Способ формирования квазикругового магнитного поля

 

Использование силовая преобразовательная техника. Сущность изобретения: система содержит два трехфазных инвертора напряжения (1.2), нагруженных на две трехфазные обмотки (4,5) электромагнитного или электромеханического устройства (6) с общим магнитопроводом. Инверторы выполнены обеспечивающими число ступеней И на периоде, большем шести, а фазовый сдвиг между трехфазными системами напряжения инверторов и пространственный сдвиг обмоток (4,5) устанавливают равным -.(2К - 1), где К - целое число. 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

tstis Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

К) .фь

ЬЭ

j юаай

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814815/07 (22) 22.12.89 (46) 15.06.92, Бюл. N. 22 (71) Самарский политехнический институт им. В.В, Куйбышева (72) П.Ю. Грачев, M .Ë. Костырев. И.И. Токарь и Ф.Н. Мягков (53) 621.314.572(088.8) (56) КИпцзЫгп Е,А. Hich phus order induction

motors — Part I//1ÅÅÅ Trans on Power App.

and Sist. VoI. PAS-102. И 1, Jan.. 1983, р.4753.

Авторское свидетельство СССР

N 514407, кл. Н 02 М 7/515, 7/72, 1971.

Бедфорд Б., Хофт P. Теория автономных инверторов. М., 1969.

Моин В,С. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М.. 1986. . Патент США N 3391323:, кл. 321-5, 1967, Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в статических преобразователях (инверторах), включающих трансформаторы с вращающимся полем, или электрических машинах.

Известен способ формирования магнитного поля. близкого к круговому (квазикруговому), для уменьшения пульсаций момента асинхронного двигателя, где формируют две трехфазные системы напряжений ступенчатой Формы, интервал дискретности которых равен 2 к/6 (60 ), Одноименные фазные напряжения сдвигаются во времени на 30 и подают на две первичные трехфаэные обмотки асинхронного дви,гателя, сдвинутые в пространстве на 30 эл. град, При этом снижается неравномерность

Я2 1741242 А1 (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КВАЗИКРУГОВОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Использование: силовая преобразовательная техника. Сущность изобретения: система содержит два трехфазных инвертора напряжения (1.2), нагруженных на две трехфазные обмотки (4,5) электромагнитного или электромеханического устройства (6) с общим магнитопроводом. Инверторы выполнены обеспечивающими число ступеней

И на периоде, большем шести, а фазовый сдвиг между трехфазными системами напряжения инверторов и пространственный сдвиг обмоток (4,5) устанавливают равным

Л вЂ”.(2К - 1), где К вЂ” целое число. 2 ил. и вращения магнитного поля машины, улучшается гармонический состав ЭДС фаз, увеличивается частота и снижается амплитуда пульсаций момента.

Йедостатком является возникновение уравнительных токов за счет неравенства форм фазных напряжений и ЭДС, которые дополнительно загружают фазы системы и вентили преобразователей, формирующих ступенчатую форму напряжений и снижают

КПД системы.

Целью изобретения является увеличение КПД за счет улучшения гармонического состава фазных токов и снижения максимальных значений уравнительного тока.

Поставленна цель достигается тем, что для создания квазикругового вращающего1741242 ся магнитного поля формируют две трехфазные ступенчатые системы напряжений с числом ступеней и, по крайней мере равным шести, сдвигают их во времени на интервал, не кратный длительности ступеней, и подают на трехфазные обмотки электромагнитного или электромеханического устройства с общим магнитопроводом, фазы которого сдвигают в пространстве на угол, соответствующий временному сдвигу фазных напряжений, причем формируют трехфазные ступенчатые напряжения е числом ступеней на периоде и, большим шести, а упомянутый сдвиг одноименных фазных напряжений устанавливают равным л/п(2К . 1), где К— целое число.

Таким образом, отличительными признаками предложения являются следующие: формируют трехфазные ступенчатые напряжения с числом ступеней на периоде, большим шести; устанавливают сдвиг одноименных фазных напряжений (и, как следствие, соответствующий сдвиг в пространстве одноименных фаз обмоток электромагнитного устройства), равным zeal è (2К вЂ” 1), где К— целое число.

В предложенном способе сдвиг одноименных фазных напряжений может быть установлен не только л/и (или близкий к нему, как в известных способах), но и в нечетное число (2К - 1) раз больший, при соответствующем сдвиге (на такое же число электрических градусов) одноименных фаз обмоток в пространстве. При этом сохраняются условия создания вращающегося магнитного поля, близкого к круговому, и достигается положительный эффект.

