PL169634B1

PL169634B1 - Power control system for AC consumers, especially for induction motors

Info

Publication number: PL169634B1
Application number: PL29700992A
Authority: PL
Inventors: Wlodzimierz Strzyzewski; Jacek Kutc
Original assignee: Apator Sa
Priority date: 1992-12-10
Filing date: 1992-12-10
Publication date: 1996-08-30
Also published as: PL297009A1

Abstract

1. Układ sterowania mocy dla odbiorników prądu przemiennego, zwłaszcza dla silników indukcyjnych, w którym odbiornik zasilany jest w dwóch lub trzech fazach poprzez zawory półprzewodnikowe sterowane fazowo, składające się z triaków lub odwrotnie równolegle połączonych tyrystorów, znamienny tym, że zawiera układ logiczny (4) połączony z zaworami półprzewodnikowymi (1), (2), (3), wyjściami (G), a co najmniej jeden z zaworów półprzewodnikowych (1), (2), (3) jest połączony równolegle poprzez układ ograniczająco-separujący (5) z układem logicznym (4), połączony jest z przetwornikami prądu (6), (7) znajdującymi się w co najmniej dwóch obwodach zawierających zawory półprzewodnikowe (1), (2), (3) oraz układ logiczny (4) połączony jest poprzez układ pomiaru napięcia (8) z co najmniej dwoma obwodami wyjściowymi (U), (V), (W) układu sterowania mocy (US), ponadto układ logiczny (4) połączony jest z układem synchronizacji (9) połączonym z co najmniej dwoma obwodami zasilania (L1), (L2), (L3) układu sterowania mocy (US) oraz układ logiczny (4) posiada wejścia sterujące (10).1. Power control system for alternating current receivers, especially for induction motors, in which the receiver is supplied in two or three phases through phase-controlled semiconductor valves consisting of triacs or inversely parallel connected thyristors, characterized in that it comprises a logic circuit (4) connected to semiconductor valves (1), (2), (3), outputs (G), and at least one of the semiconductor valves (1), (2), (3) is connected in parallel through a limiting-separating circuit (5) with the logic circuit (4), is connected to current transducers (6), (7) located in at least two circuits containing semiconductor valves (1), (2), (3) and the logic circuit (4) is connected through a voltage measuring circuit (8) with at least two output circuits (U), (V), (W) of the power control system (US), furthermore the logic circuit (4) is connected to a synchronization circuit (9) connected to at least two supply circuits (L1), (L2), (L3) of the power control system (US) and the logic system (4) have control inputs (10).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania mocy dla odbiorników prądu przemiennego, zwłaszcza dla silników indukcyjnych.The present invention relates to a power control system for alternating current consumers, in particular for induction motors.

Znane są układy do rozruchu i hamowania silników asynchronicznych, zawierające w obwodach zasilania silnika włączone pary odwrotnie równoległych tyrystorów oraz stycznik zwierający pary tyrystorów po rozruchu. Zgodnie z polskim opisem patentowym nr 126 232 stycznik sterowany jest układem czasowym, natomiast według polskiego opisu patentowego nr 106 028 stycznik sterowany jest układem przetwarzającym sygnał prądu w obwodzie głównym.There are known systems for starting and braking of asynchronous motors, which include pairs of inversely parallel thyristors in the power supply circuits of the motor and a contactor shorting pairs of thyristors after starting. According to Polish patent description No. 126 232 the contactor is controlled by a timer, while according to Polish patent description No. 106 028 the contactor is controlled by a circuit processing the current signal in the main circuit.

Układy te nie umożliwiają ograniczenia prądu silnika do zadanego poziomu we wszystkich przypadkach obciążeń, a ich praca bez stycznika obejściowego po rozruchu nie daje możliwości oszczędności energii elektrycznej i poprawy współczynnika mocy.These systems do not make it possible to limit the motor current to a given level in all load cases, and their operation without a bypass contactor after start-up does not allow for electricity savings and improvement of the power factor.

Znane są również z polskiego opisu patentowego nr 112 367 układy nie zawierające stycznika zwierającego par tyrystorów po rozruchu, ale one także nie umożliwiają ograniczenia prądu rozruchu do zadanego poziomu we wszystkich przypadkach obciążeń.There are also known from the Polish patent description No. 112 367 systems that do not contain a contactor shorting the pairs of thyristors after starting, but they also do not allow the starting current to be limited to a given level in all load cases.

