Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления частотой вращения мощного синхранного двигателя . Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения работы статического преобразователя частоты при питании от источников переменного и постоянного токов и.максимальном использовании состава оборудования в обоих вариантах / питания. Устройство содержит последовательно включенные управляемый выпрямитель 1, дроссель 4 и зависимый инвертор 2, а также коммутирующие конденсатор 14 и тиристоры 10 и 1Ь При питании от источника переменного тока контактор 6 и автоматический выключатель 7 разомкнуты. На низких скоростях вращения конденсатор 14, тиристоры 9-12 обеспечивают ускорение изменения знака напряжения на выходе выпрямителя во время коммутации инвертора 2. На высоких скоростях вращения включают тиристоры 11 и 13 . для фильтрации гармоник питакяцей сеW ти и двигателя. При питании от источника постоянного тока 8 контакс тор 6 и выключатель 7 замкнуты, тиристоры выпрямителя 1 выполняют функции обратных вентилей инвертора 2. Элементы 4, 5, 9, 10, 11, 12 1C контура коммутации обеспечивают Ч поочередную коммутацию групп инвертора 2,а также широтно-импульсное регу4 лирование напряжение двигателя ЗЛил. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

74112 А1

09) (11) (д1) 4 Н 02 P 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3906516/24-07 (22) 06.06.85 . (46) 30.11.86-. Бюл. У 44 (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила" им. С.М, Кирова (72) В.И. Эпштейн (53) 621.313 ° 292(088.8) (56) Алексеев В.А. и др. Двухзонный электропривод с вентильными электродвигателями-. — Электротехническая промьппленность. Сер. Электропривод, 1984, вып. 7, с. 1-19.

Патент ФРГ Р 2738562, кл. Н 02 P 7/62. 1979. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД IIEPEMEHHOI 0 ТОКА (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления частотой вращения мощного синхронного двига1 теля. Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения работы статического преобразователя частоты при питании от источников переменного и постоянного токов и,максимальном использовании состава оборудования в обоих вариантах питания. Устройство содержит последовательно включенные управляемый выпрямитель 1, дроссель 4 и зависимый инвертор 2, а также коммутирующие конденсатор 14 и тиристоры 10 и 11

При питании от источника переменного тока контактор 6 и автоматический выключатель 7 разомкнуты. На низких скоростях вращения конденсатор 14, тиристоры 9-12 обеспечивают ускорение изменения знака напряжения на выходе выпрямителя во время коммута- ции инвертора 2. На высоких скоростях вращения включают тиристоры 11 и 13 для фильтрации гармоник питающей сети и двигателя. При питании от источника постоянного тока 8 контактор 6 и выключатель 7 замкнуты, тиристоры выпрямителя 1 выполняют функции обратных вентилей инвертора 2.

Элементы 4, 5, 9, 10, 11, 12 и 13 контура коммутации обеспечивают поочередную коммутацию групп инвертора 2, а также широтно-импульсное регулирование напряжениедвигателя 3.1)щ., 1274 112

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления частотой вращения мощных синхронных электродвигателей.

Целью изобретения является расши5 рение области применения.

На чертеже показана структурная схема электропривода переменного тока.

Электропривод переменного тока содержит управляемый выпрямитель с входными клеммами для подключения к сети переменньго тока и выходными клеммами постоянного тока, зависимый инвертор 2 с входными клеммами постоянного тока и выходными клеммами переменного тока для подключения фазных обмоток синхронного электродвигателя 3, первый дроссель 4, включенный между одной выходной клеммой постоянного тока управляемого выпрямителя 1 и одной входной клеммой постоянного тока зависимого инвертоpG 2, второй дроссель 5, включенный между другой выходной клеммой постоянного тока управляемого выпрямите- д5 ля 1 и другой входной клеммой постоянного тока зависимого инвертора 2, контактор с коммутационными элементами 6, включенными между входными клеммами переменного тока управляемого выпрямителя 1 и выходными клеммами переменного тока зависимого ин.вертора 2, выключатель 7, предназначенный для подключения к выходным клеммам постоянного тока управляемого выпрямителя 1, источника 8 энергии постоянного тока, пять тиристоров

9-13 и коммутирующий конденсатор t4.

