SU955400A1 - Устройство дл управлени вентильным электродвигателем - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к устройствам управления вентильными двигателями на основе синхронного двигателя и за- g висимого инвертора в зоне низких скоростей вращения, в которой коммутация тиристоров инвертора осуществляется за счет ЭДС питающей сети при гашении тока путем циклического дерево- ιθ да питающего инвертор ·выпрямителя в инверторный режим в такт с вращением ротора синхронной машины.

Известно устройство'для управления вентильным двигателем на основе синхронной машины и зависимого инвер- . тора в зоне низких скоростей вращения. В этом устройстве команда на гашение тока подается с помощью узла синхронизации инвертора. .

Включение тока после гашения производится в зависимости от величины нагрузки (тока) преобразователя частоты.

• В режиме непрерывного тока после спадения тока до некоторой малой величины с помощью нуль-индикатора запус- 25 кают импульсный элемент времени, после окончания выдержки которого формируется сигнал на протекание тока [1] .

В режиме прерывистого тока нормальная цикличная работа нуль-индикатора 30 нарушается. Во избежание нарушения работы всего устройства управления вентильным·: двигателем Элемент времени в этом режиме запускают сразу после подачи команды на гашение тока.

В связи с тем, что в известном устройстве используется один элемент времени, назначение которого обеспечить условия для гарантированного восстановления вентильной прочности тиристоров к моменту подачи команды на протекание тока, выдержка времени этого элемента увеличивается с учетом обеспечения устойчивой коммутации в режиме прерывистого тока. Выдержка времени в режиме прерывистого ток₽ должна превосходить необходимую для режима непрерывного тока выдержку (равную сумме времени на спадение тока от момента срабатывания нульиндикатора до нулевого значения тока и времени восстановления тиристоров) на величину периода пульсации выходного напряжения выпрямителя.

Наиболее близким к предлагаемому являетс-я устройство для управления вентильным электродвигателем, выполненным на основе синхронного двигателя и преобразователя частоты с зависимым инвертором, содержащее узел управления выпрямителем, узел формирования импульсов инвертора, подключенный к первому выходу узла синхронизации, датчик тока, соединенный с первым входом узла управления выпрямителем, иэлемент времени, при- 5 чем второй выход узла синхронизации связан со втбрым входом узла управления выпрямителем [2] .

Момент включения выпрямителя определяется по уровню тока (минималь- Ю ному) после заданного промежутка времени. При этом величина выдержки времени должна быть увеличена с учетом обеспечения восстановления вентильной прочности тиристоров в режи- 15 ме прерывистого тока, когда нормальная циклическая работа элементов, регистрирующих уровень тока, может нарушаться. Величина выдержки должна быть увеличена на длительность, рав- 20 ную периоду пульсации выходного напряжения выпрямителя (для трёхфазной мостовой схемы при частоте питающего напряжения 50 Гц величина выдержки увеличивается на 3,3 мс). 25

Увеличение заданного промежутка времени увеличивает длительность паузы в токе вентильного двигателя и на частоте 5- Гц снижает на 8-10% ве личину вращающего момента, что приводит к увеличению установленной мощности вентильного двигателя.

Цель изобретения — уменьшение установленной мощности вентильного электродвигателя путем увеличения его вращающего момента при низких 35 скоростях вращения.

Указанная цепь достигается тем, что в устройство для управления вентильным электродвигателем введены дополнительный элемент времени, нуль-40 индикатор, входом подключенный к датчику тока, три логических схемы ИЛИ-НЕ и статический триггер, подключенный одним выходом ко второму входу узла управления выпрямителем 45 и к первому входу первой логической схемы ИЛИ-HE, а другим выходом через основной элемент времени к первому входу второй логической схемы ИЛИ-HE, выход которой соединен с первым входом третьей логической схемы ИЛИ-НЕ, выходом подключенной к первому входу статического триггера, причем выход нуль-индикатора соединен со вторыми входами третьей и $$ первой логических схем ИЛИ-HE, а выход последней связан через дополни-·· тельный элемент времени со вторым входом второй логической схемы ИЛИ-г НЕ, при этом второй выход узла синхронизации подключен ко второму входу статического триггера.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Блок-схема устройства содержит синхронный двигатель 1 с обмоткой 2 65 возбуждения, подключенной к возбудителю 3, преобразователь частоты с зависимым инвертором 4,.выпрямителем 5 и дросселем 6, узел 7 управления выпрямителем, узел 8 формирования импульсов инвертора, подключенный к первому выходу узла 9 синхронизации, датчик 10 тока, соединенный с первым входом узла 7 управления выпрямителем и входом нуль-индикатора 11, статический триггер 12, подключенный выходом 13 ко второму входу узла 7 и к первому входу первой логической схемы ИЛИ-НЕ 14, а выходом 15 - через элемент 16 времени к первому входу второй логической схемы ИЛИ-НЕ 17, выход которой соединен с первым входом третьей логической схемы ИЛИНЕ 18, выходом подключенной ко входу 19 статического триггера 12. Выход нуль-индикатора 11 соединен со вторыми входами логических схем ИЛИ-НЕ 14 и 18, а вход последней связан через элемент 20 времени со вторым входом логической схемы 17. Второй выход узла 9 подключен ко входу 21 триггера 12, установочный вход 22 которого соединен с блоком 23 пуска.