Powyższe układy nie zapewniają również jednoczesnego automatycznego sterowania łącznikami: liniowym, obejściowym i rewersu.The above systems do not ensure simultaneous automatic control of linear, bypass and reverse switches.

Układ sterowania mocy dla odbiorników prądu przemiennego według wynalazku zawiera układ logiczny połączony z zaworami półprzewodnikowymi wyjściami generując z tych wyjść impulsy wyzwalające do zaworów półprzewodnikowych sterując je fazowo, a co najmniej jeden z zaworów półprzewodnikowych jest połączony równolegle poprzez układ ograniczająco separujący określający napięcie na tym zaworze półprzewodnikowym z układem logicznym. Układ logiczny połączony jest z przetwornikami prądu znajdującymi się w co najmniej dwóch obwo169 634 dach zawierających poszczególne zawory półprzewodnikowe. Układ logiczny połączony jest także poprzez układ pomiaru napięcia z co najmniej dwoma obwodami wyjściowymi układu sterowania mocy. Układ logiczny połączony jest z układem synchronizacji połączonym z co najmniej dwoma obwodami zasilania układu sterowania mocy. Układ logiczny posiada wejścia sterujące służące do zadawania trybu i cyklu pracy układu sterowania mocy.The power control system for AC receivers according to the invention comprises a logic circuit connected to the semiconductor output valves generating from these outputs triggering pulses to the semiconductor valves, controlling them in phase, and at least one of the semiconductor valves is connected in parallel through a limiting separating circuit that determines the voltage on the semiconductor valve. with logic. The logic is connected to current transducers residing in at least two circuits containing individual semiconductor valves. The logic is also connected via a voltage measurement system to at least two output circuits of the power control system. The logic is connected to a timing system connected to at least two feed circuits of the power control system. The logic system has control inputs for setting the mode and cycle of operation of the power control system.

Układ według wynalazku ma wyjście generujące sygnał automatycznego, bezprądowego sterowania łącznikiem liniowym łączącym obwody zasilania z obwodami zasilania układu sterowania mocy. Układ według wynalazku ma także wyjście generujące sygnał automatycznego sterowania łącznikiem obejściowym zwierającym obwody zasilania układu sterowania mocy z obwodami wyjściowymi układu sterowania mocy. Układ według wynalazku posiada także wyjście generujące sygnał automatycznego bezprądowego sterowania łącznikiem rewersu łączącym obwody wyjściowe układu sterowania mocy z odbiornikiem prądu przemiennego.The system according to the invention has an output that generates a signal for automatic, currentless control of a linear connector connecting the power circuits with the power supply circuits of the power control system. The system according to the invention also has an output that generates an automatic control signal for a bypass switch that connects the power supply circuits of the power control system with the output circuits of the power control system. The system according to the invention also has an output that generates a signal for automatic dry-current control of the reverse switch connecting the output circuits of the power control system with the AC receiver.

Układ sterowania mocy według wynalazku pozwala na sterowanie odbiornikiem prądu przemiennego z ograniczeniem prądu na wybranym poziomie dla różnych przypadków obciążeń. Umożliwia też bezpośrednie zasilanie odbiornika z sieci na przykład silnika po dokonanym rozruchu, jak również zasilanie tylko poprzez zawory półprzewodnikowe. Przy małych obciążeniach o charakterze indukcyjnym układ taki pozwala na oszczędność energii elektrycznej i poprawę współczynnika mocy. Układ daje możliwość jednoczesnego, automatycznego sterowania łącznikami: liniowym, obejściowym i rewersu w optymalnie krótkim czasie. Bezprądowe sterowanie łącznikami umożliwia oszczędność styków łączników oraz uniknięcia powstania przepięć łączeniowych.The power control system according to the invention makes it possible to control the AC receiver with current limitation at a selected level for various load cases. It also enables the direct power supply of the receiver from the mains, for example the engine after the start-up, as well as power supply only via semiconductor valves. At low inductive loads, such a system allows you to save electricity and improve the power factor. The system enables simultaneous, automatic control of linear, bypass and reverse switches in an optimally short time. The current-free control of switches enables the savings of switch contacts and the avoidance of switching overvoltages.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu sterowania mocy, a fig. 2 - schemat blokowy połączeń układu sterowania mocy z łącznikami.The subject of the invention is illustrated in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of a power control system, and Fig. 2 shows a block diagram of a power control system connection with switches.

