SU1543527A1 - Ac electric drive - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к вентильным двигател м с искусственной коммутацией. Цель изобретени  - упрощение и повышение надежности. Электропривод переменного тока содержит тиристорный мостовой выпр митель 1, подключенный к сети через насыщающиес  реакторы 9, 10, 11, мостовой инвертор на тиристорах 3-8, соединенный через сглаживающий дроссель с упом нутым выпр мителем, вентильный двигатель 15, питаемый от упом нутого инвертора и имеющий на валу датчик положени  ротора 16 и тахогенератор 17. Насыщающиес  реакторы 9, 10, 11 снабжены вторичными обмотками 12, 13, 14, включенными между выходными выводами инвертора и выводами статорной обмотки двигател . Такое выполнение реакторов позвол ет обеспечить коммутацию инвертора при малых частотах вращени . 1 ил.The invention relates to electrical engineering, in particular to valve motors with artificial switching. The purpose of the invention is to simplify and increase reliability. The AC motor drive contains a thyristor bridge rectifier 1 connected to the network through saturating reactors 9, 10, 11, a bridge inverter on thyristors 3-8 connected through a smoothing choke to the rectifier, valve motor 15 fed from said inverter and having on the shaft a rotor position sensor 16 and a tachogenerator 17. Saturated reactors 9, 10, 11 are equipped with secondary windings 12, 13, 14 connected between the output terminals of the inverter and the stator winding terminals of the engine. Such an embodiment of the reactors allows the inverter to be switched at low rotational frequencies. 1 il.

Description

1one

(21)4402476/24-07(21) 4402476 / 24-07

(22)04.04.88(22) 04/04/88

(46) 15.02.90. Бюл. № 6(46) 02.15.90. Bul № 6

(71)Горьковский политехнический институт(71) Gorky Polytechnic Institute

(72)Г.Г. Магазинник(72) G.G. Shopkeeper

(53)62-83:621.313.13.014.2:621.382(53) 62-83: 621.313.13.014.2: 621.382

(088.8)(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР V 1280688, кл. Н 02 Р 6/02, 1984.(56) USSR Author's Certificate V 1280688, cl. H 02 R 6/02, 1984.

За вка Японии № 62-141993, кл. Н 02 Р 6/02, 25.06.87.For Japan No. 62-141993, cl. H 02 R 6/02, 06/25/87.

(54)ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(54) AC ELECTRIC DRIVE

(57)Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к вентильным двигател м с искусственной коммутацией . Цель изобретени  - упрощение(57) The invention relates to electrical engineering, in particular, to artificial commutating valve motors. The purpose of the invention is to simplify

и повышение надежности. Электропривод переменного тока, содержит тирис- торный мостовой выпр митель 1, подключенный к сети через первичные обмотки 9-11 насыщающихс  реакторов, мостовой инвертор на тиристорах 3-8, соединенный через сглаживающий дроссель с указанным выпр мителем, вентильный двигатель 15, питаемый от инвертора и имеющий на валу датчик 16 положени  ротора и тахогенератор 17. Насыщающиес  реакторы снабжены также вторичными обмотками 12-14, включенными между выходными выводами инвертора и выводами статорной обмотки двигател . Такое выполнение реакторов позвол ет обеспечить коммутацию инвертора при малых частотах вращени . 1 ил.and increase reliability. The AC drive contains a thyristor bridge rectifier 1 connected to the network through the primary windings of 9-11 saturating reactors, a bridge inverter on thyristors 3-8 connected through a smoothing choke with the specified rectifier, a valve motor 15 powered by an inverter and It has a rotor position sensor 16 and a tachogenerator 17 on the shaft. Saturated reactors are also provided with secondary windings 12-14 connected between the output terminals of the inverter and the stator winding terminals of the engine. Such an embodiment of the reactors allows the inverter to be switched at low rotational frequencies. 1 il.

ii

(Л(L

II

елate

ЈъЈъ

СОWITH

OiOi

1C 11C 1

«з№«З№

IBIB

Wif1 tbWif1 tb

Г- zzGzz

фf

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к электропрн- водам на базе вентильного двигател .The invention relates to electrical engineering, in particular to electrically based water based on a valve motor.

