Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока относится к регулируемым полупроводниковым преобразователям для однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя и может быть использовано для плавного регулирования скорости электродвигателя. Два однофазных автономных инвертора-преобразователя частоты подсоединены к питающей сети постоянного тока. Каждый из однофазных автономных инверторов-преобразователей частоты выполнен на двух парах полупроводниковых ключей. К средним точкам последовательно соединенных полупроводниковых ключей в каждом инверторе-преобразователе частоты подключены обмотки статора. Эмиттеры пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока. Коллекторы этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора. В качестве двух полупроводниковых ключей другой пары каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты использованы тиристоры со встречно включенными диодами, причем в каждом из данных полупроводниковых ключей анод тиристора и катод диода объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока, а катод тиристора и анод диода объединены и подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора. Значительно повышается надежность работы устройства и, соответственно, однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, обеспечивается возможность использования небольшого количества источников питания для управления транзисторами при невысокой стоимости устройства и уменьшается расход электрической энергии на поддержание открытого состояния транзисторов. 7 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к регулируемым полупроводниковым преобразователям для однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока и может быть использовано для плавного регулирования скорости электродвигателя.

Известен однофазный конденсаторный электродвигатель, у которого один вывод первой обмотки соединен с нулем питающей сети переменного тока, а другой вывод - с одним из выводов второй обмотки и с фазой питающей сети. Один вывод второй обмотки соединен с объединенными выводами параллельно соединенных пускового и рабочего конденсаторов, а другой вывод - с фазой питающей сети. Другие объединенные выводы пускового и рабочего конденсаторов соединены с нулем питающей сети (Вольдек А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. Ленинград: «Энергия», 1978. - С. 608, рис. 30-6г).

Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности регулирования скорости вращения электродвигателя, трудности обеспечения реверса электродвигателя и большие габариты вследствие необходимости использования бумажных конденсаторов большой емкости.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), обеспечивающим плавное регулирование скорости вращения однофазного асинхронного электродвигателя, является регулируемый транзисторный редуктор с явно выраженным звеном постоянного тока, содержащий диодный мост, два однофазных автономных инвертора-преобразователя частоты, подсоединенных к питающей сети постоянного тока, каждый из которых выполнен на двух парах полупроводниковых ключей. К средним точкам последовательно соединенных полупроводниковых ключей в каждом инверторе-преобразователе частоты подключены обмотки статора. Эмиттеры одной пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы или p-n-р транзисторы, объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока, а коллекторы пары этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы или р-n-р транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора. Эмиттеры другой пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы или р-n-р транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора, а коллекторы пары этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы или р-n-р транзисторы, объединены и подключены к плюсу питающей сети постоянного тока. Один выход переменного напряжения диодного моста соединен с фазой питающей сети, другой выход переменного напряжения диодного моста подсоединен к нулю питающей сети. Положительный выход постоянного напряжения диодного моста соединен с коллекторами n-p-n транзисторов или p-n-р транзисторов, а отрицательный выход постоянного напряжения соединен с эмиттерами этих транзисторов (патент RU 2403670, МПК Н02Р 21/12 (2006.01), Н02Р 27/06 (2006.01)).

Основными недостатками описанного регулируемого транзисторного редуктора с явно выраженным звеном постоянного тока являются пониженная надежность работы из-за возможного пробоя транзисторов вследствие отсутствия защищенности от ЭДС самоиндукции, возникающей при коммутации обмоток статора электродвигателя, необходимость использования высоковольтных транзисторов высокой стоимости и не менее шести дополнительных изолированных источников питания для управления транзисторами, подключаемых к плюсу источника постоянного тока, а также повышенный расход электрической энергии на управление открытием и удержанием в рабочем состоянии транзисторов.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности работы устройства и, соответственно, однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, путем нейтрализации отрицательного действия ЭДС самоиндукции, возникающей при коммутации обмоток статора электродвигателя, обеспечения отсутствия необходимости использования большого количества источников питания для управления транзисторами при невысокой стоимости устройства и уменьшения расхода электрической энергии на поддержание открытого состояния транзисторов.

