Электропривод переменного тока (его варианты)

 

1. Электропривод переменного тока/ содержащий машину переменного тока, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, снабженного шинами питания , и связаны с фазньми входами блока вьделения фазных напряжений, .датчики фазных токов,подключенныё к входам обратной связи блока релейных фазных рех ляторов, и формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока выделения фазных напряжений , второй трехфазный вход к датчикам фазных токов, а выходы к управляющим входам блока релейных фазных регуляторов, подключенного выходами к управляющим входам трехфазного мостового инвертора, при этом формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, блок релейных регуляторов и блок выделения фазных напряжений снабжены общей нулевой шиной, о тличаюшийся тем, что, с целью упрсяцения его и повышения надежности, введен делитель напряжения со средней точкой, подключенный входами к шинам питания трехфазного мостового инвертора, а средней точкой - к общей нулевой шине, блок выделения фазных напряжений содержит фазные масштабирующие усилители с инвертирующими и неинвертирующими входами н сумматор, каждый вход которого объединен с неин:вертирующимвходом одного из фазных масштабирующих усилителей и подключен к соответствующему Фазному входу блока чыделения фазньах напряжений , а выход сумматора подключенi К объединенным.между собой инвертирующим входам фазных масштабирующих (Л усилителей, выходы которых образуют с выходы блока выделения фазных напряжений . 2. Электропривод переменного тока, содержащий машину переменного ток-а, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора , снабженного шинами питаел 00 ьо ния, и связаны с фазными входами .блока выделения фазных напряжений, датчики фазных токов, подключенные j к входам обратной связи блока релейных фазных ;регуляторов, и формироО1 ватель сигналов задания фазных тоND ков машины переменного тока, первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока выделения фазных напряжений, второй трехфазный вход к датчикам Фазных токов, а выходы к управляющим входам блока релейных фазных регуляторов, подключенного выходами к управлядадим входам трехфазного мостового инвертора, при этом формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, блок, релейных фазных регуляторов и блок выделения Фазных напряжений снабжены общей :нулевой шиной, о т

„.,SU„„053252 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1(5В Н 0 2 P 5/34!

I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОП(РЫТИЙ (21) 3438025/24-07 (22) 14.05.82 (46) 07.11.83. Бюл. 941 (72) В.H.Бродовский, Е.С.Иванов, Е.A.Tèòîâà и В.Я.Туровский (53) 621. 316. 7 (088.8) (56) 1. Булгаков A.À. Частотное управление асинхронными электродвигателя: ми. М., 265.

2. Лебедев Е.Д., Неймарк В.Е

Пистрак М.Я., Слежановский О.В. управление вентильными электроприводами постоянного тока. М., Энергия, 1970, с.148, 3. Бродовский В.H., Иванов Е.С., Жилин A.Ñ., Котеленец Н.Ф. Асинхронные проводы с частотно-токовым управлением. Энергетика и транспорт

М., 1974, с. 103-110 ° (54) |ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (ЕГО BAPHAHTbl) (57) 1. Электропривод переменного тока, содержащий машину переменного тока, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, снабженного шинами питания, и связаны с фазными входами блока выделения фазных напряжений, « ,датчики фаэных токов, подключенные к входам обратной связи блока релеиных . ( фазных регуляторов, и формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока выделения фаэных напряжений, второй трехфазный вмодк датчикам фазных токов, а выходык управляющим входам блока релейным фаэных регуляторов, подключенного . выходами к управляющим входам трехфазного мостового инвертора, при этом формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, блок релейных регуляторов и блок выцеления фаэных напряжений снабжены общей нулевой шиной, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения его и повышения надежности, ввЕден делитель напряжения со средней точкой, подключенный входами к шинам питания трехфазного мостового инвертора, а средней точкой — к общей нулевой шине, блок выделения фазных напряжений соцержит фаэные масштабирующие усилители с инвертирующими и неинвертирующими входами и сумматор, каждый вход которого объединен с неин>:вертирующим входом одного из фазных масштабирующих усилителей н подключен к соответствующему фазному входу блока выделения фазных напряжений, а выход сумматора подключен к объединенным.между собой инвертирукицим входам фазных масштабирующих g усилителей выходы которых образуют МФ выходы блока выделения фаэных напря- ( жений.