Работа устройства в режиме непрерывного тока осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии статический триггер 12 находится в таком устойчивом состоянии, что на его выходе 13 сформирован сигнал, равный логическому нулю. При этом выпрямитель 5 работает в инверторном режиме и ток в обмотках двигателя 1 равен нулю. В момент п.одачи команды Пуск из блока 23 пуска на установочный вход 22 триггера 12 приходит сигнал, который переводит статический триггер 12 в другое устойчивое состояние, при котором на его. выходе 13 появляется сигнал, равный логической единице. При этом выпрямитель 5 переходит-в выпрямительный режим ив обмотках синхронного двигателя 1 начинает протекать ток·', появляется вращающий-момент и двигатель начинает вращаться. После поворота ротора синхронного двигателя 1 на некоторый угол узел.9 синхронизации.инвертора формирует узкий импульс, который поступает на вход 21 статического триггера 12 и своим задним фронтом перебрасывает его в противоположное устойчивое состояние. При этом выходные сигналы статического - триггера 12 становятся соответственно равны: на выходе 13 - нулю, на выходе 15 - единице. В результате воздействия сигнала с выхода 13 триггера 12 на вход узла 7 управления выпрямитель 5 переходит в инверторный режим. Ток в обмотках двигателя начинает уменьшаться. В результате действия сигнала триггера 12 с выхода 15 запускается элемент 16 времени. Однако сигнал элемента 16 времени не вызывает при этом переброс статического триггера 12, так как логическая схема ИЛИ-НЕ 18 заблокирована выходным сигналом нуль-индикатора 11, равным логической 5 единице. При снижении тока до значения, равного установке' нуль-индикатора 11, на его выходе появляется сигнал, равный логическому нулю, через логическую схему ИЛИ-НЕ 14 запускает ю элемент 20 времени, формирующий сигнал, длительность которого равна сумме времени спадения тока до нуля и времени восстановления вентильной прочности тиристоров. По окончании 15 выдержки времени элемента '20 (к этому времени сигнал импульсного элемента 16 времени становится равным логическому нулю) сигнал на выходе схемы 17 становится равным логическому нулю. В результате статический триггер 12 перебрасывается в противоположное устойчивое состояние', при котором сигнал на выходе 13 становится равным единице и по обмоткам синхронного двигателя 1 начинает протекать ток.

Вращающий момент синхронного двигателя 1 вызывает дальнейшее вращение его ротора, после поворота которого на определенный угол узел 9 синхронизации инвертора формирует узкий импульс, на заднем фронте которого статический триггер 12 вйовь переходит в другое устойчивое состояние, вызывая гашение тока. 35

Работа устройства в дальнейшем циклически повторяется в такт с вращением ротора.

В режиме прерывистого тока нульиндикатор 11 не работает в силу недо- 40 статочной чувствительности, и его выходной сигнал равен 0. При этом одновременно запускаются два элемента 16 и 20 времени. Однако переключение триггера 12 в состояние, при 45 котором сигнал на выходе 15 равен 0, а на выходе 13 равен 1, определяется задним фронтом импульса элемента 16 времени, имеющего большую, чем у элемента 20 выдержку времени, так как указанное переключение триггера 12 происходит при переходе выходного сигнала схемы 18 из состояния 1 в состояние 0, что соответствует заднему фронту сигнала элемента 16 времени, выдержка которого больше 55 выдержки элемента 20 времени на период частоты пульсации выходного напряжения выпрямителя 5.

Применение предлагаемого устройства позволяет снизить длительность 60 нулевой паузы в токе двигателя с по мощью двух элементов времени и повысить на 8-10% величину вращающего момента вентильного двигателя в эоне низкой скорости и использовать синхронный двигатель меньшей мощности по сравнению с устройством для управления вентильным двигателем, в котором используется один элемент времени.

