Устройство для управления трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-ТРЕХФАЗНЫМ ОДНОПОЛУПЕРИОДНБ1М ЦИКЛОКОНВЕРТОРОМ , состоящим из пяти пар встречно-параллельно включенных тиристоров, соединяющих три фазы нагрузки с тремя фазами питающей сети, содержащее формирователь-синхронизатор , три блока импульснофазового управления, входы синхронизации которых соединены с входами формирователя-синхронизатора , кольцевой распределитель с тремя прямыми и тремя инверсными выходами, четыре, элемента 2И, пять выходных усилителей, выходы которых предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров, целочисленный делитель частоты, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя-синхронизатора , а выход целочисленного делителя частоты подключен к первому входу кольцевого распределителя, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя-синхронизатора , и блок редукции частоты, выход которого подключен к третьему входу целочисленного делителя частоты , отличающееся тем, что, с целью повыщения качества выходного тока путем снижения прерывистости и величины пульсаций выходного тока циклоконвертора, улучшения энергетических показателей и регулировочных характеристик на низких частотах, исключений токовых пауз, когда двигатель отключен or сети при переходе с одной частоты на другую, оно снабжено блоком раздельного управления групё пами тиристоров, узлом формирования сту (Л пенчатого напряжения, двенадцатью элементами 2И, щестью элементами 2ИЛИ, блоком фильтров, двумя датчиками тока, причем датчики тока предназначены для включения в две фазы нагрузки, каждая из которых подключена посредством двух пар встречно-параллельно включенных тиристоров к двум фазам сети, выходы датчиков О) тока соединены с первым и третьим входами со блока раздельного управления, два других входа которого соединены соответственно с вторым прямым и инверсным, с третьим прямым и инверсным выходами кольцевого распределителя, а также с вторым и третьим входами узла формирования ступенча тото напряжения, первый вход которого соединен с вторым входом третьего блока импульсно-фазового управления, выход узла формирования ступенчатого напряжения соединен с вторыми входами двух других блоков импульсно-фазового управления, входы синхронизации блоков импульснофазового управления соединены с выходами блока фильтров, входы которого предназначены для соединения с тремя фазами сети, прямые и инверсные выходы первого и вто

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ116911 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I» (21) 3702819/24-07 (22) 08.12.83 (46) 23.07.85. Бюл. № 27 (72) E. С. Траубе, А. А. Шавелкин, Ю. Н. Хохотва, С. С. Багдасарян, В. А. Сажин, В. Н. Хромоногих, Б. Л. Коринев, Л. Н. Рутберг и А. А. Дубинский (71) Донецкий ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский проектноконструкторский технологический институт взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (53) 621.314.27 (088.8) (56) Патент CILIA № 3958172, кл. Н 02 М 5/27, опублик. 1976.

Новые методы исследования в теоретической электротехнике и инженерной электрофизике. Сб., Вып. 3, Иваново, 1974, с. 110—

112.

Авторское свидетельство СССР № 720662, кл. Н 02 P 13/16, !976.

