Электропривод переменного тока

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(59 Н 0 2 P 7 4 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

0ПИСЛНИК ИЗОБ КткНиЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3341110/24-07 (22) 30 ° 09.81 (46) 07.10.83. Бюл. 9 37 (.72) И.Л.Локтева, Г.Б.Онищенко

В.Б.Фитингоф, Ю.A.Бродский и В.Э.Ягнятинский .(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский, институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, . сельском хозяйстве и на транспорте "ВНИИЭлектропривод" (53) 62-83:621.313(088.8) (56) 1. Справочник по преобразовательной технике. Киев, "Наука", 1978, с. 380-384.

2. Автоматизированный электропривод. N. "Энергия", с. 239-244. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА, содержащий инвертор напряжения на тиристорах с конденсатором на входе, к выходу которого подключены фазные обмотки электродвигате;ля и одни выводы коммутирующих ЬС цепей, схему управления ннвертором состоящую из последовательно соединенных генератора регулируемой час.тоты, распределителя, схемы совпадения, выход которой подключен к управляющим входам инвертора напря.жения, блока задания модулирующих импульсов, соединенного со схемой совпадения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, коммутирующие

,С -цепи подключены вторыми выводами к смежной фазе электродвигателя, образуя с двумя фазами электродвигателя параллельную цепь, при этом блок задания модулирующих импульсов б2 выполнен с,частотой модуляции со

%м ъ 0,1 " ббс "с вЂ,, а параметры

>бракс к

Вб-ЛЕЛВ ВЫ6РаНЫ ИВ УСЛОВИЯ Явевы1яеа, Еаа где 1 „с,„— максимальное напряжение С постоянйого тока; P „. — максимальная мощность нагрузки; 4. — индуктивность рассеяния, приведенная к обмоткам статора; Y>e. — резонансная частота LC -цепи.

1046890

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к частотно-управляемым асинхронным электроприводам, и предназначено для использования в различных областях промышленности и сельского хозяйства для вентиляторов, насосов, транспортеров и др.

Известен электропривод переменного тока, содержащий управляемый выпрямитель, соединенный через .фильтр с инвертором и отсекающими диодами, блок управления инвертором, блок автоматического подзаряда коммутирующих конденсаторов, блоки измерения параметров электродвигателя $1 J.

Недостатком известного устройства является относительно низкая на дежность из-за.возможного срыва коммутации, что требует использова- ния специальных узлов подзаряда, усложняющих реализацию, Наиболее близким .к предлагаемому является электропривод переменного тока, содержащий инвертор напряжения на тиристорах с конденсатором на входе, к выходу которого подключены фазы обмотки электродвигателя и од-i ни выводы коммутирующих С -цепей, вторые выводы которых подключены к блоку коммутирующих тиристоров, мост обратных диодов, соединенный параллельно инвертору напряжения, схему управления инвертором, состоящую из последовательно соединенных геНератора регулируемой частоты, распределителя, схемы совпадения, выход которой подключен к управляющим входам 35 инвертора напряжения, блока задания модулирующих импульсов, соединенного со схемой совпадения f2). Однако наличие дополнительного блока коммутирующих тиристоров ус- 4П ложняет устройство и снижает его надежность.

Цель изобретения — упрощение уст-" ройства и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается .ем, что в электропривод переменного .ока, содержащий инвертор напряжения на тиристорах с конденсатором на входе, к выходу которого подключены фазные обмотки электродвигателя и одни выводы коммутирующих 1 С-цепей, схему управления инвертором, состоящую из последовательно соединенных генератора регулируемой частоты, распределителя, схемы совпадения, выход которой подключен к управляющим входам инвертора напряжения, блока задания модулирующих импульсов, соединенного со схемой совпадения, коммутирующие LC -цепи подключены вторы- 60 ми выводами к смежной фазе электродвигателя, образуя с,цвумя фазами электродвигателя параллельную цепь, при этом блок задания модулирукнцих импульсов выполнен с частотой модуля-6 ции 1м ? 0,1, а параметры

Ue vox ма "к

LC-цепи выбраны из условия lpga??K„ < где !3> о - максимальное напряжение постоянного тока; Р а„ - максимальная мощность нагрузки; L — индук" тивность рассеяния, приведенная к обмоткам статора; %pe - резонансная частота С-цепи.

На фиг, 1 показана функциональная схема электропривода переменного тока; на фиг; 2 — диаграмма сигналов управления, напряжений и токов.

Электропривод содержит преобразователь 1 напряжения сети в регулируемое постоянное напряжение, фильтр на выходе этого преобразователя, состоящий из дросселя 2 и фильтрового конденсатора 3, инвертор напряжения

HB тиристорах 4-9, на выходы переменного цока которого параллельно обмоткам статора 10 асинхронного электродвигателя подключены С-цепи, состоящие из конденсаторов 11, 12 . и 13 и дросселей 14, 15 и 16..Схема управления инвертором состоит из последовательно соединенных генератора 17 регулируемой частоты, распределителя 18, схемы 19 совпадения, выход которой подключен к управляющим:, входам инвертора напряжения.

