RU2227362C2 - Valve inverter - Google Patents
Valve inverterInfo
- Publication number
- RU2227362C2 RU2227362C2 RU2002113189/09A RU2002113189A RU2227362C2 RU 2227362 C2 RU2227362 C2 RU 2227362C2 RU 2002113189/09 A RU2002113189/09 A RU 2002113189/09A RU 2002113189 A RU2002113189 A RU 2002113189A RU 2227362 C2 RU2227362 C2 RU 2227362C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- inputs
- output
- current
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к области преобразовательной техники и автоматизированного электропривода.The invention relates to electrical engineering, in particular to the field of converter technology and automated electric drive.
Известен вентильный полупроводниковый преобразователь, являющийся основой электропривода [1] и содержащий: силовой тиристорный блок, систему импульсно-фазового управления (СИФУ), блок регулирования, состоящий из регуляторов тока и скорости двигателя; датчик тока, датчик проводимости тиристоров, логическое устройство раздельного управления комплектами тиристоров, блок защиты. Недостатком данной системы регулирования является сложность, заключающаяся в том, что для ее функционирования необходимо применение датчиков тока и датчиков проводимости тиристоров, представляющих собой сложные устройства. Причем для регулирования тока применяется датчик тока на выходе преобразователя, подключенный к шунту, а для устройства защиты по току требуется информация по полному току преобразователя, что осуществляется либо с помощью трансформаторов переменного тока, устанавливаемых в фазах преобразователя, либо с помощью токовых герконовых реле или других устройств. Таким образом, здесь управление регулятором тока, устройством токовой защиты и логическим устройством раздельного управления осуществляется соответственно от трех типов специальных устройств (датчиков), указанных выше.Known valve semiconductor converter, which is the basis of the electric drive [1] and containing: power thyristor unit, a pulse-phase control system (SIFU), a control unit consisting of current and speed controllers of the motor; current sensor, thyristor conductivity sensor, logic device for separate control of thyristor sets, protection unit. The disadvantage of this regulation system is the difficulty in that it requires the use of current sensors and thyristor conductivity sensors, which are complex devices. Moreover, to regulate the current, a current sensor is used at the output of the converter connected to the shunt, and for the current protection device, information on the full current of the converter is required, which is carried out either using AC transformers installed in the phases of the converter, or using current reed relays or other devices. Thus, here the current regulator, the current protection device and the separate logic control device are controlled respectively from the three types of special devices (sensors) indicated above.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению и взятым за прототип является тиристорный преобразователь, являющийся основой электропривода ЭПУ 1, выпускаемого ОАО “Чебоксарский электроаппаратный завод” [2].The closest in technical essence to the claimed solution and taken as a prototype is a thyristor converter, which is the basis of the
Тиристорный преобразователь электропривода ЭПУ 1 имеет структуру, приведенную на фиг.1, и содержит: силовой тиристорный блок 1, нагрузку в виде двигателя 2 постоянного тока, систему импульсно-фазового управления (СИФУ) 3, блок 4 регулирования, блок 5 защиты, блок 6 раздельного управления (блок переключении), трансформаторы 7-9 переменного тока, резисторы 10-12, диодный мостовой выпрямитель 13 и датчик 14 проводимости тиристоров. Недостаток прототипа заключается в том, что диодный мостовой выпрямитель 13 вносит значительную погрешность при выделении информации по току преобразователя, особенно при малых значениях тока. Погрешность обусловлена существенным значением падения напряжения на диодах выпрямительного моста, которое составляет около 2-3 В. При этом в реверсивных преобразователях (в отличие от нереверсивных) используется дополнительный блок 6 переключении, который подключен к датчику 14 проводимости тиристоров. Данный датчик представляет собой довольно сложное электронное устройство [2]. Указанные особенности усложняют вентильный преобразователь в целом, снижают его надежность и точность регулирования тока, особенно при изменении температуры окружающей среды и в области малых значений тока.The thyristor converter of the
Технический результат заявляемого решения - упрощение вентильного преобразователя, повышение его надежности и точности регулирования тока. Технический результат достигается тем, что в вентильный преобразователь, содержащий силовой вентильный блок, выход которого подключен к нагрузке, управляющие цепи вентилей - к управляющему устройству, соответствующие входы которого соединены с блоком регулирования и блоком защит, а в фазах преобразователя установлены трансформаторы переменного тока, к вторичным обмоткам которых подключены резисторы, имеющие общую точку, введено m-фазное устройство выделения модуля выпрямленного тока преобразователя, содержащее прецизионные однофазные выпрямители на базе операционных усилителей и сумматор, при этом входы выпрямителей подключены к соответствующим резисторам и их общей точке, а выходы - к входам сумматора, выход которого подключен к соответствующим входам блока регулирования и защиты; также введен блок переключении, вход которого подключен к выходу сумматора m-фазного устройства выделения модуля выпрямленного тока преобразователя, а выход - к управляющему устройству.The technical result of the proposed solution is to simplify the valve Converter, increasing its reliability and accuracy of current regulation. The technical result is achieved in that in a valve converter containing a power valve unit, the output of which is connected to the load, the control circuits of the valves are connected to a control device, the corresponding inputs of which are connected to the control unit and the protection unit, and AC transformers are installed in the converter phases, to the secondary windings of which are connected resistors having a common point, an m-phase device for isolating the rectified current module of the converter, containing precision single-phase output rectifiers based on operational amplifiers and an adder, while the inputs of the rectifiers are connected to the corresponding resistors and their common point, and the outputs to the inputs of the adder, the output of which is connected to the corresponding inputs of the control and protection unit; a switching unit has also been introduced, the input of which is connected to the output of the adder of the m-phase device for isolating the converter's rectified current module, and the output to the control device.
Отличительной особенностью изобретения является то, что упрощение, повышение надежности и точности измерения и регулирования тока преобразователя достигается за счет создания многофункционального m-фазного устройства выделения модуля выпрямленного тока преобразователя, состоящего из прецизионных однофазных выпрямителей и сумматора, соединенных соответствующим образом между собой, трансформаторами тока, резисторами и их общей точкой и подключенных к входам блоков регулирования и защиты. При этом в системах электропривода с реверсированием и торможением двигателя m-фазное устройство выделения модуля подключено также к блоку переключении, выполняющему, например, в реверсивных тиристорных преобразователях функцию блока раздельного управления.A distinctive feature of the invention is that the simplification, improving the reliability and accuracy of measuring and regulating the current of the converter is achieved by creating a multifunctional m-phase device for isolating the rectified current module of the converter, consisting of precision single-phase rectifiers and an adder, respectively connected to each other by current transformers, resistors and their common point and connected to the inputs of the blocks of regulation and protection. Moreover, in electric drive systems with reverse and engine braking, the m-phase module isolation device is also connected to a switching unit, which, for example, performs the function of a separate control unit in reverse thyristor converters.
Таким образом упрощение, повышение надежности и точности регулирования тока заключается в создании и введении в преобразователь многофункционального устройства с соответствующими его соединениями с блоком регулирования, защит и переключении.Thus, the simplification, improving the reliability and accuracy of current regulation consists in creating and introducing into the converter a multifunctional device with its corresponding connections to the control unit, protection and switching.
На фиг.2 приведена схема заявляемого вентильного преобразователя, где приняты следующие обозначения:Figure 2 shows a diagram of the inventive valve Converter, where the following notation:
1 - силовой вентильный блок преобразователя. В качестве преобразователя может быть преобразователь переменного напряжения в постоянное (фиг.2а) или переменного напряжения в переменное (фиг.2б);1 - power valve block of the converter. As the converter can be a converter of alternating voltage to direct (figa) or alternating voltage to alternating (figb);
2 - нагрузка, например электродвигатель постоянного тока (фиг.2а) или переменного тока (фиг.2б);2 - load, for example, a DC motor (figa) or alternating current (figb);
3 - управляющее устройство, например, система импульсно-фазового управления (СИФУ);3 - control device, for example, a pulse-phase control system (SIFU);
4 - блок регулирования, например, содержащий регуляторы тока и скорости;4 - control unit, for example, containing current and speed controllers;
5 - блок защиты [2], в том числе максимально-токовый и времятоковый;5 - protection unit [2], including the maximum current and time current;
6 - блок переключения. Например, в реверсивных тиристорных преобразователях это блок логики раздельного управления комплектами тиристоров [2]. В преобразователях переменного напряжения (тиристорных регуляторах) для электропривода это блок изменения чередования фаз либо устройство динамического торможения двигателя;6 - switching unit. For example, in reverse thyristor converters it is a logic block for separate control of thyristor sets [2]. In AC converters (thyristor regulators) for an electric drive, this is a phase sequence change unit or a device for dynamic engine braking;
7-9 - трансформаторы переменного тока;7-9 - AC transformers;
10-12 - резисторы;10-12 - resistors;
13 - m-фазное устройство выделения модуля выпрямленного тока преобразователя;13 - m-phase device for isolating the rectified current module of the converter;
15-17 - прецизионные однофазные выпрямители, выполненные на базе операционного усилителя, измеряющие модуль входного сигнала, в том числе в милливольтовом диапазоне;15-17 - precision single-phase rectifiers, made on the basis of an operational amplifier, measuring the module of the input signal, including in the millivolt range;
18 - сумматор.18 - adder.