Цель изобретени  - упрощение и по- ношение надежности вентильного двига- .The purpose of the invention is to simplify and reduce the reliability of the valve motor.

На чертеже представлена схема электропривода переменного тока.The drawing shows a diagram of the AC drive.

Электропривод содержит мостовой TH р сторный выпр митель 1, соединенный вводными выводами через сглаживающий дроссель 2 с мостовым инвертором на тиристорах 3-8, а входными выводами через первичные обмотки 9-11 насыщаю- щцхс  двухобмоточных реакторов подключённый к сети переменного тока.Вторичные обмотки 12-14 насыщающихс  реакторов включены между выходными вы- вэдами инвертора и выводами обмотки статора двигател  15. На валу двига- тгл  укреплены датчик 16 положени  ротора и тахогенератор 17. Многоканальна  логическа  схема 18 управле- в каждом канале содержит два ло- гйческих элемента И 19 и 20, эле- МЁНТ ИЛИ-НЕ 21 и релейный элемент 22, причем выход датчика 16 положени  рртора подключен к первым входам элементов И 19 и 20. Второй первого элемента И 19 соединен с пр мым, а второй вход второго эле- И 20 - с инверсным выходами элемента ИЛИ-НЕ 21, вход которого Через релейный элемент 22 соединен с выходом тахогенератора 17. Третий в|ход элемента И 20 подключен к выходу системы 23 импульсно-фазового управлени  выпр мителем 1, а выходы Элементов И 19 и 20 объединены и Лодключены к одному из входов системы 24 импульсно-фазового управлени  Инвертором на тиристорах 3-8. К второму входу системы 24 и к входу сис- ремы 23 подключен выход системы 25 Автоматического регулировани  вентильного двигател .The drive contains a bridge rectifier rectifier 1, connected by input leads through a smoothing choke 2 to a bridge inverter on thyristors 3–8, and input leads through primary windings 9–11 of saturating double winding reactors connected to an AC network. Secondary windings 12– 14 saturable reactors are connected between the output side of the inverter and the stator winding pins of the motor 15. On the motor shaft, the rotor position sensor 16 and tachogenerator 17 are fixed. Each multichannel logic circuit 18 is controlled the channel contains two logical elements AND 19 and 20, the element MENT or OR 21 and the relay element 22, and the output of the sensor 16 of the position of the relay is connected to the first inputs of the elements 19 and 20. The second of the first element I 19 is connected to the forward, and the second input of the second EI 20 - with the inverse outputs of the element OR-HE 21, whose input Through the relay element 22 is connected to the output of the tachogenerator 17. The third in | course of the element I 20 is connected to the output of the system 23 of the pulse-phase control of the rectifier 1, and the outputs of the elements and 19 and 20 are combined and connected to one of the inputs of the system 2 4 pulse-phase control Inverter on thyristors 3-8. To the second input of the system 24 and to the input of the system 23, the output of the system 25 of the automatic control of the valve motor is connected.

Электропривод работает следующим образом.The drive works as follows.

