Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания асинхронных электродвигателей от автономных инверторов тока. Целью изобретения является повьшение надежности . Электропривод переменного тока содержит электродвигатель 1, автономный инвертор тока 2, комленсиру оп1да блок 3, основную 4 и дополнительную 5 батареи коммутирующих конденсаторов , последняя выполнена из N секций, датчик 6 тока, сумматор 7, компараторы 8 и 9, катушку 10 реле, управляемый ключ 11, генератор 12 импульсов , элемент задержки 13, логические элементы 2И 14, 2И-НЕ 15, регистр сдвига 16, элементы коммутации 17. Электропривод позволяет производить запуск электродвигателя различной мощности с автоматическим выбором требуемой емкости коммутирующих конденсаторов , что обеспечивает необходимую коммутационную устойчивость инвертора при пуске двигателя. Кроме того, исключаются токовые перегрудки силовых элементов системы, что дополнительно повышает надежность. 2 ил. с S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (511 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4239671/24-07 (22) 30.03,.87 (46) 15.12.88. Бюл. 11 - 46 (71) Саратовский политехнический институт (72) И.И,Артюхов, В.А.Серветник и Ю.Б.Томашевский (53) 621.313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 720656, кл. Н 02 P 7/42, 1980, Авторское свидетельство СССР

Ф 1246322, кл. Н 02 P 7/42, 1984. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕ1!ЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания асинхронных электродвигателей от автономных инверторов тока. Целью изобретения является повышение надежности. Электропривод переменного тока

ЫЛ» Н44Я2Я А 1 содержит электродвигатель 1, автономный инвертор тока 2, компенсирующий блок 3, основную 4 и дополнительную

5 батареи коммутирующих конденсаторов, последняя выполнена из N секций, датчик 6 тока, сумматор 7, компараторы 8 и 9, катушку 10 реле, управляемый ключ 11, генератор 12 импульсов, элемент задержки 13, логические элементы 2И 14, 2И-НЕ 15, регистр сдвига 16, элементы коммутации 17.

Электропривод позволяет производить запуск электродвигателя различной мощности с автоматическим выбором требуемой емкости коммутирующих кон" денсаторов, что обеспечивает необходимую коммутационную устойчивость инвертора при пуске двигателя. Кроме того, исключаются токовые перегрузки силовых элементов системы, что дополнительно повышает надежность. 2 ил.

1 :44928

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания асинхронных электродвигателей от ав5 тономных инверторов тока.

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг.! показана структурная схема электропривода; на фиг.2 — схема 10 подключения релейных элементов.

Электропривод переменного тока (фиг.1) содержит асинхронный электродвигатель 1, автономный инвертор 2 тока, вентильно-реакторный компенси- 15 рующий блок 3, основную батарею 4 коммутирующих конденсаторов, дополнительную батарею 5 коммутирующих конденсаторов, выполненную из N секций

5,1,5.2 - 5.N, датчик 6 тока в цепи 20 компенсирующего блока 3, сумматор 7, первый и второй компараторы 8 и 9, катушку реле 10, управляемый ключ 11, генератор 12 импульсов, элемент 13 задержки, логический элемент, 2И 14, ?5 логический элемент 2И-НЕ 15, регистр

16 сдвига, N элементов коммутации

l7.1-17.N, группу силовых контактов

18 контактора, второй замыкающий контакт 19 промежуточного реле и замы- 30 кающий контакт 20 с выдержкой времени на срабатывание промежуточн<-.го реле. Выводы автономного инвертора Тока 2 и основной батареи 4 коммутирующих конденсаторов непосредственно.„ а вентильно-реакторного компенсирующего блока 3 через датчик тока 6 объединены и через группу силовых контактов 18 контактора соединены с выводами статорной обмотки электродвигате- 40 ля 1. Каждая из N секций 5 ° 1,5.2-5„N дополнительной батареи 5 коммутирующих конденсаторов через соответствующий элемент коммутации 17,1-17.N соединена с выводами основной батареи 4 коммутирующих конденсаторов.

