Устройство устранения автоколебаний системы автономный инверторасинхронный двигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 535704

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.03.73 (21) 1892818/07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.о Н 02Р 7/42

Государственный комитет

2 Приоритет

Совета Министров СССР ло делам изобретений Опубликовано 15.11.76. Бюллетень № 42 (53) УДК 621.316.717 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 02.12.76 (72) Авторы изобретения

Е. Я. Бухштабер, В. К. Миледин, Я. А. Брискман, В. В. Маркин и В. И. Безруков

Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЙ

СИСТЕМЫ АВТОНОМНЫЙ ИНВЕРТОР—

АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотноуправляемых электроприводах с асинхронными двигателями и автономными инверторами, например, для питания тяговых приводов автономных транспортных средств.

Известно устройство для устранения автоколебаний системы автономный инвертор— асинхронный двигатель, содержащей асинхронный двигатель и инвертор напряжения с конденсаторным фильтром (1). Для устранения автоколебаний в этой системе входные зажимы инвертора шунтированы стабилизирующей RC-цепочкой. При периодическом отпирании вентилей ин вертора стабилизирующий резистор R поочередно подключается между каждыми двумя фазами инвертора. Недостатком известного устройства является наличие в системе разделительного конденсатора, исключающего протекание постоянного тока через резистор R, емкость которого должна быть достаточно большой.

Известно также устройство для устранения автоколебаний системы автономный инвертор — асинхронный двигатель, содержащей источник постоянного тока, автономный инвертор напряжения с узлом искусственной коммутации и асинхронный двигатель, выполненное на базе резисторов (2). В этом устройстве на момент возникновения автоколебаний при помощи дополнительной коммутирующей аппаратуры подключают параллельно зажимам асинхронного двигателя дополнительные резисторы. На этих резисторах рас5 ходуется до 5О% мощности, поэтому по завершении режима, в котором возможно возникновение колебаний, они должны быть отключены.

Для улучшения энергетических показателей

10 системы и обеспечения перехода асинхронного двигателя в режим генератор ного торможения в предлагаемом устройстве резисторы подключены между зажимами постоянного тока инверторного и обратного выпрямительно15 го мостов автономного инвертора напряжения.

На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 — диаграмма распределения управляющих импульсов меж20 ду тиристорами инвертора и узла искусственной коммутации; на фиг. 3 — временные диаграммы напряжений и токов на выходе преобразователя в режиме генвраторного торможения.

25 Устройство содержит источник 1 постоянного тока с конденсатором фильтра 2, автономный инвертор напряжения, состоящий из инверторного моста 3 и обратного выпрямительного моста 4, подключенного к зажимам

30 источника питания через резисторы 5 и 6, 535704

3 узел 7 искусственной коммутации, получающии питание от узла Ь подзаряда. К оощим зажимам переменного тока инверторного и ооратного выпрямительного мостов подключен асинхронныи двигатель 9.

Йнверторныи мост S выполнен на тиристорах l0 — lo, а обратный выпрямительныи мост

4 — на диодах lб — 21. Узел 7 искусственной коммутации содержит последовательный колебательный контур на индуктивности 22 и,конденсаторе 2S, подключенныи к соответствующим тиристорам инверторного моста при помощи коммутирующих вентилей 24 — 20 и к шинам источника питания ври помощи вентилеи 30 и 31.

Принцип работы устройства поясняется диаграммой распределения управляющих импульсов, приведенной на фиг. 2, и временными диаграммами напряжений и токов на выходе преобразователя в режиме генераторного торможения на фиг. 3.

На фиг. 3 U — напряжение на фазе двигателя;, — ток фазы двигателя; 1/, — линейное напряжение на зажимах двигателя.

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющих импульсов на тиристоры инвертора постоянное напряжение

U< на входе инвертора преобразуется в трехфазное перемененное напряжение,,поступающее на входные зажимы асинхронного двигателя.

Если нагрузка двигателя такова, что его коэффициент мощности выше граничного, в работе одновременно участвует не более одного диода обратного выпрямительного моста. При этом реактивная энергия двигателя не выходит на зажимы конденсатора фильтра 2, вследствие чего отсутствует контур для возникновения автоколебаний.

При снижении коэффициента мощности двигателя ниже граничного в работе начинают одновременно участвовать два диода обратного выпрямительного моста. Вследствие этого образуется контур, содержащий индуктивности фаз асинхронного двигателя 9 и конденсатор фильтра 2 и являющийся источником автоколебаний. При этом резисторы 5 и

6 через диоды обратного выпрямительного моста 4 автоматически включаются в указанный контур, добротность колебательного контура становится ниже критической и вероятность возникновения автоколебаний устраняется. По резисторам 5 и 6 в этом режиме протекает только реактивная составляющая тока асинхронного двигателя, потери в этих резисторах существенно уменьшаются, что повышает энергетические показатели системы в целом.

