Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБЬЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик

< 705620 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 11.08.77 (21)2515870/24-07 с присоединением заявки РВ(23) Приоритет

Опубликовано 25,12.79. Бюллетень М 47 (51)M. Кл.

Н 02 М 5/297

11теуаерствеииый кеиитет

СССР ие аелам изобретений и атермтий (5З У УД1 621.314. .27(088.8) Дата опубликования описания30.12.79

Ю. Г. Толстов, А. В. Наталкин и А. М. Колоколкин (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (71) Заявитель (54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

ДЛЯ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА!

Изобретение относится к области элек тротехники и может быть использовано . для стабилизации и регулирования оборо- тов преимущественно синхронных двига телей в различных системах привода, на пример, двигатель-генераторов гидроакку5 мулирующих станций, синхронных приводов мощных и сверхмощных компрессоров на газо- и нефтепроводах, а также приводов на металлургических предприятиях.

Известен преобразователь частоты содержащий управляемый выпрямитель, питаемый от сети переменного тока, вы ход которого через сглаживающий реактор и инвертор тока с отсекающими диода

15 ми подключен к синхронной машине f1).

Частота выходного напряжения преоб. разователя определяется частотой импульсов управления инвертором которые в стационарных режимах могут задаваться независимо, так как коммутационная уо тойчивость инвертора обеспечивается включением в его силовую схему спе циальных коммутирующих конденсаторов.

Мощность этих конденсаторов значительна и может составлять до 30% мощности двигателя, что увеличивает габариты, вес и стоимость преобразователя, усложняет его силовую схему. Перечисленные недостатки ограниЧивают область применения подобных преобразователей.

Известен статический преобразователь частоты для синхронного электропривода, являющийся наиболее близким техническим решением к данному изобретению. Он содержит управляемый выпрямитель, питаемый от сети переменного тока, выход которого через сглаживаю-: щий реактор подключен к входным шинам инвертора тока, систему управления выпрямителем, систему управления ннвертором, первый сумматор, выход которс го соединен со входом управления выпрямитепем, источник опорной частоты, задатчик частоты выходного напряжения преобразователя, выход которого подключен ко входу источника опорной частоты, второй сумматор и фазочастотный з 705 дискриминатор, причем один вход фазочастотного дискриминатора подключен к выходу преобразователя, другой — к вы ходу источника опорной частоты, выход к одному из входов второго сумматора, 5 другой вход которого соединен со входом инвертора, выход второго суммато ра соединен со входом системы управ- ,ления инвертором (21. В известном преобре ювателе на входы первого суммато- 10 ра поданы сигнал датчика тока в силовой цепи преобразователя и сигнал задания по току в силовой цепи преобразователя.

Недостатком известного преобразова теля являются низкие энергетические . 15 характеристики преобразователя при широком регулировании частоты выходного напряжения преобразователя, и изменении момента нагрузки, так как величина тока в силовой цепи преобразователя остает- 10 ся .постоянной, что увеличивает коммутационные и тепловые потери, снижает

КПЙ преобразоватеая.

Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик преобразова-25 теля.

Это достигается тем, что в статическом преобразователе частоты для синхронного электропривода, содержащем управляемый выпрямитель, питаемый от сети переменного тоха, выход которого через сглаживающий реактор подключен к выходным шинам инвертора тока, сис тему управленйя выпрямителем, систему управления инвертором, первый сумматор выход которого соединен со входом системы управления выпрямителем, источник опорной частоты, задатчик частоты выходного напряжения преобразователя, выход которого подключен ко входу ис40 точника опорной частоты, второй сумматор и фазочастотный дискриминатор, причем один вход фазочастотного дискрими натора подключен к выходу преобразова теля, другой — к выходу источника опор45 ной частоты, выход - к одному из входов второго сумматора, другой вход которого соединен со входом инвертора, выход второго сумматора соединен со

50 входом системы управления инвертором, е один вход первого сумматора подключен к выходу задатчика частоты, другой - к выходу выпрямителя. Кроме того, выход фазочастотного дискриминатора соединен

55 с дополнительным входом первого сумматора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая блок-схема преобра620. 4 зователя, на фйг, 2 - диаграммы напряжений в различных точках схемы, поясняющие ее работу;

Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода содержит управляемый выпрямитель 1, питаемый от сети переменного тока 2, На вцходе выпрямителя включен делитель

3, выходной сигнал которого поступает на один из входов первого сумматора 4.

