Частотно-управляемый электропривод

.ОСИВЛФМЕПВВРЕСПУБЛИН аю (111 За) Н.02 Р 742 ОПИ САНИ Н АВТОРСКОМУ РЕТЕНИЯ ГООУДИфСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 Т 14(56) 1. Справочник по преобразовательной, технике. Под ред. Н,М.Чилиенко. Киев, "Техника"., 1978, с. 381.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3341110/24-07,кл. Н 02 Р 7/42, 1982.(54) (57);, ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронныйэлектродвигатель, подключенный к вы- .ходу инвертора напряжения, входкоторого через звено постоянноготока подключен к выпрямителю, приэтом инвертор напряжения выполненна тиристорах с тремя силовымипоследовательньеки .1.С-контурами,.включенными параллельно обмоткамдвигателя, генератор регулируемой,частоты, усилитель мощности, выходами соединенный с управляющимивходами тиристоров, а входами-слогическим блоком управления, первыйвход которого соединен с генераторомнерегулируемой частоты, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расши.1реиия диапазона регулирования.:скорости, в него введены первый блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным периоду выходной частоты ннвертора напряжения,имеющий счетный вход и реверсирующий вход, второй блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным 1/6 периода выходной частоты инвертора напряжения, третий блок развертки нерегулируемой частоты, регистр рабочих зон тиристоров, блок сравнения в виде арифметического логического устройства, триггер, индикатор величины задания частоты вращения асинхронного электродвигателя, ищикатор знака сигнала задания, блок определения рабочих зон тиристоров, регистр состояния выхо дов второго блока развертки регули" руемой частоты,.а логический блокуправления выполнен в виде постоянного программируемого запоминающего устройстваснабженного двумя допол- рве ннтельными входами для задания длительности работы тиристоров и много- р канальным входом для задания рабочих эон тиристоров, прйчем вход генератора регулируемой частоты и вход 3 индикатора знака .сигнала задания подключены к источнику управляющего сигнала, выход генератора регулируемой частоты соединен с входом индикатора режима и со счетным входом первогоЭвйй блока развертки регулируемой частоты, ф реверсирующий вход первого блока . развертки соединен с выходом индикатора .знака сигнала задания, выход первого блока развертки соединен с входами блока определения рабочих зон тиристоров и входами второго блока развертки регулируемой частоты, выход блока определения рабочих зон тиристоров соединен с входом регистра рабочих зон тнристоров, выход второго блока развертки регулируемой1124418 частоты соединен, с входом регистрасостояния выходов второго блокаразвертки регулируемой частоты, выход регистра рабочих эон тиристоровсоединен с третьим входом постоянного программируемого запоминающегоустройства, выход регистра состоянийвторого блока развертки регулируемойчастоты соединен с первым входомблока сравнения, выход которогосоединен с первым входом триггера,выход триггера соединен с вторымвходом постоянного программирующего Изобретение относится к электротехнике, а также к области частотноуправляемого электропривода переменного тока и предназначено для испольЗования в механизмах различных отраслей промышленности и в сельскомхозяйстве, где требуется регулирование скорости.Известен частотно-управляемыйэлектропривод, который содержит асин 10хронный электродвигатель, подключенный к инвертору напряжения, входкоторогО через фильтрующие элементысоединен с выпрямителем. Тиристорныйинвертор .для коммутации содержит 5специальные коммутирующие конденсаторы ЦНедостатком электропривода является значительная сложность и низкаянадежность и условиях работы на 20электродвигатель и невозможностьполучения низких скоростей,Наиболее близким к предложенномуявляется частотно-управляемый электропривод, содержащий асинхронный " . 25электродвигатель, подключенный квыходу инвертора напряжения, входкоторого через звено постоянноготока подключен к выпрямителю, инвер"тор напряжения выполнен на тиристорах с тремя силовыми последовательными .С-контурами, включеннымипараллельно обмоткам двигателя,генератор регулируемой частоты,усипФ;тель мощности, выходами соединенныйс уйравляющими входами тиристоров,а входами с логическим блоком управзапоминающего устройства, выходгенератора нерегулируемой частотыдополнительно соединен с третьимблоком развертки нерегулируемойчастоты, выход которого соединен свторым входом блока сравнения и ссинхронизирующими входами регистровсостояния выходов блоков разверткирегулируемой частоты и регистрарабочих зон тиристоров, выход индикатора величины задания скоростиасинхронного электродвигателя соединен с вторым вхоДом триггера. ления, Кроме того, система управлениясодержит: генератор регулируемой части и формирователь шести пачекимпульсов управления, при этом формируют 2 е последовательностей импульсов управления регулируемой частотысо сдвигом между ними 2 щ и подаютсигналы на отпирание тиристоровинвертора 2,Недостатком устройства является невозможность получения низких скоростей вращения с достаточной точ" ностью, так как переключение тиристоров инверторного моста и соответственно угловое перемещение результирующего вектора напряжения происходит через 60 эл, град. выходной частоты. При малой заданной скоростивращения привпд "шагает", движение становится неравномерным. