Способ управления частотным электроприводом

Авторы патента:

H02P3/24 - путем подачи постоянного тока на двигатель

H02P3/18 - двигателей переменного тока

H02P27/08 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление

Владельцы патента RU 2654762:

Чернов Николай Петрович (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях частоты для управления асинхронными двигателями. Техническим результатом является исключение контроля скорости, повышение надежности и эффективности электропривода в тормозном режиме. Способ управления частотным электроприводом позволяет уменьшить время «выбега» ротора двигателя при изменении задания по частоте и пуске асинхронного двигателя, переключить в режим торможения без гашения магнитного поля двигателя и тем самым значительно увеличить быстродействие частотных электроприводов. Энергия генерации, выделяемая в режиме отрицательного скольжения (S<0) асинхронного двигателя, используется для торможения двигателя, что позволяет снизить стоимость частотного электропривода за счет отсутствия в них тормозных прерывателей и тормозных резисторов. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях частоты для управления асинхронными двигателями.

Известен способ применения преобразователя частоты с неуправляемым выпрямителем на входе звена постоянного тока, накапливаемая на конденсаторах энергия генерации в режиме отрицательного скольжения (S<0) асинхронного двигателя гасится на тормозных резисторах с помощью тормозных прерывателей (Промышленные приводы АББ ACS800, одиночные приводы от 0,55 до 5600 кВт. Каталог). Основным недостатком является то, что стоимость тормозного прерывателя и резисторов составляет значительную часть стоимости преобразователя частоты, а занимаемая ими площадь превышает площадь, занимаемую преобразователем частоты. Данный способ управления применяется при стабильном входном силовом напряжении.

Известен способ управления асинхронным двигателем (RU, патент №2513035) при изменении входного силового напряжения в широких пределах, когда напряжение в звене постоянного тока достигает критического значения, отключают автономный инвертор напряжения от источника постоянного тока до тех пор, пока напряжение в звене постоянного тока не станет ниже критического значения. Для определения частоты вращения двигателя на «выбеге», на выходе автономного инвертора напряжения кратковременно формируют низковольтное постоянное напряжение, возбуждающее электродвигатель, в статорных обмотках которого магнитное поле ротора наводит переменный ток, частоту которого измеряют, и с этой частотой осуществляют повторный пуск двигателя на «выбеге».

Для эффективного торможения асинхронным двигателем, на выходе инвертора напряжения формируют напряжение постоянного тока, амплитуда которого линейно нарастает от нуля до значения, зависящего от типа асинхронного двигателя, которое создает требуемый тормозной момент, при этом момент остановки двигателя определяют по кратковременному уменьшению его фазного тока, после чего инвертор напряжения выключают.

Недостатком данного способа является то, что при изменении задания по частоте, пуске и остановке асинхронного двигателя выходное напряжение и частоту изменяют по одному и тому же закону скалярного частотного управления. Основным недостатком является то, что для исключения генераторного режима на «выбеге» при выключении инвертора плавно снижают выходные напряжения и частоту до нуля, а при повторном пуске плавно разгоняют асинхронный двигатель с текущими значениями напряжения и частоты.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемого изобретения, является способ управления торможением частотного электропривода с многоуровневым инвертором напряжения (RU, патент №2580508). Способ управления торможением асинхронного двигателя состоит в совмещении на первом этапе динамического торможения и магнитного торможения, когда закорачиваются статорные обмотки двигателя. На втором этапе применяется способ магнитного торможения, приводящий к полному гашению электромагнитной энергии и остановке двигателя. Использование на этом этапе магнитного способа торможения позволяет более эффективное гашение электромагнитных процессов в двигателе. Использование магнитного торможения не требует дополнительных расходов электрической энергии, так как электромагнитная энергия, накопленная на первом этапе во время динамического торможения, используется для торможения до полной остановки ротора двигателя. При этом отпадает необходимость контроля скорости для обесточивания двигателя, так как электромагнитная энергия, накопленная на первом участке, разрядилась в статорной обмотке и не будет дополнительного нагрева двигателя, как при динамическом способе торможения. Данный способ управления применяется при стабильных входных силовых напряжениях на входе неуправляемых выпрямителей.