По сигналу Uy из системы 25 автома тического регулировани  импульсы на выходе системы 23 импульсно-фазового управлени  начинают сдвигатьс  в сторону уменьшени  угла отпирани  тиристоров d , т.е. в сторону увеличе- Пи  выпр мленного напр жени  выпр мител  1. Эти же импульсы попадают и на вход элемента И 20, на двух других входах которого присутствуют логические единицы с датчика 16 положени  ротора и с инверсного выхода элемента ИЛИ-НЕ 21„ Схема дл  простоты описани  выполнена однолинейной. На самом деле датчик положени  ротора имеет шесть выходных каналов (по числу тиристоров инвертора) и, соответственно , элементов И 19 и 20 тоже шесть. При наличии трех единиц на входе соответствующего элемента И 20 на его выходе по вл етс  логическа  единица, котора  преобразуетс  системой 24 импульсно-фазового управлени  в отпирающие импульсы на соответствующие тиристоры 3-8 инвертора. Фаза этих импульсов, т.е. угол включени  инвертора, определ етс  пол рностью сигнала управлени  Uy, поступающего из блока 25 на второй вход системы 24. Если U,. положительно, что соответствует двигательному режиму привода , фаза импульсов соответствует ин- верторному режиму ( d 150 эл.град.). При отрицательном Uy импульсы на инвертор поступают с углами 0 , т.е. инвертор переводитс  в выпр мительный режим. При этом выпр митель 1, наоборот, отпираетс  с Т, т.е. работает в инверторном режиме. Пусть по сигналу (единица) с элемента И 20 включились (в соответствии с положением ротора) тиристоры 5 и 6 инвертора. Тогда ток течет по цепи: плюс выпр мител  1 - дроссель 2 - тиристор 5 - обмотка 12 реактора - две фазы двигател  15 - обмотка 14 реактора - тиристор 6 - минус выпр мител  1. Двигатель 15 начинает поворачиватьс . При очередном совпадении импульсов из системы 23 импульсно-фазового управлени  и с датчика 16 поворота ротора включаетс  элемент И 20 (соответствующий канал) и через систему 24 отпираетс  соответствующий тиристор инвертора, например 4, При этом в выпр мителе 1 также происходит коммутаци  соответствующих тиристоров, в результате чего обмотка 10 реактора оказываетс  под линейным напр жением сети. Это напр жение (с понижающим коэффициентом трансформации ) трансформируетс  во вторичную обмотку 13 реактора плюсом к фазной обмотке двигател  15, а минусом - к катоду тиристора 4. Под действием напр жени  обмотки 13 ток через тиристор 4 увеличиваетс , а через тиристор 5 уменьшаетс , т.е. происходит коммутаци  тока из одной фазы двигател  в другую. В это же врем  в выпр мителе 1 также происходит коммутаци  соответствующих тиристоров, но пока реактор не насыщен, завершитьс  она не может, так как ток в первичной обмотке ненасыщенного реактора равен сумме тока намагничивани  и тока вторичной обмотки 13 (приведенного к пер вичной обмотке), т.е. меньше фазного тока выпр мител  1. После завершени  коммутации инвертора происходит насыщение реактора, индуктивное сопротивление обмотки 10 падает практически до нул  и процесс коммутации выпр мител  быстро завершаетс . Далее процесс коммутации повтор етс  аналогично описанному и с ростом сигнала с блока 25 двигатель 15 разгон етс . При достижении двигателем скорости пор дка 15% от номинальной ЭДС тахоге- нератора становитс  достаточной дл  срабатывани  релейного элемента 22 и логическа  единица с выхода элемен- та ИЛИ-НЕ 21 поступает на элемент И 19, а логический нуль - на элемент И 20. В результате сигналы с датчика 16 положени  ротора проход т в систему 24, мину  элемент И 20. Коммутаци  инвертора происходит естественным путем за счет ЭДС двигател . ЭДС во вторичных обмотках реакторов продолжает наводитьс  в моменты коммутаций тиристоров выпр мител  1, однако, если эти моменты не совпадают во времени с моментами коммутаций инвертора , то ЭДС реакторов не сказываетс  на процессе коммутации, а если совпадают, то оказывает ускор ющее действие, уменьша  врем  коммутации инвертора.According to the signal Uy from the automatic control system 25, the pulses at the output of the system 23 of the pulse-phase control begin to shift towards decreasing the angle of unlocking of the thyristors d, i.e. in the direction of increasing - PI of rectified voltage of rectifier 1. These same pulses go to the input of element AND 20, on the other two inputs of which there are logical units from the rotor position sensor 16 and from the inverse output of the element OR NOT 21 "Scheme for simplicity The description is single line. In fact, the rotor position sensor has six output channels (according to the number of inverter thyristors) and, accordingly, elements 19 and 20 are also six. When there are three units at the input of the corresponding element AND 20, a logical unit appears at its output, which is converted by the system 24 of the pulse-phase control to the enabling pulses to the corresponding thyristors 3-8 of the inverter. The phase of these pulses, i.e. the inverter switch-on angle is determined by the polarity of the control signal Uy, coming from block 25 to the second input of system 24. If U ,. positively, which corresponds to the motor mode of the drive, the phase of the pulses corresponds to the invertor mode (d 150 el.grad.). With negative Uy, the pulses arrive at the inverter with angles of 0, i.e. the inverter is rectified. In this case, rectifier 1, on the contrary, opens with T, i.e. works in inverter mode. Let the signal (unit) from the element And 20 included (in accordance with the position of the rotor) thyristors 5 and 6 of the inverter. Then the current flows along the circuit: plus rectifier 1 - choke 2 - thyristor 5 - winding 12 of the reactor - two phases of the engine 15 - winding 14 of the reactor - thyristor 6 - minus rectifier 1. Engine 15 starts to turn. At the next coincidence of the pulses from the system 23 of the pulse-phase control and the rotor rotation sensor 16, the element 20 is turned on (the corresponding channel) and the corresponding inverter thyristor, for example 4, is unlocked through the system 24, the corresponding thyristors switching in the rectifier 1, resulting in the winding 10 of the reactor being under the linear voltage of the network. This voltage (with a reduction ratio) is transformed into the secondary winding 13 of the reactor to the phase winding of the engine 15, and minus to the cathode of the thyristor 4. Under the action of the voltage of the winding 13, the current through the thyristor 4 increases, and through the thyristor 5 decreases, t. e. current is switched from one motor phase to another. At the same time, the corresponding thyristors also switch in rectifier 1, but until the reactor is saturated, it cannot be completed, since the current in the primary winding of the unsaturated reactor is equal to the sum of the magnetizing current and the secondary winding 13 (reduced to the primary winding), those. less phase current of rectifier 1. After completing the inverter switching, the reactor is saturated, the inductive resistance of the winding 10 drops to almost zero and the rectifier switching process is quickly completed. Further, the switching process is repeated as described above and as the signal from block 25 increases, the engine 15 accelerates. When the motor reaches a speed of 15% of the nominal emf of the tachogenerator, it becomes sufficient to operate the relay element 22 and the logical unit from the output of the OR-NOT 21 element is fed to the element 19 and the logical zero to the element 20. As a result The signals from the sensor 16 of the rotor position are passed to the system 24, the element I 20 passes. The switching of the inverter occurs naturally due to the EMF of the motor. The EMF in the secondary windings of the reactors continues to be induced at the moments of switching thyristors of rectifier 1, however, if these moments do not coincide in time with the switching times of the inverter, then the EMF of the reactors does not affect the switching process, and if they coincide, it has an accelerating effect, reducing the time switching inverter.