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования скорости. Указанная цель достигается тем, чтов частотно-управляемый электро- привод, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к выходу инвертора напряжения, вход которого через звено постоянного тока. подключен к выпрямителю, при этом инвертор напряжения выполнен на тиристорах с тремя силовыми последовательными С-контурами, включенными параллельно обмоткам двигателя, генератор регулируемой частоты, усилитель мощности, выходами соединенный с управляющими входами тирис. торов, а входами - с логическимблоком управления, первый вход которого соединен с генератором нерегулируемой.частоты, введены первый блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным пеРиоду 5 выходной частоты инвертора напряжения имеющий счетный и реверсируюший :входы, второй блок развертки регулируемой частоты с периодом развертки, равным,1/6 периода выходной частоты 10 иквертора напряжения, третий блок развертки нерегулируемой частоты, регистр рабочих зон ткриаторов, блок сравнения в виде арифметического логического устройства, триггЕР, индикатор величины задания частоты вращения асинхронного электродвига теля, индикатор знака сигнала задания, блок определения рабочих зон тиристоров, регистр состояния выходов второго блока развертки регулируемой частоты, а логический блок управления выполнен в виде постоянного програмиируемого запоминающего устройства, снабженного двумя дополнительными входаии для задания длительности работы тиристоров и многоканальным входом для задания рабочих зон тиристоров, причем вход генератора регулируемой частоты и вход индика 30 тора знака сигнала задания подключены к источнику управляющего сигнала, выход генератора регулируемой частоты соединен с входом индикатора режима и счетным входом первого блока раз.вертки .регулируемой частоты, Реверсирующий вход первого блока развертки соединен с выходом индикатора знака сигнала задания, вькод первого блока развертки соединен с входами блока определения рабочих зон тирис4 О торов к входами второго блока раз.вертки регулируемой частоты, выход блока определения рабочих зон тиристоров соединен с входом регистра рабочих зон тиристоров, выход второ го блока развертки регулируемой частоты соединен с входом регистра состояния выходов второго блока развертки регулируемой частоты, выход регистра рабочих зон тиристоров со едннен с третьим входом постоянногоЪпрограммируемого запоминающего устройства, выход регистра состояния второго блока развертки регулируемой частоты соединен с первым входом 55 блока сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера, выход триггера соединен с вторым входои постоянного .программируемогозапоминающего устройства, выход гене.ратора нерегулируемой частоты дополнительно соединен с третьим блокомразвертки нерегулируемой частоты., выход которого соединен с вгорыи вхо дои блоком сравкенкя и с синхронизирующими входами регистров состоя"ния выходов блоков развертки регулируемой частоты и регистра рабочихзон ткрксторов, выход индикаторавеличины задания скорости асккхрон- . ного электродвигателя соединен евторым нходои триггера.На фиг. 1 приведена блок-схена частотно-управляемого электропривода; на фиг. 2 - векторкая диаграмма; на фиг, 3 - годограф результирующего вектора напряжения.Частотно-управляемый электропривод, содержащий асикхроквый-электродвигатель 1, подключенныйк выходу инвертора напряжения 2,вход которого Через звено постоянного .тока 3, подключен к выпряиителв 4, ннвертор напряжения выполнен на тирнсторах 5 -. 