Инвертор для питания многофазного реактивного индукторного двигателя

 

Использование: в системах питания многофазных реактивных электродвигателей. Сущность изобретения: устройство содержит в каждой фазе два ключа, зашунтированных обратными диодами и соединенных последовательно через фазную обмотку. Точка соединения обмотки с ключом, подключенным к отрицательному зажиму источника, одной фазой соединена с точкой соединения другого ключа следующей фазы со своей обмоткой. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к системам питания многофазными реактивными электродвигателями.

Известна трехфазная реактивная машина с магнитоизолированными секциями и однополупериодным коммуматором [1] Коммутатор содержит три управляемых ключа, соединенных с отрицательным зажимом источника питания и с фазными обмотками двигателя, подсоединенными к положительному зажиму источника питания, и три обратных диода, анодами подключенных к точкам соединения ключей и обмоток. Катоды диодов соединены вместе. К положительному зажиму источника питания подключен анод стабилитрона, катод которого подсоединен к общей точке обратных диодов.

Недостатком данной схемы являются низкие энергетические показатели инвертора, так как при закрывании ключей электромагнитная энергия, запасенная в индуктивностях фаз, рассеивается в коммутаторе в виде тепла.

Известно устройство управления реактивным двигателем [2] Статор реактивного двигателя содержит несколько полюсов, сгруппированных попарно и расположенных на диаметрально противоположных сторонах ротора. В каждой паре статорных полюсов обмотки подключаются к внешнему источнику постоянного тока через два ключа с независимым управлением. Один ключ соединяет обмотки с положительным зажимом источника, а второй с отрицательным. Два диода, взаимодействующие с ключами, обеспечивают непрерывное и однонаправленное протекание тока через обмотки.

При отключении тока в обмотке накопленная ею энергия возвращается через обратные диоды в цепь источника питания и через ключи в обмотки других включенных в этот момент фаз двигателя.

Недостатком принятого за прототип устройства является передача энергии между фазами при включении и отключении токов в обмотках только через управляемые ключи.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение энергетических показателей инвертора и уменьшение токовой нагрузки ключей, а также на уменьшение количества полупроводниковых приборов в инверторе.

В инвертор для питания многофазного реактивного индукторного двигателя, с числом фаз m более 1, содержащий в каждой фазе два управляемых ключа, соединенных последовательно с фазной обмоткой двигателя и подключенных к положительному и отрицательному зажимам источника питания, два обратных диода, согласно данному изобретению введены m дополнительных диодов, анод каждого из которых подключен к точке соединения обмотки одной фазы с ключом, соединенным с отрицательным зажимом источника питания, а катод к точке соединения обмотки другой фазы с ключом, соединенным с положительным зажимом источника питания, причем обратные диоды подключены параллельно управляемым ключам.

Данное техническое решение позволяет при отключении тока в обмотке передавать часть магнитной энергии в обмотку другой фазы, включаемой в этот момент. Оставшаяся часть энергии, которую в данный момент времени включаемая фаза не способна принять, возвращается в источник питания через обратные диоды, как и в прототипе. В результате того, что часть энергии передается в фазу не через ключи, а через дополнительно введенные диоды, уменьшается токовая нагрузка ключей, повышается надежность их работы и уменьшаются потери.

Перенос обратных диодов позволяет полностью использовать выпускаемые промышленностью силовые ключи с встроенными обратными диодами, что уменьшает количество силовых полупроводниковых приборов в схеме, упрощая ее и уменьшая массогабаритные показатели инвертора.

На чертеже изображен трехфазный инвертор.

Трехфазный мостовой инвертор содержит фазные обмотки 1, 2, 3, являющиеся нагрузкой инвертора, верхние управляемые ключи 4, 5, 6, одним выводом подсоединенные к положительному зажиму источника питания 7, другим к выводам фазных обмоток 8, 9 и 10 соответственно, нижние управляемые ключи 11, 12, 13, одним выводом подсоединенные к отрицательному зажиму источника питания 14, другим к выводам фазных обмоток 15, 16 и 17 соответственно, верхние обратные диоды 18, 19 и 20, катодами подсоединенные к точке 7, анодами к точкам 8, 9 и 10 соответственно, нижние обратные диоды 21, 22, 23, анодами подсоединенные к точке 14, катодами к точкам 15, 16 и 17 соответственно, и вновь введенные диоды 24, 25, 26, анодами подсоединенные соответственно к выводам 15, 16, 17 фазных обмоток, катодами к выводам 9, 10, 8 обмоток других фаз соответственно.

Инвертор работает следующим образом. При одновременном включении ключей 4 и 11 протекает ток в обмотке 1, при выключении ключа 11 ток замыкается по цепи, образованной ключом 4, дополнительным диодом 24 и обратным диодом 19. При выключении ключа 4 ток замыкается через обратные диоды 23 и 19, дополнительные диоды 26 и 24 и источник питания. При включении в этот момент ключей 5 и 12 другой фазы в обмотке 2 ток начинает нарастать по двум цепям от источника питания через ключи 5 и 12 и под действием ЭДС фазной обмотки 1 через диод 24, обмотку 2, ключ 12, обратный диод 23 и диод 26. Таким образом, часть энергии, запасенной обмоткой 1, передается через диод 24 в обмотку 2, минуя приборы 19 и 5.

Работа остальных фаз инвертора осуществляется аналогично.

Благодаря такому техническому решению уменьшается токовая нагрузка ключей и уменьшается количество силовых полупроводниковых приборов в инверторе, что повышает показатели электропривода в целом.

Формула изобретения

ИНВЕРТОР ДЛЯ ПИТАНИЯ МНОГОФАЗНОГО РЕАКТИВНОГО ИНДУКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ с числом фаз m > 1, содержащий в каждой фазе два управляемых ключа, соединенных последовательно с фазной обмоткой двигателя и подключенных к положительному и отрицательному зажимам источника питания, и два обратных диода, отличающийся тем, что он снабжен m дополнительными диодами, анод каждого из которых подключен к точке соединения обмотки одной фазы с ключом, соединенным с отрицательным зажимом источника питания, а катод к точке соединения обмотки другой фазы с ключом, соединенным с положительным зажимом источника питания, причем обратные диоды подключены параллельно управляемым ключам.