в напряжение регулируемой частоты. Управление регулируемым выпрямителем осуществляется Фазосдвигающим блоком 7, угол сдам"а которого регулируется с помощью двухконтурной 36 системы регулировакия, включающий внутренний подчиненный контур регулирования тока и вкещкий контур регулирования напряжения. При подаче сигнала Задание на вход задатчика 11 ин, тенсивности на выходе его получаем преобразованный, плавно изменяющийся во времени с необходимым темпом сигнал задания, который поступает на вход регулятора напряжения. Выходной сигнал с регулятора напряжения поступает на вход регулятора тока, с выхода которого сигнал поступает на вход фазосдвигающего блока 7. Изменяется угол регулирования выпрямителя 1 и навыходе его появляется напряжение. Задающий генератор 12 работает с начальной частотой и электродвигатель начинает вращаться. Напряжение по мере разгона электродвигателя 13 растет и с выхода датчика 5 напряжения поступает церез схему ИЛИ 15 на первый вход задающего генератора 12, что приводит к росту частоты, и электродвигатель продолжает разгоняться, Величина тока ограницивается регулятором тока. Рост напряжения и частоты продолжается до величины, определяемой си гналом задания. 21 6Торможение электродвигателя осуществляется следующим образом.При уменьщении сигнала задания О (Фиг. 2 а, момент ) на входе задатцика 1 ч интенсивности его выходной сигнал Оначинает также уменьшаться с заданным темпом (Фиг, 26, момент-л)Одновременно на втором выходе задатчика 1 ч интенсивности появляется сигнал л О 4 (Фиг. 2 в, момент т), который поступает на вход блока 16 торможения. Выходной сигнал ь О(Фиг. 2 г, момент .) с выхода блока, 16 торможения поступает на вход задающего генератора 12, он прекращает свою работу, и его импульсы не поступают на кольцевой распределитель Это приводит к тому, что в автономном ин верторе 3 ост ают ся включенными два или три тиристора в зависимости от способа управления (120 и 180-градусная проводимость) тиристорами ичвертора, и статорные обмотки электродвигателя 13 обтекают ся постоянным токоь Происходит динамическое торможение электродви гателя 13 Величина тока электродви гателя ограничивается регулятором 8 тока на заданном уровне. При этом уровень тока торможения задается уровнем сигнала д О, поступающего на вход регулятора 8 тока, Одновремекко сигнал а О поступает на регулятор 9 напряжения, блокируя его таким образом, цто его выходной сигнал равен нулю. Величина напряжения (Фиг.2 д) на статоре асинхронного электродвигателя 13 равна падению напряжения на его активном согротивлении. За время торможения (момент й -й Фиг. 2 е)скорость электродвигателя изменяется с и до п . Когда сигнал задания О на выходе задатчика 1 я интенсивности станет равным сигналу О на входе-сигнал,ьО(момент , Фиг. 2 в) исчезает, это приводит к тому, что снимается сигналО, блокирующий задающийгенератор 12 и регулятор. 9 напряжения. Блок 16 торможения с момента(Фиг. 2 ж) вырабатывает сигнал дО, который церез схему ИЛИ 15 поступает на вход задающего генератора 12. Амплитуда сигнала д О выбирается таким об" разом, чтобы выходная частота преобра" зователя в момент(Фиг. 2 з) была равна максимальной. С момента 1, регулятор 9 напряжения находится в насыщении, так как Оо - 0 и выдает сигнал задания на регулятор 8 тока (велицина этого сигнала выбирается изФормула изобретения перегрузочной способности электродвигателя). Регулятор 8 тока поддерживает амплитуду тока, и по статору электродвигателя 13 протекает переменный ток с частотой 1 с, убывающей с определенным темпом момент Фиг. 2 з). Б момент времени;, Фиг.2 з), когда частотавращения полл статора станет равна частоте вращения ротора, происходит сцепление потока статора с ротором, При этом появляется выходное напряжение (Фиг. 2 д) на выходе преобразователя и на задающий генератор 12 через схему ИЛИ 15 и на вход регулятора 9 напряжения поступает сигнал О с датчика 5 напряжения. С этого момента (г Фиг. 2 ж) сигнал ЬЛ спадающий к моменту 1 до нуля, не оказывает влияния на процессы в электродвигателе, Внешний регулятор20 9 напряжения с момента 1:вступает в работу, поддерживая нужное напряжение на статоре электродвигателя 13, а, соответственно, и частоту Г .Данное техническое решение позволяет упростить силовую схему преобразователя за счет введения новых элементов системы управления, что позво" лило осуществить динамическое торможение двигателя более простыми сред 30 ст вами, и сключая при атом мощ 4 е си" ловье элементы так как Функции исключенных силовых элементов выполняют элементы автономного инвертора и введенные маломощные управляющие элементы и, таким образом, это позволило упростить устройство в целом.Наряду с торможением до нулевой частоты вращения может быть осуществлено подтормаживание, что расширяет Функциональные возможности известного уст ройства. Пре образо ват ел ь частоты для частотно-регулируемого электропри вода,1 8содержащий регулируемый выпрямитель,Фильтр и инвертор, соединенные междусобой последовательно, систему управления регулируемым выпрямителем, включающую последовательно соединснныемежду собой регулятор напряжения, регулятор тока и Фазосдвигающий блок,выход которого подключен к управляющему входу указанного выпрямителя, систему управления инвертором, включающуюпоследовательно соединенные между собой задающий генератор и кольцевойраспределитель, выходом связанный суправляющим входом инвертора, датчиктока, включенный на входе регулируемо-.го выпрямителя, а выходом под ключе нный ко входу регулятора тока, датчикнапряжения инвертора, выходом подключенный к регулятору напряжения, задатчик интенсивности, один выход которого соединен с одним входом регуляторанапряжения, и блок торможения с двумя выходами, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения Функциональных возможностей за счет обеспечения режима подтормаживания при переходе с высшей скорости на низшую, преобразователь частоты снабжен схемойИЛИ, выход которой подключен к первомувходу задающего генератора, один входсхемы ИЛИ соединен с выходом датчиканапряжения, другой вход схемы ИЛИ подключен к одному выходу бпока торможения, другой выход которого связан совходом задающего генератора, со входом регулятора тока и со вторым входомрегулятора напряжения, а управляющийвход блока торможения подключен ковторому выходу задатчика интенсивности. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРпо заявке И 22129/ООкп. Н С 2 Р ОЮ, 19 ОО2. Авторское свидетельство СССР7 92991 кл. И 02 Р О/42 1973888321 Составитель В, ТарасовТехред Ж. Кастелевич Корре мар знецов кт аказ 107 ч 1/19 Тираж 733 ИИПИ Государственн по делам изобрете 35, Москва, Я-ЗЯ, Подписноего комитета СССРий и открытийаушская наб., д, Л илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна