Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашинных системах автоматики. Целью изобретения является повышение эффективности торможения двигателем. Электропривод переменного тока содержит двухфазный электродвигатель 1, импульсный полупроводниковый преобразователь 2, задатчик 6, блоки 7 фазового сдвига и блоки 8, 9 сравнения, индикатор 10 полярности входного сигнала, блок 11 формирования абсолютного значения, блок 12 управления и защиты, блок 13 гальваноразвязки, индикаторы 20 входного сигнала, 21 полярности напряжения сети, 22 состояния ротора. В электроприводе обеспечивается автоматический перевод электродвигателя в режим эффективного динамического торможения при достижении входным сигналом нулевого значения с последующим автоматическим отключением его от питающей сети при остановке ротора. Устройство обеспечивает линейные механические характеристики и плавное регулирование частоты вращения от нулевого до номинального значения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 Р 7 42

ЕИ ЯЗН.":."!

i»,1; .ЛЛ!йЦ!

Б/ >-1О I L

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4262730/24-07 (22) 16.06.87 (46) 23.10.89, Бю». !! !9 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В.и. Хрисанов, С.А. Белов и Д.А. Усаченко (53) 621.318.719.2(088.8) (56) Авторское свиде1ел. ство СССР

1!" 1300621, кл. Н 02 Р 7/36, 1983.

Авторское свидете.>bcTBo СССР !!> 1270861, кл. Н 02 P 7/42, 983. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕР ".1>" ННОГО ГОКА (57) Изобретение о тиос;. Tcs. к электротехнике и может быть:" . пользоваио в электромашинных систем»; автоматики. Целью изобретения я»ляется повышение эффективности торможения двигателем. Электропривод переменного тока содержит двухфазный электродви„.SU„, 1517108 А 1

2 гатель 1, импульсный полупроводниковый преобразователь 2, задатчик 6, блоки 7 фазового сдвига и блоки 8, 9 сравнения, индикатор 10 полярности входноro сигнала, блок 11 формирования абсолютного значения, блок 12 управления и защиты, блок 13 гальваноразвязки, индикаторы 20 входного с> нала, 2! полярности напряжния сети, 22 состояния ротора. В электроприводе обеспечивается автоматический перевод электродвигателя в режим эффективного динамического торможения при достижении входным сигналом нулевого значения с последующим автоматическим отключением его от питающей сети при остановке ротора. Устройство обес- >9 печивает линейные механические характеристики и плавное регулирование час- 1> тоты вращения от нулевого до номиналь- С ного значения. 2 ил.

1517108

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашинных системах автоматики, Целью изобретения является повышение эффективности торможения электродвигателем.

На фиг. I приведена структурная схема электропривода; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняк ние его работу.

Электропринод переменного тока содержит асинхронный двухфазный электродвигатель 1, импульсный полупроводниковый преобразователь 2, выполненный в виде трех послед вателвчо соединенных между собой дио;; о-транэисторньм ключей 3-5 TIppF ìå» ого тока, задатчик 6 входного с«г« л«а, блок 7 фазового сдвига, два л а 8 и 9 сравнения, индикатор 10 . олярности входного сигнала, блок формирования абсолютного значения ..::нного сигнала, блок 12 управления « з.b;«rbi, блок 13 гальванической раз я хи и усиления импульсов управления, д а логических элемента ИСКЛ10ЧА10ШГ1. И.11И 14 и 15, четыре логических элемен га 2И-НЕ 16-19, индикатор 20 входного сигнала, индикатор 21 полярности напряжения сети, индикатор 22 состояния ротора, дн.. логических элемента ЗИ-HE 23 и 24.