Claims (2)

1. управлени  выпр мителем, узел форми ровани  импульсов инвертора, подклю ченный к первому выходу узла синхро низации, датчик тока, соединенный с первьп 1 входом узла управлени  выпр мителем , иэлемент времени, второй выход узла синхронизации св зан со втбрым входом узла управл ни  выпр мителем 2 . Момент включени  выпр мител  определ етс  по уровню тока (минималь ному) после заданного промежутка времени, При этом величина выдержки времени должна быть увеличена с уче том обеспечени  восстановлени  вентильной прочности тиристоров в режи ме прерывистого тока, когда нормаль на  циклическа  работа элементов, регистрирующих уровень тока, может нарушатьс . Величина выдержки должн быть увеличена на длительность, рав ную периоду пульсации выходного напр жени  выпр мител  (дл  трёхфазно мостовой схемы при частоте питающег напр жени  50 Гц величина выдержки увеличиваетс  на 3,3 мс). Увеличение заданного промежутка времени увеличивает длительность па узы в токе вентильного двигател  и на частоте 5- Гц снижает на 8-10% ве личину вращающего момента, что приводит к увеличению установленной мо ности вентильного двигател . Цель изобретени  - уменьшение ус тановленной мощности вентильного электродвигател ,путем увеличени  его вращающего момента при низких скорост х вращени . Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  вен тильным электродвигателем введены дополнительный элемент времени, нул индикатор, входом подключенный к да чику тока, три логических схемы ИЛИ-НЕ и статический триггер, подключенный одним выходом ко второму входу узла управлени  выпр мителем и к первому входу первой логической схемы ИЛИ-НЕ, а другим выходом через основной элемент времени к пер вому входу второй логической схемы ИЛИ-НЕ, выход которой соединен с первым входом третьей логической схе мы ИЛИ-НЕ, выходом подключенной к первому входу статического триггера причем выход нуль-индикатора соеди- нен со вторыми входа 1и третьей и первой логических схем ИЛИ-НЕ, а выход последней св зан через дополнительный элемент времени со вторым входом второй логической схемы ИЛИ-г НЕ, при этом второй выход узла синхронизации подключен ко второму входу статического триггера. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Блок-схема устройства содержит синхронный двигатель 1 с обмоткой 2 возбуждени , подключенной к возбудителю 3, преобразователь частоты с зависимым инвертором 4,.выпр мителем 5 и дросселем б, узел 7 управлени  выпр мителем, узел 8 формировани  импульсов инвертора, подключенный к первому выходу узла 9 синхронизации , датчик 10 тока, соединенный с первым входом узла 7 управлени  выпр мителем и входом нуль-индикатора 11, статический триггер 12, подключенный выходом 13 ко второму входу узла 7 и к nepBOh-iy входу первой логической схемы ИЛИ-НЕ 14, а выходом 15 - через элемент 16 времени к первому входу второй логической схемы ИЛИ-НЕ 17, выход которой соединен с первым входом третьей логической схемы ИЛИНЕ 18, выходом подключенной входу 19 статического триггера 12. Выход нуль-индикатора 11 соединен со вторыми входами логических схем ИЛИ-НЕ 14 и 18, а вход последней св зан через элемент 20 времени со вторым входом логической схемы 17. Второй выход узла 9 подключен ко входу 21 триггера 12, установочный вход 22 которого соединен с блоком 23 пуска. Работа устройства в режиме непрерывного тока осуществл етс  следующим образом. В исходном состо нии стат:ический триггер 12 находитс  в таком устойчивом состо нии, что на его выходе 13 сформирован сигнал, равный логическому нулю. При этом выпр митель 5 работает в инверторном режиме и ток в обмотках двигател  1 равен нулю. В момент п.одачи команды Пуск из блока 23 пуска на установочвай вход 22 триггера 12 приходит сигнал, который переводит статический тр:;1ггер 12 в другое устойчивое состо ние, при котором на его выходе 13 по вл етс  сигнал, равный логической ед;днице. При этом выпр митель 5 переходит-в выпр мительный режим и в обмотках синхронного двигател  1 начинает протекать ток-, по вл етс  вращающий-момент и двигатель начинает вращатьс . После поворота ротора синхронного двигател  1 на некоторый угол узел.9 синхронизации.