2. Электропривод переменного тока, = содержащий машину переменного тока, фаэные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового ин- гаев вертора, снабженного шинами питания, и связаны с фазными входами Д блока выделения фазных напряжений, датчики фаэных токов, подключенные к входам обратной связи блока релей- Я ных фазных;регуляторов, и формиро- ф. ватель сигналов задания фаэных токов машины переменного тока, первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока выделения фаэных напряжений, второй трехфазный входк датчикам фазных токов, а выходык управляющим входам блока релейных фазных регуляторов, подключенного выходами к управля ацим вхоцам трехфазного мостового инвертора, при этом формирователь сигналов задания фаэ« ных токов машины переменного тока, блок релейных фазных регуляторов и блок выделения Фаэных напряжений снабжены общей:нулевой шиной, о т,1053252 л и ч а ю шийсятем, что, с целью его упрощения и повышения надежности, введены масштабирующий преобразователь постоянного напряжения со средней точкой выходного напряжения и модель трехфазного мостового инвер тора, выходы которой подключены к фаэным входам блока выделения фазных напряжений, управляющие входы — к выходам блока релейных фазных регуляторов, шины питания модели трехфазного мостового инвертора подключены к выходам масштабирующего преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены к шинам питания трехфазного мостового инвертора, а средняя точка выходного напряжения объединена с общей нулевой шиной, управляющие входы и шины питания трехфазного мостового инвертора выполнены гальванически развязанными, а блок .выделения фаэных напряжений содержит фазные масштабирукицие усилители с инвертирующими и неинвертирующими входами и сумматор, каждый вход которого объединен с неинвертирующим входом одного иэ фазных масштабирующих усилителей и подключен к соответствующему фазному входу блока выделения фазных напряжений, а выход сумматора подключен к .объединенным между собой инвертирующим входам фазных масштабирующих усилителей, выходы которых образуют выходы блока выдел ения фазных напряжений.

3. Электропривод переменного тока, содержащий машину переменного тока, фаэные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостовorо инвертора, снабженного шинами питания, и связаны с фазными входами блока выделения фазных напряжений, датчики фаэных токов, подключенные к входам обратной связи блока релейных фазных регуляторов, и формирователь сигналов задания фаэных токов машины переменного тока, первый трехфазный вход

1 которого подключен к выходам блока выделения фаз ных напряжений, второй

1трехфаэный вход — к датчикам фазных

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому электроприводу переменного тока, и может быть исйольэовано,при создании электроприводов общепромышленного назначения на базе синхронных и асинхронных электрических машин с частотно-токовым управлением. токов, а выходы - к управляющим входам блока релейных фазных регу- ляторов, подключенного выходами к управляющим входам трехфазного мос-. тового инвертора, формирователь сигналов задания фаэных токов машины переменного тока, блок релейных фазных регуляторов и блок выделения фазных напряжений. снабжены общей нулевой шиной, отличающийся тем, что,.с целью его упрощения и повышения надежности, введены масштабирующий преобразователь постоянного напряжения со средней точкой выходного напряжения, модель трехфазного мостового инвертора и блок оптоэлектронной развязки, снабженный шинами питания светодиодной части, подключенными к шинам питания трехфазного мостового инвертора, и шинами питания фото-. приемной части, подключенными к шинам питания модели трехфазного мостового инвертора, при этом фазные входы блока оптоэлектронной развязки подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, фазные выходы - к управляющим цепям модели трехфазного мостового инвертора,. выходы Которой подключены. к фазным входам блока выделения. фаэных напряжений, шины питания модели трехфазного мостового инвертора подключены к выходам масштабирующего преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены к шинам, питания трехфазного мостового инвертора, средняя точка выходного напряжения объединена с общей нулевой шиной, а блок выделения фазных напряжений содержит фазные масштабирующие усилители с инвертирующими и неинвертирующими входами и сумматор, каждый вход которого объединен с неинвертирующим входом одного иэ фазных масштабирующих усилителей и подключен к соответствующему фазному входу блока выделения фаэных напряжений, а выход сумматора подключен к объединенным между собой инвертирующим входам фазных масштабирующих усилителей, выходы которых образуют выходы блока выделения фазных напряжений.

Характерной особенностью таких. электроприводов является наличие цепи положительной обратной связи по частоТе .токов статора с формирователем:фазных опорных напряжений.

Известен электропривод переменного тока, содержащий машину переменного тока и схему управления с 1053252 блоком выделения фазных напряжений, который выполнен на трансформаторах напряжения 1 1. однако в электроприводе ненонможно получение информации о фазных напряжениях при частотах, близких к нулевым, из-за примененных трансформаторов напряжения.