Крайний вывод перного диодно-транзисторного ключа 3 переменного тока связан с одной клеммой для подключения к сети переменного тока, параллельно выводам второго диодно-транзисторного ключа 4 переменного тока подсоединена первая фаза 25 обмотки асинхронного электродвигателя 1, один вывод 40 которой соединен с одним выводом второй фазы 26 обмотки электродвигателя 1, другой вывод которой через индикатор 22 состояния, ротора соединен со свободным выводом третьего диодно- 45 транзисторного ключа 5 переменного тока и с другой клеммой для подключения к сети переменного тока. Выход задатчика 6 входного сигнала соединен с входами индикатора 10 полярности вход50 ного сигнала и блока 11 формирования абсолютного значения входного сигнала, выход которого соединен с входом индикатора 20 входного сигнала и с первыми входами обоих блоков 8 и 9 сравнен«я, вторые входы которых соединены соответственно с выходами блока 7 фазового сдвига, входы которого обьед«пены с входами индикатора 21 полярности напряжения сети и соединены с клеммами для подключения к сети переменного тока. Выход индикатора 10 полярности входного сигнала соединен с первыми входами первого и второго логических элементов 2И-НЕ 16 и 17 и с входами третьего логического элемента 2И-НЕ 18, выход которого подключен к первому входу четвертого логического -лемента 2И-НЕ 19 и к третьему входу второго логического элемента ЗИ-НЕ 24, выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, первый вход которого подключен к выходу первого логического элемента 2И-НЕ 16, второй вход которого обьединен с вторым входом четвертого логического элеэлемента 2И-НЕ 19 и соединен с выходом первого блока 8 сравнения. Выход второго блока 9 сравнения соединен с вторым входом второго логического элемента ЗИ-НЕ 24 и с вторым входом второго логического элемента 2И-НЕ 17, выход которого соединен с первым входом первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, второй вход которого подключен к выходу четвертого логического элемента 2И-HE 19. Первый, второй и третий входы первого логического элемента ЗИ-НЕ 23 соединены соответственно с выходом индикатора 22 состояния ротора, с ныходом индикатора 21 полярности напряжения сети и с выходом индикатора 20 входного сигнала, а выход первого логического элемента ЗИ-НЕ 23 соединен с первым входом второго логического элемента ЗИ-HE 24. Выходы логических элементов ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ 14 и 15 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 13 гальванической развязки и усиления импульсов управления и с входами блока 12 управлении и защиты, выход которого подключен к третьему входу блока 13 гальванической развязки и усиления импульсон управления, выходы которого соединены с управляющими входами диодно-транзисторных ключей 3-5 переменного тока.

Электропринод переменного тока работает следующим образом.

При наличии входного сигнала, например положительной полярности (U,>0, фиг. 2), на выходе индикатора 10 полярности входного сигнала формирует5 1517108 ся сигнал логической 1, на выходе гичная работа устройства будет пмет» с пс:ка . пс:ка 11 формируется сигнал, по аб- место и при отрицательной полуволне солютному значению равный U, т.е.. напряжения питания. Под действием на(U ), а на выходе индикатора 20 пряжений U u U в двигателе 1 раз5

25 24 входного сигнала — сигнал логическо- вивается вращающий момент и его ротор

11л11 го 0 ° При этом на первые входы пер- вРащаетсЯ. ного и второго логических элементов Если теперь в некоторс и момент

2И-НЕ 16 и 17, на входы третьего ло- времени., например vt 1, входной сиггического элемента 2И-НЕ 18 и на пер- I0 нал U, станет равным нулю, то в рабовый вход второго логического элемен- те устройства произойдут следующие та ЗИ-НЕ 24 поступают сигналы логи- изменения, На выходе индикатора 10

11 1 11 ч е с ко и 1 . Н а выходах блоков 8 и 9 полярности входного сигнала по л в и тс я сравнения формируются прямоугольные сигнал логического "0 1", а н а выходе

11 импульсы U<, (фиг. 2) со скваж- 15 индикатора 20 входного сигнала — сигностью определяемой абсолютным значе- нал логической ")", При этом на вынием входного сигнала и смещенных по ходах блоков 8 и 9 сравнения будут фазе +1il4 и - /4 относительно напря- присутствовать сигналы единичного жения сети U „ в соответствии с опор- уровня. ными сигналами 0 и U, поступающими 20 На выходе индикатора 21 полярности с выходов блока 7 фазового сдвига напряжения сети формируется сигнал (фиг. 2). Две последовательности им- логической "1", который поступает на пульсов 118 и U> поступают на вторые второй нход первого логического элевходы первого и четвертого логиче-кгх мента ЗИ-НЕ 23. Поскольку к моменту элементов 2И-НЕ 16 и 19 и на вторые 25 vt = a(по фазе 26 обмотки электродвивходы второго логического элемента гателя I протекал ток 1, то на ны24 1

24 и второго логического эле- ходе индикатора 22 состояния ротора мента 2И-НЕ 17

И- Е 17 и в зависимости от вы- будет сформирован сигнал логической ходного сигнала индикатора 10 поляр- . "1 . В результате на всех трех входах ности входного сигнала проходят на первого логического элемента ЗИ-НЕ 23 выхо ы пе ного ды перного и второго логических

