Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного управления электроприводами . Целью изобретения является повышение энергетических характеристик и расширение диапазона регулирования частоты вращения электропривода . Цель достигается за счет введения двух пороговых элементов 15 и 16, четырех генераторов 23-26 линейно изменяющегося напряжения, шести элементов сравнения 29-34 задающего генератора несущей частоты. Обеспечивается питание электродвигателя напряжением близким к синусоидальному , и достижение высоких энергетических характеристик электропривода , широкого диапазона регулирования частоты вращения, плавности вращения электродвигателя на частотах от десятых долей Герца и вьше. 2 ил. с s (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1319224

А1 (51) 4 Н 02 Р 7 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848017/24-07 (22) 28.01. 85. (46) 23,06.87. Бюл. ¹ 23 (71) Ленинградский горный институт им.Г.В.Плеханова (72) А.В.Шипулин (53) 621.313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1153385, кл. Н 02 P 7/42, Н 02 И 7/515, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 127904 1, кл. Н 02 P 7/42, 1984. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного управления электроприводами. Целью изобретения является повышение энергетических характеристик и расширение диапазона регулирования частоты вращения электропривода. Цель достигается за счет введения двух пороговых элементов

15 и 16, четырех генераторов 23-26 линейно изменяющегося напряжения, шести элементов сравнения 29-34 задающего генератора несущей частоты.

Обеспечивается питание электродвигателя напряжением близким к синусоидальному, и достижение высоких энергетических характеристик электропривода, широкого диапазона регулирования частоты вращения, плавности вращения электродвигателя на частотах от десятых долей Герца и выше. 2 ил.

1319224

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного управления электроприводами.

Цель изобретения — повышение энергетических характеристик и расширение диапазона регулирования частоты вращения электропривода.

На фиг. 1 приведена структурная схема электропривода переменного тока; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Электропривод переменного тока содержит электродвигатель 1 со статорной обмоткой, соединенной по схеме звезда с выведенной нейтралью, трехфазный тиристорный мостовой инвертор 2, построенный на тиристорах

3-8, первый 9 и второй 10 управляемые ключи, первую 11 и вторую 12 схемы задержки переднего фронта импульса, задающий генератор 13 несущей частоты, три пороговых элемента 1416, шести логических элементов 2И 1722, шесть генераторов 23-28 линейноизменяющегося напряжения, шесть элементов 29-34 сравнения. Выход трехфазного тиристорного мостового инвертора 2 подключен к статорной обмотке электродвигателя 1, первый 9 и вто-. рой 10 управляемые ключи, одними силовыми выводами подключены соответственно к отрицательной и положительной шинами питания трехфазного тиристорного мостового инвертора 2, а другиии силовыми выводами объединены и подключены к нейтрали статорной обмотки электродвигателя 1, выходы первой 11 и второй 12 схем задержки переднего фронта импульса подключены к отпирающим входам соответственно первого 9 и второго 10 управляемых ключей, вход первой схемы 11 задержки переднего фронта испульса объединен с первыми входами первого 17, третьего 19 и пятого 21 логических элементов 2И и с запирающим входом второго управляемого ключа 10 и подключен к прямому выходу задающего генератора

13 несущей частоты, инверсный выход которого подключен к объединенным входу второй схемы 12 задержки переднего фронта импульса, запирающему входу первого управляемого ключа 9 и первым входом второго 18, четвертого 20 и шестого 22 логических элементов 2И 18, 20, 22, вторые входы первого 1?, третьего 19 и пятого 21 логических элементов 2И подключены к прямым выходам соответственно первого 14, второго 15 и третьего 16 пороговых элементов, а вторые входы

5 второго 18, четвертого 20 и шестого

22 логических элементов 2И подключены к инверсным выходам соответственно первого, второго и третьего пороговых элементов 14-16, выходы первого 17, f0 второго 18, третьего 19, четвертого

20, пятого 21 и шестого 22 логичес-, ких элементов 2И подключены к входам соответствующих генераторов 23-28

15 линейно-изменяющегося напряжения

Ф выходы которых подсоединены к первым входам соответствующих элементов 2934 сравнения, выходы которых подключены к управляющим цепям соответствующих тиристоров 7, 8, 3, 4, 5 и 6

20 трехфазового мостового инвертора 2, объединенные по трое вход первого порогового элемента 14 и вторые входы первого и второго элементов 29

H 30 cpRBHpHHH Bxog BToporо IIQporo вого элемента 15, и вторые входы третьего и четвертого элементов 31 и 32 сравнения, вход третьего порогового элемента 16 и вторые входы пятого и шестого элементов 33 и 34 сравнения предназначены для подключения к задатчику трехфазных синусоидальных сигналов.

Изобретение позволяет в трехфазном тиристорном мостовом инверторе получить напряжения, по форме близкие к синусоидальным за счет использования широтно-импульсной модуляции, что позволяет увеличить плавность враще40 ния ротора электродвигателя, улучшить гармонический состав напряжения, использовать в качестве выпрямителя мост из неуправляемых вентилей, что повышает Созч, уменьшает помехи в сети, улучшает режим работы ключей, поскольку при изменении выходного напряжения напряжение в звене постоянного тока неизменно и т.д.

