PL169634B1 - Układ sterowania mocy dla odbiorników prądu przemiennego, zwłaszcza dla silników indukcyjnych - Google Patents

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).

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania mocy dla odbiorników prądu przemiennego, zwłaszcza dla silników indukcyjnych.

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.

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.

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.

Powyższe układy nie zapewniają również jednoczesnego automatycznego sterowania łącznikami: liniowym, obejściowym i rewersu.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

W innych wariantach wykonania układu nie wszystkie wyjścia S1, S2 i S3 oraz odpowiadające im łączniki Cl, CO i CR muszą wystąpić.

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 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.

Flg. 1

Flg.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   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 (Ll), (L2), (L3) układu sterowania mocy (US) oraz układ logiczny (4) posiada wejścia sterujące (10).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ma wyjście (S1) połączone z łącznikiem liniowym (CL) łączącym obwody zasilania (a), (B), (C) z obwodami zasilania (L1), (L2), (L3) układu sterowania mocy (US).
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ma wyjście (S2) połączone z łącznikiem obejściowym (CO) zwierającym obwody zasilania (L1), (L2), (L3) układu sterowania mocy (US) z obwodami wyjściowymi (U), (V), (W) układu sterowania mocy (US).
4. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że ma wyjście (S3) połączone z łącznikiem rewersu (CR) łączącym obwody wyjściowe (U), (V), (W) układu sterowania mocy (US) z odbiornikiem prądu przemiennego (M).