Вентильный электропривод с непосредственным питанием от сети переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей. Указанная цель достигается тем, что в вентильном электроприводе питание каждой из трех гальванически развязанных обмоток синхронной машины (СМ) 2 осуществляется от соответствующей фазы трехфазной сети через один из мостовых коммутаторов 4, 5, 6, выполненных на ключах с двусторонней проводимостью. Коммутатор выполняет также функцию выпрямителя благодаря блоку 15 управления коммутатором, анализирующему полярность питающего напряжения с помощью компараторов 16, 17, 18. В электроприводе реализована позиционно-зависимая широтно-импульсная модуляция фазных напряжений СМ 2 с помощью цифрового датчика 7 угла, постоянного запоминающего устройства 8 и широтно-импульсных модуляторов 9, 10, 11. Управление частотой вращения СМ 2 осуществляется с помощью управляемого делителя 12 частоты. 3 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

+ (=Фг"ь"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 3984109/31-07

F (22) 09.12.85 (46) 15.08.90. Бюл. N 30 (71) Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина (72) Л.И.Матюхина, А.С.Михалев.

С.Н.Сидорчук и И.М.Чушенков (53) 621.313.2.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1144201, кл. Н 02 К 29/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1244779, кл. Н 02 К 29/06, 28.05.85. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С HE—

ПОСРЕДСТВЕННЫМ ПИТАНИЕМ ОТ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей. Указанная цель достигается тем, что в вентильном электроприводе пита„„SU„, 1585880 (51)5 Н 02 К 29/06 Н 02 Р 6/00

2 ние каждой из трех гальванически развязанных обмоток синхронной машины (СМ) 2 осуществляется от соответствующей фазы трехфазной сети через один из мостовых коммутаторов 4, 5, 6, выполненных на ключах с двусторонней проводимостью. Коммутатор выполняет также функцию выпрямителя благодаря блоку 15 управления коммутатором, анализирующему полярность питающего напряжения с помощью компараторов 16, 17, 18. В электроприводе реализована позиционно-зависимая широтно-импульсная модуляция фазных напряжений CM 2 с помощью цифровбго датчика 7 угла, постоянного запоминающего устройства 8 и широтно-импульсных модуляторов 9, 10, 11. Управление частотой вращения СМ 2 осуществляется с помощью управляемого делителя 12 частоты.. 3 ил., 1 табп.

1585880

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с цифровым управлением.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 изображена функциональная схема вентильного электропривода с непосредственным питанием от сети 10 переменного тока; на фиг. 2 — функциональная схема мостового коммутатора, на фиг. 3 — схема ключа коммутатора.

Вентильный электропривод с непосредственным питанием от сети переменного тока содержит трехфазный трансформатор 1, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока, трехфазную синхронную машину 2, каждая гальванически развязанная обмотка которой выводами 3 подключена к одному из мсстовых коммутаторов 4, 5 и 6,, цифровой датчик угла .7, вал которого соединен с ва- 25 лом трехфазной синхронной машины 2, а выход датчика угла 7 — к адресному входу постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 8, кодовые выходы которого подключены к информационным входам соответствующих широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 9, 10 и

11. Тактирующие входы ШИМ 9, 10 и 11 подключены к выходу управляемого делителя частоты 12, кодовый вход которого является входом управления, а тактирующий вход делителя частсты

12 подключен к генератору импульсов

13. Электропривод содержит также реверсор, выполненный на элементах

И 14, и логический блок 15 управления, подключенный к входам коммутаторов 4, 5 и 6. ПЗУ 8 дополнительнс снабжено знаковыми входами, а логический блок 15 управления выполнен

45 трехканальным с тремя входами и че тырьмя выходами по каждому каналу и содержит в каждом канале компаратор

16 (17, 18), три логических элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, 20 и 21 (22, 23, 24 и 25, 26, 27) и два инвертора 28, 50

29 (30, 31 и 32, ЗЗ) .

