Частотно-регулируемый асинхронный электропривод

 

Союз Советскин

СоЦкалисткческин

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОЦУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (! 1)741400 (6! ) Дополнительное к авт. санд-ву— (22) Заявлено 21.06.76(21) 2376373/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 16.06.80. Бюллетень № 22 (51)M. Кл.

Н 02 P 7/62

Гасударственный комитет

Il0 делам ивооретеннй н атнррмтнй (53) УДК 621.316. . 722. 1 (088. 8) Дата опубликования описания 18.06,80 (72) Авторы изобретения

E. Г. Подобедов, А. А. Николаев и Ю. Н; Зеленский (71) Заявитель (64) -1АС ГО ГНО-РЕГУЛИРУЕМЫИ АСИНХРОННЫИ

ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к регулируемым электроприводам переменного тока на основе статических преобразователей.

Известны различные варианты частотно-регулируемых электроприводов, из которых эффективно применение электроприводов с регулируемыми автономными инверторами и короткозамкнутыми асинхронными лвигвгелими 1) и (2). о

Наиболее универсальными характеристиками обладают частотно-регулируемые электроприводы на основе автономных инверторов напряжения. Использование инвертора напряжения в качестве конеч -., ного звена преобразователя позволяет сосредоточить функции изменения частоты и напряжения в пределах инвертора и таким образом обеспечить возможность питания электропривоца как от источника переменного, так и постоянного тока. Для рекуперации энергии в питающую сеть переменного тока преобразователь на основе автономного инвертора напряжения снаб2 жается дополнительным ведомым сетью инвертором.

Известен статический преобразователь частоты для питания асинхронного двигателя, который обладает двухсторонней проводимостью по отношению к питающей сети и при этом независмость контуров потребления и рекуперации энергии позволяет реализовать электроприводы для динамическо-напряженных режимов работы 13).

В этом преобразователе асинхронный двигатель подключен к источнику питания переменного тока через автономный инвертор напряжения с узлами искусственной коммутации на каждую фазу (что позволяет принципиально обеспечить час» тотное управление электродвигателем при питании от источника постоянного тока), сглаживающий Г-образный LС -фильтр и управляемый выпрямитель. Автономный инвертор напряжения состоит из инверторного моста на тиристорах и диодного моста обратного тока, выводы постоянно7414 го тока которого соединены через сглаживающий LC -фильтр с ведомым сетью инвертором.

Недостатками известного статическо го преобразователя являются, невозможность сохранения работоспособности преобразователя при исчезновении сети пере» менного тока и наличие резервной сети постоянного тока, невозможность гарантиро. ванного сохранения основных тиристоров на автономном инверторе при его "опрокидывании" (открывании двух тиристоров в одной фазе), поскольку при отсутствии дросселей в цепях постоянного или переменного тока инвертора амплитуда и скорость изменения ударного тока при разряде фильтрующего конденсатора на тиристоры инвертора ограничиваются только сопротивлениями позволяющих проводов. Отсутствие коммутирующих

20 дросселей в преобразователе приводит к появлению зависимости формы выходного напряжения от параметров нагрузки, неработоспособности преобразователя на холостом ходу и в режимах малых на грузок.

Iles изобретения — резервирование преобразователя при исчезновении питающей сети переменного тока и повышение надежности защиты тиристоров в автономном инверторе.

Поставленная цель достигается за счет подключения конденсаторов к выводам переменного тока ведомого инвертора и двух вентилей между выводами пос тоянного тока автономного инвертора и конденсатором в С,-фильтре на входе ведомого инвертора.