30 присутствуют единичные сигналы и на элементов ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ 14 и 15 его выходе сформируется сигнал логиUI4 и U (фиг. 2) . Данные сигналы, а ческого "011, который поступает на также сигнал, формируемый на выходе первый вход второго логического элеблока 12 управления и защиты (U мента ЗИ-НЕ 24. С учетом сигналов на фиг. 2) проходят через блок 13 галь- 35 выходах блоков 8 и 9 сравнения и инваническои развязки и усиления им- дикатора IO полярности входного сигпульсов упранления на управляющие наЯЫ, на управляющих входах диодновходы диодно-транзисторных ключей 3-5 транзисторных ключей 3-5 сформируютпеременного тока. В интернале d1(at (e ся сигналы, под действием которых вто ой о оторой диодно-транзисторный ключ 4 третий диодно-транзисторный ключ 5

40 будет выключен, а пе вый 3 и т етий 5 уд, первыи 3 и третий 5 кажется во включенном состоянии и диодно-транзисторные ключи — включе- .будет nIYHTHpoBaTb вторую фазу 26 обны. При этом к пе ной фазе 25 обмот р ерной фазе 25 обмотки мотки электродвигателя 1, первый диодно-транзисторный ключ 3 останется во включенном состоянии, а второй диВ интервале d й.К (d т етий ио но- одно-транзисторный ключ 4 — в выклютранзисторный ключ 5 будет выключен

1 ченном. В этом состоянии первый и а пеРвый 3 и втоРой 4 ключи — включе- второй диодно-транзисторные ключи 3 и 4 находятся до изменения знака поОЛНЫ HaIIPIIIKeHHR мотки злектроднигателя 1 р днигателя 1 (I 2, Фиг.2). изменения уровня выходного сигнала

В интервалах 0 (ыt (Ы индикатора 21 полярности напряжения

14(ж (II второй 4 и третий 5 ключи сети. При U = 0 и неизменных сиг21 включены, а первый диодно-транзистор- налах на первом и третьем входах люч 3 выключен, при этом фазы 25 первого логического элемента ЗИ-НЕ 23

55 и 26 обмотк э

2 бмотки электродвигателя 1 ока- на его выходе появится сигнал логизываются замкнутыми накоротко и от- ческой "t", что приводит к выключеключенными от питающей сети. Анало- нию перного диодно-транзисторного

1517108

KJIIo 1 1 1 1 Рклю 1е!шю 11 1 op(!! п лиодно транзисторного ключа 4, я третий диодно-транзисторный ключ 5 при этом (с г,1t. гся во включенном состоянии. Таким образом, осуществляется противофазная работа первого 3 и второго 4 диодно-транзисторных ключей при постоянно включенном третьем диоднотранзисторном ключе 5, обеспечивая

oJIIInI1n 1уnåðIIoäíîå выпрямление напряжЕНИЯ 1П1таНИЯ, ПРИКЛаДЫВаЕМОГО К ПЕРвой ф; эг 25 обмотки электродвигателя l и непрерывное протекание в ней однополярного тока i . В двигателе возникает режим динамического торможения, интенсивность которого обеспечивается за счет высокого уровня вы30 прямленного тока

Р процессе торможения частот» вращения ротора п уменьшается. При ос1 танов ге ротора в некоторый момент време1п. cdt = d напряжение Б. стано2 2 вится равным 0, что приводит к формировянию на выходе первого логичес кого элемента ЗИ-НЕ 23 сигнала "1".

При этом обеспечивается выключе— ние первого диодно-транзисторного клк— ча 3 и включение второго 4 и третьего 5 диодно-транзисторных ключей.

Фазы 25 и 26 двигателя 1 замыкаются и коротко и отключаются от питаю цей сети. Таким образом, при нулевом входном сигнале и при нулевой .частотс вращения ротора n < = 0 заканчивается

35 процесс торможения двигателя 1 и он отключается от сети. В течение паузы

Ыг(Г1й С К.г ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ ПИтаЮЩЕй СЕти не расходуется.

ЕСЛИ В МОМЕНТ ВРЕМЕНИ Г1Г =сс „ ВНОВЬ

40 появляется входной сигнал, например

U„ (О, то на выходах гп1дикатора 10

11олярности входного сигнала и индикаторя 20 входного сигнала появится сигнал логического "0". При этом независимо от сигналов на первом и втором

45 входах первого логического элемента

3И-НЕ 23 на его выходе сформируется сигнал логической "1", обеспечивая работу электродвигателя 1 в двигательном режиме. На интервалеа,cut с Ыо вклю- 50 чается первый 3 и третий 5 диоднотранзисторные ключи, а на интервале vt с a(- первый 3 и второй 4 ди9 <о одно-транзисторные ключи, В результате изменения порядк;! следования фаз первых гармонических составляющих напряжений U .,5 и Г < по сравнению с аналогичными напряжениями при П О в двигателе ) раэвивает1 ся момент nðîòèâîïîëîæíoãî знака и он реверсируется.