Целью предлагаемого способа управления частотным электроприводом является расширение функциональной возможности способа управления торможением частотного электропривода с многоуровневым инвертором напряжения (RU, патент №2580508) в частотных электроприводах.

Поставленная цель достигается тем, что в частотных электроприводах, содержащих выпрямитель на входе звена постоянного тока, подключенного через автономный инвертор напряжения к асинхронному двигателю, при изменении задания по частоте (напряжения) и пуске асинхронного двигателя с повышением уровня напряжения в звене постоянного тока над уровнем входного силового напряжения выпрямителя обеспечивает совмещенное с динамическим магнитное торможение асинхронного двигателя. Энергия генерации, выделяемая в режиме отрицательного скольжения (S<0) асинхронного двигателя, используется для торможения двигателя. При этом время «выбега» ротора двигателя уменьшается, что приводит к значительному увеличению быстродействия частотных электроприводов, уменьшению стоимости и занимаемой площади частотных электроприводов за счет отсутствия в них тормозных прерывателей и тормозных резисторов.

При останове двигателя на первом этапе обеспечивается совмещенное с динамическим магнитное торможение, а на втором этапе - магнитное торможение. Использование магнитного торможения не требует дополнительных расходов электрической энергии, так как электромагнитная энергия, накопленная на первом этапе во время динамического торможения, используется для торможения до полной остановки ротора двигателя. При этом отпадает необходимость контроля скорости для обесточивания двигателя, так как электромагнитная энергия, накопленная на первом участке, разрядилась в статорной обмотке и не будет дополнительного нагрева двигателя, как при динамическом способе торможения.

Переключение силовых ключей инверторов напряжения позволяет синхронизировать ток динамического торможения ранее протекавшим током двигателя. Направления токов в фазах двигателя, имевшихся в двигательном режиме в момент переключения, сохраняются в режиме торможения во всех трех фазах. Переключение в режим торможения без выдержки времени на гашение магнитного поля двигателя, равной 3-4 постоянной времени ротора, позволяет повысить быстродействие частотных электроприводов.

Предложенный способ управления частотным электроприводом позволяет уменьшить время «выбега» ротора двигателя при изменении задания по частоте и пуске асинхронного двигателя, переключить в режим торможения без гашения магнитного поля двигателя, и тем самым значительно увеличить быстродействие частотных электроприводов. Применение двухступенчатого торможения для остановки двигателя позволяет исключить контроль скорости, повысить надежность и эффективность электропривода в тормозном режиме. Энергия генерации, выделяемая в режиме отрицательного скольжения (S<0) асинхронного двигателя, используется для торможения двигателя, что позволяет снизить стоимость частотного электропривода за счет отсутствия в них тормозных прерывателей и тормозных резисторов.

1. Способ управления частотным электроприводом, содержащим выпрямитель на входе звена постоянного тока, подключенного через автономный инвертор напряжения к асинхронному двигателю, отличающийся тем, что при изменении задания по частоте и пуске асинхронного двигателя с повышением уровня напряжения в звене постоянного тока над уровнем входного силового напряжения выпрямителя обеспечивают совмещенное с динамическим магнитное торможение асинхронного двигателя.

2. Способ управления частотным электроприводом по п. 1, отличающийся тем, что направления токов в фазах двигателя, имевшихся в двигательном режиме в момент переключения, сохраняют в режиме торможения во всех трех фазах.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для динамического торможения трехфазного асинхронного электродвигателя и для его пуска от автономного источника электрической энергии соизмеримой мощности.

Способ торможения двухдвигательного асинхронного электропривода // 2547042

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов в химической и металлургической промышленности. Технический результат - повышение надежности и эффективности торможения за счет улучшения условий самовозбуждения двигателей и увеличение тормозного момента.