Известен электропринод с блоком выделения фазных напряжениИ, работаю. щим по принципу модулятор-демодуля- .. 10 тор, в котором обеспечивается.получение информации о фазных напряжениях в широком диапазоне частот, включая нулевую (2 ).

Недостатком этого электропривода 15 является конструктивная сложность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности .является электропринод переменного тока, содержащий машину переменного тока, Фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового ин-. вертора, блок выделения фазных напряжений, датчики фаэных токов, подключенные к входам обратной свяэИ 5 блока релейных фазных регуляторов:,,формирователь сигналов задания фаэ" ных токов машины переменного тока, первый трехфазный вход которого под- ключен к выходам блока выделения фазных напряжений,,второй трехфазный вход - к датчикам Фазных токов, а выходы — к управляющим входам блока релейных фазных регуляторов, подклю- ченного выходами к управляющими нходам трехфазного мостового инвертора. Ç5

Формирователь сигналов задания фаэных токов машины переменного тока, блок релейных фазных регуляторов и блок выделения фазных напряжений имеют общую нулевую шину 53 3. . 40

Недостатком известного электропривода является конструктивная слож». ность, поскольку блок выделения фазных напряжений выполнен с исполь- зованием специальных измерительных обмоток, размещенных, в рабочих пазах машины переменного тока.

Цель изобретения - конструктивное упрощение электропривода переменного тока и повышение надежности работы.

Указанная цель достигается .тем, что в электроприводе переменного тока,по первому варианту содержащем машину переменного тока, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, снабженного шинами питания, и связаны с фазными входами блока выделе.ния фазных напряжений, датчики фаэ- ных токов, подключенные к входам обратной связи блока релейных,фаз" 60 ных регуляторов, и формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока выделения фазных. напря- 65

Ъ жений, второй трехфазный вход — к датчикам фазных токов, а выходы — к управляющим входам блока релейных фазных Регуляторов, подключенного выходами к управляющим входам тРех фазного мостового иннертора, при этом Формирователь сигналов задания

1фазньтх токов машины переменного тока, блок релейных фазных регупяторон и блок выцеления Фазных напряжений снабжены общей нулевой шиной, введен делитель. напряжения.со средней точкой, подключенный входами к. шинам питания. трехфазного мостового инвертора, а средней точкой — к общей нулевой шине, блок выделения фазных напряжений содержит фазные масштабирующие усилители с инвертирующими и неинвертирующими входами и сумматор, каждый вход которого объединен с неинвертирующим входом одного из фазных масштабирующих .усилителей и подключен к соответе ствующему Фазному входу блока выде-ления фазных напряжений, а выход сумматора подключен к объединен.. ным между собой инвертирующим входам фазных масштабирующих усилите лей, выходы которых образуют выходы блока выделения фазных напряжений.

Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока по второму варианту введены масштабирующий преобразователь постбянного напряжения со. средней точкой выходного напряжения и модель трехфазного мостового инвертора, выходы которой подключены к Фазным нходам блока выделения фазных напряжений, управляющие входы — к выходам блока релейных фазных регуляторов, шины питания модели трехфазно го мостоного инвертора подключены к ныходам масштабирующего преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены к шинам питания трехфазного мостового иннертора, а средняя точка выходного напряжения объединена с общей нулевой шиной, управляющие входы и шины питания трехфазного мостового иннертора выполнены гальнанически развязанными.

Указанная цель кроме того.достигается тем1 что в электропривод переменного тока введен блок оптоэлектронной развязки, снабженный шинами питания светодиодной части, подключенными к шинам питания трехфазного мостового инвертора, и шинами питания фотоприемной части, подключенными к шинам питания модели трехфазного мостового инвертора, при этом фазные нходы блока оптоэлектронной развязки подключены к выхо:дам трехфазного мостового иннертора, фазные выходы - к управляющим цепям

1053252 модели трехфазного мостового инвертора, выходы к оторой подключены к фаэным входам блока выделения фазных напряжений, шины питания модели трехфазного мостового инвертора подключены к выходам масштабирующего 5 преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены к шинам питания трехфазного мостоного инвертора, а средняя точка выходного напряжения объединена с )0 общей нулевой шиной.

На фиг. 1 — 3 представлены варианты выполнения электропривода переменного тока.