Блок 20 задания модулирующих импуль-, сов соединен с входом схемы совпадения.

Работа электропривода основана на том, что каждый полупериод напряжения на фазе электродвигателя формируется из импульсов напряжения постоянной частоты и длительности.

Для этого на управляющие электроды тиристоров попарно (например, на тиристоры 4 и 7) подаются "пачки" импульсов. После каждого импульса "пач-. ки" происходит следующий процесс.

Тиристоры открываются, конденсаторы например, 11) заряжаются до напряже" ния, превышающего U, где IJ — напряжение цепи выпрямленного тока, и через интервал времени, .несколько больший полупериода собственных колебаний С -цепи, включенной между работакнцими тиристорами (в данном случае 4, 7), тиристоры закрываются под действием обратного напряжения, возникающего при колебательном заряуде конденсатора до напряжения, превышающего Ов. Затем конденсатор разряжается на обмотку фазы двигателя.

После следующего импульса "пачки" происходит аналогичный процесс. После окончания этой "пачки" .работает другая пара тиристоров и т. д. Диаграмма импульсов управления, поступающих на тиристоры, напряжения на конденсаторе, напряжений и токов фазы двигателя показана на фиг. 2,,где 0 ь - сигнал блока задания snnny1046890 лирующих HMny coв; 0 тА T 6 управления тиристоров йнвертора.

Как следует из фиг. 2, период напряжения на фазе двигателя складывается из импульсов .высокой неизменяемой частоты и длительности;- Значение 5 этой частоты определяют по энергетическим соображениям и условиям работы в режиме источника напряжения.

За полупериод напряжения на ста- 10 торе двигателя на фазу двигателя

Х поступает энергия, равная Сйсиач-Ucxog).

"2 где И вЂ” число импульсов, поступившее на обмотку за полупериод. Тогда мощность фазы двигателя равна

I ф= () <()c e, где - частота импульсов в "пачке"; c = "сиам Oc,êî÷ ° 20

Соотношение (1) позволяет определить нижний предел частоты по энергетическим соображениям

>ф мокс ь мии7

С(Ъмакс )ñ мокс где Ь О вЂ” принятое максимальное ьц:3кс значенйе разности напряжений на конденсаторе в процессе заряда-разряда.

Кроме того, частота импульсов ЗО должна быть выбрана так, чтобы питание двигателя производилось от источника напряжения. При этих условиях не требуется сложная замкнутая система управления и при регули- 35 ровании скорости в первом приближении достаточно поддерживать соотношение напряжения и частоты двигателя О /K = Соим . Зависимость (1) показывает. что для з цанного 40 значения скорости (частоты э)при постоянном напряжении Ц мощность пропорциональна gQ . Это значит, что, выбрав для максимального момента нагрузки максимальное значение смокс IlpH 3 BHHo скорости (™ ) (1 будет устанавливаться ав<*e с томатически в зависимости от нагрузки, а среднее напряжение на двигателе будет оставаться практически постоянным. Автоматическое измене- 50 ние Е0 .при изменении нагрузки в предлагаемом электроприводе возможно при условии, что интервал между импульсами в "пачке" несколько меньше полупериода колебаний контУров, об- 55 разованных индуктивностью g „обмоток двигателя и питающими их конденсаторами 11, 12 и 13

1 "кС

Соотношение (3) формирует в данном способе условие режима источника напряжения. С учетом (2) и (3) по .лучим следующее соотношение: ф. o q макс Псмакс ю NÎ<Ñ Õ

Таким образом, в предлагаемом электроприводе напряжение .фазы электродвигателя складывается из импульсов частоты.1ц, определяемой по соотношению (4), и амплитудой, устанавливаемой преобразователем 1. Длительность импульсов постоянна и зависит от величины конденсаторов

11, 12 и 13 и индуктивности L электродвигателя ° Количество импульсов в полупериоде напряжения статора электродвигателя равно количеству

I импульсов управления в "пачке" .

Регулирование скорости асинхронного электродвигателя производится, изменением частоты импульсов генератора 17. Колебательные t,C -цепи обеспечивают надежное гашение тиристоров при динамических токах, что позволяет изменять, сигнал управления генератором 17 без задатчика интенсивности. Торможение двигателя конденсаторное, что делает предлагаемый электропривод быстродействующим.

Преобразователь в электроприводе содержит небольшое количество элементов как в силовой цепи, так и в системе управления. При этом инверторный мост так же прост, как в ин+ верторе тока, но обладает свойствами и преимуществами инвертора напряжения — не требует специального согласования элементбв двигателя и инвертора, обладает простой системой управления. Простота и малое количество элементов обуслбвливают низкую стоимость предлагаемого технического решения и экономический эффект от

его использования.

Таким образом, за счет уменьшения количества элементов достигается повышение надежности, а за счет импульсного характера Формирования напряжеиия статора двигателя обеспечивается повышение .быстродействия.

t

t ш1.

cut

Составитель В. Тарасов

Редактор Н. Безродная Техред Т.Маточка, Корректор A. Зимокосов

Заказ 7748/54, Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

« « «««««й

Филиал ППП "Патент7, г. Ужгород, ул. Проектная, 4