Uз - задающий сигнал, определяющий выходной параметр, например скорость двигателя 2;U s - the driving signal that determines the output parameter, for example, the speed of the
Uоc - сигнал обратной связи, например, по скорости двигателя;U оc - feedback signal, for example, by engine speed;
Iн - ток нагрузки;I n - load current;
iА, iВ, iС - токи в фазах преобразователя, выполненного, например, по трехфазной мостовой схеме выпрямления.i A , i B , i C are the currents in the phases of the converter made, for example, according to a three-phase bridge rectification circuit.
На фиг.3 приведена диаграмма работы устройства 13, где U18 - выходное напряжение сумматора 18. В предлагаемом устройстве силовой вентильный блок 1 по выходу соединен с нагрузкой 2, например, с электродвигателем, управляющие цепи блока 1 подключены к управляющему устройству 3, соответствующие входы которого соединены с блоком 4 регулирования и блоком 5 защиты; силовые входы вентильного блока 1 через трансформаторы 7-9 переменного тока подключены к питающей сети, вторичные обмотки трансформаторов тока зашунтированы резисторами 10-12, имеющими общую точку, при этом резисторы 10-12 соединены с входами m-фазного устройства 13 выделения модуля выпрямленного тока, состоящего из прецизионных однофазных выпрямителей 15-17 и сумматора 18, входы которого подключены к выходам выпрямителей 15-17 и общей точке, а выход - к блоку 4 регулирования и блоку 5 защиты. Преобразователь может быть применен для реверсирования и(или) торможения двигателя. Для этого в него введен блок 6 переключения, вход которого подключен к выходу сумматора 18 m-фазного устройства 13 выделения модуля выпрямленного тока преобразователя, а выход - к управляющему устройству 3.Figure 3 shows the operation diagram of the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Вариант 1. Здесь рассматривается нереверсивный вентильный преобразователь по фиг. 2, а и 2, б без блока 6, что соответствует п.1 формулы изобретения.
При задающем сигнале Uз на выходе блока 4 возникает регулирующий сигнал, который поступает на блок 3, определяя угол регулирования вентилей силового блока 1. Кроме задающего сигнала в блок 4 поступает сигнал основной обратной связи Uoc, например, по скорости двигателя 2. Для выделения сигнала, пропорционального выпрямленному току Iн преобразователя, введено m-фазное устройство 13 выделения модуля выпрямленного тока. На резисторах 10-12 получаем падения напряжения, пропорциональные фазным токам iА, iВ, iС, которые пропорциональны току нагрузки Iн. Данные падения напряжения (до 100 мВт) поступают на входы прецизионных выпрямителей 15-17, которые вместе с сумматором 18 выделяют сигнал, пропорциональный величине Iн. Сигнал с выхода 18 используется как сигнал обратной связи по току на входах блоков 4 и 5. При этом в блоке 4 данный сигнал используется для узла токоограничения, в блоке 5 - для максимально-токовой и времятоковой защиты.With a setpoint signal U of the block at the
Прецизионные однофазные выпрямители, выполненные на базе операционных усилителей, позволяют с высокой степенью точности измерять сигналы, в том числе милливольтовом диапазоне. Это обеспечивает резкое уменьшение напряжения на выходах трансформаторов тока 7-9, а следовательно, и сокращает их габариты, т.к. последние определяются соотношениемPrecision single-phase rectifiers, made on the basis of operational amplifiers, make it possible to measure signals with a high degree of accuracy, including the millivolt range. This provides a sharp decrease in voltage at the outputs of current transformers 7-9, and therefore reduces their dimensions, because the latter are determined by the relation
где W2 - число витков вторичной обмотки трансформаторов тока;where W 2 - the number of turns of the secondary winding of current transformers;
Q - сечение магнитопровода трансформатора тока;Q is the cross section of the magnetic circuit of the current transformer;
Вm - индукция;In m - induction;
Е2 - вторичная эдс в обмотке W2, равная падению напряжения на резисторах 10-12;E 2 - secondary emf in the winding W2, equal to the voltage drop across the resistors 10-12;
К - коэффициент.K is the coefficient.