W układzie sterowania mocy według wynalazku przedstawionym na fig. 1 zawory półprzewodnikowe 12, 3 połączone są z wyjściami układu logicznego 4. Co najmniej jeden zawór 1, 2, 3 jest połączony równolegle poprzez układ ograniczająco-separujący 5 z układem logicznym 4. Układ logiczny 4 jest połączony także z przetwornikami prądu 6, 7 znajdującymi się w co najmniej dwóch obwodach zasilających poszczególne zawory 1, 2, 3. Układ logiczny 4 połączony jest z układem pomiaru napięcia 8 połączonym z co najmniej dwoma obwodami wyjściowymi U, V, W, układu sterowania mocy US. Układ logiczny 4 połączony jest z układem synchronizacji 9 połączonym z co najmniej dwoma obwodami zasilania L1, l2, L3 układu sterowania mocy US. Układ logiczny 4 posiada wejścia sterujące 10.In the power control system according to the invention shown in Fig. 1, the semiconductor valves 12, 3 are connected to the outputs of the logic 4. At least one valve 1, 2, 3 is connected in parallel via a limiting-separating circuit 5 to the logic 4. Logic 4 it is also connected to current converters 6, 7 located in at least two circuits supplying individual valves 1, 2, 3. Logic 4 is connected to voltage measuring system 8 connected to at least two output circuits U, V, W, of the control system US power. Logic 4 is connected to a timing circuit 9 connected to at least two power supply circuits L1, 12, L3 of the power control US. Logic 4 has 10 control inputs.

W przykładzie wykonania układu według wynalazku przedstawionym na fig. 2 układ sterowania mocy US ma wyjście S1 połączone z łącznikiem liniowym CL znajdującym się w obwodzie zasilania A, B, C. Wyjście S2 układu sterowania mocy US połączone jest z łącznikiem obejściowym CO znajdującym się w obwodzie bocznikującym sterownik mocy US. Wyjście S3 układu sterowania mocy US połączone jest z łącznikiem rewersu CR połączonym do obwodów wyjściowych U, V, W układu sterowania mocy US.In the embodiment of the system according to the invention shown in Fig. 2, the power control system US has an output S1 connected to the line connector CL in the supply circuit A, B, C. The output S2 of the power control system US is connected to the bypass connector CO in the circuit bypass power controller US. The output S3 of the power control system US is connected to the reverse connector CR connected to the output circuits U, V, W of the power control system US.

W innych wariantach wykonania układu nie wszystkie wyjścia S1, S2 i S3 oraz odpowiadające im łączniki Cl, CO i CR muszą wystąpić.In other system embodiments, not all outputs S1, S2 and S3 and the corresponding switches C1, CO and CR need to be present.

Układ logiczny 4 poprzez pomiar prądu w przetwornikach prądu 6 i 7 oraz sterowanie fazowe zaworów półprzewodnikowych 1, 2, 3 kontroluje prąd w obwodzie głównym. Układ logiczny 4 zawiera elementy nastawny poziomu ograniczenia prądu oraz nastawy charakterystyki jego narastania w funkcji czasu. Poprzez pomiar napięcia na zaworach półprzewodnikowych 1,2,3 za pośrednictwem układu ograniczająco-separującego 5 podającego sygnał logiczny na układ logiczny 4 możliwe jest dokonanie optymalnego wysterowania zaworów półprzewodnikowych 1, 2, 3 dla danego obciążenia silnika. Tą drogą układ realizuje funkcję samodopasowania do obciążenia odbiornika M umożliwiając oszczędność energii elektrycznej i poprawę współczynnika mocy. Poprzez pomiar napięcia w układzie 8 układ sterowania mocy US ustala odpowiednie stany sterowania odbiornika M, na przykład osiągnięcie napięcia znamionowego określa moment załączenia łącznika obejściowego CO. Układ synchronizacji 9 podaje informacje na układ logiczny 4 o fazie napięcia zasilającego, co jest wykorzystywane jako odniesienie przesunięć fazowych dla sterowania zaworów półprzewodnikowych 1, 2, 3. Układ logiczny 4Logic 4 by measuring the current in the current converters 6 and 7 and the phase control of the semiconductor valves 1, 2, 3 controls the current in the main circuit. Logic 4 includes adjustable current limit level and time-rise characteristic settings. By measuring the voltage on the semiconductor valves 1, 2, 3 through the limiting-separating system 5 which feeds the logic signal to the logic system 4, it is possible to optimally control the semiconductor valves 1, 2, 3 for a given motor load. In this way, the system performs the function of self-adaptation to the load of the receiver M, enabling electricity savings and improvement of the power factor. By measuring the voltage in the system 8, the power control system US determines the appropriate control states of the receiver M, for example, reaching the rated voltage determines the moment of switching on the bypass switch CO. The timing circuit 9 provides information to logic 4 about the phase of the supply voltage, which is used as a reference for the phase shifts for controlling the semiconductor valves 1, 2, 3. Logic 4