Аноды первого и второго тиристоров

9 и 10 объединены и подключены к од40 ной входной клемме постоянного тока зависимого инвертора 2, катод первого .тиристора 9 и одна обкладка коммутирующего конденсатора 14 объединены и подключены к одной выходной клемме постоянного тока управляемого выпря45 мителя 1. Катоды третьего и четвертого тиристоров 11, 12 и анод пятого тиристора 13 объединены и подключены к другой входной клемме постоянного тока зависимого инвертора 2, анод четвертого тиристора 12 подключен к другой выходной клемме постоянного тока управляемого выпрямителя 1. Катоды второго и пятого тиристоров 10 и l3, анод третьего тиристора 11 и другая обкладка коммутирующего конденсатора 14 объединены.

Изобретение позволяет обеспечить. управление частотой вращения синхронного электродвигателя при питании статического преобразователя как от сети переменного, так и от сети постоянного тока, что необходимо в системах гарантированного электроснабжения, когда при длительных перерывах питания от сети переменного тока используется переключение на питание от сети постоянного тока, в частности от аккумуляторных батарей.

Электропривод работает следующий образом.

При прерывании питания переменного тока статический преобразователь переключают на питание от источников

8 энергии постоянного тока, для чего включают выключатель 7 и контактор, который своим коммутационными элементами 6 объединяет соответствующие клеммы переменного тока управляемого выпрямителя 1 и зависимого инвертора 2. В результате управляемый выпрямитель 1 по переменному току оказывается подключенным к фазным обмоткам электродвигателя 3, а тиристоры его начинают выполнять функции обратных вентилей по отношению к тиристорам зависимого инвертора 2.

Коммутация тиристоров зависимого инвертора 2 осуществляется за счет прерывания тока через них, что достигается попеременным включением тиристоров 10, 11 и соединением при их помощи коммутирующего конденсатора 14 или параллельно дросселю 4 или параллельно последовательно включенным дросселям 5 и источнику

8 постоянного тока. Полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе

14 при этом такова, что к проводящему тиристору выключаемой группы зависимого инвертора 2 через обратный тиристор соответствующей группы управляемого выпрямителя 1 прикладывается обратное напряжение, а ток через дроссель 4 или 5, соединяющий выключаемую группу зависимого инвертора 2 с источником 8 постоянного тока, переключается вначале в контур, образованный коммутирующим конденсатором 14 и тиристбром 10 или 11, а затем.в короткозамкнутую цепь, образованную шунтирующим тиристором 9 или 12. Включение тиристоров 9 и 12 обеспечивает ограничение напряжения 1 коммутирующего конденсатора 14 на

12741 требуемом уровне. Ток в некоммутируемой группе тиристоров инвертора 2 замыкается через соответствующий тиристор обратной группы управляемого выпрямителя 1 и включенный между этими группами дроссель 4 или 5.

Отличие между тактами коммутации, заключающееся в том, что на одном такте источник 8 постоянного тока оказывается включенным в контур пе- 10 резаряда конденсатора 14, а на другом такте — нет, компенсируется заданием одинаковых задержек на включение тиристоров 12 и 9 относитель— но моментов включения тиристоров 11 15 и 10; В результате предкоммутационные уровни напряжения коммутирующего конденсатора 14 устанавливаются в .зависимости от такта отличными друг от друга на величину напряжения ис- !р точника 8, а результчрующее начальное напряжение, прикладываемое к запираемому тиристору, на обоих тактах оказывается одним и тем же, так же как время, предоставляемое данному 25 тиристору на восстановление запирающих свойств. Данный вариант организации контура искусственной конденсаторной коммутации отличается минимальным числом дополнительньгх элементов относительно состава преобразователя частоты, необходимого для питания от источника переменного тока, однако он позволяет обеспечить коммутацию тиристоров зависимого, инвертора 2 при номинальном и даже перегрузочном значениях пускового тока, начиная с нулевой частоты вращения двигателя. Кроме того, устройство предоставляет возможность не только коммутировать ток между тиристорами зависимого инвертора 2, но и широтно-импульсным способом регулировать его величину на интервалах проводимости каждого из этих тиристоров.