1 О тремя силовыми последовательными 1 С-контураии 1113, включенныии параллельно обмоткам электродвигателя 1, генератор регулируемой частоты.44, усилитель мощности15, выходами соединенный с управлявщиии входами тиристоров 5-10, а входами - с логическим блоком управления 16, первый вход которого соединен с генератором нерегулируемойчастоты 17. Дополнительно в неговведены первый блок развертки регулируемой частоты 18 с периодом развертки, равным периоду выходной частоты ннвертора напряжения, имеющий счетный вход и Реверсирующий вход, второй блок развертки регулируемой частоты 19 с периодом развертки, равным 1/6 периода выходной частоты инвертора напряжения, третий блок развертки нерегулируемой частоты 20, регистр рабочих зон тиристоров 21, блок сравнения в виде арифметического логического устройства 22, триггер 23, индикатор величины задания частоты вращения асинхронного электродви гателя 24, индикатор знака сигнала задания 25, блок определения рабочих зон тиристоров 26, регистр состояикя выходов второго блока развертки регулируемой частоты 27, логический блок управления 16 выполнен в виде постоянного программируемого зацоик нающего устройства, снабженного двумя1.1244 Я дополнительными входами для заданиядлительности работы тиристоров,и многоканальным для задания рабочих зон тиристоров, генератор регулируемой частоты 14 и вход индикатора зна ка сигнала задания 25 подключены к источнику управляющего сигнала И, выход генератора регулируемой частоты 4 соединен с входом индикатора режима 24 и счетным входом первого блока развертки регулируемой частоты 18, реверсирркщий вход последнего соединен с выходом индикатора знака сигнала задания 25, выход первого блока развертки 18 соединен с входа ми блока определения рабочих эон тиристоров 26 и входами второго блока развертки регулируемой частоты 19, выход блока определейия рабочих зон тиристоров 26 соединен с входом 20 регистра рабочих зон тиристоров 21, выход второгоблока развертки регулируемой частоты 19 соединен с входом регистра состояния выходов второгр блока развертки регулируемой 25 частоты 27, выход регистра рабочих зон тиристоров соединен с третьим входом постоянного программируемого запоминающего устройства 16, выход регистра состояния второго блока развертки регулируемой частоты 27 соединен с первым входом блока сравнения 22, выход которого соединен с первым входом триггера 23, выход триггера 23 соединен с вторым входом35 постоянного программируемого запомич нающего устройства 16, выход генератора нерегулируемой частоты 17 дополнительно соединен с третьим блоком развертки нерегулируемой частоты 20,выход которого соединен с вторым входом блока сравнения 22 и с синхрониэирующими входами регистров состояния выходов блоков развертки регулируемой частоты 27 и,45 регистра рабочих зон тиристоров 21 выход индикатора величины заданийскорости асинхронного электродвигателя 24 соединен с вторым входом триггера 23Сущность изобретения заключается50 в дроблении шага вектора на более мелкие в процессе регулирования скорости за счет многократного переключения тиристоров и создания колебаний вектора напряжения из одного крайнего положения на одной из границ соответствующей шестидесяти" градусной зоны в другое положение на другой ее границе. Колебания выполняются таким образом, чтобы среднее положение вектора соответствовало заданному на, данном интервале временнаНа фиг. 2 приведена векторная диаграмма при задании промежуточного положения результирующего вектора напряжения, отличного от напряжений на границах шестидесятиградусной эоны, для случая, когда середина зоны расположена, по направлению первой фазы. Результирующий вектор напряжения от включения фазы А и Фазы В(тиристоры 5 и 8, фиг, 1)обоз" начен ОД, результирующий вектор напряжения от включения фазы В и фазы С(тиристоры 5 и 1 О, фиг. 1)обозначен ОЕ. Средний результирующий вектор направлен по прямой Оф под углом Ф к направлению фазы В. ОА,ОВ,ОС-напряжения на обмотках фаз двигателя. В каждой шестидесятиградусной зоне тнристор, который включает обмотку фазы, направление тока в которой совпадает с серединой шестидесятиградусного интервала, является основным, не подлежащим переключению. Переключаются лишь два тиристора других фаз Требуемое соотношение между временами включения тиристоров поддерживают эа счет определенного числа, включений тиристоров. Задание углового положения среднего результирующего вектора напряжения в следующей шестидесятиградусной зоне, средняя линия которой совпадает с направлением другой Фазы или инверс. ным направлением, отличается от приведенных только заменой пар тиристоров, что соответствует включению обмоток других фаз двигателя и использованию других составляющих вектора Достаточно точная величина задания углового положения вектора напряжения достигается при линейном законе изменения времени включения тнристоров.На фиг. 3 показан годограф резуль. тирующего вектора напряжения при приближенном задании положения. СВА-траектория конца результирующего вектора напряжения на двигателе, ОБ,БК,КМ - составляющие результирующего вектора напряжения на двигателе по направлениям.Указанный принцип реализован в устройстве (фиг. 1), которое работает следующим образом.