По первому варианту (фиг. 1) злек-15 тропривод переменного тока содержит машину 1 переменного тока, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора 2 и к фазным входам блока 3 выделения фазных напряжений. Датчики 4 фаэных токов подключены к входам обратной связи блока 5 релейных фаэных регуляторов. Первый трехфазный вход формирователя б сигналов задания 5 фазных токов машин переменного тока подключен к выходам- блока 3 выделения фазных напряжений, второй трехфазный вход к датчикам 4 фазных токов, а выходы — к управляющим входам блока 5 релейных фазных регуляторов.

Выходы блока 5 релейных фазных регу-. ляторов подключены к управляющим входам трехфазного мостового инвертора 2.

Формирователь б сигналов задания 35 фазных токов машины 1 переменного тока, блок 5 .релейных фазных регуляторов:и блок 3 выделения фазных напряжений снабжены общей нулевой шиной 7. 40

Делитель 8 напряжения со средней точкой подключен входами к шинам питания трехфазного мостового инвертора 2, а средней точкой — к общей нулевой шине 7. 45

Блок 3 выделения фазных напряжений содержит фазные масштабирующие уси,лители 9 — 11 с инвертирующими и неинвертирующими входами и сумматор

12. Каждый из входов сумматора 12 подключен к неинвертирующим входам одного из фазных масштабирующих усилителей 9 — 11 и к соответствующему фазному входу блока 3 выделения фаэных напряжений. Выход сумматора 12 подключен к объединенным между собой инвертирующим входом фазных масштабирующих усилителей 9 — 11, выходы которых образуют выходы блока 3 выделения фаэных напряжений.

По второму варианту в электропри- 60 вод переменного тока дополнительно ,)введены масштабирующий преобразователь .13(фиг.2)постоянного напряжения со средней точкой выходного напряжения и модель 14 трехфазного мостовдво инвертора.Выход модели 14 трехфазного мостового инвертора подключен к фазным входам блока. 3 вьщеления фазных напряжений,а управляющие входы подключены к выходам блока 5 релейных фазных регуляторов. Шины питания моДели 14 трехфазного мостового инвертора подключены к выхОдам масштабирующего преобразователя 13 постоянного напряжения. Входы масштабирующего преобразователя 13 постоянного напряжения подключены к шинам питания трехфазного мостового инвертора 2, а средняя точка выходного напряжения объединена с общей нулевой шиной 7.

По третьему варианту в электропривод переменного тока дополнительно введен блок 15 (фиг. 3) оптоэлектронной развязки с шинами питания светодиодной части, подключенными к шинам питания трехфазного мостового инвертора 2, и шинами питания фотоприемной части, подключенными к шинам питания модели 14 трехфазного мостовго инвертора. Фазные входы блока 15 оптоэлектронной развязки подключены к выходам трехфазного мостового инвертора

2, а фаэные выходы — к управляющим цепям модели 14 трехфазного мостового инвертора.

Электропривод переменного тока по первому варианту (фиг. 1). работает следующим образом.

В электроприводе реализуется частотно-токовый способ управления машиной 1 переменного тока. Сигналы задания, определяющие активную и реактивную составляющие тока статора, поступают на входы блока прямого преобразования координат, входящего в состав формирователя б сигналов задания фазных токов машины переменного тока. Необходимые для координатных преобразовайий опорные сигналы, соответствующие фазным потокосцеплениям, формируются на выходах блока интеграторов, подключенного входами к блоку выделения фазных ЭДС. Блок интеграторов и блок выделения фаэных

ЭДС также входят в состав формирователя б сигналов задания фаэных токов;

На первые входы блока выделения фазных ЭДС, которые являются первым трехфазным входом формирователя б сигналов задания фаэных токов, поступают сигналы с выходов блока 3 выделения фазных напряжений, На вторые входы блока выделения фазных ЭДС, которые ,являются вторым трехфазным входом формирователя 6 сигналов задания фазных токов, поступают сигналы с датчиков 4 фазных токов, что позволяет осуществить необходимую при выделении фазных ЭДС 32 компенсация.

На выходах блока прямого преобразования координат, являющихся выходами формирователя б сигналов эада 1Q53252 ния фазных токов, формируются сигналы, пропорциональные мгновенным зна- чениям фазных ToKDB машины 1 переменного тока. Эти сигналы поступают на входы блока 5 фазных релейных регуляторов и определяют переключение ключей трехфазного мостового инвертора 2.

Для выделения сигналов, пропорциональных фазным напряжениям, в электроприводе используется следующий принцип.