В качестве примера конкретного выполнения приведен способ управления статическим преобразователем на базе. трансформатора с вращающимся магнитным полем и напряжениями на первичной обмотке, имеющими 12 ступеней на периоде

На фиг.1 приведена структурная схема статического преобразователя; на фиг,2— временные диаграммы фазных напряжений, ЭДС и токов.

Статический преобразователь состоит из двух трехфазных инверторных ячеек 1 и

2, соединенных с источником постоянного тока 3, имеющего, например, нулевую шину, Трехфазные выходы инверторных ячеек соединены с трехфазными первичными обмотками 4,5 трансформатора 6 с цилиндрическим сердечником, в котором образуется вращающееся магнитное поле.

К выходкой вторичной обмотке 7 подключается нагрузка переменного тока.

10

25 предложенного (б) способов. U — напряжение источника постоянного тока, 30 В прототипе с помощью трехфазных мо35

Статический преобразователь работает следующим образом.

Инверторные ячейки 1 и 2 формируют на выходе две симметричные трехфазные системы напряжений ступенчатой формы и

= 12, сдвинутые во времени в простейшем случае на 15, Каждое из фазных напряжений может быть сформировано многоступенчатым в форме, близкой к синусоидальной (квазисинусоидальная форма), Для исключения дополнительных трансформаторов. предпочтительны инверторы с бестрансформаторными выходами, в частности полностью бестрансформаторные инверторы.

Одноименные фазы трехфазных обмоток 4 и 5 трансформатора 6 сдвигают в-пространстве на 15 эл. град. (при двухполюсном трансформаторе — на 15 пространственных градусов).

Возможен сдвиг напряжений одноименных фаз на 45,75,105,135, и т.д. градусов, если устанавливают соответствующий пространственный сдвиг одноименных фазных обмоток (т,е, на л/и (2К вЂ” 1)). .На фиг.2 показаны временные диаграммы напряжений и токов для известного (а) и стовых инверторов формируют 6-ти ступенчатую за период форму фазного напряжения Оф на обмотках 5,6. Для получения

ЭДС, имеющей 12 ступеней, формируют две трехфазные системы 6-ти ступенчатых напряжений, сдвинутых во времени на 30, при 30-ти градусном сдвиге. обмоток 5,6, При этом форма ЭДС, наведенной в фазах электромагнитного устройства, значител ьно отличается от формы напряжения.

Это вызывает в фазах значительные уравнительные токи !у, максимальное значеwe которых зависит от разности ЛО = Оф— (-!ф) активного сопротивления Вф и индуктивностейфф рассеяния фаз, !y = ЛО/(р/оф + йф), Уравнительный ток возникает в предложенном решении, так как напряжение имеет ступенчатую форму и не совпадает с формой ЭДС. Однако hU = Оф + !ф (см, фиг.2,б) в предложении при 24-.ступенчатой форме ЭДС и 12-ступенчатой форме напряжения значительно меньше, чем в прототипе. К тому же. при увеличении частоты hU уменьшаются длительности ее ступеней и уравнительный ток не успевает значительно вырасти, Поэтому максимальные и действующие значения уравнительного тока существенно уменьшаются.

1741242

Так как фазные токи первичных обмоток трансформатора представляют собой сумму намагничивающего, уравнительного токов и тока нагрузки, снижаются максимальные и действующие значения фазных токов первичных обмоток трансформатора и вентильных преобразователей, что приводит к уменьшению потерь в вентилях и первичных обмотках и увеличению КПД системы. При этом равномерность вращения магнитного поля повышается, что приводит к улучшению формы напряжения на выходной обмотке трансформатора с вращающимся полем или уменьшению пульсаций момента в электрическом двигателе переменного тока.

Формула изобретения

Способ формирования кваэикругового магнитного поля, в соответствии с которым формируют две трехфазные системы ступенчатых напряжений с числом ступеней на периоде и, по крайней мере равным шести, сдвигают их во времени на интервал, не

5 кратный длительности ступеней, и подают на две трехфаэные обмотки электромагнитного или электромеханического устройства с общим магнитопроводом, причем фазы обмоток сдвигают в пространстве на угол, со10 ответствующий временному сдвигу фазных напряжений, отличающийся тем. что, с целью повышения КПД системы преобразования, реализующей способ, формируют трехфазные ступенчатые напряжения с чис15 лом ступеней на периоде и, большим шести, а упомянутый сдвиг одноименных фазных напряжений устанавливают равным л/и (2К-1) де К вЂ” целое число.

1741242

@ua.2 .

Составитель П,Грачев

Редактор B,Ôåëüäìàí Техред М.Моргентал

Корректор О.Кравцова

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

Заказ 2091 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303S, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5