Устройство для управления пуском и остановом асинхронного электродвигателя // 2510125

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах прачечных машин. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства, обеспечивая вращение якоря асинхронного электродвигателя в прямом и в обратном направлениях, плавно набирая в заданное время заданную скорость вращения асинхронного электродвигателя при разгоне и плавно снижая в заданное время при торможении.

Устройство торможения электродвигателя // 2489795

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для торможения асинхронных электродвигателей. .

Электропривод с трехфазным асинхронным двигателем // 2464695

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в асинхронном электроприводе для плавного пуска, динамического торможения. .

Способ торможения электродвигателя переменного тока // 2440663

Электропривод с трехфазным асинхронным двигателем // 2418356

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе с трехфазными асинхронными двигателями и для плавного пуска, динамического торможения.

Способ торможения двухдвигательного асинхронного электропривода // 2409887

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов в химической и металлургической промышленности. .

Способ торможения двухдвигательного асинхронного электропривода // 2384933

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах механизмов, в химической и металлургической промышленности. .

Частотно-управляемый привод для центрифуги по разделению многокомпонентных смесей с выводом двух жидких и одной твердой фракций // 2383098

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в химической, горнорудной, нефтеперерабатывающей, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности.

Цепь питания синхронной машины, система электрической тяги с такой цепью питания и способ управления такой цепью питания // 2617998

Изобретение относится к электротехнике, а именно к цепи (16) питания М фазной синхронной машины (14), содержащей: преобразователь (22) постоянного входного тока в многофазный переменный ток; накопительную батарею (47); средство (30) детектирования короткого замыкания до и внутри машины (14); устройство (26) для изоляции машины (14) от перенапряжений и/или перегрузок по току многофазного переменного тока; средство (28) управления преобразователем (22), изолирующим устройством (26) и средством (27) короткого замыкания, выполненным с возможностью соединения М выходов (31) источника питания друг с другом.

Рекуперативный преобразователь // 2617675

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропривода для рекуперативного торможения. Техническим результатом является обеспечение достаточного уровня мощности при рекуперации энергии.

Рекуперирующий электропривод переменного тока с двухзвенным преобразователем частоты // 2584002

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемом электроприводе переменного тока, в частности в грузоподъемных механизмах, и предназначено для рекуперации электрической энергии в питающую сеть в режиме генераторного торможения при спуске тяжелого груза.

Способ управления торможением частотного электропривода с многоуровневым инвертором напряжения // 2580508

Способ управления торможением частотного электропривода с многоуровневым инвертором напряжения относится к электротехнике и, в частности, к высоковольтным электроприводам с многоуровневыми инверторами напряжения.

Устройство для управления цифровым частотно-регулируемым электроприводом // 2543970

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в цифровых автоматизированных электроприводах переменного тока. Технический результат - оптимизация по быстродействию разгона электропривода без «опрокидывания» асинхронного двигателя и торможения электропривода без перенапряжений на силовых элементах инвертора.

Система электрического тормоза с магнитными потерями // 2526848

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе электрического тормоза для электромеханической машины (М). Техническим результатом является уменьшение магнитных потерь в сердечнике.

Способ распределения мощности в многоуровневом преобразователе частоты для питания синхронных и асинхронных двигателей // 2489791

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания высоковольтных асинхронных и синхронных двигателей. .

Многоуровневый стартер звезда-треугольник для управления индукционным двигателем // 2488939

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для запуска и останова индукционных двигателей. .

Способ векторного управления пуском и торможением асинхронизированной машины // 2466492

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электрическими машинами двойного питания большой мощности - асинхронизированными электрическими машинами (АСМ).

Устройство для управления пуском и остановом асинхронного электродвигателя // 2454784

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводе стиральных машин. .

Преобразователь тяговый электровоза // 2653923

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Преобразователь тяговый электровоза содержит блок электродвигателя, средства фильтрации, преобразователь переменного тока в постоянный, подключенный между контактной линией и средствами фильтрации.