Входы сумматора 7, предназначены для подключения к первому и второму . источникам опорного напряжения, выход сумматора 7 подключен ко второму входу второго компаратора 9, выход которого соединен со входом элемента

13 задержки первым входом логическо" го элемента 2И-НЕ 15 и первым входом управления РегистРа 16 сдвига. Первый вход первого компаратора 8 предназначен для подключения ко второму источнику опорного напряжения, второй вход первого компаратора 8 соединен с выхоДом датчика 6 тока и перва,":; входом второго компаратора 9, выход первого компаратора 8 подключен со входом управляемого ключа 11, первым входом логического элемента 2И

14 и вторым входом управления регистра 16 сдвига, вход сброса которого подключен к выходу логического элемента 2И-НЕ 15, второй вход которого соединен с выходом элемента 13 задержки. Вход синхронизации регистра

16 сдвига соединен с выходом генератора 12 импульсов и со вторым входом логического элемента 2И 14, выход которого подклю чен ко входу сдвига регистра 16 сдвига, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих злемен or. коммутации

17. 1-17.N. Катушка 10 реле соединена с первым силовым выводом управляемого ключа 11, второй силовой вывод которого через замыкающий контакт 20 с выдержкой времени на срабатывание промежуточного реле предназначен для подключения к поЛожительному выводу источника питания. Вход питания генедиагора 12 импу..ьсов через второй замыкающий контакт 19 промежуточного реле предназначен для подключения к положительному выводу источника питания, Катушка 21 промежуточного реле (фиг.2) через последовательно соединенные размыкающий блок-контакт 22 контактора и кнопку "Пуск" 23, шунтированную первым замыкающим контактом

24 промежуточного реле, предназначена для подключения к положительному выводу источника питания. Катушка 25 контактора через последовательно соединенные кнопку "Стоп" 26 и замыкающий блок-контакт 27 контактора, шунтированный замыкающим контактором

28 реле, предназначена для подключения к положительному выводу источника питания.

Второй источник опорного напряжения выполняется дискретно-регулируемым. В частности он может быть выполнен на резисторах 29 (фиг.1), выключателях 30 и переключающем контакте

31, В качестве выключателей 30 могут быть использованы контакты командоконтроллера, а в качесrBe контакта

31 может быть использован дополнительный переключающий контакт, которым снабжается промежуточное реле, з 44492

Электропривод работает следующим образом.

Перед пуском один из резисторов

29, соответствующий пусковому току питаемого двигателя, посредством вь ключателя 30 должен быть подключен к ,разомкнутому выводу контакта 31, В предпусковой момент все секции дополнительной батареи 5 отключены и в 10 выходной цепи инвертора 2 имеет место следующий баланс реактивных мощностей:

QкЧ вЂ” ОкБ

15 где Q — реактивная мощность основокь ной батареи коммутирующих конденсаторов 4; реактивная мощность вен"Ч тилько-реакторного компен- 20 сирующего блока 3 (величина ее должна быть не меньше реактивной мощности максимально возможной нагрузки в номинальном режиме работы последней):, Q — реактивная мощность, расходуемая на коммутацию вентилей инвертора.

Указанный баланс поддерживается З0 подачей управляющего сигнала со второго источника опорного напряжения на первый вход первого компаратора 8.

Величина этого сигнала не должна превышать значения напряжения, поступающего на второй вход первого компаратора 8, и пропорционального току компенсирующего блока 3.

При нажатии кнопки "Пуск" 23 на катушку 21 промежуточного реле пода- 40 ется напряжение, реле срабатывает, контактом 24 встает на самоблокировку, контактом 20 подготавливает цепь питания реле 10, контактом 19 осуществляет запуск генератора 12 импульсов и, наконец, контактом 31 изменяет уровень выходного напряжения второго источника опорного напряжения ° Величина этого напряжения является индивидуально задаваемой для 50 каждого конкретного двигателя и изменяется путем соответствующего подбора сопротивления резистора 30. Новый уровень опорного напряжения второго источника будет соответствовать следующему балансу реактивных мощностей ЯМБ ДКБ

4 где Q — реактивная мощность той части секций батареи 5, которую необходимо подключить для обеспечения коммутационной устойчивости инвертора 2 прп пуске двигателя 1, Величина реактивной мощности компенсирующего блока 3 Q „ в этом случае должна быть не меньше реактивной мощности двигателя в пусковом режиме.

Это означает, что секции дополнительной конденсаторной батареи 5 должны последовательно одна за другой подключаться к выходу инвертора 2 до тех пор, пока сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, не превысит значения уставки, в качестве которого используется напряхение второго источника опор oro напряжения °

Логика работы цепочки подключе секций дополнительной батареи 5 к выходу инвертора 2 такова. До срабатывания промежуточного реле и изменения уровня напряжения второго источника опорного напряжения сигнал, пропорциональный току компенсирующего блока 3, выделенный датчиком тока 6, будет превышать опорный сигнал, поступающий со второго источника опорного напряжения, вследствие чего на выходе первого компаратора 8 будет присутствовать сигнал логического нуля, который, поступая через элемент 2И 14 на вход сдвига D регистра 16 не .еняет комбинации сигналов на выходных выводах регистра Я1,...,Я 1. Запрещающей информацией на изменение выходных сигналов является также отсутствие импульсов на входе синхронизации С.