Определяются .потенциалы концов фазных обмоток. (точки A,В,С, и О на фиг. 1) относительно среднего потен,циала силового питания (точка О> ) и потенциалы концов одной фаэной обмотки относительно среднего потен-. циала силового питания вычитаются дру, из друга. При этом потенциал общей точки фаэных обмоток (точка 0) относительно среднего потенциала силового питания определяется суммированием потенциалов крайних точек

IA B и С относительно того же потенциала.

Для реализации принципа выделения фазных напряжений в электроприводе (фиг. 1) общая нулевая шина 7 соединена со средней точкой делителя 8 напряжения. Вычитание потенциалов крайних точек фаз ЗО машины 1 переменного тока производится с помощью фаэных масштабирую щих усилителей 9 — 11, на неинвертирующие входы которых поступают сигналы, пропорциональные потенциа- 35 лам концов фазных обмоток относительно среднего потенциала силового питания, На инвертирующие входы фазных усилителей 9 — 1-1 поступает сиг.наЛ, пропорциональный потенциалу 4О общей точки фазных обмоток относитель но среднего пбтенциала силового питания, который формируется на выходе сумматора 12. На выходах масштабирующих усилителей 9 — ll формируются при45 этом сигналы, пропорциональные фазным:напряжениям машины 1 переменного тока.

Таким образом, в электроприводе переменного тока в отличие от известного выделение фазных напряжений производится без установки дополнительных измерительных обмоток, что обеспечивает конструктивное упрощение.

Электропривод переменного тока ло второму варианту (фиг. 2) работает аналогично. Дополнительно предусмотрена гальваническая развязка шин питания и управляющих цепей трехфазного мостового инвертора 2, а также 60 введены масштабирующий преобразователь 13 постоянного напряжения с гальванической развязкой входных и выходных цепей и модель 14 трехфазного мостового инвертора. Выходные сигналы А5 блока 5 релейных фазных регуляторов, одновременно управляют переключением силовых ключей трехфазного мостового инвертора 2 и маломощных ключей модели 14 ° Напряжение на шинах питания модели 14 пропорционально ,напряжению силового питания; В результате потенциалы точек A,В и

С (фиг. 2) относительно общей нуле» вой шины 7 пропорциональны потенциалам точек A В,С относительно среднего потенциала силового питания. Выделение фазных напряжений производится, как и в первом варианте электропривода (фиг. 1), с помощью блока. 3 выденения фазных напряжений, на фазные входы которого подаются выходные напряжения модели 14 мостового инвертора, то есть напряжения точек A

f.

В иС

В электроприводе (фиг. 1), в QTIlHчие от известного выделение фазных напряжений также производится без установки дополнитЕльных измерительных обмоток, что обеспечивает конструктивное упрощение. Гальваническая развязка силовых н управляющих цепей обеспечивает повышение надежности электропривода.

Электропривод переменного тока по третьему варианту (фиг. 3) работает аналогично. Дополнительно предусмотрено введение блока 15 оптоэлектронной развязки, которой обеспечивает гальваническую развязку управляющих цепей модели 14 трехфазного мостового инвертора от силовых ключей трехфазного мостового инвертора

2. Блок 15 оптоэлектронной развязки позволяет синхронизировать работу ключей инвертора 2 и модели 14, что важно при использовании в трехфаэном мостовом инверторе 2 силовых ключей с большими временами нарастания и спада напряжения на их коллекторно-эмиттерных переходах.

В электроприводе (фиг. 3), в отличие от известного, выделение фазных напряжений также прои зводитс я б еэ установки дополнительных измерительных обмоток, что обеспечивает конструктивное упрощение. Гальваническая развязка силовых и управляющих цепей обеспечивает повышение надежности элек тропри вода.

Таким образом, выполнение блока выделения фазных напряжений в виде фазных масштабирующих усилителей и сумматора позволяет, в отличие от известного электропривода, решить задачу формирования фаэных напряжений беэ специальных измерительных обмоток, что конструктивно упрощает электропривод переменного тока.

Введение в электропривод преобразователя постоянного напряжения, модели трехфазного мостового инвертора и блока оптоэлектронной развязки обеспечивает дополнительно гальваническую развязку силовых и управликщих цепей электропривода переменного тока, что повышаеТ надежность работы.. 7.1053252

ВНИИПИ Заказ 889 7/54 Тираж б 87 Подпи сное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîé, ул.Проектная,4