Знаковые входы ПЗУ 8 подключены к входу реверсора 14, каждый выход которого подключен к первым входам первого и второго логических элементов ИСКЛЮЧАКЧ ЕЕ ИЛИ 19 и 20 (22, 23 и 25, 26) соответствующего канала логического блока 15 управления, второй вход каждого первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19, 22 и 25 подключен к выходу соответствующего

IIIHM 9, 10 и 11. В каждом канале ло.— гического блока 15. Управления выход первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 (22, 25) подключен к первому входу третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21 (24, 27), выход которого подключен к входу первого инвертора 28 (30, 32) и является первым выходом соответствующего канала. Выход второго логичес- . кого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20 (23, 26) подключен к входу второго инвертора 29 (31, 33) и является вторым выходом соответствующего канала. Выходы первого 28 (30, 32) и второго 29 (31, 33) инверторов являются соответстьенно третьим и четвертым выходами соответствующего канала логического блока управления 15. Второй вход второго логического элеменI та ИСКЛЮЧАЛЦЕЕ ИЛИ 20 (23, 26) подключен к выходу компаратора 16 (17, 18), вход r«торого подключен к одному из силовых входов соответствующего коммутатора. Выводы каждой фазы вторичной обмотки трехфазного трансформатора 1 подключены к силовым входам соответствующего коммутатора

4, 5, б °

ПЗУ 8 содержит коды гармонических функций (2 — 1) /з п(д р+ — II i) /;

Р 2

sign f»n(d+ — 3 Il i) ) rue P разряд ность ШИМ 9, 10, 11; Д - выходной код цифрового датчика 7 угла, 1, 2, 3.

Вентильный электропривод, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом.

Код д угла поворота вала синхронной машины 2 поступает с выхода цифрового датчика 7 угла на адресные входы ПЗУ 8. Коды (2 — 1) /sin(c3(P+

2.

+ — H i)/ с выхода ПЗУ 8 записываются в 1ПИМ 9, 10, 11 i-й фазы с частотой

Е . При этом коэффициент заполнения импульсов ШИМ i-й фазы, составляет

J sin(dg+ — YI i) / (2 — 1)

2 .,р

1 1

К (1)

И

При этом частота импульсов IHM 9, 10, 11 f> выбирается в соответствии с соотношением

f„

f (2" — 1) (2 — 1

Сигнал s может быть найден для -й фазы так: где f — частота генератора 13, и — разрядность управляемого де- 5 лителя 12 частоты.

Частота импульсов управляемого делителя 12 частоты f. составляет .п (3) f f., ag

Логический блок 15 управления осуществляет обработку сигналов е, h

s соответственно с выхода компаратора 16 (17, 18), выхода ШИМ 9, 10, 1 1 и выхода реверса 14 и формирует сигналы управления ключами 34 (фиг,2) коммутаторов 4, 5, 6 в соответствии с таблицей, где А, В, С, D — сигналы управления ключами 34 (фиг.2) коммутаторов 4, 5, 6.

1

Логические переменные е, h, s определяются следующим образом. 30

Выходной сигнал е компаратора 16 (17, 18) равен логическому нулю при отрицательном напряжении на его входе и логической единице в против-. ном случае. Значение h выходного сигнала НИМ 9 (10, 11), равное единице, 35 определяет протекание тока в первой второй, третьей фазе синхронной машины, h = 0 соответствует динамическому торможению синхронной машины 4О путем короткого замыкания i-й фазы.

Значение s сигнала направления тока фазы определяет протекание укаэанного тока слева направо (фиг.2) при

s = 0 и справа налево в противном 45 случае.

