устройство управления транзисторным преобразователем с реверсивной нулевой схемой выпрямления

Формула изобретения

Устройство управления транзисторным преобразователем с реверсивной нулевой схемой выпрямления, содержащее силовой трансформатор, на выходы которого подключены коммутирующие конденсаторы, в цепи питания транзисторов к фазам трансформатора подключены последовательно соединенные транзисторы и диоды, собранные по реверсивной нулевой схеме, трансформатор синхронизации, вторичной обмоткой подключенный к узлу синхронизации и источнику питания процессора, процессор, отличающееся тем, что оно снабжено релейным регулятором тока, блоком задания тока, датчиком тока, блоком выделения знака задания тока нагрузки, датчиком наличия тока нагрузки, инвертором, RC-цепочками, параллельно соединенными с силовыми транзисторами и диодами, при этом на выходе реверсивной нулевой схемы установлен датчик тока, первый вход релейного регулятора тока подключен к блоку задания тока, ко второму входу релейного регулятора тока подключен выход датчика тока, первый выход релейного регулятора тока подключен к первому входу процессора, а второй через инвертор подключен ко второму входу процессора, вход блока выделения знака задания тока нагрузки подсоединен к выходу блока задания тока, а выходы - к третьему и четвертому входам процессора, вход датчика наличия тока нагрузки соединен с выходом датчика тока, а его выходы к шестому и седьмому входам процессора, выход узла синхронизации подключен к пятому входу процессора, выходы процессора подключены на входы драйвера, с выхода которого импульсы поступают на базы транзисторов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для комплектования непосредственных преобразователей частоты с частотно-токовым управлением, например экскаваторных приводов.

Известно [1] устройство модульного тиристорного преобразователя с нулевой схемой выпрямления, предназначенного для комплектования непосредственных преобразователей частоты, объектно-ориентированного на тяжелые условия эксплуатации.

Недостатком известного [1] устройства является ограниченный диапазон регулирования частоты (0-25 Гц).

Известно [2] устройство управления транзисторным непосредственным преобразователем частоты с трехфазной нулевой схемой выпрямления с векторной широтно-импульсной модуляцией, содержащее последовательно соединенные силовые транзисторы и диоды, собранные по нулевой реверсивной схеме, конденсаторы, соединенные в треугольник и подключенные к трехфазной сети питания транзисторов, трансформатор, вторичной обмоткой подключенный к узлу синхронизации и источникам питания процессора и цепей логики.

Известное устройство [2] обладает следующими недостатками: сложный алгоритм взаимосвязанного регулирования напряжения фаз двигателя, влияние температурных изменений сопротивления нагрузки, вызывающие трудности в тяжелых условиях эксплуатации.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в устранении перечисленных выше недостатков, а именно: в увеличении диапазона регулирования частоты до 100 Гц и упрощении алгоритмов управления преобразователем, в устранении влияния температурных изменений сопротивлений нагрузки.

Поставленная техническая задача решается тем, что известное устройство управления транзисторным преобразователем с реверсивной нулевой схемой выпрямления, содержащее последовательно соединенные силовые транзисторы и диоды, собранные по реверсивной нулевой схеме, конденсаторы, соединенные в треугольник и подключенные к трехфазной сети питания транзисторов, трансформатор синхронизации, вторичной обмоткой подключенный к узлу синхронизации и источнику питания процессора, процессор, согласно изобретению снабжено релейным регулятором тока, блоком задания тока, датчиком тока, блоком выделения знака задания тока нагрузки, датчиком наличия тока нагрузки, инвертором, RC-цепочками, параллельно соединенными с силовыми транзисторами и диодами, при этом на выходе реверсивной нулевой схемы установлен датчик тока, первый вход релейного регулятора тока подключен к блоку задания тока, ко второму входу релейного регулятора тока подключен выход датчика тока, первый выход релейного регулятора тока подключен к первому входу процессора, а второй через инвертор подключен ко второму входу процессора, вход блока выделения знака задания тока нагрузки подсоединен к выходу блока задания тока, а выходы - к третьему и четвертому входам процессора, вход датчика наличия тока нагрузки соединен с выходом датчика тока, а его выходы подключены к шестому и седьмому входам процессора, выход узла синхронизации подключен к пятому входу процессора, выходы процессора подключены на входы драйвера, с выхода которого импульсы поступают на базы транзисторов.