Таким образом, в электроприводе переменного тока обеспечивается автоматический перевод двухфазного асинхронного электродвигателя в режим эффективного динамического торможения при достижении входньм сигналом нулевого значения с последующим автоматическим отключением его от питающей сети при остановке ротора. В электроприводе сохранены все функциональные возможности и свойства, присущие известному устройству, а именно линейность механических характеристик и плавное регулирование частоты вращения электродвигателя от нулевого до номинального значения при обеспечении постоянного и равного $ /2 угла фазового сдвига между симметрично регулирусмь ми напряжениями (токами) статорпых обмоток двигателя. Повышение эффективности торможения электродвигателя достигается без изменения силовой части устройства — импульсного полупроводникового преобразователя, à cJlp" довательно, при практически тех же ма coгабаритных показателях.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Злектропривод переменного тока, содержащий асинхронный двухфазный электродвигатель, импульсный полупроводниковый преобразователь, выполненный в виде трех последовательно соединенных между собой диодно-транзис-торных ключей переменного тока, задатчик входного сигнала, блок фазового сдвига, два блока сравнения, индикатор полярности входного сигнала, блок формирования абсолютного значения входного сигнала, блок управления и защиты, блок гальванической развязки и усиления импульсов управления, два логических элемента ИСКЛ10ЧЛЮЩЕЕ

ИГ1И, четыре логических элемента 2И-НЕ, крайний вывод первого диодно-транэисторного ключа переменного тока связан с одной клеммой для подключения к сети переменного тока, параллельно выводам вт рого диодно-транзисторного ключа г pременного тока подсоединена первая фаза обмотки асинхронного электродвигателя, один вывод которой соединен с одним выводом второй фазы обмотки асинхронного электродвигате1517

108

9 ля, свободный вывод третьего диоднотранэисторного ключа переменного тока соединен с другой клеммой для подключения к сети переменного тока, выход э датчика входного сигнала соединен 5 с входами индикатора полярности входного сигнала и блока формирования абсолютного значения входного сигнала

1 выход, которого подключен к первым входам блоков сравнения, вторые входы

10 которых соединены соответственно с выходами блока фазового сдвига, входы которого подключены к клеммам для подключения к сети переменного тока 15 выход индикатора полярности входного сигнала соединен с первыми входами первого и второго логических элементов 2И-НЕ и с входами третьего логического элемента 2И-НЕ, выход которо- 20

ro соединен с первым входом четвертсго логического элемента 2И-HF., второй вход которого объединен с вторым входом первого логического элемента

2И-НЕ и подключен к выходу первого блока сравнения, выход второго блока сравнения соединен с вторым входом второго логического элемента 2И-НЕ, выход которого подключен к первому входу первого логического элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого

30 соединен с выходом четвертого логического элемента 2И-НЕ, выход первого логического элемента 2И-НЕ соединен с первым входом второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы З5 логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами блока гальванической развязки и усиления импульсов управления и с входами блока управления и защиты, выход которого подключен к третьему входу блока гальванической развязки и усиления импульсов управления, выходы которого соединены с управляющими входами диодно-траэисторных ключей переменного тока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности торможения, в него введены индикатор входного сигнала, индикатор полярности напряжения сети, индикатор состояния ротора, два логических элемента ЗИ-НЕ, входы индикатора состояния ротора соединены соответственно с другим выводом второй фазы обмотки асинхронного электродвигателя и со свободным рыводом третьего диодно-транзисторного ключа переменного тока, а выход индикатора состояния ротора соединен с первым входом первого логического элемента ЗИ-НЕ, выхЬд которого соединен с первым входом второго логик . кого элемента ЗИ-НЕ, второй и тре входы которого соединены соответстн..чно с выходом второго блока сравнения и с выходом третьего логического эпн— мента 2И-НЕ, выход второго логическ го элемента ЗИ-НЕ соединен с вторым входом второго логического элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы индикатора полярности напряжения сети подключены к входам блока фазового сдвига, а выход индикатора полярности напряжения сети соединен с вторым входом первого логического элемента ЗИ-НЕ, третий sxup которого подключен к выходу индикатора входного сигнала, вход которого соединен с выходом блока формировани абсолютного значения входного сигнала.

1517108 ъе ai - Я ч Р М ц Ъ

=й = -в =в. =: "- = . Д

Составитель С. Позднузов

Редактор Г. Гербер Техред А.Кравчук Корректор Т. Колб

Заказ 6399/55 Тираж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Про .зьодственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина 10