Для решения поставленной задачи в полупроводниковом устройстве регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока, содержащем два однофазных автономных инвертора-преобразователя частоты, подсоединенных к питающей сети постоянного тока, каждый из которых выполнен на двух парах полупроводниковых ключей, при этом к средним точкам последовательно соединенных полупроводниковых ключей в каждом инверторе-преобразователе частоты подключены обмотки статора, эмиттеры пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока, а коллекторы этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-р-n транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора, согласно изобретению в качестве двух полупроводниковых ключей другой пары каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты использованы тиристоры со встречно включенными диодами, причем в каждом из данных полупроводниковых ключей анод тиристора и катод диода объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока, а катод тиристора и анод диода объединены и подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора.

Нейтрализация отрицательного действия ЭДС самоиндукции, возникающая при закрытии полупроводниковых ключей, реализуется при использовании диодов, включенных параллельно тиристорам в обратном направлении, через которые замыкается ток ЭДС самоиндукции с уменьшением до нуля, что обеспечивает надежную работу однофазного двухобмоточного электродвигателя.

Отсутствие необходимости использования большого количества источников питания для управления транзисторами обусловлено применением всего двух изолированных источников питания для управления транзисторами.

Уменьшение расхода электрической энергии на поддержание открытого состояния транзисторов объясняется использованием меньшего числа транзисторов.

Кроме того, с помощью векторно-алгоритмической коммутации статорных обмоток электродвигателя можно создавать различные типы вращающихся магнитных полей, которые можно использовать для регулирования скорости электродвигателя, а также обеспечивать возможность реверса электродвигателя.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема полупроводникового устройства регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока, на фиг. 2 - векторная диаграмма вращающегося магнитного потока поля статора, состоящая из восьми фиксированных положений; на фиг. 3 - векторная диаграмма вращающегося магнитного потока поля статора, состоящая из шести фиксированных положений; на фиг. 4 - векторная диаграмма вращающегося магнитного потока поля статора, состоящая из четырех фиксированных положений; на фиг. 5 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фиг. 2; на фиг. 6 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фиг. 3; на фиг. 7 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фиг. 4.

Кроме того, на чертеже дополнительно изображено следующее:

- + - плюс питающей сети постоянного тока;

- - минус питающей сети постоянного тока;

- А - первая обмотка статора;

- В - вторая обмотка статора;

- VD1-VD4 - полупроводниковые диоды;

- VS1-VS4 - тиристоры;

- VT1-VT4 - транзисторы;

- П1 и П2 - первый и второй однофазные автономные инверторы-преобразователи частоты соответственно;

- К1-К8 - полупроводниковые ключи;

- А - анод;

- Кт - катод;

- Э - эмиттер;

- Кл - коллектор;

- t1-t4 - моменты времени коммутации полупроводниковых ключей;

- прямые линии со стрелками вдоль обмотки статора электродвигателя - положительное направление постоянного тока в обмотке статора электродвигателя;

- пунктирные линии со стрелками вдоль обмотки статора электродвигателя - отрицательное направление постоянного тока в обмотке статора электродвигателя;

- I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII - последовательные фиксированные положения магнитного потока статора электродвигателя.

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока содержит однофазные автономные инверторы-преобразователи частоты 1 и 2, подсоединенные к питающей сети постоянного тока, каждый из которых выполнен на двух парах полупроводниковых ключей.

Однофазный автономный инвертор-преобразователь частоты 1 выполнен на паре полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзистор 3 (VT1) и n-p-n транзистор 4 (VT2), и на паре полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы тиристор 5 (VS1) со встречно включенным диодом 6 (VD2) и тиристор 7 (VS2) со встречно включенным диодом 8 (VD1). Эмиттер транзистора 3 (VT1) и эмиттер транзистора 4 (VT2) объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока. Анод тиристора 7 (VS2) и катод диода 8 (VD1) объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока. Коллектор транзистора 3 (VT1) объединен с катодом тиристора 7 (VS2) и анодом диода 8 (VD1), которые, в свою очередь, объединены, и все они соединены с первым выводом 9 первой обмотки 10 (А) статора электродвигателя. Таким образом, первый вывод 9 первой обмотки 10 (А) статора электродвигателя связан со средней точкой последовательно соединенных полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 3 (VT1), и полупроводникового ключа, в качестве которого использованы тиристор 7 (VS2) со встречно включенным диодом 8 (VD1). Анод тиристора 5 (VS1) и катод диода 6 (VD2) объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока. Коллектор транзистора 4 (VT2) объединен с катодом тиристора 5 (VS1) и анодом диода 6 (VD2), которые, в свою очередь, объединены, и все они соединены со вторым выводом 11 первой обмотки 10 (А) статора электродвигателя. Таким образом, второй вывод 11 первой обмотки 10 (А) статора электродвигателя связан со средней точкой последовательно соединенных полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 4 (VT2), и полупроводникового ключа, в качестве которого использованы тиристор 5 (VS1) со встречно включенным диодом 6 (VD2).