При нормальных режимах работы привода для исключения потерь мощности в резисторах 5 и 6 от протекания реактивного тока нагрузки создается вспомогательный контур для замыкания реактивной мощности асинхронного двигателя через коммутирующие тиристоры. Для этого на эти тиристоры наряду с основными управляющими импульсами, формируемыми,в моменты коммутаций соот5

Зд

50 ветствующих тиристоров инверторного моста 3, подаются дополнительные управляющие импульсы, опережающие основные на 60 эл град. частоты инвертирования (см. фиг, 2). йведение дополнительных импульсов приводит,к одновременному включению пары тиристоров коммутирующего моста, вследствие чего отключаемая фаза соединяется через них с другой фазой асинхронной машины, отключение которой должно произойти через 60 эл. град. Длительность протекания, реактивного тока по коммутирующим тиристорам од нозначно определяется коэффициентом мощности двигателя. При этом исключается протекание реактивной составляющей тока по тиристорам ин верторного моста 3, благодаря: чему последние:разгружаются и могут быть выбраны на меньшее з начение расчетного тока.

Переход в режим генераторного торможения осуществляется без каких-либо переключений в силовой цепи при изменении знака скольжения асинхронной машины. В качестве тормозных используются те же резисторы 5 и 6. iB этом режиме, так же как и в двигательном режиме при низких значениях коэффициента MQIHHocTH нагрузки, дополнительные импульсы на тиристоры не подаются. При этом в течение каждой полуволны тока фазы А (i ) двигателя имеют место четыре основных интервала времени (см. фиг. 3).

В течение первого интервала, начинающегося с момента включения тиристора 10, проводят ток тиристоры 10 и 11 и диод 21. При этом фаза А получает возбуждение от источника питания, а мощность, генерируемая фазой С, рассеивается в резисторе 6 и частично передается фазе В.

В течение .второго интервала, начинающегося с момента выключения тиристора 14, проводят ток диоды 21 и 17 и тиристор 10. При этом мощность, генерируемая фазами В и С, замыкается через диоды 21 и 17 по контуру, включающему источник 1 питания с конденсатором фильтра 2 и резисторы 5 и 6, Благодаря этому может быть реализовано не только реостатное (с поглощением мощности в резисторах 5 и 6), но и рекуперативное (с передачей энергии IB источник питания) торможение. В течение второго интервала мощность фазы В частично передается фазе А через резистор 5.

В течение третьего интервала, начинающегося с момента включения тиристора 15, проводят ток тиристоры 10 и 15 и диод 17. При этом фаза А вновь получает, питание от источника 1,с фильтром 2 и одновременно от фазы В через резистор 5.

После выключения тиристора 10 включается диод 19 и начинается четвертый интервал, в течение которого ток фазы А постоянно течет по резистору б (заштрихованная область на кривой тока i> на фиг. 3). При этом мощность, генерируемая фазой А, частично рас535704 сеивается в этом резисторе, а частично идет на возбуждение фазы С и рекуперацию в источник питания.

К,концу четвертого интервала ток фазы А спадает до нуля, включается тиристор 13 и аналогично изложенному формируется обратная полуволна тока фазы А. Области, соответствующие интервалам протекания тока фазы А по резистору 5, также заштрихованы.

Таким образом, в режиме генераторного торможения на всех интервалах резисторы 5 и

6 оказываются включенными в цепь тормозного тока асинхронной машины и исключены из цепи тока,,потребляемого от источника питания.

Предлатаемое устройство позволяет без каких-либо переключений в силовой цепи улучшить энергетические показатели системы путем исключения дополнительных, потерь в стабилизирующих резисторах и осуществления режима генераторного торможения без загрузки тормозных резисторов током источника питания.

Формула изобретения

Устройство для устранения автоколебаний системы автономной инвертор — асинхронный

5 двигатель, содержащей источник постоянного тока, автономный инвертор напряжения с узлом искусственной коммутации и асинхронный двигатель, выполненное на базе резисторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улуч10 шения энергетических показателей системы и обеспечения перехода асинхронного двигателя в режим генераторного торможения, резисторы подключены между зажимами постоянного тока инверторного и обратного выпрями15 тельного мостов автономного инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. СССР № 154325, М. Кл. Н 02Р

3/18.

20 2. М. 3. Хамудханов и др. «Частотное регулирование скорости электроприводов переменного тока», Фан, Ташкент, 1966, стр. 368—

369.

538704

Составитель Т. Васильева

Те.1ред А. Камышникова

Редактор А. Пейсоченко

Корректор H. Аук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2356/13 Изд. № 1746 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5