После переключения контакта 31 напряжение второго источника опорного напряжения превысит сигнал обратной связи цепи компенсации, на выходе первого компаратора 8 появится сигнал лог.

"1", который подается на второй вход управления регистра 16 сдвига и на первый вход логического элемента 2И 14, на второй вход которого подаются импульсы с генератора 12 импульсов.

Эти же импульсы подаются на вход синхронизации С регистра 16. Вследствие появившейся комбинации управляющих сигналов на входе регистра 16 сдвига выходы последнего станут последовательно заполняться уровнями лог. "1", являющейся информацией к подключению

1444928 посредством элементов 17 коммутации секций дополнительной батареи 5 к выходу инвертора 2. Периодичность подключения секции 5.1-5.N будет опреде- 5 ляться частотой следования импульсов управления генератора 13. Частота их принимается таковой, что очередное подключение секций происходит после окончания переходного процесса под- 10 ключения предыдущей секции. Последовательное подключение секции дополнительной батареи 5.1-5.И будет происходить до тех пор,,пока реактивная мощность емкостного характера в выходной цепи инвертора 2 не станет достаточной для обеспечения коммутационной устойчивости последнего при пуске двигателя 1. Фиксируется этот момент превышением тока компенсирую- 20 щего блока 3 значения уставки и появлением на выходе первого компаратора

8 сигнала лог. "0" ° После этого управляемый ключ 11 отпирается и на катушку 10 реле подается напряжение питания. Реле срабатывает и контактом 28 подает питание на катушку 25 контактора, который блок-контактом

27 встает на самоблокировку, силовой группой контактов 18 подключает двигатель 1 к инвертору 2, а блок-контактом 22 разрывает цепь питания ка" тушек 21 промежуточного реле, кото-рое своими контактами разрывает цепь питания реле, снимает разрешающий сигнал с генератора 12 импульсов и изменяет уровень выходного сигнала второго источника опорного напряжения.

После подключения двигателя 1 к выходу инвертора 2 устанавливается следующий баланс реактивных мощностей:

Q (Q к Япд QoK5 ОдкБ >

45 где я „„ — реактивная мощность двигателя в пусковом режиме;

Q „ — избыток реактивной мощности емкостного характера, потребляемого компенсирующим блоком 3.

По мере разгона двигателя величина Я„А будет уменьшаться и, следовательно, будет увеличиваться величина

QKy °

Информацией об окончании пуска является превышение сигнала, пропорционального току компенсирующего блока 3 над суммарным напряжением обоих источников опорных напряжений, получаемым на выходе сумматора 7, Необходимость превышения сигнала, подаваемого на второй вход второго компаратора 9 над сигналом, подаваемом на первый вход первого компаратора 8 на величину напряжения первого источника опорного напряжения, обусловлена дискретным характером изменения величины емкостной энергии. Величина же выходного напряжения первого источника опорного напряжения должна быть не меньше разности сигналов на выходе датчика 6 тока, измеренных после и до подключения очередной секции дополнительной конденсаторной батареи 5. Введение зоны регулирования, в которой минимальным уровнем являе". " ся напряжение второго ис-.о.-.ника опорного напряжения, а максимальным— сумма напряжений обоих источников, исключает подачу управляющего воздействия па цепо чку отключения секций дополнительной г атареи 5.1-5.N в процессе госледовательного подключения последних, а следовательно, исключает отключение конденсаторной батареи

5 при первом превышении тока компенсирующего блока 3 значения уставки °

При превышении выходным сигналом датчика 6 тока значения напряжения на выходе сум;атора 7, что будет иметь место по окончании запуска двигателя 1 и нарастании тока компенсирующего блока 3 за счет высвободившейся энергии дополнительной батареи конденсаторов 5, на выходе второго компаратора 9 появится уровень лог.

"1", который подается на первый вход управления. S, регистра 16, на первый вход логического элемента 2И-НЕ 15 и через элемент 13 задержки на второй вход элемента 15.

На выходе последнего появится уровень лог. "0", котоный подается на

R-вход сброса регистра 16 сдвига в нулевое состояние.