инвертора формирует узкий импульс, которы:й поступает на вход 21 статического триггера 12 и своим задним фронтом перебрасывает его в противоположное устойчивое состо ние. При этом выходные сигналы статического-триггера 12 станов тс  соответственно равны: на выходе 13 - нулю, на выходе 15 - единице . В результате воздействи  сигнала с выхода 13 триггера 12 на вход узла 7 управлени  выпр митель 5 переходит в инверторный режим. Ток в обмотках двигател  начинает уменьшатьс . В результате действи  си:гнала триггера 12 с выхода 15 запускаете элемент 16 времени. Однако сигнал элемента 16 времени не вызывает при этом переброс статического триггера 12, так как логическа  схема ИЛИ-НЕ 18 заблокирована выходным сигналом нуль-индикатора 11, равным логическо единице. При снижении тока до значени , равного установке нуль-индикато ра 11, на его выходе по вл етс  сигнал , равный логическому нулю, через логическую схему ИЛИ-НЕ 14 запускает элемент 20 времени, формирующий сигнал , длительность которого равна сум ме времени спадени  тока до нул  и времени восстановлени  вентильной прочности тиристоров. По окончании выдержки времени элемента 20 (к этому времени сигнал импульсного элемен та 16 времени становитс  равным логическому нулю) сигнал на выходе схемы 17 становитс  равным логическому нулю. 3 результате статический триггер 12 перебрасываетс  в противоположное устойчивое состо ние, при котором сигнал на выходе 13 становит с  равным единице и по обмоткам синхронного двигател  1 начинает протекать ток. Вращающий момент синхронного двиг%тел  1 вызывает дальнейшее вращение его ротора, после поворота которого на определенный угол узел 9 синхронизации инвертора формирует узкий импульс, на заднем фронте кото рого статический триггер 12 пе реходит в другое устойчивое состо ни вызыва  гашение тока. Работа устройства в дальнейшем циклически повтор етс  в такт с вращением ротора. В режиме прерывистого тока нульиндикатор 11 не работает в силу недо статочной чувствительности, и его выходной сигнал равен О. При этом одновременно запускаютс  два элемента 16 и 20 времени. Однако переключение триггера 12 в состо ние, при котором сигнал на выходе 15 равен а на выходе 13 равен 1, определ етс  задним фронтом импульса эле мента 16 времени, имеющего большую, чем у элемента 20 выдержку времени, так как указанное переключение триггера 12 происходит при переходе выхо ного сигнала схемы 18 из состо ни  1 в состо ние О, что соответствует заднему фронту сигнала элемента 16 времени, выдержка которого больше выдержки элемента 20 времени на период частоты пульсации выходного напр жени  выпр мител  5. Применение предлагаемого устройства позвол ет снизить длительность нулевой паузы в токе двигател  с помощью двух элементов времени и повысить на 8-10% величину вращающего момента вентильного двигател  в зоне низкой скорости и использовать синхронный двигатель меньшей мощности по сравнению с устройством дл  управлени  вентильным двигателем, в котором используетс  один элемент времени . Формула изобретени  Устройство дл  управлени  вентильным электродвигателем, выполненным на основе синхронного двигател  и преобразовател  частоты с зависимым инвертором, содержащее узел управлени  вьшр мителем преобразовател ,узел формировани  импульсов инвертора, подключенный к первому выходу узла синхронизации , датчик тока, соединенный с первым входом узла управлени  выпр мителем , и элемент времени, причем вто1 )ой выход узла синхронизации, св зан со вторым входом узла управлени  выпр мителем , отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  установленной мощности вентильного электродвигател  путем увеличени  его вращающего момента при низких скорост х вращени , в него введены дополнительный элемент времени, нуль-индикатор, входом подключенный к датчику тока, три логических схемы ИЛИ-НЕ и статический триггер, подключенный одним выходом ко второму входу узла управлени  выпр мителем и к первому входу первой логической схемы ИЛИ-НЕ, а другим выходом - через основной элемент времени к первому входу второй логической ИЛИ-НЕ, выход которой соединен с первым входом третьей логической схемы ИЛИ-НЕ, выходом подключенной к первому входу статического триггера, причем выход нуль-индикатора соединен со вторыми входами третьей и первой логических схем ИЛИНЕ , а выход последней св зан через дополнительный элемент времени со вторым входом второй логической схемы ИЛИ-НЕ, при этом второй выход узла синхронизации подключен ко второму входу статического триггера. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе1 .Автоматизированный электропривод . Электротехнологи . Электроснабжение . Силова  преобразовательна  техника . Экспресс-информаци  № 36, 1977, с. 16-22.
2. 2.За вка Японии 52-32044, кл. Н 02 Р 7/28, опублик. 1977.