Предлагаемое устройство схематично представлено на чертеже. Устройство содержит: силовой трансформатор 1, на выходы которого подключены коммутирующие конденсаторы в цепи питания транзисторов 2, 3, 4, к фазам трансформатора подключены последовательно соединенные транзисторы и диоды 7, 8, 9, 10, 13, 14, собранные по реверсивной нулевой схеме, параллельно которым подключены RC-цепи 5-6, 11-12, 15-16, на выходе реверсивной нулевой схемы установлен датчик тока 17, трансформатор синхронизации 18 подключен к источнику питания процессора 19 и узлу синхронизации 20, блок задания тока 21 подключен к блоку выделения знака задания тока нагрузки 22 и на вход релейного регулятора тока 23, датчик наличия тока нагрузки 24 подключен к процессору, один из выходов релейного регулятора тока подключен к инвертору 25, выходы процессора соединены с входами драйвера 26. В процессоре 27 используются блоки: блок формирования импульсов катодной и анодной групп 28, таймер 29, программно-логический модуль 30, блок вывода инверторных импульсов 31, блок вывода выпрямительных импульсов 32 и блок обработки прерываний 33.

Устройство работает следующим образом. По сигналу узла синхронизации 20 блок формирования импульсов катодной и анодной групп 28 формирует инверторные и выпрямительные импульсы для катодной и анодной групп, причем инверторные импульсы формируются с перехлестом, на вход программно-логического модуля 30 поступают сигналы от блока выделения знака задания тока нагрузки 22, сигнал от релейного регулятора тока 23 и сигналы от датчика наличия тока нагрузки 24. По сигналу знака тока задания программно-логический модуль 30 начинает подготовку к включению подходящей группы, при этом включение группы не происходит до тех пор, пока ток нагрузки, вызванный работой предыдущей группы, не спадет до нуля, затем таймер 29 производит отсчет задержки времени 50 мкс, по истечении которой выдаются инверторные импульсы данной группы, выдача выпрямительных импульсов разрешается после отсчета таймеров 29 задержки времени 50 мкс. Выдача выпрямительных импульсов осуществляется при наличии сигнала от релейного тока на включение выпрямительного режима, при этом выдаются импульсы, сформированные в блоке 28. При снятии сигнала включения выпрямительного режима выпрямительные импульсы снимаются. При переключении групп сначала снимаются выпрямительные импульсы предыдущей группы и происходит ожидание спада тока нагрузки до 0, после этого таймер 29 осуществляет отсчет задержки 50 мкс, после чего снимаются инверторные импульсы, после этого таймер 7 отсчитывает задержку 50 мкс и разрешается работа следующей группы.

Входной сигнал управления является сигналом задания напряжения преобразователя, а не тока нагрузки, как в предлагаемом устройстве. Сигнал задания тока поступает на вход блока выделения знака заданного тока 22 и на первый вход релейного регулятора тока 23, на второй вход которого поступает сигнал от датчика тока 17, который подключен также и к датчику наличия тока нагрузки 24, выход регулятора тока через диод подключен к первому входу процессора 37 и через инвертор 25 и диод - ко второму входу 38 процессора, выход блока выделения знака заданного тока - к третьему 35 и четвертому входу 36, узел синхронизации 20 - к пятому 34, а датчик наличия тока нагрузки 24 - к шестому 39 и седьмому 40 входам процессора. По сигналу синхронизации процессор формирует шесть импульсов выпрямительного режима для анодной и катодной групп транзисторов и шесть импульсов инверторного режима и по сигналам знака задания тока, регулятора тока и датчика наличия тока подключает к соответствующим группам импульсов входы шестиканального драйвера, с выхода которого импульсы поступают на базы транзисторов.

Таким образом, данный алгоритм работы системы управления намного проще алгоритма взаимосвязанного регулирования напряжения фаз двигателя, изложенного в (2). При работе преобразователя в качестве источника тока исключается влияние температурных изменений сопротивлений нагрузки, т.к. преобразователь является источником тока.

Диапазон регулирования частоты в системе НПЧ, простроенной на базе предлагаемого модульного преобразователя, за счет применения полностью управляемых ключей, может достигать 100 Гц.

Источники информации

1. Ключев В.И., Миронов Л.М., Резниковский А.М., Фомин С.А. Разработки и исследования экскаваторных электроприводов // Электротехника, 2, 2000. Изд. ЗАО "Знак".

2. Мисак Т.В., Михальский В.М., Полищук С.И., Соболев В.Н., Чехет Э.М. Алгоритм и структура управления матричным преобразователем с векторным широтно-импульсной модуляцией // Проблемы автоматизированного электропривода, 2000. Изд. Харьковский политехнический университет. (Прототип).