CS225873B1

CS225873B1 - Circuitry of cyclo-converters with continuous output frequency variation

Info

Publication number: CS225873B1
Application number: CS703981A
Authority: CS
Inventors: Svatopluk Ing Bohata
Original assignee: Bohata Svatopluk
Priority date: 1981-09-24
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1984-03-19

Description

(54) Zapojení cyklokonvertoru s plynulou změnou výstupního kmitočtu(54) Circuit converter wiring with continuous output frequency change

Vynález se týká zapojení cyklokonvertoru 3 plynulou změnou výstupního kmitočtu, určeného především k napájení třífázových indukčních motorů a řízení jejich otáček.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to the connection of a cyclo-converter 3 by continuously varying the output frequency, in particular intended to supply three-phase induction motors and control their speed.

Pro napájení třífázových indukčních motorů jsou při dodrženi požadavku plynulého řízení jejich otáček nezbytné měniče kmitočtu. Jsou to např. tři zdroje se stejným kmitočtem, jejichž vzájemný posuv fázových napětí je 120°. Výstupní napětí ze zdrojů bývá buS obdélníkového, lichoběžníkového anebo nejlépe sinusového průběhu. Nejběžnějšími a prozatím nejvyuží vanějšími zdroji k tomuto účelu bývají tyristorové střídače, které jsou napájené ze zdroje stejnosměrného napětí, které je v těchto případech získáváno usměrněním síťového napětí.Frequency converters are required to supply three-phase induction motors with the requirement of continuous speed control. These are, for example, three sources with the same frequency whose phase voltage shift is 120 °. Output voltage from the sources is either rectangular, trapezoidal or preferably sinusoidal. The most common and so far most frequently used sources for this purpose are thyristor inverters, which are supplied from a DC voltage source, which in these cases is obtained by rectifying the line voltage.

Jde tedy o přeměnu síťového napětí na nový kmitočet, daný obvody střídače, za pomocí meziusměrnění. Tyto zdroje dávají většinou výstupní napětí obdélníkového tvaru a dávají možnost získat výstupní kmitočet i vyšší než síťový.It is therefore a conversion of the line voltage to a new frequency, given by the inverter circuitry, by means of an intermediate direction. These sources usually give the output voltage of rectangular shape and give the possibility to get output frequency even higher than the mains.

Další princip využívá přímé přeměny bez meziusměrnění. Z třífázové napájecí sítě j. získáván kmitočet, který je možno měnit maximálně pouze cca do jeho poloviny - 25 Hz.Another principle uses direct transformations without intermediate direction. Frequency is obtained from the three-phase supply network, which can only be changed up to approximately half of it - 25 Hz.

Přitom amplituda nového kmitočtu se musí snižovat současně s jeho výší. Je to proto, aby přes vinutí napájeného indukčního motoru neprotékal při nižším kmitočtu vyěší než dovolený proud. Zapojení cyklokonvertorů, dodržujících tuto podmínku, popř. ještě i sinusové napětí, bývají značně složitá. Samotný řídicí obvod bývá sestaven ze tří sinusových generátorů referenčních kmitočtů. Vzniká vždy však ta potíž, aby byla zajištěna vzájemná synchronizace a konstantní posunutí jejich fází o 120° při současném udržení možnosti řízení amplitudy a kmitočtu v poměrně širokých mezích. Dalším problémem bývá.správná reverzace koncových řiditelných usměrňovačů, která musí nastávat v okamžicích, kdy do vinutí motoru neteče z dvojice řízených usměrňovačů žádný proud. Tento okamžik bývá zjišťován různými speciál225873The amplitude of the new frequency must be reduced at the same time as the amplitude. This is because the winding of the powered induction motor does not flow at a lower frequency than the allowable current. Connection of cyclo-converters respecting this condition, resp. even sinusoidal voltage, they are quite complicated. The control circuit itself consists of three sinusoidal generators of reference frequencies. However, there is always the difficulty to ensure mutual synchronization and constant phase shift of 120 ° while maintaining the possibility of controlling amplitude and frequency within relatively wide limits. Another problem is the correct reversing of the final controllable rectifiers, which must occur when no current flows from the pair of controlled rectifiers to the motor winding. This moment is detected by various special225873

