Патент ссср 221768

 

22I768

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сове Советских

Социалиоти ;е .::их

Рео ) юлих

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Ф-, Щ

Заявлено 20.V.1967 (№ 1158884, 24-7) ii;). 2ld-, 14,102

21d-, 15 с присоединением заявки №

МПК, Н 02m

G 05f

УД К 621.314:27-83 (088.8) Приоритет

Опубликовано 17.Ч!11968. Бюллетень ¹ 22

Котлитет по делал изобретений и открытий при Соеете Рииистроо

СССР

Дата опубликования описания 17.Х.1968

Авторы изобретения

M. И. Абрамович, Г. Ф. Данько и А. А. Сакович

Заявитель

ЧАСТОТНО-РЕГУЛ ИРУЕМЫЙ 3ЛЕКТРО ПРИВОД

Частота циклов определяет частоту вторичного напряжения. Наличие в каждой из указанных ячеек 10, 11, 12 в любой полупериод первичного напряжения групп вентилей 18—

24, работающих в выпрямительном и инверторном режимах, создает возможность перехода двигателя 2 в генераторный режим и свободное прохождение через ячейки реактивной составляющей тока двигателя 2, причем, так как потребление и возврат реактивной мощности в трех фазах 25 двигателя 2 не совпадает по времени, то, суммируясь в однофаз30 ной сети, реактивная мощность фаз взаимно

Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий преобразователь частоты, электродвигатель и управляемый трехфазный выпрямитель, подключенный со стороны входа к фазным роторным обмоткам, а со стороны выхода — к коммутирующему узлу, Однако к. п. д. этого электропривода не достаточно высокий.

Отличительной особенностью предлагаемого электропривода является то, что, с целью повышения к. п.д., коммутирующий узел подсоединен ко входу преобразователя частоты через группы управляемых вентилей с общим анодом и общим катодом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема описываемого частотно-регулируемого электропривода; на фиг. 2 — эпюры напряжений; на фиг. 3 — ряд механических характеристик двигателя в области непрерывного регулирования.

Частотно-регулируемый электропривод содержит преобразователь частоты 1, электродвигатель 2 и управляемый трехфазный выпрямитель 8, подключенный со стороны входа к фазным роторным обмоткам 4, а со стороны выхода — к коммутирующему узлу 5, который соединен со входом преобразователя частоты 1 через группу управляемых вентилей б, 7 с общим анодом и группу управляемых вентилей 8, 9 с общим катодом. Прсобразователь частсты 1 содержит ячейки преобразования 10, 11, 12.

Вентили 18, 14 и 15, lб и 17, 18 с общим анодом и вентили 19, 20 и 21, 22 и 28 и 24 с общим катодом ячеек преобразователя в определенной последовательности циклически переводятся из инверторного режима в выпрямительный и обратно. Последовательность чередования циклов обеспечивает преобразование однофазного первичного напряжения в симметричную трехфазную систему напряжения (см. фиг. 2), а также определяет последовательность чередования фаз вторичного напряжения, подаваемого на электродвигатель

2, а следовательно и направление его вращения.

221768 погашается и не потреоляется из питающей сети.

В режиме, когда коммутирующий узел 5 замкнут, а вентили 26, 27, 28 трехфазного выпрямителя 8 отперты, ротор двигателя закорочен, и скорость вращения двигателя соответствует частоте вторичного напряжения, создаваемого ячейками lU — 12. Если скорость вращения превысит скорость, соответствующую вторичной частоге, то двигатель переходит в генераторный режим с рекуперацией энергии в сеть.

1 ри плавном регулировании скорости вращения двигателя в каждыи полупериод первичного напряжения производится одно размыкание коммутирующего узла 5 с последующим замыканием его в тот же полупериод.

Одновременно с размыканием указанного узла 5 производится отпирание вентилеи 8 и или 9 и ь, по отношению к которым первичное напряжение приложено в обратном направлении, и энергия скольжения, накопленная в роторе, передается в питающую сеть. Угол отпирания коммутирующего узла 5 IIO отношению к первичному напряжению может регулироваться в диапазоне от угла сс отпирания вентилей ячеек lU — 12 в выпрямительном режиме до угла р отпирания вентилей тех же ячеек 10 — l2 в инверторном режиме. Замыкание коммутирующего узла 5 происходит при углах близких к 180 эл. град., при этом происходит запирание работавших вентилей ячейки 29 за счет питающего напряжения.

Регулируя интервал работы вентилей ячейки 29, можно регулировать величину мощности скольжения, возвращаемой в сеть в каждый полупериод первичного напряжения. При данном способе управления вентилями ячеики 29 происходит возврат энергии скольже. ния в сеть в основном во второи половине полупериода первичного напряжения, что позволяет регулировать скорости вращения двигателя во всем диапазоне при хорошем коэффициенте мощности, потребляемой из сети.