Жемеров Г. Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью, М., «Энергия», 1977, с. 222 — 228. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНО-ТРЕХФАЗНЫМ ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫМ ЦИКЛОКОНВЕРТОРОМ, состоящим из пяти пар встречно-параллельно включенных тиристоров, соединяющих три фазы нагрузки с тремя фазами питающей сети, содержащее формирователь-синхронизатор, три блока импульснофазового управления, входы синхронизации которых соединены с входами формирователя-синхронизатора, кольцевой распределитель с тремя прямыми и тремя инверсными выходами, четыре. элемента 2И, пять выходных усилителей, выходы которых предназначены для подключения к управляющим электродам тиристоров, целочисленный делитель частоты, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам формирователя-синхронизатора, а выход целочисленного делителя частоты подключен к первому входу кольцевого распределителя, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя-синхронизатора, и блок редукции частоты, выход которого подключен к третьему входу целочисленного делителя частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения качества выходного тока путем снижения прерывистости и величины пульсаций выходного тока циклоконвертора, улучшения энергетических показателей и регулировочных характеристик на низких частотах, исключений токовых пауз, когда двигатель отключен от сети при переходе с одной частоты на другую, оно снабжено блоком раздельного управления группами тиристоров, узлом формирования ступенчатого напряжения, двенадцатью элементами 2И, шестью элементами 2ИЛИ, блоком фильтров, двумя датчиками тока, причем датчики тока предназначены для включения в две фазы нагрузки, каждая из которых подключена посредством двух пар встречно-параллельно включенных тиристоров к двум фазам сети, выходы датчиков тока соединены с первым и третьим входами блока раздельного управления, два других входа которого соединены соответственно с вторым прямым и инверсным, с третьим прямым и инверсным выходами кольцевого распределителя, а также с вторым и третьим входами узла формирования ступенчатого напряжения, первый вход которого соединен с вторым входом третьего блока импульсно-фазового управления, выход узла формирования ступенчатого напряжения соединен свторы,ми входами двух дру ги х блоков импульсно-фазового управления, входы синхронизации блоков импульснофазового управления соединены с выходамп блока фильтров, входы которого предназначены для соединения с тремя фазами сети, прямые и инверсные выходы первого и вто1169111 рого блоков импульсно-фазового управления соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого элементов 2И, вторые входы первого и второго, третьего и четвертого элементов 2И соединены соответственно с первым прямым и инверсным выходами кольцевого распределителя, выходы первого и третьего элементов 2И соединены соответственно с первыми входами первого и шестого, второго и третьего элементов 2ИЛИ, выходы второго и четвертого элементов 2И соединены соответственно с вторым входом первого и первым вхОдом пятого, с вторым входом второго и первым входом четвертого элементов 2ИЛИ, вторые входы третьего и пятого, четвертого и шестого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с прямым и инверсным выходами третьего блока импульсно-фазового управИзобретение относится к электротехнике, в частности к области управления трехфазно-трехфазными однополупериодными циклоконверторами, и может быть использовано для частотно-регулируемых асинхронных электроприводов.

Цель изобретения — повышение качества выходного тока путем снижения прерывистости и величины пульсаций выходного тока циклоконвертора, улучшение энергетических показателей и регулировочных характеристик на низких частотах, исключение токовых пауз, когда двигатель отключен от сети при переходе с одной частоты на другую

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для управления трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором; на фиг. 2 — функциональная схема блока раздельного управления группами тиристоров; на фиг. 3 — функциональная схема узла формирования ступенчатого напряжения; на фиг. 4 — эпюры выходного трехфазного напряжения циклоконвертора, законы управления тиристорами, формирующими напряжения различных фаз циклоконвертора, и диаграммы распределения импульсов управления.

В целях упрощения связи между элементами системы управления циклоконвертором в ряде случаев выполнеНы в однолинейном исполнении.

Предлагаемое устройство для управления трехфазно-трехфазным однополупериодным циклоконвертором состоит из пар 1 — 5 тиристоров, встречно-параллельно включенления, выходы первого и второго элементов

2ИЛИ соединены с входами первого выходного усилителя, выходы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов 2ИЛИ соединены соответственно с первыми входами пятого и девятого, шестого и десятого, седьмого и одиннадцатого, восьмого и двенадцатого элементов 2И, вторые входы пятого и шестого, седьмого и восьмого, девятого и десятого, одиннадцатого и двенадцатого элементов 2И соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока раздельного управления группами тиристоров, выходы пятого и седьмого шестого и восьмого, девятого и одиннадцатого, десятого и двенадцатого элементов 2И соединены соответственно с входами пятого, второго, третьего и четвертого выходных усилителей. ных трехфазного асинхронного двигателя 6, блока 7 фильтров, блоков 8 — 10 импульснофазового управления, элементов 2И 11 — 14, элементов 2ИЛИ 15 — 20, элементов 2И 21—

28, выходных усилителей 29 — 33, датчиков

34 и 35 тока, блока 36 раздельного управления группами тиристоров, узла 37 формирования ступенчатого напряжения, кольцевого распределителя 38, целочисленного делителя 39 частоты; формирователя-синхронизатора 40, блока 41 редукции частоты, элементов 2И 42 и 43, элементов 44 и 45 задержки, RS-триггеров 46 и 47, элементов

2И 48 и 49, элементов 2ИЛИ 50 и 51; эле мента 2И 52, ключевого элемента 53, резисторов 54 — 56, масштабного усилителя 57.

