Асинхронный вентильный каскад

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Целью изобретения является упрощение и повышение надежности путем ограничения тока и момента при набросах нагрузки. С lit этой целью в асинхронном вентильном каскаде инвертор 3 преобразователя частоты в цепи обмотки ротора асинхронного двигателя 1 выполнен на оптопарах 13-18, светодиоды которых образуют управляющие входы, подключенные к выходу системы управления , выполненной на диодах 23-25, объединенных в три группы 19-21. Входы системы управления подключены к выводам вторичной обмотки 8 согласующего трансформатора 6, первичная обмотка 7 которого соединена в треугольник. Между выводами обмотки статора асинхронного двигателя 1 и выводами переменного тока инвертора 3 включены конденсаторы 9-11. В случае опрокидывания преобразователя частоты в инверторном режиме из сети потребляется ток, величина которого ограничивается реактивным сопротивлением конденсаторов 9-11. Кроме того, повышается коэффициент мощности, так как потребляемый ток носит емкостный характер. 3 ил. У Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (}9} (! (} (si}s Н 02 P 7/74

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4! 0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< (21) 4681757/07 (22) 19.04.89 (46) 30.11.91. Бюл. йв 44 (71) Липецкий политехнический институт (72) А.Б.Иванов, В.Н.Мещеряков, Л.Я.Теличко и Г.Н,Котлюба. (53) 62 83:621.313.333.062.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР й. 936337, кл. Н 02 P 7/62, 1982, Авторское свидетельство СССР

hh 531242, кл. H 02 P 7/78, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 357657, кл. Н 02 P 7/74, 1973. (54) АСИНХРОННЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в злектроприводах общепромышленных механизмов.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности путем ограничения тока и момента при набросах нагрузки. С

alt этой целью в асинхронном вентильном каскаде инвертор 3 преобразователя частоты в цепи обмотки ротора асинхронного двигателя 1 выполнен на оптопарах 13-18, светодиоды которых образуют управляющие входы, подключенные к выходу системы управления, выполненной на диодах 23-25, обьединенных в три группы 19 — 21. Входы системы управления подключены к выводам вторичной обмотки 8 согласующего трансформатора 6, первичная обмотка 7 которого соединена в треугольник. Между выводами обмотки статора асинхронного двигателя 1 и выводами переменного тока инвертора 3 включены конденсаторы 9-11. В случае опрокидывания преобразователя частоты в инверторном режиме иэ сети потребляется ток, величина которого ограничивается реактивным сопротивлением конденсаторов

9-11. Кроме того, повышается коэффициент мощности, так как потребляемый ток носит емкостный характер. 3 ил.

1695484

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общеп ромышленных механизмов.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности путем ограничения тока и момента при набросе нагрузки, На фиг.1 представлена электрическая схема предложенного устройства; на фиг.2 — экспериментальные механические характеристики (зависимость относительной частоты вращения от относительного момента

M/Мн, на фиг.З вЂ” време, нные диаграммы работы системы управления преобразователем, причем на фиг.3а представлены временные диаграммы потенциалов на выводах вторичной обмотки управляющего трансформатора, где UA, 0в,Uc — потенциалы начал, Up„UQ,UQ — потенциалы концов вторичной обмотки, на фиг.Зб — световые импульсы, поступаюшие на фототиристоры преобразователя, Асинхронный вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, преобразователь частоты, составленный из неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя 2 и трехфазного мостового инвертора 3, соединенных последовательно по цепи постоянного тока, в Ко. торой включен резистор 4, и систему 5 управления, выходы которой подключены к управляющим входам инвертора. Выводы переменного тока неуправляемого выпря. мителя 2 соединены с выводами обмотки ротора асинхронного двигателя, Согласующий трансформатор 6 снабжен первичной обмоткой 7, имеющей зажимы для подключения к выводам статорной обмотки асинхронного двигателя и к фазам А,В,С сети, и вторичной обмоткой 8, Электропривод снабжен конденсаторами 9-11, одними выводами соединенными с выводами обмотки статора, а другими — с выводами переменного инвертора 3 и резистора 12. Вентили катодной группы трехфазного моста выполнены на фототиристорах оптопар 13 — 15, анодные выводы светодиодов которых соединены с одним выводом резистора 12, а вентили анодной группы выполнены на фототиристорах оптопар 16 — 18, катодные выводы светодиодов которых подключены кдругому вы воду резистора 12, Катодн ые вы воды светодиодов оптопар 13-15 и анодные выводы светодиодов оптопар 16-18 образуют управляющие входы инвертора 3, Система 5 управления составлена из трех групп 19 — 21 диодов, В каждой группе диоды 22 и 23 соединены анодными выводами, а диоды 24 и 25 — катодными выводами. щий резистор 12 обеспечивает величину то55 ка, протекающего через светодиоды оптопар 5-10, равную току включения оптопары.