Нулевой уровень поступает на управляющие входы элементов 17 коммутации, которые отключают секции дополнительной конденсаторной батареи 5 от выходных выводов инвертора 2 °

Элемент 13 задержки введен для того, чтобы исключить подачу нулевого уровня на R-вход сброса регистра 16 сдвига в момент отключения промежуточного реле, когда напряжение вто1444928

45

55 рого источника опорного напряжения изменилось в сторону уменьшения (до уровня, соответствующего номинальному режиму работы системы электропита5 ния), а ток компенсирующего блока 3 не успел еще снизиться до уровня, какой он будет иметь во время разгона двигателя.

Контакт 20 промежуточного реле вы- 10 полнен с задержкой на замыкание для исключения срабатывания реле 10 и подключения двигателя 1 к инвертору

2 в момент изменения напряжения второго источника опорного напряжения с уровня, соответствующего его предпусковому режиму работы системы (режиму подключения секций 5 к выходу инвертора 2 и накапливания системой емкостной мощности, необходимой для Zp обеспечения коммутационной устойчивости инвертора при пуске двигателя).

Таким образом, электропривод позволяет производить запуск электродвигателя различной мощности с автомати- 25 ческим выбором требуемой емкости коммутирующих конденсаторов, что обеспечивает необходимую коммутационную устоичивость инвертора при пуске двигателя. Кроме того, исключаются токовые З0

35 перегрузки силовых элементов системы электропитания в пусковом режиме, обеспечивается возможность выполнения коммутирующего устройства упрощенной конструкции с меньшей массой и габаритами, более высокими КПД, Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, автономный иивертор тока с вентильно-реакторным компенсирующим блоком, основную и дополнительную батареи коммутирующих конденсаторов, реле, катушка которого подключена к первому силовому выходу управляемого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом первого компаратора, промежуточное реле с катушкой и двумя замыкающими контактами, контактор с катушкой и группой силовых контактов и двумя блок-контактами, кнопки

"Пуск" и "Стоп", выводы автономного инвертора тока и основной батареи коммутирующих конденсаторов непосредственно, а вывод вентильно-реакторноro компенсирующего блока через датчик тока объединены и через группу силовых контактов коптактора соедине-ны с выводами статорной обмотки асинхронногo электродвигателя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения надежности, в него введены второй компаратор, генератор импульсов, элемент задержки, логический элемент 2И, логический элемент 2И-НЕ, регистр сдвига с двумя входами управления, входом синхронизации, входом сдвига, выходом сброса и с N выходами N элементов коммутации, промежуточное реле снабжено размыкающим контактом с выдержкой времени на срабатывание, дополнительная батарея коммутирующих конденсаторов выполнена из N секций, каждая из которых через соответствующий элемент коммутации соединена с выводом основной батареи коммутирующих конденсаторов, входы сумматора предназначены для подключения к выходам первого и второго источников опорного напряжения, первый вход первого компаратора предназначен для подключения к выходу второго источника опорного напряжения, второй вход объединен с первым входом второго компаратора и подключен к выходу датчика тока, выход сумматора соединен с вторым входом второго компаратора, выход которого соединен с входом элемента задержки, первым входом логического элемента 2И-НЕ и первым входом управления регистра сдвига, выход элемента задержки соединен с вторым входом логического элемента

2И-НЕ, выход которого соединен с входом сброса регистра сдвига, выход первого компаратора соединен с первым входом логического элемента 2И и вторым входом управления регистра сдвига, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом логического элемента 2И,выход которого соединен с входом сдвига регистра сдвига, N выходов которого соединены с управляющими входами соответствующих N элементов коммутации, катушка промежуточного реле через последовательно соединенные, размыкающий блок-контакт контактора и кнопку "Пуск", шунтированную первым замыкающим контактом промежуточного реле, предназначена для подключения к положительному выводу источника питания, катушка. контактора че-: рез последовательно соединенные кнопку "Стоп" и замыкающий блок-контакт

Составитель С. Поэднухов

ТехредЛ.Сердюкова Корректор М.йароши

Р д ор а.колич

Заказ 6514/56

Тираж 584

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

9 )444928 :о контактора, шунтированный замыкающим предназначен для подключения к полоконтактом реле, предназначена для жительному выводу источника питания, подключения к положительному выводу вход питания генератора импульсов источника питания, второй силовой через второй замыкающий контакт про5 вывод управляемого ключа через замы- межуточного реле предназначен для кающий контакт с выдержкой времени подключения к положительному выводу на срабатывание промежуточного реле источника питания.