169 634 otrzymuje ponadto zewnętrzne sygnały z wejść sterujących 10 zadających odpowiedni tryb i cykl pracy układu sterowania mocy US. Sterowanie łącznikami : liniowym CL, obejściowym CO oraz rewersu CR następuje automatycznie w odpowiednich momentach czasowych z ukłądu sterowania mocy US za pomocą sygnałów z obwodów wyjściowych S1, S2, S3 w taki sposób, że łączniki te przełączane są bezprądowo. Łączniki te mogą występować, w zależności od potrzeby. Sterowanie łącznikiem obejściowym CO umożliwia uniknięcie strat mocy na zaworach półprzewodnikowych 1, 2, 3. Może on być załączany po zakończeniu fazy rozruchu, a wyłączany przed fazą hamowania. Sterowanie łącznikiem rewersu CR umożliwia zmianę kolejności faz na zaciskach odbiornika M, na przykład hamowanie oraz zmianę kierunku wirowania silnika, przy czym układ ciągle kontroluje zadany poziom ograniczenia prądu. Sterowanie łącznikiem liniowym CL umożliwia galwaniczną izolację sieci od obciążenia.169 634 furthermore receives external signals from control inputs 10 setting the appropriate mode and duty cycle of the power control system US. The switches: linear CL, bypass CO and reverse CR are controlled automatically at appropriate times from the US power control system using signals from the output circuits S1, S2, S3 in such a way that these switches are switched without current. These connectors may be present as needed. By controlling the CO bypass switch, it is possible to avoid power losses on the semiconductor valves 1, 2, 3. It can be turned on after the start-up phase and turned off before the braking phase. The control of the reverse switch CR makes it possible to change the phase sequence at the terminals of the receiver M, for example to brake and change the direction of rotation of the motor, with the system constantly monitoring the set level of current limitation. The control of the CL line switch enables galvanic isolation of the network from the load.

Flg. 1Flg. 1

Flg.2Flg. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. Power control system for AC receivers, especially for induction motors, where the load is powered in two or three phases through phase-controlled semiconductor valves, consisting of triacs or, conversely, parallel connected thyristors, characterized by the fact that it contains logic (4 ) connected to the semiconductor valves (1), (2), (3), outputs (G), and at least one of the semiconductor valves (1), (2), (3) is connected in parallel through a limiting-separating system (5 ) with the logic (4), is connected with the current converters (6), (7) located in at least two circuits containing semiconductor valves (1), (2), (3) and the logic (4) is connected by voltage measurement system (8) with at least two output circuits (U), (V), (W) of the power control system (US), furthermore the logic circuit (4) is connected with the synchronization circuit (9) connected with at least two circuits power supply (Ll), (L2), (L3) of the system power control (US) and logic (4) have control inputs (10).

2. The system according to claim A method according to claim 1, characterized in that it has an output (S1) connected to a linear connector (CL) connecting the power circuits (a), (B), (C) with the power circuits (L1), (L2), (L3) of the power control system ( US).

The system according to p. The method of claim 1, characterized in that it has an output (S2) connected with a bypass switch (CO) shorting the power supply circuits (L1), (L2), (L3) of the power control system (US) with the output circuits (U), (V), ( W) of the power control system (US).

4. The system according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that it has an output (S3) connected to a reverse connector (CR) connecting the output circuits (U), (V), (W) of the power control system (US) with an alternating current receiver (M).