Момент коммутации фототиристоров оптопар 13-18 зависит не только от момента

В каждой группе первая пара диодов 22 и 23 включена встречно по отношению к диодам

24 и 25 второй группы, Объединенные выводы диодов 22, 23 и 24, 25 в каждой группе образуют выход системы управления, а другие выводы упомянутых диодов — входы системы управления, подключенные к выводам вторичной обмотки 8 согласующего трансформатора 6 соответственно.

Асинхронный вентильный каскад с экскаваторной характеристикой работает следующим образом, При подаче питания система 2 управления инвертором 3 начинает вырабатывать светоимпульсы, формируемые светодиодами оптопар 13-18 (фиг.36), причем ток через соответствующий светодиод оптопар

18,16,17 пойдет только тогда, а следовательно, и управляющий импульс будет формироваться только тогда, когда к его аноду через один из двух диодов 24,25 группы 19 — 21 будет приложен потенциал больший, чем к анодам других светодиодов, а ток через соответствующие светодиоды оптопар

13,14,15 пойдет тогда, когда к его катоду через соответствующие диоды 22,23 группы

19 — 21 будет приложен потенциал меньший, чем к катодам других светодиодов (фиг.З).

Поскольку первичная обмотка управляющего трансформатора включена в треугольник, а вторичная — в звезду, сдвиг фазы вторичного напряжения составляет 30 эл.град, поскольку к аноду каждого светодиода оптопар 18,17,16, управляющего фототиристором, подключенным к данной фазе, подключены катоды двух диодов 24 и 25, анод одного 25 из которых подключен к началу вторичной обмотки управляющего трансформатора данной фазы, анод другого 24 — к концу обмотки предыдущей фазы, а к катоду каждого светодиода оптопар 13 — 15, управляющего фототиристором, подключенным к данной фазе, подключены аноды двух диодов 22 и 23, катод одного 22 из которых подключен к началу вторичной обмотки управляющего трансформатора данной фазы, катод другого 23 — к концу обмотки предыдущей фазы, то управляющие световые импульсы поступают на соответствующий фототиристор с опережающим углом относительно точек

К,Zна сетевом напряжении,,равным 120 эл, град(фиг.Зв), причем ширина управляющего импульса равна 120 эл, град. Ограничиваю1695484

10 точке 27, выпрямительном, если к точкам 26 15 и 27 подключить резистор или приложить

40

1 подачи управляющего импульса на фототиристор, но и от возникновения условий переключения фототиристоров, которые (при неизменном напряжении сети) зависят от величины напряжения на входе инвертора