Пороговые элементы 14-16 предназначены для преобразования синусоидального напряжения в прямоугольные сигналы, длительностью равные полупериоду синусоиды. Генератор 13 несущей частоты служит для получения двуполярных прямоугольных импульсов скважностью "Иеандр", частотой, равной частоте коммутации инвертора, логические элементы 2И 17-22 предназначены для получения импульсов, 224 4

С каждым открыванием длительность включения тиристора 7 увеличивается, затем начинает уменьшаться, среднее напряжение в фазе А изменяется по синусоидальному закону. При снижении среднего значения напряжения фазы до нуля перестает отпираться тиристор 7, начинает отпираться тиристор 8 для формирования отрицательной полуволны напряжения. С каждым отпиранием длительность включения тириСтора 4 уменьшается по синусоидальному закону, при снижении среднего значения напряжения в фазе 8 до нуля вместо тиристора 4 начинает отпираться тиристор 3 для формирования положительной полуволны напряжения. С каждым отпиранием длительность включения тиристора 5 уменьшается по синусоидальному закону при снижении среднего значения напряжения в фазе с до нуля вместо тиристора 5 начинает отпираться тиристор 6 для формирования отрицательной полуволны напряжения.

Таким образом, при достаточной простоте реализации за счет питания электродвигателя напряжением, близким по форме к синусоидальному, обеспечиваются высокие энергетические характеристики электропривода, широкий диапазон регулирования частоты вращения, плавность вращения электродвигателя на частотах от десятых долей Герца и выше.

3 1319 определяемых частотой генератора 13 несущей частоты и полярностью сигналов порогового элемента. Генераторы

23-28 линейно изменяющегося напряжения предназначены для получения напряжения пилообразной формы длительностью и полярностью определяемые сигналами элементов 2И, имеющие прямой фронт и линейно изменяющийся спад импульсов. Элементы 29-34 срав- 10 нения предназначены для определения точек коммутации инвертора 2 путем сравнения синусоидального напряжения сигналов генератора линейно изменяющегося напряжения. Схемы11 и 12 за- 15 держки переднего фронта импульса предназначены для получения возможности включения одного из ключей

9 и 10 после окончания процесса коммутации другого ключа во избежание 20 сквозного короткого замыкания.

На фиг. 2 показаны форма синусоидального напряжения Uä, подаваемого на вход порогового элемента 14, форма выходного напряжения порогового25 элемента 14 П,, U — формы выходного напряжения генератора несущей частоты U11 U„2 Формы сигналов схем задержки переднего фронта импульса, U>>, Uz -, U — формы напряже-30 ний, подаваемых на входы элементов сравнения 23, 24, А, В, С вЂ” формы напряжений на фазах статорной обмотки электродвигателя.

Электропривод переменного тока 35 работает следующим образом.

Предположим, в начальный момент времени открыты тиристор 7, тиристор

5 и ключ 9, ток перетекает через фазы А и С статорной обмотки электро-40 двигателя 1. В следующий момент времени ключ 9 запирается, ток через фазы А и С прекращается, тиристоры

7 и 5 запираются. Затем открывается ключ 10, тиристор 4, ток протекает 45 через фазу Б статорной обмотки машины переменного тока. В следующий момент времени запирается ключ 10, ток через фазу В прекращается, тиристор 4 запирается, В следующий момент 50 времени открывается ключ 9, затем отпирается тиристор 7, ток протекает через фазу Я статорной обмотки машины переменного тока, отпирается тиристор 5, ток протекает через фазу 55

С обмотки машины. Затем запирается ключ 9, ток через фазы Я и С прекращается и т.д.

Формула из обре те ния

Электропривод переменного тока, содержащий электродвигатель со ста-. торной обмоткой, соединенной по.схе<1 !! ме звезда с выведенной нейтралью, трехфазный тиристорный мостовой инвертор, выходы которого подключены к статорной обмотке электродвигателя, первый и второй управляемые ключи с запирающими и управляющими входами кажцый, одни силовые выводы управляемых ключей подключены соответственно к отрицательной и положительной шинам питания трехфазного тиристорного мостового инвертора, а вторые силовые выводы первого и второго управляемых ключей объединены и подключены к нейтрали статорной обмотки электродвигателя, шесть логических элементов 2И, первый пороговый элемент, два генератора линейно-изменяющегося напряжения, первую и вторую

1319224 и, М

Фиг 2 щ1ИИПИ Заказ 2526/53 Тираж 660 Подписное а

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 схемы задержки переднего фронта им" пульса, выходы которых подключены к отпирающим входам соответственно первого и второго управляемых ключей, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, расширения диапазона регулирования частоты вращения, в него введены второй и третий пороговые элу чефвы, четыре генератора линейно йзмейяющегося напряжения, шесть элемейтов с)равнения, задающий генератор несущей частоты с прямым и инверсным выходами, прямой выход которогî подключен к первым входам первого, третьего и пятого логических элементов 2И, входу первой схемы задержки переднего фронта импульса и запирающему входу второго управляемого ключа, инверсный выход задающего генератора несущей частоты подключен к первым входам второго, четвертого и шестого логических элементов 2И, входу второй схемы задержки переднего фронта импульса и запирающему входу первого управляемого ключа, вторые входы первого, третьего и пятого логических элементов 2И подключены к прямым выходам соответственно первого второго и третьего поРоговых элементов, а вторые входы второго, четвертого и шестого логических элементов 2И подключены к инверсным выходам соотнетственно перного, второго и третьего пороговых элементов, выходы всех шести логических элементов 2И подключены соответ10 с твенно ко входам генераторов линейно изменяющегося напряжения,, выходы которых подсоединены к первым входам соответствующих элементов сравнения

У выходы которых подключены к управля15 ющим цепям соответствующих тиристорон трехфазного мостового инвертора, объединенные по трое вход первого порогового элемента и вторые входы первого и второго элементов сравне20 ния, вход второго порогового элемента и вторые входы третьего и четвертого элементов сравнения, вход третьего порогового элемента и вторые входы пятого и шестого

25 лементов сран нения предназначены для подключения к задатчику т рехфа з ных с инус оидальных с игналов.