Таким образом, предлагаемый электропривод практически без какого-либо усложнени  силовой цепи и системы управлени  вентильным двигателем (введены лишь вторичные обмотки реакторов ) позвол ет не только осуществить успешную коммутацию инвертора при трогании и на малых частотах вращени  двигател , но и одновременно обеспечивает ускоренную коммутацию инвертора (уменьшает угол коммутации) что, в свою очередь, увеличивает использование инвертора.по напр жению. Необходимость совпадени  коммутаций выпр мител  и инвертора не  вл етс  недостатком, так как при малых частотах вращени  двигател  всегда име.Thus, the proposed electric drive practically without any complication of the power circuit and control system of the valve engine (only the secondary windings of the reactors are introduced) allows not only to successfully switch the inverter when starting and at low frequencies of rotation of the engine, but also provides accelerated switching of the inverter ( decreases the angle of commutation) which in turn increases the use of the inverter. The need to match the switching between the rectifier and the inverter is not a disadvantage, since at low frequencies the motor always has.

етс  достаточно широка  зона совпадений низкочастотного сигнала с датчика положени  ротора и высокочастотного (50 Гц) сигнала из системы им- пульсно-фазового управлени . Дл  реализации таких совпадений в предлагаемом электроприводе выполнена св зь с системой импульсно-фазового управлени  выпр мителем, в остальном логическа  схема не отличаетс  от известных аналогичного назначени .The zone of coincidence of the low-frequency signal from the rotor position sensor and the high-frequency (50 Hz) signal from the pulse-phase control system is wide enough. In order to realize such coincidences in the proposed electric drive, the communication with the pulse-phase control system of the rectifier is carried out, otherwise the logic scheme does not differ from the known ones of similar purpose.

Таким образом, по сравнению с известным в предлагаемом электроприводеThus, in comparison with the known in the proposed electric

исключен р д функциональных блоков, обеспечивающих коммутацию инвертора, при незначительном изменении элементов системы. Это упрощает реализацию электропривода и повышает его надежность .excluded a number of functional blocks that provide switching of the inverter, with a slight change in the elements of the system. This simplifies the implementation of the drive and increases its reliability.

л 25 l 25

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Электропривод переменного тока, содержащий вентильный двигатель с датчиком положени  ротора и тахогене- ратором на валу, тиристорный мостовой инвертор, который соединен через сглаживающий дроссель с выходом ти- ристорного мостового выпр мител ,входами подключенного к одним выводам насыщающегос  реактора, другие выводы которого снабжены зажимами дл  подключени  к сети, систему автоматического регулировани  вентильного двигател , соединенную выходом с входом системы импульсно-фазового управлени  выпр мителем и с одним из входов системы импульсно-фазового управ-, лени  инвертором, и многоканальную логическую схему управлени  инвертором , каждый канал которой составлен из двух логических элементов И, логического элемента ИЛИ-НЕ и релейного элемента, выходы элементов И объединены и соединены с вторым входом системы импульсно-фазового управлени  инвертором, один из входов каждого элемента И соединен с соответствующим выходом датчика положени  ротора,второй вход первого элемента И и второй вход второго элемента И подключены соответственно к пр мому и инверсному выходам элемента ИЛИ-НЕ, вход которого через релейный элемент соединен с выходом тахогенератора, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  надежности , насыщающиес  реакторы снабжены вторичными обмотками, включенны-An AC electric drive containing a valve motor with a rotor position sensor and a tachogenerator on the shaft, a thyristor bridge inverter that is connected via a smoothing choke to the output of the thyristor bridge rectifier, the inputs connected to the same terminals of the saturating reactor, the other outputs of which are equipped with clamps for connection to the network, the system of automatic control of the valve engine, connected by an output with the input of the system of pulse-phase control of the rectifier and with one of the inputs with Pulse-phase control-, lazy inverter systems, and multichannel inverter control logic circuit, each channel of which is composed of two AND logic elements, OR-NOT logic element and relay element, And output elements are combined and connected to the second input of the pulse-phase control system the inverter, one of the inputs of each element And is connected to the corresponding output of the rotor position sensor, the second input of the first element And the second input of the second element And are connected respectively to the direct and inverse the outputs of the element OR NOT, the input of which through the relay element is connected to the output of the tachogenerator, characterized in that, in order to simplify and increase reliability, the saturable reactors are provided with secondary windings, included 30thirty 5five 00 5five 00 5five 715435278715435278 Ми между выходными выводами инверто-И снабжен третьим входом, которыйThe mi between the output pins of the inverto-I is equipped with a third input, which ра и выводами.статорной .обмотки дви-соединен с выходом системы импульс ател , а второй логический элементно-фазового управлени  выпр мителем,Pa and the outputs of the winding motor are connected to the output of the pulse system of the system, and the second logic element-phase control of the rectifier,