Электропривод позволяет также расширить диапазон регулирования частоты вращения синхронного электродвигателя в области низких частот вращения при питании от сети переменного тока. В этом случае выключатель

7 и коммутационные элементы 6 разомкнуты. Переменный ток выпрямляется выпрямителем 1, сглаживается дросселямй 4, 5 и инвертируется зависи- . мым инвертором 2 поочередно с частотой, соответствующей частоте враще12

4 ния электродвигателя 3, протекая через его фазные обмотки. Коммутация тиристоров зависимого инвертора 2 в основных режимах работы осуществляется за счет ЭДС синхронного электродвигателя 3. В диапазоне низких частот вращения, когда величины

ЭДС двигателя недостаточны для коммутации тока инвертора 2, переключение тиристоров последнего происходит в результате прерывания тока выпрямителя 1, который для ускорения этого процесса переводится в инверторный режим. Одновременно включаются шунтирующие тиристоры 9, 12 и и энергия, запасенная в дросселях .4, 5, не сбрасывается в сеть, а сохраняется в результате образования при помощи упомянутьгх тиристоров двух короткозамкнутых контуров с малыми потерями. Конденсатор

14 и тиристоры .10, 11 могут быть иснользованы для ускорения процесса прерывания тока через тиристоры инвертора 2 при помощи выпрямителя 1 путем обеспечения мгновенного изменения полярности напряжения на выходе последнего.

На средних и высоких частотах вращения электродвигателя 3 конденсатор 14 посредством тиристоров 11 и 12 может быть включен в диагональ между выпрямителем 1 и инвертором 2, способствуя подавлению коммутационныХ гармоник как со стороны двигателя, так и со стороны питающей сети.

Таким образом, обеспечивается расширение области использования известного электропривода переменного тока с синхронным электродвигателем.

Достигается это введением минимального числа дополнительных элементов при максимальном использовании оборудования исходной схемы. Кроме того, и исходная схема в своем штатном варианте применения приобретает дополнительные полезные свойства (ускоряется процесс- сетевой коммутации инвертора и уменьшается вредное влияние преобразователя частоты на питающую сеть переменного тока и на синхронный электродвигатель).

Формула из о бр ет ения

Электропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель, управляемый выпрямитель с

1274112

Составитель С. Позднухов

Редактор M. Бандура Техред В.Кадар Корректор М. Демчик

Заказ 6488/56, Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S входными клеммами, предназначенными для подключения к сети переменного тока, и выходными клеммами постоянно-. го тока, зависимый инвертор с входными клеммами постоянного тока и выходными клеммами переменного тока, соединенными с фазнымн обмотками .синхронного электродвигателя, коммутирующий конденсатор, первый и второй тиристоры и первый дроссель» 1р подключенный между одной выходной клеммой постоянного тока управляемого выпрямителя и одной входной клеммой постоянного тока. зависимого инвертора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены третий, четвертый и пятый тиристоры, второй дроссель» выключатель и контактор с коммутационными элементами, включен- 2п ными между входными клеммами переменного тока управляемого выпрямителя и выходными клеммами переменного тока зависимого инвертора, между другой выходной клеммой постоянного то- 2S ка управляемого выпрямителя и друЬ гой входной клеммой зависимого инвертора включен второй дроссель» аноды первого и второго тиристоров объ единены и подключены к одной входной клемме постоянного тока зависимого инвертора, катод первого тиристора соединен с одной обкладкой коммутирующего конденсатора и подключен к одной выходной клемме постоянного тока управляемого выпрямителя, като" ды третьего и четвертого тиристоров и анод пятого тиристора объединены и подключены к другой входной клемме постоянного тока зависимого инвертора, анод четвертого тиристора подключен к другой выходной клемме постоянного тока управляемого выпрямителя, катоды второго и пятого тиристоров, анод третьего тиристора и другая обкладка коммутирующего конденсатора объединены, одни выводы выключателя подключены к выходным клеммам постоянного тока управляемого выпрямителя, другие выводы выключателя снабжены клеммами для подключения к источнику энергии постоянного тока.