225673 nimi, poměrně složitými čidly nulových proudů, např. transduktorového typu. Jednotlivé dvojice reverzeSnlch tyristorových usměrňovačů bývají samostatně synchronizovány se sítí vlastními obvody, jejichž vzájemná souhlasnost nebývá vždy nejlepší a vyžaduje si při nastavování cyklokonvertorů jejich vzájemný výbgr. Výsledkem všech těchto, pro funkci cyklokonvertorů nutných podmínek, jsou složitá zapojení, která pak znevažují hlavní výhodu cyklokonvertorů oproti střídačům - odstranění meziusměrnění.225673, relatively complex zero current sensors, eg of the transducer type. The individual pairs of reversible SNCH thyristor rectifiers are independently synchronized with the network by their own circuits, whose mutual consistency is not always the best and requires their mutual selection when setting the cyclo converters. All these conditions, which are necessary for the function of the cyclo-converters, result in complex connections, which in turn undermine the main advantage of the cyclo-converters over inverters - the elimination of intermediate rectification.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny u zapojení cyklokonvertorů s plynulou změnou výstupního kmitočtu podle vynálezu, které mé tři samostatné jednofázové měniče kmitočtu připojené svými výstupy k napájecím svorkám indukčního elektromotoru a jehož podstata spočívá v tom, že řídicí vstup otáček motoru je spojen jednak s řídicími vstupy obvodů pro řízení amplitudy modulace fází x, y, z a jednak s řídicím vstupem převodníku napětí frekvence, jež má svůj výstup připojen přes dělič frekvence k dekodéru a modulátoru. Modulované výstupy modulátoru pro jednotlivé fáze x, y, z jsou připojeny ke vstupu obvodů pro řízení amplitudy modulace fází x, y, z. Výstupy obvodů pro řízení amplitud modulace fází x, y, z jsou připojeny ke vstupům synchronizačních obvodů fází x, y, z, jež mají své spouštěcí výstupy připojeny ke spouštěcím elektrodám skupin řízených ventilů fází x, y, z a své synchronizační vstupy s výstupy zdroje sítového referenčního synchronizačního napětí.The above-mentioned drawbacks are eliminated in the connection of the output frequency converter cycling converters according to the invention, which have three separate single-phase frequency converters connected by their outputs to the power terminals of the induction motor and whose principle is that the motor speed control input is connected to for controlling the amplitude of the phase modulation x, y, on the one hand with the control input of the frequency converter, which has its output connected via a frequency divider to the decoder and the modulator. The modulated modulator outputs for each of the phases x, y, z are connected to the inputs of the x, y, z phase modulation amplitude control circuits. The outputs of the x, y, z phase modulation amplitude control circuits are connected to the x, y, z, z, having their trigger outputs connected to the trigger electrodes of the x, y phase controlled valve groups, behind their synchronization inputs with the outputs of the mains reference synchronization voltage source.

Nové zapojení cyklokonvertorů podle vynálezu zjednodušuje podstatně známá zapojení, zpřesňuje synchronizaci jednotlivých reverzačních koncových tyristorových usměrňovačů se sítí, zpřesňuje a zjednodušuje zjišlovéní nulových proudů do vinutí motoru a tím i okamžik reverzace usměrňovačů.The new circuitry of the cyclo-converters according to the invention simplifies the well-known circuitry, specifies the synchronization of the individual reversing end thyristor rectifiers with the mains, refines and simplifies the detection of the zero currents into the motor windings and thus the rectifiers reversal moment.

Schematické provedení zapojení cyklokonvertorů s plynulou změnou výstupního kmitočtu je dále znázorněno na přiloženém výkresu.A schematic design of the connection of cyclo converters with continuous change of output frequency is further illustrated in the attached drawing.

Indukční elektromotor £ je svými vinutími připojen k výstupním svorkám £3, 23. 33 fází x, y, z měniče, fiídicí vstup J otáček motoru je spojen jednak s řídicími vstupy obvodů £0, 20. 30 pro řízení amplitudy modulace fázi x, y, z a jednak k řídicímu vstupu převodníku £ napětí - frekvence. Výstup převodníku £ napětí - frekvence je přes dělič £ frekvence připojen ke vstupům dekodéru a modulátoru £, jehož výstupy pro jednotlivé výstupní fáze x, y, z jsou připojeny k řídicím vstupům obvodů £0, 20. 30 přo řízení amplitud modulace fází x, y, z. Výstupy z těchto obvodů £0, 20, 30 jsou spojeny s řídicími vstupy synchronizačních obvodů 11. 21. 31 fází x, y, z, jejichž synchronizační vstupy jsou spojeny s výstupy zdroje £ sílového referenčního synchronizačního napětí a jejichž spouštěcí výstupy jsou spojeny s jednotlivými spouštěcími elektrodami usměrňovačích řídicích ventilů 12.The induction motor 6 is connected to the output terminals 8, 23, 33 of its phase x, y, z converter. The motor speed control input J is connected to the control inputs of the circuits 0, 20, 30 for controlling the amplitude of the phase x, y modulation. first, to the control input of the voltage-frequency converter. The output of the voltage-frequency converter přes is connected via a frequency divider ke to the inputs of the decoder and the modulator,, whose outputs for each output phase x, y, z are connected to the control inputs of the circuits θ 0, 20. The outputs of these circuits 60, 20, 30 are coupled to the control inputs of the synchronization circuits 11, 21, of phases x, y, z, whose synchronization inputs are coupled to the outputs of the source reference reference synchronization voltage and whose trigger outputs are connected to individual trigger electrodes of the rectifier control valves 12.

2£, 22 fází x, y, z.22 £, 22 phases x, y, z.

Zapojení pracuje následujícím způsobem.The wiring works as follows.