На чертеже приведена схема электропривода, Электропривод содержит управляемый выпрямитель 1 на тиристорах 2-5, сгла. живающий1 С -фильтр 6 и 7 на выходе управляемого выпрямителя, автономный инвертор 8 с основными тиристорами

9-14, коммутирующий конденсатор 15, коммутирующие тиристоры 16-21, вентили 22, 23 для вывода избыточной энергии иэ контура коммутации, ведомый сетью инвертор 24, диоды 25-30 обратного тока,тиристоры 31-34,сглаживающий ) С -фильтр 35-и 36 на входе ведомого инвертора, асинхронный двигатель

37, источники питания переменного и постоянного тока 38, коммутирующий дроссель 39 автономного инвертора, вспомогательные конденсаторы 40.

00 4

Асинхронный двигатель 37 подключен к выходу автономного инвертора 8, состоящему из инверторного моста на тиристорах 9-14, к которым подсоединены коммутирующие конденсаторы 15, коммутирующие тиристоры 16-21 и диоды обратного тока 25-30, Выводы переменного тока инверторного моста 9-14 и обратных диодов 25-30 объединены, а их выводы постоянного тока через сглаживающие

LC L. -фильтры 6-7-39, 1-С -фильтр 35-36 и выпрямительные схемы 2-5 и 31-34 подключены к источнику питания. Выпрямитель 1 предназначен для обеспечения питанием автономного инвертора 8„ при подключении электропривода к источнику переменного тока. Поочередным переключением тиристоров 9-14 формируется трехфазное переменное напряжение на выходе автономного инвертора 8. Частота напряжения регулируется длительностью включения тиристоров 9-14, а величина— изменением скважности их включения в пределах периода несущей частоты. Нали- ° чие дросселя 39 в цепи питания автономного инвертора 8 позволяет обеспечить коммутацию тиристоров 9-14 независимо оТ величины нагрузки (от расчетного максимального значения до холостого хода)..

Резервирование работы электроприво да при исчезновении питающей сети переменного тока и наличии резервной сети постоянного тока, которая подключается к конденсатору 6, обеспечивается подключением вспомогательнык конденсаторов 40 к выводам переменного тока ведомого инвертора 24, При исчезновении сети переменного тока ведомый сетью инвертор 24 автоматически перекодит в режим автономного инвертора, принудительная коммутация тиристоров в котором обеспечивается конденсатором 40. Системой управления также обеспечивается сокранение частоты автономного инвертора равной частоте питающей сети. Поэтому при исчезновении сети переменного тока не прекращается питание подключенных к ней устройств собственных нужд электропривода (вентиляторы, система управления, опорные напряжения) и другик нагрузок (например, обмоток возбуждения синхронных частотно-управляемых электродвигателей). Возврат энергии иэ контура коммутации и нагрузки в резервный источник постоянного тока осуществляется через выпрямитель 1, который управляется в этом режиме в функции поддер741400 ь денсаторе 35 выше заданной величины производится дальнейший возврат избыточной энергии коммутации или рекуперации энергии нагрузки в питающую сеть

5 переменного тока через ведомый инвертор 24 или в сеть постоянного тока через инвертор 24 и выпрямитель 1. При незначительной величине рассогласования напряжений 0В и 0зь в переходных режимах работы электропривода может происходить захват" выпрямителя 1 ведомым инвертором 24 в режиме U<)U>> когда выпрямитель начинает работать на ведомый инвертор, минуя автономный инвертор 8, электропривод в этом режиме оказывается неработоспособным, Для ослабления указанного эффекта "захвата вентили 22 и 23 выполняются управляемыми (в виде тиристоров). После перезаряда конденсатора 15 до величины напряжения 0 -О в зависимости от полярности напряжения 0 включается соответствующий тиристор 22 или 23 и образуется контур (например "+6"-39-22-35-27-14-"-6" ) выводы избыточной энергии из дросселя 39 в конденсатор 35. Поскольку в этом режиме в контур отвода избыточной энергии всегда

30 входит один из тиристоров автономного инвертора (9-14), то электропривод ос тается работоспособным даже при условии i} )U (режим захвата ) за с ет

6 поочерденой коммутации тиристоров 9-14 инверторного моста коммутирующими кон денсаторами 1 5, Например, для коммутации тиристора

9 включаются тиристоры 16 и 10 и перезаряд коммутирующего конденсатора

15 осуществляется по цепи 46 -3916 -15-10- -6" помимо нагрузки.