Пара тиристоров 1 подключена одним из выводов к одной из фаз сети, другим выводом непосредственно к выводу фазной обмотки статора двигателя 6, два других вывода фазной обмотки статора двигателя 6 подключены каждый посредством датчиков

34 и 35 тока, и двух пар 2,5 и 3,4 тиристоров соответственно к второй и третьей фазам сети. Входы блока 7 фильтров подсоединены к трем фазам сети. Выходные напряжения блока 7 фильтров соответствуют линейным напряжениям . U z, U, U и поступают соответственно на входы синхронизации блоков 8 — 10, которые также соединены с выходами формирователя-синхронизатора 40. Блоки 8 — IO вырабатывают две последовательности импульсов, сдвинутых на полпериода частоты сети и реализуют принцип вертикального управления. Изl169lll менение фазы выходных импульсов осуществляется посредством управляющего напряжения, поступающего на вторые входы блоков 8 — 10. При этом на вторые входы блоков

8 и 9, соединенные с выходом узла 37 формирования ступенчатого напряжения, поступает ступенчатое однополярное напряжение

14(», (фиг. 4). На второй вход блока 10 и первый вход узла 37 поступает постоянное однополярное напряжение 11», представляющее собой сигнал задания амплитуды выходного напряжения циклоконвертора.

Последовательности импульсов управления с прямого и инверсного выходов блоков 8 и 9 поступают соответственно на первые входы элементов 2И 11 — 14, вторые входы элементов 2И 11 — 14 соединены соответственно с первым прямым и инверсным выходами кольцевого распределителя 38, представляющего собой кольцевой делитель на шесть, с выхода которого снимается три пары взаимоинверсных потенциальных логических тактовых сигналов выходной частоты f, каждая пара тактовых сигналов при этом сдвинута во времени относительно одна другой на 1/3 периода выходной частоты f>

Этим обеспечивается циклическое, с частотой выходного напряжения сети, снятие импульсов с выхода элементов 2И 11 — 14. Выходы элементов 2И 11 и 13 соединены соответственно с первыми входами элементов

2ИЛИ 15 и 20, 16 и 17, выходы элементов

12 и 14 соединены соответственно с вторым входом элемента 2ИЛИ 15 и первым входом элемента 2ИЛИ 19, с вторым входом элемента 2ИЛИ 16 и первым входом элемента

2ИЛИ 18. На вторые входы элементов 2ИЛИ

17 и 19, 18 и 20 поступают две последовательности импульсов управления соответственно с прямого и инверсного выходов блока 10.

Таким образом, прямые последовательности импульсов с выходов блоков 8 и 9, проходя(цие через элементы 2И 11 и 12, суммируются элементом 2И 15 и через выходной усилитель поступают на управляющий вход тиристора пары 1, формирующего положительную полуволну выходного напряжения низкой частоты первой фазы циклоконвертора. Аналогично последовательности импульсов с инверсных выходов блоков

8 и 9, проходящие через элементы 2И 13 и 14, суммируются элементом 2И 16 и через выходной усилитель поступают на встречновключенный тиристор пары 1, формирующий отрицательную полуволну.

Выходы элементов 2ИЛИ 17 — 20 соединены соответственно с первыми входами элементов 2И 21 и 25, 22 и 26, 23 и 27, 27 и 28, вторые входы элементов 2И 21 и

22, 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28 соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым выходами блока 36 раздельного управления группами ти ристоров. С вы5

xoloB элементов 211 21 и " Il()t,)слон;1 (с.!1нос(и импульсов уиравлсни» !8)с(уll;li()T .(к I

8(TOT!3(»HO !ер(3 138IX(). 1 Hl>!(х си, ill) (X I II 33 II

30 !111 1)ран, »101».11(. вхОлЫ О IH()и мсн H Ы X TIIрнсторов пар 2 и 5. формир )Hcilx положитсль»ólo полуволlió выхолного Hаиряж(ния низкой частоты вторОй ф )зы;18»! с1тсля

6. С выходов элементов 23 и 24 им!и3л).(ы управления поступают на уп )()13.,»к)!ци(вхолы встречно-включенных олllo H xloH II û х тиристоров пар 2 и 5, формир )ои(их Отрицатель»уlo полуволну выхолного напряжсни» этой же фазы двигателя 6. Аналогично с выходов элементов 2И 25 и 26, 27 и 28 через выходные усилители 31 и 32, Iiv»yльсы управления поступают на управа»к)шис Входы тиристоров IIBp 3 и 4, формирующих соответственно положительную и Отрицательную полуволны выxoäíогo и!)ир»м с!Iíÿ низкой частоты третьей фазы.