Из таблицы получены минимизированные логические уравнения для синтеза логического блока 15 управления

А = e(hs + hs) + e(sh + sh) е Э (s (+)h), 50

Вентильный электропривод с непосредственным питанием от сети переменного тока, содержащий трехфазную синхронную машину, каждая гальвани55 чески развязанная обмотка которой подключена к отдельному мостовому коммутатору, цифровой датчик угла, вал которого соединен с валом трехфазной синхронной машины, а выход (5) C=es+

es=e9s, B=e&(s h), D--еФз где 4 g — код модуля управляющего воздействия.

Следовательно, результирующее значение коэффициента у составляет у= 2 > isin(М+ — -) (4)

8g 2

Единичное значение логических переменных А, В, С, D определяет замкнутое состояние ключей 34 и наоборот.

s = sing dg EB sing (sin(Л Ч1 +

+ — Т(д))

/ что задает реверс вентильного привода при sing dg = 1 путем одновременного ,инвертирования сигналов s всех фаз, что приводит к перемене направления тока во всех фазах и смене знака вращаю111его момента синхронной машины 2.

Сигнал sign (sin(d(p+, — 11 i)) снимается 3 с выхода i-го знакового разряда

ПЗУ 8. Таким образом, в соответствии с укаэанным алгоритмом функционирования логического блока 15 управления направление тока фаз определяется сигналом з и не зависит от полярности переменного напряжения, поступающего на коммутаторы 4, 5 и 6, которые в приводе выполняют одновременно функции выпрямителей переменного напряжения и реализованы на ключах с двусторонней проводимостью (симисторы, полевые транзисторы), Один из вариантов схемы ключа 34 на транзисторе с индуцированным каналом приведен на фиг ° 3, Использование в составе логического блока 15 управления компараторов, анализирующих полярность переменного напряжения, позволяет совместить функции коммутатора и выпрямителя, исключив тем самым из схемы привода дорогостоящие силовые диоды и сглаживающие фильтры. Кроме того, влияние пульсаций среднего значения напряжения фазы на вращающий момент незначительно, так как коммутаторы питаются от различных фаз трехфазной сети переменного тока, что приводит к взаимной компенсации вариаций вращающего момента, обусловленных отдельными фазами синхронной машины.

Формула изобретения

1585880 подключен к адресному входу постоянного запоминающего устройства, кодовые выходы которого подключены к информационным входам соответствующих широтно-импульсных модуляторов, тактирующие входы которых подключены к выходу управляемого делителя час тоты, кодовый вход которого является ! входом управления, а тактирующий вход ,подключен к генератору, реверсор, . логический блок управления, подключенный к входам коммутаторов, и силовой трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого предназначена для подключения к сети, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, постоянное запоминающее устройство дополнительно снабжено знаковыми выходами, а логический блок управления выполнен трехканальным с тремя входами и четырьмя выходами по каждому каналу, и содержит в каждом канале компаратор, три логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два инвертора, знаковые выходы постоянного запоминающего устройства подключены к входу реверсора, каждый выход которого подключен к первым входам первого и второго логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соответствующего канала логического блока управления, второй вход каждого первого логического элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к выходу соответствующего широтно-импульсного

% е h s А В С D

1 О 1

О 1 О. 0 0 1

1 1 О

0 1 0

1 0 1

1 1 0

О О 1

О О О

ЗО О О 1

О 1 0

0 1 1

1 О О

1 О. 1

1 1 1 модулятора, и в каждом канале логического блока управления выход первого логического элемента ИСКЛЙЧАНЙ1ЕЕ

ИЛИ подключен к первому входу третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход которого подключен к входу первого инвертора, и является первым выходом соответствующего канала, выход второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к входу второго инвертора и является вторым выходом соответствующего канала, выходы первого и второго инверторов являются соответственно третьим и четвертым выходами соответствующего канала, а второй вход второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к выходу компаратора, вход которого подключен к одному из силовых входов соответствующего коммутатора, выводы каждой фазы вторичной обмотки трехфазного трансформатора подключены к силовым входам

25 соответствующего коммутатора.

1585880

Составитель А.Иванов

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Малец

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 2331 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †издательск комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101