Podle velikosti řídicího napětí na řídicím vstupu £ otáček motoru se přímoúměrnš nastavuje frekvence na výstupu převodníku £ napětí - frekvence. Výstupní frekvence je šestinásob- i ně větší, než je požadovaná frekvence celého cyklokonvertorů. Je dělena šesti v děliči 2 frekvence, a v dekodéru a modulátoru 6 upravena na jednotlivé impulsy, jejichž délka odpovídá na jednotlivých výstupech délce trvání jednotlivých kladných i záporných půlperiod výstupních napětí cyklokonvertorů. Výstupní impulsy jsou tvarově modulovány do kvasisinusového tvaru těmito modulovanými impulsy jsou na vstupech obvodu £0, 20, 30 pro řízení amplitud výstupních fází modulována řídicí napětí do řídicích vstupů synchronizačních obvodů 11. 21. 31 fází x, y, z. Vlastní připojení k výstupním napětím dekodéru £ však proběhne v obvodech 10. 20. 30 pro řízení amplitud fází tak, že amplitudy řídicího napětí se především zvýší nebo sní,ži úměrně podle velikosti řídicího napětí na řídicím vstupu £ otáček motoru, jež je také zavedeno do řídicích vstupů obvodů £0, 20. 30. Pokud protéká právě do vinutí motoru £ nulový proud, což je indikováni pro jednotlivá vinutí motoru čidly ££, 24. 34 nulových proudů, připojí se řídicí napětí z modulátořU 6 na řídicí vstup příslušného synchronizačního obvodu 11. 21. 31. takže se podle velikosti nastaví i příslušné výstupní napětí z řízených výstupních usměrňovačů 12. 22. 32. Připojení řídicího napětí pro synchronizační jednotku, příslušející k výstupnímu usměrňovači opačné polarity se pak v obvodech JJ2., 20. 30 pro řízení amplitudy jednotlivých fází provádí podle předvolené polarity až po průchodu výstupního proudu fáze do vinutí motoru nulovou hodnotou. Tímto způsobem je zajištěn správný čtyřkvedrantový bhod skupin výstupních řízených ventilů 12. 22. 32 pro jednotlivé výstupní fáze x, y, z řízené velikosti a frekvence jejich výstupních napětí a proudů pro napájený indukční elektromotor.Depending on the magnitude of the control voltage at the engine speed control input 6, the frequency at the output of the voltage-frequency converter 6 is directly adjusted. The output frequency is six times greater than the desired frequency of the entire cyclo-converter. It is divided by six in the frequency divider 2, and in the decoder and modulator 6 it is adjusted to individual pulses, the length of which corresponds to the duration of individual positive and negative half-cycles of the output of the cycloconverters on individual outputs. The output pulses are modulated in a quasi-sinusoidal shape by these modulated pulses, at the inputs of the output phase amplitude control circuit 0, 20, 30, the control voltages are modulated into the control inputs of the synchronization circuits 11. 21. 31 by the x, y, z phases. however, the voltage of the decoder 6 will take place in the phase amplitude control circuits 10, 20, 30 such that the amplitude of the control voltage is mainly increased or decreased, proportional to the magnitude of the control voltage at the engine speed control input. If there is a zero current flowing into the motor winding 6, which is indicated for each motor winding by the sensors 24, 34, the control voltage from the modulator 6 is connected to the control input of the respective synchronization circuit 11. 21. 31. so that the corresponding output voltage from the controls is set according to the size The output voltage rectifiers 12, 22, 32 are connected. The connection of the control voltage for the synchronization unit belonging to the output rectifier of the opposite polarity is then carried out in the circuits 12, 20, 30 according to the preset polarity after the phase output current passes through the motor. zero value. In this way, the correct quadrant quartz of the groups of the output controlled valves 12, 22, 32 is ensured for the individual output phases x, y, z of the controlled size and frequency of their output voltages and currents for the fed induction motor.

Celé zapojení je možno doplnit smyčkou zpětné vazby, je-li nutné přesné řízení otáček motoru, zavedením signálu z tachodynama, mechanicky spojeného s hřídelem elektromotoru.The entire wiring can be supplemented by a feedback loop if precise motor speed control is required by introducing a tachodynamic signal mechanically coupled to the motor shaft.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Wiring of a continuously variable output frequency cycloconverter with three separate single-phase frequency converters connected by their outputs to the induction motor power terminals, characterized in that the engine speed control input (3) is connected to the control inputs of the circuit (10, 20, 30) for controlling the amplitude of phase modulation x, y, on the one hand with the control input of the voltage-frequency converter (4) having its output connected via a frequency divider to a decoder and a modulator (6) whose modulated outputs for each phase x, y, z are connected to the input of x, y, z phase modulation amplitude control circuits (10, 20, 30), wherein the outputs of x, y, z phase modulation amplitude control circuits (10, 20, 30) are connected to the inputs of the synchronization circuit (11, 21, 31) of phases x, y, z, having their trigger outputs connected to the trigger electrodes of the controlled valves (12, 22, 32) of phases x, y, during their synchronization input inputs with outputs of the power reference synchronization voltage source (7).