На другой вход первого сумматора пода ется сигнал с задатчика частоты 5 выходного напряжения преобразователя.

Выпрямитель 1 соединен с инвертором тока 6 через сглаживающий реактор

7. На входных шинах инвертора тока 6 установлен делитель 8. Регулирование выходного напряжения выпрямителя 1 осуществляется системой управления выпрямителем 9, На вход системы управ ления инвертором 10 поступает сигнал с выхода второго сумматора 11, который определяет частоту выходного напряжения преобразователя, нагруженного на синхронную машину 12. На входы сумматора 11 поступают сигналы положительной обратной связи по напряжению на входе инвертора тока 6 и сигнал с выхода фазочастотного дискриминатора 1 3, один из входов которого подключен к источнику опорной частоты 14, а другой вход соединен с выходом преобразовате ля через трансформатор 15.

Входным элементом системы управления инвертором 10 является задающий генератор 16 с интегратором на входе.

Регулирование частоты выходного напряжения источника опорной частоты, состоящего, например, из генератора 17 и . кольцевого распределителя 18, осуществляется задатчиком частоты 5.

Преобразователь работает следующим образом. На выходе сумматора 4 формы» руется сигнал, обеспечивающий работу выпрямителя 1 в режиме стабилизации выходного напряжения выпрямителя, а, следоваельно, и выходного напряжения инвертора 6 (фиг. 2, 6).

При отсутствии сигнала с выхода фазочастотного дискриминатора 13 частота выходного напряжения преобразователя определяется величиной выходного выпрямителя и коэффициентом обратной связи по напряжению на выходных шинах.инвертора (фиг. 2,6), который выбирается таким образом, что в заданном диапазоне изменения нагрузки (например, момента сопротивления на валу синхронной машины) 20 6 дился в пределах, обеспечивающих коммутационную устойчивость инвертора в стационарных режимах.

Дополнительное введение сигналя с выхода фазочастотного дискриминатора на вход системы унравления выпрямителем позволяет улучшить динамические свойства привода при колебаниях момента нагрузки за счет сокращения времени пере ходного процесса. Так, при увеличении момента нагрузки на валу двигателя, час тота выходного напряжения преобразователя в первый момент несколько уменьшается, сигнал с выхода фаэочастотного дискриминатора увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на выходе выпрямителя, а, следовательно, и тока в силовой цепи преобразователя, Быстрое нарастание тока в силовой . цепи преобразователя, а, следовательно, 1 и статорного, тока двигателя, обеспечивает увеличение электромагнитного момента на валу двигателя и его скорости, т.е, стабилизацию частоты выходного напря жения преобразователя, Величина выходного напряжения выпрямителя 1 и коэффициент обратной связи по напряжению на выходных шинах инвер- тора тока 6 выбираются таким образом, чтобы обеспечивался номинальный режим работы синхронной машины, т.е, номинальный момент при номинальной частоте, выходном напряжении и токе статора. .Таким образом в широком диапазоне регулирования скорости двигателя обеспе чиваются высокие энергетические характеристики привода (коэффициент мощности, КПД), что достигается за счет стабилизации напряжения на выходе выпрямителя. При этом, при изменении момента нагрузки на валу двигателя, изменяется величина тока в силовой цепи преобразова теля, что уменьшает также коммутирующие и тепловые потери, увеличивает КПД преобразователя.

1. Статический преобразователь часто ты для синхронного электропривода, содер жащий управляемый выпрямитель, питаемый от сети переменного тока, выход которого через сглаживающий реактор подключен к входным шинам инвертора тока, систему управления выпрямителем, систему управления инвертором, первый сумматор, выход которого соединен со

5 7056

yron инвертирования Y (угол между z.ap мониками выходного тока и напряжения преобразователя) всегда оольше некоторого минимального допустимого угла инвертирования, что и обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора.

На выходе фазочастотного дискрими натора 13 (фиг. 2,в) формируется сигнал пропорциональный интегралу от раз-, ! ности частоты напряжения на выходе 10 преобразователя и частоты импульсов на выходе источника опорной частоты 14 (импульсы генератора показаны на фиг.

2,г).