Однофазный автономный инвертор-преобразователь частоты 2 выполнен на паре полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзистор 12 (VT3) и n-p-n транзистор 13 (VT4), и на паре полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы тиристор 14 (VS4) со встречно включенным диодом 15 (VD4) и тиристор 16 (VS3) со встречно включенным диодом 17 (VD3). Эмиттер транзистора 12 (VT3) и эмиттер транзистора 13 (VT4) объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока. Анод тиристора 14 (VS4) и катод диода 15 (VD4) объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока. Коллектор транзистора 12 (VT3) объединен с катодом тиристора 14 (VS4) и анодом диода 15 (VD4), которые, в свою очередь, объединены, и все они соединены с первым выводом 18 второй обмотки 19 (В) статора электродвигателя. Таким образом, первый вывод 18 первой обмотки 19 (В) статора электродвигателя связан со средней точкой последовательно соединенных полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 12 (VT3), и полупроводникового ключа, в качестве которого использованы тиристор 14 (VS4) со встречно включенным диодом 15 (VD4). Анод тиристора 16 (VS3) и катод диода 17 (VD3) объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока. Коллектор транзистора 13 (VT4) объединен с катодом тиристора 16 (VS3) и анодом диода 17 (VD3), которые, в свою очередь, объединены, и все они соединены со вторым выводом 20 второй обмотки 19 (В) статора электродвигателя. Таким образом, второй вывод 20 второй обмотки 19 (В) статора электродвигателя связан со средней точкой последовательно соединенных полупроводникового ключа, в качестве которого использован транзистор 13 (VT4), и полупроводникового ключа, в качестве которого использованы тиристор 16 (VS3) со встречно включенным диодом 17 (VD3).

Работа полупроводникового устройства регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока происходит следующим образом. В статорные обмотки однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя путем изменения частоты коммутации полупроводниковых ключей подается постоянное напряжение в последовательности, обеспечивающей получение вращающегося магнитного поля статора с требуемыми характеристиками.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока вращающегося поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фигуре 2, в последовательности I-II-III-IV-V-VI-VII-VIII необходимо подавать управляющие импульсы на базы транзисторов 3 (VT1), 4 (VT2), 12 (VT3), 13 (VT4) и на управляющие электроды тиристоров 5 (VS1), 7 (VS2), 16 (VS3), 14 (VS4) в нижеследующем порядке (фигура 5).

1. В промежуток времени t1 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 13 (VT4) и управляющий электрод тиристора 14 (VS4), что образует I положение магнитного потока (фигура 2). Ток протекает по второй обмотке 19 (В) статора электродвигателя.

2. В промежуток времени t2 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 13 (VT4) и 4 (VT2), управляющие электроды тиристоров 14 (VS4) и 7 (VS2), что образует II положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

По окончании промежутка времени t2 снимается управляющее напряжение с базы транзистора 13 (VT4) и протекание тока по второй обмотке 19 (В) статора прекращается, а возникающая при этом ЭДС самоиндукции замыкается через диод 17 (VD3) и тиристор 14 (VS4) на вторую обмотку 19 (В) до полного прекращения тока через тиристор 14 (VS4), в результате чего тиристор 14 (VS4) закрывается.

3. В промежуток времени t3 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 4 (VT2) и управляющий электрод тиристора 7 (VS2), что образует III положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) обмотке статора электродвигателя.

4. В промежуток времени t4 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 4 (VT2) и 12 (VT3), управляющие электроды тиристоров 7 (VS2) и 16 (VS3), что образует IV положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

По окончании промежутка времени t4 снимается управляющее напряжение с базы транзистора 4 (VT2) и протекание тока по первой обмотке 10 (А) статора прекращается, а возникающая при этом ЭДС самоиндукции замыкается через диод 6 (VD2) и тиристор 7 (VS2) на первую обмотку 10 (А) до полного прекращения тока через тиристор 7 (VS2), в результате чего тиристор 7 (VS2) закрывается.

5. В промежуток времени t5 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 12 (VT3) и управляющий электрод тиристора 16 (VS3), что образует V положение магнитного потока. Ток протекает по второй 19 (В) обмотке статора электродвигателя.