Из (1) следует, что габариты трансформаторов 7-9 можно снизить, уменьшив произведение (W2Q) за счет уменьшения Е2.From (1) it follows that the dimensions of transformers 7-9 can be reduced by reducing the product (W 2 Q) by reducing E 2 .
В данном устройстве трансформаторы 7-9 контролируют токи всех фаз преобразователя, в том числе при аварийных режимах (межфазное к.з. и замыкание на землю).In this device, transformers 7-9 control the currents of all phases of the converter, including during emergency conditions (interphase short-circuit and earth fault).
На фиг.2б используется та же структура регулирования, что и на фиг.2а для преобразователя переменного напряжения, который широко применяется в тиристорных пускателях для двигателей переменного тока.In Fig.2b, the same control structure is used as in Fig.2a for an AC voltage converter, which is widely used in thyristor starters for AC motors.
Вариант 2. Этот вариант распространяется на реверсивный вентильный преобразователь постоянного тока по фиг.2а с блоком 6, а также на реверсивный преобразователь переменного напряжения по фиг.2б с переключением чередования двух фаз и (или) устройством динамического, торможения двигателя, что соответствует п.2 формулы изобретения.
Отличие вариантов заключается в функциональном назначении преобразователей, что определяется структурой силового блока 1 и введением в управляющую часть системы регулирования блока 6 переключении. Этот блок в реверсивном преобразователе постоянного тока (фиг.2а) выполняет функцию блока раздельного управления и функционирует в зависимости от выходного сигнала блока 13. В прототипе (фиг.1) для этих целей использовался сложный блок датчика проводимости тиристоров. Возможность использования сигнала по току с выхода сумматора 18 для контроля проводимости вентилей преобразователя обусловлена высокой чувствительностью блока 13, что существенно упрощает устройство блока в целом.The difference between the options lies in the functional purpose of the converters, which is determined by the structure of the
В реверсивном преобразователе переменного тока (например, в тиристорном пускателе) блок 6 выполняет функцию контроля переключения тиристоров при изменении порядка чередования фаз при реверсировании и (или) динамическом торможении двигателя. Таким образом, устройство 13 в обоих вариантах преобразователей является одинаковым, унифицированным и многофункциональным, а именно: обслуживает канал регулирования тока, токовые защиты и в реверсивных преобразователях - блок переключений.In a reversible AC converter (for example, in a thyristor starter),
Источники информацииSources of information
1. Перельмутер В.М., Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с.67-90.1. Perelmuter V.M., Sidorenko V.A. Control systems for thyristor electric drives of direct current. - M .: Energoatomizdat, 1988, p. 67-90.
2. Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ1М. Промышленный каталог 08.41.11-99, УДК 62-83:621.9.06 (085), ГРНТИ 45.41.33, стр.7-12.2. Electric drives the unified three-phase EPU1M series. Industrial catalog 08.41.11-99, UDC 62-83: 621.9.06 (085), GRNTI 45.41.33, pp. 7-12.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002113189/09A RU2227362C2 (en) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | Valve inverter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002113189/09A RU2227362C2 (en) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | Valve inverter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002113189A RU2002113189A (en) | 2003-11-20 |
| RU2227362C2 true RU2227362C2 (en) | 2004-04-20 |
Family
ID=32465095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002113189/09A RU2227362C2 (en) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | Valve inverter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2227362C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2372707C2 (en) * | 2004-07-14 | 2009-11-10 | Сименс Аг Эстеррайх | Suppression device for converter bridge with energy return |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1076624A (en) * | 1963-11-15 | 1967-07-19 | Materiel Electrique S W Le | Acceleration-control systems for direct-current motors |
| DE2254301A1 (en) * | 1972-11-06 | 1974-05-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | PROCESS FOR THE CIRCUIT-FREE CHANGEOVER OF A DC MOTOR SUPPLIED BY TWO REGULATED, ANTI-PARALLEL INVERTERS |
| US4090116A (en) * | 1976-12-10 | 1978-05-16 | General Electric Company | Closed loop digital control system and method for motor control |