Блок 36 раздельного управления обеспечивает раздельное управление группами тиристоров пар 2, 5 и 3. 4 формируюн(их положительную и отрицательную нолуволны выходного напряжения в функции сигналов с выхода кольцевого распределителя 38 и )наличия тока. На первый, третий входы Олока

36 подаются сигналы с BklxoxoB датчиков

34 и 35 тока, на второй. четв(ртый входы, соелинеíHûñ с вторым, третьим 13xолами узла 37 формирования ступенчатогo напряжения, подаются lBc пары взаимоинвсрсHbIx тактовых сигналов с выхода кольцевого распределителя 38. В этом случ ie блок

36 раздельного управления фиксирует спадение выходного тока работа(ошей груп пь: тиристоров, обеспечивает снятие управляющих импульсов с тиристоров указанной группы и через заданное время вылсржки — — Iloдачу управляющих импульсов на тиристоры второй группы.

Блок разделительного управления группами тиристоров (фиг. 21 выполнен из двуx идентичных каналов по общеизвестным принципам. Олин из каналов блока 36 построен следующим образом: сигнал с датчика 34 тока поступает на первые входы элементов

2И 42 и 43, на вторые входы которыx поступает также пара взаимоинверсных curíà loB с второго выхода кольцевого распределителя 38, выходы элементов 2И 42 и 43 соединены соответственно с вхолом элемента 44 задержки и S входом RS-триггера 47, с входом элемента 45 задержки и R входом

RS-триггера 47, S u R вхолы RS-триггера

46 соединены соответственно с выходами элементов 44 и 45 задержки, пр»мыс выхо,(ы

RS-триггеров 46 и 47 соединены соответственно с входами элемента 2И 48, инверсные выходы соелинеHII с входами элемент;!

2И 49, выходы элементов 2И 48 и 49 представля)от собой соответственно первый и второй выхол блока 36 раздельного управлсни».

ll69lll

) ) фо;), fill)oilñ! И 1<л ст ) !i(Ii с!To го !I с)<,р. >ксч!1!я (фиг. 3) <)беспечивает ф(>рх!upol3ll l! !1« > 1llol lo, i H р но! <) стvtfc ll÷3òî ãî elf I на. я

) <С, k! )I if, 1ИТХ Дс1 VOTOPOI O Г)РОПОРЦИС>НЯ,IBH3 сигнал задания амплитуды выход!!ОгО на1! ря жеfflf H lip(0<) pkl30«;ITc; 1. бл а года ря l XI) ДОСТП Гсl(. ТСЯ С 1i М !СТРИ Я С Р(Д !! ИХ 3 tl а<снпй «!.<хо, ilol î it«fipHжения 58--60 раз,1И fktt>lx фаз преоорязо«ятеля.

I l;i «ходp;l 40. Выходы элементов 2И г)И 50 и 51 соединены с «ходами элем<)!!та 2И 52, выхо, кс>гopolo соединен с управляющим flxoдс>м клю !свого элемента 53, включенного

xi< æäõ рсзисторями 54 и 55 kl3 общую точку схсх1!1, свободный вывод резистора 54, ..Отор!<Й по ц!ется напряжение L) (x., coelil!l<. с «ы«отс>м рсзис горя 56, другой вы«О.l рсз!!Сторя 56 сосдп !сн со свободным выводом рсзистс>ра 55 и «ходом x13c«IT3ollol усtl,fèòc(fkt 57, с выхода которого снимаетл! ступенч гое напряжение Е)сс,. ."1,lH того. чтобы выходная частота циклокоп«сргopll была в целое число р 13 меньше

Bxo;llioH, на вход кольцевого распределителя 38 подастся сигнал с управляющего целочислсiiitnco делителя 39 частоты, на который поступас г последовательность импульсов от фор xl и рс>вятсл я-си нхронизатора 40. Коэффициент снижения входной частоты задается в двоичном коде, выработанном блоком

41 редукции частоты в соответствии с сигналом <ядя ия частоты.