6. В промежуток времени t6 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 3 (VT1) и 12 (VT3), управляющие выводы тиристоров 5 (VS1) и 16 (VS3), что образует VI положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

По окончании промежутка времени t6 снимается управляющее напряжение с базы транзистора 12 (VT3) и протекание тока по второй обмотке 19 (В) статора прекращается, а возникающая при этом ЭДС самоиндукции замыкается через диод 15 (VD4) и тиристор 16 (VS3) на вторую обмотку 19 (В) до полного прекращения тока через тиристор 16 (VS3), в результате чего тиристор 16 (VS3) закрывается.

7. В промежуток времени t7 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 3 (VT1) и управляющий вывод тиристора 5 (VS1), что образует VII положение магнитного потока. Ток протекает по второй обмотке 19 (В) статора электродвигателя.

8. В промежуток времени t8 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 3 (VT1) и 13 (VT4), управляющие выводы тиристоров 5 (VS1) и 14 (VS4), что образует VIII положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

По окончании промежутка времени t8 снимается управляющее напряжение с базы транзистора 3 (VT1) и протекание тока по первой обмотке 10 (А) статора прекращается, а возникающая при этом ЭДС самоиндукции замыкается через диод 8 (VD1) и тиристор 5 (VS1) на первую обмотку 10 (А) до полного прекращения тока через тиристор 5 (VS1), в результате чего тиристор 5 (VS1) закрывается.

9. Далее процесс включения транзисторов и тиристоров повторяется, начиная с момента времени t1.

Изменяя частоту коммутации полупроводниковых ключей, можно обеспечить плавное регулирование скорости вращения электродвигателя. Изменяя степень открытия транзисторных ключей, можно изменять напряжение, подводимое к статорным обмоткам электродвигателя.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока вращающегося поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фигуре 3, в последовательности I-II-III-IV-V-VI необходимо подавать управляющие импульсы на базы транзисторов 3 (VT1), 4 (VT2), 12 (VT3), 13 (VT4) и управляющие электроды тиристоров 5 (VS1), 7 (VS2), 16 (VS3), 14 (VS4) в нижеследующем порядке (фигура 6). ЭДС самоиндукции, возникающая в обмотках статора при выключении транзисторов, будет замыкаться через соответствующие диоды и тиристоры.

1. В промежуток времени t1 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 3 (VT1) и управляющий электрод тиристора 5 (VS1), что образует VII положение магнитного потока. Ток протекает по первой обмотке 10 (А) статора электродвигателя.

2. В промежуток времени t2 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 3 (VT1) и 13 (VT4), управляющие электроды тиристоров 5 (VS1) и 14 (VS4), что образует VIII положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

3. В промежуток времени t3 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 13 (VT4) и 4 (VT2), управляющие электроды тиристоров 14 (VS4) и 7 (VS2), что образует II положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

4. В промежуток времени t4 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 4 (VT2) и управляющий электрод тиристора 7 (VS2), что образует III положение магнитного потока. Ток протекает по первой обмотке 10 (А) статора электродвигателя.

5. В промежуток времени t5 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 4 (VT2) и 12 (VT3), управляющие электроды тиристоров 7 (VS2) и 16 (VS3), что образует IV положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

6. В промежуток времени t6 обеспечивается подача управляющего импульса на базы транзисторов 3 (VT1) и 12 (VT3), управляющие электроды тиристоров 5 (VS1) и 16 (VS3), что образует VI положение магнитного потока. Ток протекает по первой 10 (А) и второй 19 (В) обмоткам статора электродвигателя.

7. Далее процесс включения транзисторов и тиристоров повторяется, начиная с момента времени t1.

Изменяя частоту коммутации полупроводниковых ключей, можно обеспечить плавное регулирование скорости вращения электродвигателя. Изменяя степень открытия транзисторных ключей, можно изменять напряжение, подводимое к статорным обмоткам электродвигателя.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока вращающегося поля статора однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя в соответствии с векторной диаграммой, представленной на фигуре 4, в последовательности I-II-III-IV-V-VI необходимо подавать управляющие импульсы на базы транзисторов 3 (VT1), 4 (VT2), 12 (VT3), 13 (VT4) и управляющие электроды тиристоров 5 (VS1), 7 (VS2), 16 (VS3), 14 (VS4) в нижеследующем порядке (фигура 7). ЭДС самоиндукции, возникающая в обмотках статора при выключении транзисторов, будет замыкаться через соответствующие диоды и тиристоры.