Развертка последовательности импульсов регулируемой частоты с периодом 1/5 оборота задающего вектора напряжения образуется из развертки с периодом 1 оборот"перекодировкой во втором блоке развертки 19 при помощи схемы памяти с жесткой программой, Состояние выхода второго блока развертки 19 записывается в регистр 27 состояния выходов второго блока развертки на время развертки последовательности импульсов нерегу 5055 Поступающий на генератор регулируемой частоты 14 сигнал управления Ц преобразуется в последовательндсть импульсов с частотой, пропор-циональной сигналу управления. Далее эта последовательность подается на первый блок развертки 18, представляющий собой циклический интег" ратор (счетчик). В зависимости от знака задания, который фиксируется индикатором знака сигнала задания 25, счетчик включается на вычитание. или на сложение. Первый блок развертки 18 работает с периодом, соответствующим одному обороту задающего 15 вектора напряжения.Сигнал с первого блока развертки 18, представляющий собой цифровой код углового положения задающего вектора, подается на блок определе.ния рабочих зон тиристоров 26, где происходит перекодировка этого сигнала, определяются номера тиристоров, которые нужно включить для получения требуемого вектора. Блок 25 определения рабочих зон тиристоров 26 представляет собой схему памяти с заранее записанной информацией. Далее сигналы с блока определения рабочих зон тиристоров 26 поступают на регистр рабочих зон тиристоров 21, где хранятся в течение периода циклической развертки последовательности импульсов нерегулируемой частоты, т.е. в течение времени, когда происходит определение состав 35 ляющих результирующего вектора напряжения. Перезапись числа в регистре происходит в момент начала развертки. Сигнал разрешения записи поступает с третьего блока разверт 40 ки 20. С регистра рабочих зон тиристоров 21 сигналы поступают на постоянное программирующее устройство 16, представляющие собой схему памяти с жесткой программой.45 лируемой частоты. Сигнал разрешения на запись поступает с третьего блока развертки нерегулируемой частоты 20, представляющего собо 11 нереверсивный счетчик. С регистра состояния выходов второго блока развертки 27 число, соответствующее заданному угловому положению, подается на блок сравнения 22, где происходит сравнение этого числа с величиной развертки последовательности импульсов нерегулируемой частоты. На выходе блока сравнения 22 установлен триггер 23, который фиксирует превышение одного числа другим, Время нахождения триггера 23 в каждом иэ двух возможных состояний соответствует времени подключения одной иэ двух пар тиристоров, создающих одну составляющую результирующего вектора напряжения. Выход триггера 23подключен к постоянному программируемому запоминающему устройству 16. В системе имеется также генератор нерегулируемой частоты 17, сигналы которого поступают на вход постоянногопрограммируемого запоминающего устройства 16 и определяют частотуих включения. Кроме того, сигналы генератора нерегулируемой частоты 17 поступают на третий блок развертки нерегулируемой частоты 20.Индикатор величины задания частоты вращения 24 производит сравнение величины периода генератора регулиру емой частоты с установкой. При уменьшении периода регулируемой частоты до значения, близкого к уставке, индикатор величины задания частоты вращения 24 подает сигнал на блокировку триггера 23, При этом фиксируется лишь одно переключение пар тиристоров, соответствующее прохождению задающим вектором напряжения границы шестидесятиградусной зоны. Все промежуточные положения вектора исключаются..В зоне высоких скоростей задания система переключает вектор напряжения через 60 эл.град. Индикаторвеличины задания частоты вращения 24выполняется в вице фильтра высокойчастоты, на который подается последовательность импульсов регулируемойчастоты. Когда частота становится вышеопределенного предела, то величинызадания частоты вращения индикаторвыдает выходной сигнал.Смена знака задания фиксируетсяиндикатором знака сигнала задания 25, 1124418 ОО который переключает счетчик разверткинерегулируемой частоты со сложенияна вычитание. Соответственно заданный результирующий вектор напряжения начинает перемещаться в противоположном направлении. Границы шестидесятиградусных зон прокодят в обратном порядке, но внутри каждой зонывключаются те же пары тиристорови каждаму заданному положению соответствует та же, что и прежде, комбинация тиристоров и времени ихвключения. Данное техническое решение позволяет расширить нижнюю границу диапазона регулирования .скорости примерно в 20 раз по сравнению с прототипом, что обеспечивается соответствуй. щим уменьшением шага задания скорости. Кроме .того, повьппается точность регулирования скорости, что дает возможность обеспечить ряд механизмов в различных отраслях народного хозяйства надежным глубоко регули-; руемым электроприводом переменного тока.1124418 6/44 Тираж 66 ВНИИПИ Государственногоно делам изобретений 113035, Москва Ж, Р о ака ктная, 4 илиал ППП "Патент", г. Ужг У актор О.Колесника Составитель В.ТараТехред Т,Маточка Подпиомитета СССРи открытийушская наб., д.4 ктор А.Обручар