Для использования части энергии коммути руюшего контура в нагрузке можно задерживать включение последовательного Фи» ристора в одной фазе с коммутируемым тиристором (например, включение тиристора 10 после коммутации тиристора 9).

При этом перезаряд коммутирующего кон. денсатора 15 вначале осуществляется по контуру "+6"-39-16-15 фазы нагрузки .-14-6, а затем по контуру +6"-39-16

-15-10-"-6 . Наличие дросселя 39 в цепи питания автономного инвертора позволяет уменьшить величину ударного тока при разряде фильтрующего конденсатора

6 на тиристоры инвертора 8 при его опрокидывании" и реализовать устройства бесконтактной емкостной защиты. Однако в пропессе коммутации тиристоров в дросселе 39 накапливается избыточная энергия, вследствие чего происходит

"раскачка" напряжения на коммутирующих конденсаторах 15 и преобразователь оказывается неработоспособным. Для вывода избыточной энергии из дросселя 39 дополнительно введены два вентиля 22 и 23, подключающие общие точки анодов и катодов инверторного моста 8 к конденсатору 35, Вентили 22 и 23 могут быть либо управляемыми (тиристоры), либо неуправчяемыми (диоды), и их выбор определяется конкретными режимами работы электропривода. Если в процессе работы электропривода всегда обеспечиВается условие 335 136 за счет достаточ но большой величины рассогласования напряжений на выходе выпрямителя 1 и входе ведомого инвертора 24 вентили

22 и 23 целесообразно выполнять неуправляемыми. При этом после перезаряда конденсатора 15 до величины напряжения 0, = 0 включаются диоды 22 и

23 и образуется контур вывода избыточной энергии на дросселе 39 в конденсагор 35 по цепи +6"-39-22-35-23- -6 .

По мере увеличения напряжения на конжания заданной величины напряжения на конденсаторе 35 °

Коммутация тиристоров в автономном инверторе 8 в соответствии с приведенными на фиг. 1 узлами пофазной коммутации осуществляется следующим образом.

Указанное включение вентилей 22 и

23 для вывода избыточной энергии из контура коммутации позволяет реализовать различные варианты устройства искусственной коммутации тиристоров в автономном инверторе 8 общие на инвертор, общие на катодную и анодную группы, пофазные и индивидуальные.

Формула изобретения

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод, содержащий подключенные к выводам источников питания переменного H постоянного тока выпрямительные схемы, инверторный мост на управляемых вентилях, с коммутирующим дросселем в цепи питания, мост диодов обратного гока, выводы переменнога тока, которые подключены к выводам переменного тока

7414

10 инверторного моста, а выводы постоянного тока подсоединены к накопительному конденсатору, соединенному через сглаживающий дроссель с выводами постоянного тока одной из выпрямительныхсхем, отличающийся тем, что, с целью обеспечения резервирования работы электропривода при исчезновении питающей сети переменного тока и повышения надежности, он снабжен двумя вентилями, подключенными между общими точками анодов и катодов венти лей инверторного моста и диодов обратного тока, конденсаторами, подсоединенОО 8 ными к выводам переменного тока упомя нутой выпрямительной схемы.

Источники информации, принятые во внимание при експертизе

1. Глазенко Т. A., Горчаренко P. А.

Полупроводниковые преобразователи частоты для электроприводов. Л., "Энергия

1 969.

2. Аранчий Г. В„Жемеров Г. Г. и

Эпштейн И. И. Тиристорные преобразователи частоты для регулируемых электроприводов. М., "Энергия", 1968, Р. Авторское свидетельство СССР

N 238656, кл. Н 02 Р 7/62, 1969.

БНИИПИ Заказ 3333/9 Тираж 783 Подписное

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