На фиг. s показан ряд механических характеристик двигателя 2 в области непрерывного регулирования; на фиг. З,a — характеристики для случая регулирования с использованием нескольких ступеней частот вторичного напряжения, создаваемого ячейками 10 — 12, а на фиг. 3, б — для случая регулирования с использованием максимальной частоты и одной из пониженных частот.

В режиме, когда вентили 2б, 27 и 28 заперты, а коммутирующий узел 5 замкнут, имеет место синхронное вращение ротора двигателя со скоростью, соответствующей частоте питания двигателя. При этом в обмотках 4 ротора протекает выпрямленный ток, создаваемый высшими гармониками, имеющимися в кривой напряжения, питающего двигатель. Величина этого тока может регулироваться за счет изменения гармонического состава кривой питающего напряжения регулированием величины угла р отпирания вентилей 18 — 24 в ин5

60 верторном режиме. При этом обеспечивается синхронное вращение ротора в широком диапазоне изменения нагрузки на валу двигателя. Таким путем возможно синхронизировать скорость вращения большого числа электродвигателей, питающихся от общих ячеек 10—

12 и имеющих индивидуальные ячейки 29.

Изменяя по требуемому закону длительность циклов перевода вентилей ячеек 10 — 12 из режима в режим, можно получить синхронно следящую систему, в которой скорости вращения электродвигателя или группы электродвигателей будут изменяться синхронно по тому же закону. Синхронное вращение ротора двигателя может быть обеспечено и в случае, когда коммутирующий узел 5 разомкнут, вентили 25, 27 и 28 заперты, а вентили

8, 7 и 9, б ячейки 29 отпираются при приложенном к ним положительном первичном напряжении с углами, регулируемыми от а до р.

Если при таком режиме работы ячейки 10 — 12 создают на выходе напряжение нулевой частоты, то двигатель будет заторможен в неподвижном состоянии электромагнитным полем без применения механического тормоза.

В случае, когда не требуется синхронизация скорости вращения двигателя и фиксация ротора в неподвижном состоянии электромагнитным полем, вентили 2б, 27, 28 могут быть неуправляемыми.

Плавное регулирование скорости вращения электродвигателя с возвратом энергии в сеть может быть осуществлено и по схеме, отличающейся тем, что в диагональ постоянного тока ячейки 20 {см. фиг. 1, б) вместо коммутирующего узла 5 включен управляемый вентиль 80, а последовательно с трехфазным вы прямительным блоком 81 включен реактор 82 для ограничения уравнительных токов. Вме сто реактора 82 возможно включение отдель: ных реакторов в плечах трехфазного выпрямительного блока 81, что позволит одновременно использовать их и для деления уравнительных токов между вентилями блока. В таком выполнении ячейки 29 отпирание вентилей 8, 7 и 9, б производится при положительном напряжении на них и при углах, близких к 180 эл. град, по отношению к полупериоду первичного напряжения. С отпиранием соответствующей пары вентилей б — 9 ток ротора замыкается через питающую сеть, а бывший открытым вентиль 80 запирается.

При изменении полярности первичного напряжения происходит возврат энергии скольжения, в сеть, причем количество возвращаемой энергии, а следовательно, и скорость вращения двигателя, определяются углом отпирания вентиля 80 по отношению к первичному напряжению. Отпирание происходит уже при отрицательной полу волне первичного напряжения на работающих вентилях ячейки 10, что ведет к запиранию этих вентилей, а ток ротора замыкается через вентиль 80.

Предложенный частотно-регулируемый электродвигатель позволяет получить плавное

221768

/ j22 бесконтактное регулирование скорости вращения с хорошими энергетическими показателями. При этом от трехфазного асинхронного двигателя могут быть получены механические характеристики, соответствующие характеристикам как сериесной, так и шунтовой машины постоянного тока; ячейки 10 — 12 обеспечивают компенсацию реактивной мощности двигателя, а ячейка 29 — возврат в сеть мощности сколь>кения.

Описываемая схема обеспечивает бесконтактное реверсирование направления вращения двигателя, его работу в генераторном режиме с рекуперацией энергии в сеть, рекуперативиое торможение и, наконец, синхронноследящее регулирование скорости вращения двигателя. При эгом может быть осуществлена автоматизация движения электровоза по заданной программе, а остановка и фиксация ротора в неподвижном положении за счет электромагнитного поля без применения механических тормозов.

Предмет изобретения

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий преобразователь частоты, электродвигатель и управляемый трехфазный выпрямитель, подключенный со стороны входа к фазным роторным обмоткам, а со стороны выхода — к коммутирующему узлу, отличаюи айся тем, что, с целью повышения к.п.д. коммутирующий узел подсоединен ко входу преобразователя частоты через группы управляемых вентилей с общим анодом и общим катодом.

221768 !

Составитель Л. Борисова

Редактор Е. А. Кречетова Текред Т, П. Курилко Корректор С. Ф. Гоптаренка

Заказ 2853/8 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитла по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2