| EP0103215A1 (en) * | 1982-08-23 | 1984-03-21 | Hitachi, Ltd. | Motor speed control apparatus |
| SU1508322A1 (en) * | 1985-12-30 | 1989-09-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Силовых Полупроводниковых Устройств | Device for controlling three-phase direct frequency converter |
| RU2050686C1 (en) * | 1993-01-18 | 1995-12-20 | Конструкторское бюро приборостроения | Dc electric drive |
| RU2115213C1 (en) * | 1995-04-28 | 1998-07-10 | Челябинский государственный технический университет | Thyristor voltage changer for controlling induction motor speed |
| RU2179358C1 (en) * | 2001-01-29 | 2002-02-10 | Шинкаренко Сергей Михайлович | Method and device for remote phase-failure protection of three-phase electrical installation |
-
2002
- 2002-05-20 RU RU2002113189/09A patent/RU2227362C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1076624A (en) * | 1963-11-15 | 1967-07-19 | Materiel Electrique S W Le | Acceleration-control systems for direct-current motors |
| DE2254301A1 (en) * | 1972-11-06 | 1974-05-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | PROCESS FOR THE CIRCUIT-FREE CHANGEOVER OF A DC MOTOR SUPPLIED BY TWO REGULATED, ANTI-PARALLEL INVERTERS |
| US4090116A (en) * | 1976-12-10 | 1978-05-16 | General Electric Company | Closed loop digital control system and method for motor control |
| EP0103215A1 (en) * | 1982-08-23 | 1984-03-21 | Hitachi, Ltd. | Motor speed control apparatus |
| SU1508322A1 (en) * | 1985-12-30 | 1989-09-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Силовых Полупроводниковых Устройств | Device for controlling three-phase direct frequency converter |
| RU2050686C1 (en) * | 1993-01-18 | 1995-12-20 | Конструкторское бюро приборостроения | Dc electric drive |
| RU2115213C1 (en) * | 1995-04-28 | 1998-07-10 | Челябинский государственный технический университет | Thyristor voltage changer for controlling induction motor speed |
| RU2179358C1 (en) * | 2001-01-29 | 2002-02-10 | Шинкаренко Сергей Михайлович | Method and device for remote phase-failure protection of three-phase electrical installation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Электроприводы унифицированные трехфазные серии ЭПУ 1М. Промышленный каталог 08.41.11-99, УДК 62-83: 621.9.06 (085), ГРНТИ 45.4.33. с.7-12. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2372707C2 (en) * | 2004-07-14 | 2009-11-10 | Сименс Аг Эстеррайх | Suppression device for converter bridge with energy return |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU93000U1 (en) | FREQUENCY REGULATED ELECTRIC DRIVE (OPTIONS) | |
| US6963147B2 (en) | Power converter and power unit | |
| EP0403595A1 (en) | Switched electrical power conversion and balancing | |
| JPH06253540A (en) | DC power supply circuit for multi-phase input | |
| EP3110000B1 (en) | Control device | |
| Arefeen et al. | Sensorless position measurement in synchronous reluctance motor | |
| Depenbrock et al. | Determination of the induction machine parameters and their dependencies on saturation | |
| RU2227362C2 (en) | Valve inverter | |
| JPH0970172A (en) | Regulator | |
| Williams et al. | Steady-state control of an induction motor by estimation of stator flux magnitude | |
| RU2099850C1 (en) | Slip-ring motor control process | |
| RU2382480C2 (en) | High-voltage controlled electric ac drive | |
| Lipo | Analog computer simulation of a three-phase full-wave controlled rectifier bridge | |
| Romodin et al. | A way to start an induction motor during a change in the voltage phase on one of two stator windings | |
| US11239760B2 (en) | Power conversion system and control method for voltage conversion circuit | |
| RU2702615C1 (en) | Inductor generator with combined excitation and stator windings | |
| Wolbank et al. | Scheme to reconstruct phase current information of inverter fed AC drives | |
| EP0161738A1 (en) | Semi-conductor motor control system | |
| WO2022149214A1 (en) | Power conversion device, air conditioner, and refrigeration cycle application device | |
| RU2609890C2 (en) | Method and device for reducing power losses | |
| SU995188A1 (en) | Device for differential-phase protection of electric motor from interphase short-circuitings | |
| US6906480B2 (en) | Regulator control circuit and method | |
| SU1160519A1 (en) | Rectifier drive | |
| JPS6238929B2 (en) | ||
| JP2688367B2 (en) | Inverter control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120521 |