При отклонении частоты выходного 15 напряжения преобразователя от частоты на выходе источника опорной частоты, сигнал с фазочастотного дискриминатора изменяет угол инвертирования Р таким образом, что, например, при уменьшении 20 частоты выходного напряжения преобразо вателя, угол инвертирования / увеличивается. При этом напряжение на входе инвертора становится меньше напряжения на выходе выпрямителя, что приводит к увеличению тока на входе инвертора, т,е. к увеличению электромагнитного момента на валу синхронной машины и ее скорости, ау следовательно, к увеличению частоты выходного напряжения преобразователя.

Таким образом, при постоянстве час тоты на выходе источника опорной частоты 13, частота напряжения на выходе преобразователя также будет постоянной, и равной ему, причем при изменениях момента нагрузки на валу синхронной машины, будет изменяться величина тока в силовой цепи преобразователя (фиг. 2,д) а в динамике (т.е. в переходных режимах) и величина сигналов с выхода фазочастотного дискриминатора и делителя

8. Точность же стабилизации частоты не зависит от температурных и других

45 изменений параметров цепей регулирования, а определяется только стабильностью источника опорной частоты.

Частота пульсации выходного напряжения фаэочастотного дискриминатора рав»

° 50 на (или кратна) частоте пульсаций напряжения иа входных шинах инвертора тока (в данном случае частота пульсаций равна шестикратной частоте выходного напряжения преобразователя).

Диапазон изменения выходного сигна ла фазочастотного дискриминатора 13 выбирается таким образом, чтобы диапазон

1 изменения угла инвертирования 9 нахс Формула изобретения

7 70562 0 8 входом системы управления выпрямителем, матора подключен к выходу задатчика источник опорной частоты, задатчик час- частоты, другой — к выходу выпрямителя. тоты выходного напряжения преобразова- 2. Преобразователь по и. I, о т л ителя, выход которого подключен ко входу ч а ю ш и и с я тем, что,с целью улучшеисточника опорной частоты, второй сум- ния динамических свойств системы выход матор и фазочастотный дискриминатор, при-, фазочастотного дискриминатора соединен с . чем один вход фазочастотного дискрими дополнительным входом первого суммато сумматора. натора подключен к выходу преобразова- Источники информации

Hi теля, другой - к выходу источнйка опор- принятые во внимание при экспертизе ной частоты, выход - к одному из входов 10 1. Экспресс-информация Автоматизировторого сумматора, другой вход которо . ванный электропривод, электротехнология го соединен со входом инвертора, выход и электроснабжение промышленных предвторого сумматора соединен со входом приятий", М„ВИНИТИ, ¹ 25, 1974,, системы управления инвертором, о т с. 14-19. л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью 2. Авторское свидетельство СССР по улучшения энергетических характеристик заявке №. 250208 1/24-07 от01.07.77, преобразователя, один вход первого сум- (прототип).

Фьа фи

sr(v)

Составитель Ю. Андреев

Редактор О. Волков Техред О, Андрейко Корректор В. Бутяга

Заказ 8050/61 Тираж 857 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская каб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к преобразовательной технике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для комплектования непосредственных преобразователей частоты с частотно-токовым управлением

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автономного электроснабжения для стабилизации частоты и напряжения генераторов электроэнергии, привод которых осуществляется от высокоскоростных двигателей

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для уменьшения массогабаритных показателей согласующих трансформаторов и количества управляемых вентилей в схемах непосредственных преобразователей частоты, предназначенных прежде всего для регулируемого электропривода переменного тока

Изобретение относится к преобразовательной технике и может служить для плавного регулирования напряжения и частоты в многофазных системах вторичного электропитания при минимальных массогабаритных показателях согласующего трансформатора

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано для регулирования частоты и величины напряжения питания асинхронных электрических двигателей

Изобретение относится к преобразователям частоты, в частности к умножителям трансформаторного типа, и может быть использовано в качестве источника питания потребителей тока 100 и 200 Гц

Изобретение относится к электротехнологии и может быть использовано при проектировании систем управления с вентильными преобразователями частоты для индукционных нагревателей

Изобретение относится к преобразователям частоты, в частности к умножителям трансформаторного типа, и может быть использовано в качестве источника питания потребителей тока от 50 до 400 Гц

Изобретение относится к области электротехники

Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода, преобразователь частоты тока

Наверх