1. В промежуток времени t1 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 13 (VT4) и управляющий электрод тиристора 14 (VS4), что образует I положение магнитного потока. Ток протекает по второй обмотке 19 (В) статора электродвигателя.

2. В промежуток времени t2 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 4 (VT2) и управляющий электрод тиристора 7 (VS2), что образует III положение магнитного потока. Ток протекает по первой обмотке 10 (А) статора электродвигателя.

3. В промежуток времени t3 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 12 (VT3) и управляющий электрод тиристора 16 (VS3), что образует V положение магнитного потока. Ток протекает по второй обмотке 19 (В) статора электродвигателя.

4. В промежуток времени t4 обеспечивается подача управляющего импульса на базу транзистора 3 (VT1) и управляющий электрод тиристора 5 (VS1), что образует VII положение магнитного потока. Ток протекает по первой обмотке 10 (А) статора электродвигателя.

5. Далее процесс включения транзисторов и тиристоров повторяется, начиная с момента времени t1.

Изменяя частоту коммутации полупроводниковых ключей, можно обеспечить плавное регулирование скорости вращения электродвигателя. Изменяя степень открытия транзисторных ключей, можно изменять напряжение, подводимое к статорным обмоткам электродвигателя.

Таким образом, на основании изложенного, можно сделать вывод о том, что предлагаемое изобретение имеет преимущества по сравнению с известными за счет обеспечения надежной работы устройства и, соответственно, однофазного двухобмоточного электродвигателя, путем нейтрализации отрицательного действия ЭДС самоиндукции, возникающей при коммутации обмоток статора электродвигателя, а также уменьшения стоимости устройства за счет использования всего двух изолированных источников питания для управления транзисторами и уменьшения расхода электрической энергии на поддержание открытого состояния транзисторов.

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока, содержащее два однофазных автономных инвертора-преобразователя частоты, подсоединенных к питающей сети постоянного тока, каждый из которых выполнен на двух парах полупроводниковых ключей, при этом к средним точкам последовательно соединенных полупроводниковых ключей в каждом инверторе-преобразователе частоты подключены обмотки статора, эмиттеры пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока, а коллекторы этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора, отличающееся тем, что в качестве двух полупроводниковых ключей другой пары каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты использованы тиристоры со встречно включенными диодами, причем в каждом из данных полупроводниковых ключей анод тиристора и катод диода объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока, а катод тиристора и анод диода объединены и подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводу. При фазировании вала электродвигателя формируют импульсы FОС на выходе ДПР (15) и импульсы фазирования FОП на выходе ДЧ (4).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления синхронным двигателем с постоянными магнитами. Техническим результатом является - приведение в действие поворотного электродвигателя в эффективной рабочей точке.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству (1) регулирования для снижения электрических помех в сети (2), которые вызываются колебаниями момента подключенного через инвертор (3) электродвигателя (4).

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в промышленности и на транспорте в системах электропривода с прямым управлением моментом асинхронных двигателей (АД).

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам переменного тока периодического движения. Электропривод колебательно-вращательного движения содержит двухфазный асинхронный двигатель, обмотка возбуждения которого подключена к источнику переменного тока, а обмотка управления к выходу инвертора напряжения, преобразователь напряжение-частота, частотный демодулятор, прецизионный регулируемый блок питания постоянного напряжения, фазовое звено и два сумматора.

Изобретение относится к способам для управления тяговой системой транспортных средств с электротягой. Способ управления асинхронными тяговыми двигателями включает вычисление текущих значений электромагнитного момента и потокосцепления статора в блоке DTC (Direct Torque Control) по двигателю первой оси тележки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах РЛС (радиолокационная станция), рулевом электроприводе. Техническим результатом является увеличение диапазона регулирования скорости электродвигателя за счет регулирования токов двигателя в полярной системе координат, улучшение эксплуатационных характеристик двигателя и повышение надежности электропривода.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока. Технический результат заключается в уменьшении тока статора в пусковом режиме, обеспечивающего заданный момент двигателя, повышении работоспособности устройства.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам регулируемого электропривода на базе синхронных двигателей с преобразователями частоты (ПЧ). Cпособ стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока состоит в воздействии на фазовый угол синусоидального напряжения питания, формируемого ПЧ, пропорционально сигналу отклонения мгновенного значения угла нагрузки Θ от его среднего значения за период автоколебаний, обеспечивая его фазовый сдвиг и, тем самым, демпфирование колебаний частоты вращения синхронных электродвигателей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с асинхронными исполнительными двигателями. Техническим результатом является повышение быстродействия следящего электропривода с асинхронным исполнительным двигателем.