Устройство работает следукпцнм обря:)ОМ.

Hkl ftcpBhtH Bxo.< vcTpoktcTB3 подается напряженис задания амплитуды выходного напряжения llèêëîêî«âcðòîðà Lg, на второй вход — напряжение задания частоты выходного напряжения (iy, причем каждому зняченик) напряжения Е)у- соответст«уст фиксиро«янный коэффициент снижения входной !<)стоты Е<, вырабатываемый блоко)i редукции частоты, и соответственно фиксированное значение частоты выход!цп.о напряжения преобразователя

При этом работа устройства на фиксированной частоте Осуществляется следующим образом (фиг. 4). Блоки 8 — 10, сихронизированные с питающей сетью по липсйным напряжениям L Е7, Е,ц вырябатыва<от импу.1! сы x правления 1-)В и 8, Е))чи8 Е1рь))<ц, L)tlag, Е1вых», ) )ььп», фазы которых определя;)отся значением напряжений L«1 и Е.!«сOOT«етствепно, при этом фазы выходных импульсоВ блоков 8 H 9 пз мена к)тся в cooTk)(тст«IJ kf со ступенчатым «ходным напряжением Е, «„, чем обеспечивается симметрия сред их зня5 !

О !

50 чений выходных напряжений 58 — 60 циклокон«сртора (фиг. 4а, в, д) при трехступен чатой аппроксих«<ции выходного напря>кеitt

Выходные импульсы управления Е в< >, Lf)ûõ f! блока 8 и Е)въп<9, L)B)1>.g блока 9 через элементы 2И 11 — 14, 2ИЛИ 15 и 16 и выходной усилитель 29 поступают в соответствии с тактовыми сигналами, формируемыми блоком 36, на управляющие входы пары 1 тиристоров, формирующих выходное напряжение первой фазы циклоконвертора (фиг. !б).

Импульсы управления LIyaa@Lgap6лока !О поступают на входы элементов 2И,1И 7 и

19, 18 и 20, где опи суммируются соответственно с выходными импульсами элементов

2И !3 и 12, 14 и !1. Суммарные последовательности импульсов с выхода элемснтов

2ИЛИ 17 — 20 в соответствии с сигналами блока 36 раздельного управления группами тиристоров через элементы 2И 21, 25. 22.

26, 23, 27 и 24, 28 и выходные хспл>!Тели

30, 33 и 31, 32 поступают на управля!ощие электроды пар 2, 5 и 3, 4 тиристоров, формирующих выходные напряжения низкой частоты соответственно второй и третьей фаз циклоконвертора. Распределение импульсов управления групп тиристоров пар 2, 5 и 3, 4, формирующих положительную и отрицательную полуволны выходного напряжения соответствующих фяз циклоконвертора. показано на фиг. 43, е.

Г!ри этом (фиг. 4а) положительная и. соответственно, отрицательная полуволны выходного напряжения первой фазы циклоконвертора формируются двукратным за псриод частоты сети включением каждого тиристора г)ары 1.

В двух других фазах циклоконвертора формирование положительной и соответственно отрицательной полуволны выходного напряжения осушествляется поочередным включением одноименных тиристоров пар

2, 5 (вторая фаза) и 3, 4 (третья фаза) два раза за период частоты сети (фиг. 4в, д).

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение качества выходного тока за c÷åò того, что в 1,3 — 1,6 раза снижается прерывистость и величина пульсаций выходного тока циклоконвертора из-за увеличения интервала проводимости тиристоров за период частоты сети при двукратном включении. что улучшает энергетические показатели и регу;!Ировочные характеристики привода на низких частотах. Снижаются также потери мощности двигателя на нагрев в ).3 — l.t) раза при частотном регулировании. Обеспечивается необходимая величина момента двигателя при меньшем токе «1.3 раза.

1169111

1169111

Составитель С. Лузанов

Редактор Е. Папп Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Заказ 4626/51 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, r. Ужгород, ул. Проектная, 4