3, поскольку на фототиристоры инвертора 3 подаются световые импульсы с опережающими углами относительно точек K,Z на се-. тевом напряжении и поскольку инвертор 3 подключен к сети переменного тока через конденсаторы, то инвертор может работать в двух режимах; инверторном, при наличии положительного потенциала постоянного напряг ения в точке 26 и отрицательного — в постоянное напряжение плюсом к точке 27 и минусом к точке 26, так как ток через конденсаторы зависит от скорости иэменения напряжения на его обкладках, которая в данном случае определяется частотой сети и не зависит от постоянной составляющей приложенного напряжения, которая определяется напряжением, приложенным к входу инвертора 3, то ток через конденсаторы, а следовательно, и через инвертор будет неизменным при различных значениях напряжений íà его входе. При подаче напряжения сети на статор асинхронного двигателя 1 в его роторе наводится ЭДС, что приводит к появлению напряжения на выходе выпрямителя 2, причем положительный потенциал этого напряжения поступает в точку 26, а отрицательный — e точку 27, таким образом инвертор 3 работает в инверторном режиме, Асинхронный двигатель начинает вращаться, ЭДС в роторе падает, напряжение на выходе выпрямителя 2- и, следовательно. напряжение на входе инвертора 3 падает,.однако ток через инвертор не меняется, в результате не меняется и ток ротора асинхронного электродвигателя, что обеспечивает постоянный момент на его валу. Поскольку при неизменном токе падение напряжения на резисторе 4 не меняется, а величина напряжения на выходе выпрямителя 2 по мере разгона уменьшается и становится недостаточной для обеспечения неизменного падения напряжения на резисторе 4 (при неизменном токе через него), то преобразователь 3 переходит в выпрямительный режим и начинает подпитывать цепь ротора, чем и обеспечивается неизменность тока ротора. При выходе двигателя на рабочий участок характеристики (отрезок К вЂ” Е на фиг,2) ток, поступающий на вход выпрямителя 2, не меняется, однако теперь часть этого тока ответвляется в цепь ротора, а часть протекает по открытым диодам анодной и катодной групп, стоящим в

35 одноименных фазах, в результате происходит шунтирование роторной обмотки асинхронного электродвигателя 1 открытыми диодами выпрямителя 2, что обеспечивает работу электродвигателя на характеристике, близкой к естественной. Такой режим работы возникает тогда, когда в результате разгона ЭДС в роторе асинхронного двигателя становится недостаточной для производства коммутации диодов выпрямителя 2.

Резистор 4 введен с целью исключения опрокидывания преобразователя, когда он работает в инверторном режиме.

Подключение выхода преобразователя к сети переменного тока через конденсаторы повышает надежность устройства, так как в случае опрокидывания преобразователя при его работе в инверторном режиме иэ сети реременного тока потребляется ток, величина которого ограничена реактивным .сопротивлением конденсаторов и который таким образом не превышает величины тока при нормальной работе инвертора. Использование конденсаторов также позволяет Iloвысить коэффициент мощности, так как иэ сети потребляется емкостный ток. Выполнение систем управления инвертором на двенадцати диодах и одном ограничивающем резисторе упрощает систему управления инвертором.

Формула изобретения

Асинхронный вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, преобразователь частоты, составленный из соединенных последовательно по цепи постоянного тока неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя и трехфазного мостового инвертора, выводы переменного тока выпрямителя соединены с фазными выводами обмотки ротора указанного асинхронного даигателя, согласующий трансформатор. первичная обмотка которого снабжена зажимами для подключения к выводам статорной обмотки асинхронного двигателя и к сети, система управления, выходами подключенная к управляющим входам вентилей трехфазного мостового инвертора; о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности путем ограничения тока и момента при набросе нагрузки, введены конденсаторы, адни . выводы которых соединены с выводами статорной обмотки, и резистор, каждый вентиль плеч трехфазного мостового инвертора выполнен на фототиристоре оптопары, анодные выводы светодиодов катодной группы вентилей и катодные выводы светодиодов анод-ной группы вентилей трехфазного мостового инвертора соединены с вывода1695484

I,О

Об ми резистора соответственно, а катодные выводы светодиодов анодной группы вентилей и катодные выводы светодиодов анодной группы вентилей образуют управляющие входы инвертора, выводы переменного тока которого подключены к другим выводам конденсаторов, система управления составлена из трех rpynn диодов, диоды в каждой группе попарно соединены первыми одноименными выводами, образующими выход системы управления, диоды одной пары включены встречно по отношению к диодам другой пары, другие

5 свободные выводы диодов образуют входы системы управления, подключенные к выводам вторичной обмотки согласующего трансформатора, первичная обмотка которого соединена в треугольник.

1695484 и ия и иа иД

I

1 !

Л ж ю

/6 7

38

Составитель А. Головченко

Редактор Т, Лазоренко Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M. Демчик

Заказ 4172 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101