Использование: в области электротехники для управления силовой установкой, содержащей электрический двигатель, оснащенный ротором с постоянными магнитами и статором. Технический результат – повышение надежности и стабильности контроля крутящего момента двигателя. Способ включает в себя этап регулирования (ER) токов статора, таким образом, чтобы они достигали своих заданных значений, при помощи сигналов управления (Vd, Vq) электрическим двигателем, при этом указанные регулируемые токи и указанные сигналы управления (Vd, Vq) выражены во вращающейся системе координат, содержащей множество осей (d, q), отличающийся тем, что указанный этап регулирования (ER) содержит для каждой из осей указанного множества осей этап применения (Е3) для регулируемого тока на этой оси линейного оператора, который различается в зависимости от значения указанного регулируемого тока по отношению к его заданному значению, при этом результатом применения линейного оператора является сигнал управления (Vd, Vq) на этой оси. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах, в которых требуются глубокое регулирование скорости, высокая перегрузочная способность, обеспечение тяжелого пуска из стопорного режима. Техническим результатом является обеспечение бездатчиковой идентификации магнитного потока воздушного зазора и минимальных потерь во всем диапазоне нагрузок. В устройство для управления двигателем двойного питания, содержащее асинхронный двигатель с фазным ротором, преобразователи частоты статора и ротора, датчик фазных токов статора, преобразователь числа фаз статора, наблюдатель результирующего магнитного потока, тригонометрический анализатор, обратный преобразователь координат токов статора, два синусно-косинусных преобразователя, обратный преобразователь координат токов ротора, преобразователь числа фаз ротора, датчики токов ротора, коммутатор задания магнитного потока, регулятор результирующего магнитного потока, блок компенсации ЭДС ротора, прямой преобразователь координат напряжений ротора, блок заданий амплитуды напряжения ротора, преобразователь частоты ротора, регулятор частоты возбуждения, задатчик угловой скорости ротора, регулятор угловой скорости ротора, блок вычисления угловой скорости ротора, датчик частоты токов статора, датчик фазных напряжений статора, функциональный преобразователь, блок задания параметров, регулятор составляющей тока статора isy, коммутатор задания магнитного потока, регулятор составляющей тока статора isy, блок компенсации ЭДС статора, прямой преобразователь координат напряжений статора, блок заданий амплитуды напряжения статора, интегратор, умножитель, сумматор, датчик частоты токов статора, первые три арифметических блока, блок вычисления угловой скорости ротора, компаратор частоты, задающий генератор двухфазного гармонического сигнала, управляемый аналоговый коммутатор, блок вычисления частоты токов ротора, делитель, датчик фазных напряжений ротора, дополнительно введены логический блок коммутации, второй наблюдатель результирующего магнитного потока, второй тригонометрический анализатор, а преобразователь числа фаз ротора имеет дополнительный второй вход и дополнительные третий и четвертый выходы. Вновь введенные элементы соединены с элементами и узлами устройства так, как указано в формуле изобретения. Использование предлагаемого изобретения позволяет осуществить создание электропривода на базе серийного асинхронного двигателя с фазным ротором, включенного по схеме двойного питания, обеспечивающего возможность тяжелых повторных пусков, обладающего жесткими механическими характеристиками, высокими энергетическими показателями в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок на валу благодаря изменению магнитного состояния двигателя в функции электромагнитного момента, а частоты возбуждения в функции заданной скорости ротора, глубокой и плавной регулировкой частоты вращения ротора посредством изменения напряжения статора аналогично электроприводу с двигателем постоянного тока. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при управлении активными двунаправленными преобразователями частоты на базе активных выпрямителей напряжения и автономных инверторов напряжения в составе промышленных реверсивных автоматизированных электропроводов для компенсации индуктивного или емкостного потребления мощности различными нагрузками в питающей сети. Техническим результатом является повышение коэффициента мощности, снижение электрических потерь и стабилизация напряжения в питающей сети. Способ управления активным двунаправленным преобразователем частоты в системе автоматического регулирования активного выпрямителя напряжения позволяет регулировать реактивный ток в зависимости от уровня реактивной мощности в питающей сети. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления двигательной системой, включающей в себя: преобразователь (13) энергии, сглаживающий конденсатор (12), трехфазный AC двигатель (14) и датчик (14v, 14w) тока. Контроллер двигателя обеспечен электронным блоком (15) управления. Электронный блок управления определяет целевую фазу (156), которая является фазой второго командного сигнала фазного напряжения, имеющего наибольшее отличие от первого командного сигнала фазного напряжения, имеющего уровень сигнала, который не является ни максимальным, ни минимальным уровнем сигнала, на основе командных сигналов трехфазного напряжения (Vu, Vv, Vw), генерируемых из значения (Iv*, Iw*) обнаружения датчика тока, и корректирует значение (157v, 157w, 158v, 158w) обнаружения датчика тока, который обнаруживает фазный ток целевой фазы, чтобы напряжение на зажимах (VH) сглаживающего конденсатора соответствовало требуемому значению напряжения. 14 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электромагнитным моментом трехфазной синхронной машины с постоянными магнитами. Техническим результатом является обеспечение стабильности токов в синхронной машине при ее работе с высокой скоростью и напряжением насыщения. Способ управления электромагнитным моментом трехфазной синхронной машины с постоянными магнитами, включающий в себя измерение тока, подаваемого на три фазы машины, преобразование трех измеренных токов в постоянную составляющую (Id) и в квадратурную составляющую (Iq) тока на основании преобразования Парка, получение заданного значения (Iq_req) для квадратурной составляющей (Iq) тока. Если постоянная составляющая (Id) тока является отрицательной, активируют режим управления с уменьшением потока, при котором машиной управляют на основании постоянной составляющей (Vd) и квадратурной составляющей (Vq) напряжения указанной машины, при этом постоянную составляющую (Vd) и квадратурную составляющую (Vq) напряжения управления синхронной машиной определяют в плоскости Парка. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и транспорта и может быть использовано для управления моментом трансмиссии автотранспортного средства, в частности гибридной трансмиссии автотранспортного средства, оборудованного двигателем внутреннего сгорания и приводной электрической машиной. Техническим результатом является обеспечение стабильности тока в электрической машине независимо от режима электрической машины. Система (1) управления электромагнитным моментом трехфазной электрической машины (10) с постоянными магнитами содержит средства (2) измерения токов, средства (3) транспонирования, выполненные с возможностью транспонирования трех измеренных токов в прямую составляющую (Id) и в квадратурную составляющую (Iq) тока на основании преобразования трехфазных систем, средства (4) преобразования, выполненные с возможностью преобразования заданного значения момента в заданное значение (Ireq) для квадратурной составляющей (Iq) тока и в заданное значение (Ireq) для прямой составляющей (Id) тока, средства определения управляющих напряжений (U1, U2, U3) и средства (9) управления, выполненные с возможностью подачи определенных управляющих напряжений (U1, U2, U3) на электрическую машину (10). 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полупроводниковое устройство регулирования скорости однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя с явно выраженным звеном постоянного тока относится к регулируемым полупроводниковым преобразователям для однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя и может быть использовано для плавного регулирования скорости электродвигателя. Два однофазных автономных инвертора-преобразователя частоты подсоединены к питающей сети постоянного тока. Каждый из однофазных автономных инверторов-преобразователей частоты выполнен на двух парах полупроводниковых ключей. К средним точкам последовательно соединенных полупроводниковых ключей в каждом инверторе-преобразователе частоты подключены обмотки статора. Эмиттеры пары двух полупроводниковых ключей каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, объединены и подсоединены к минусу питающей сети постоянного тока. Коллекторы этих двух полупроводниковых ключей, в качестве которых использованы n-p-n транзисторы, подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора. В качестве двух полупроводниковых ключей другой пары каждого однофазного автономного инвертора-преобразователя частоты использованы тиристоры со встречно включенными диодами, причем в каждом из данных полупроводниковых ключей анод тиристора и катод диода объединены и подсоединены к плюсу питающей сети постоянного тока, а катод тиристора и анод диода объединены и подключены к средней точке последовательно соединенных полупроводниковых ключей и к обмотке статора. Значительно повышается надежность работы устройства и, соответственно, однофазного двухобмоточного асинхронного электродвигателя, обеспечивается возможность использования небольшого количества источников питания для управления транзисторами при невысокой стоимости устройства и уменьшается расход электрической энергии на поддержание открытого состояния транзисторов. 7 ил.

Наверх