Устройство для управления частотнорегулируемым асинхронным электроприводом
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ
„и 752715 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено120 376 (21) 2335174/24-07 (5t)AA. Нл З
Н 02 Р 5/34 с присоединением заявки М
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 300780. Бюллетень Йо28
Дата опубликования описания 300780 (53) УДК 62-83: 621. . 313. 333. 072., 9 (088.8) (72) Авторы изобретения
В.В.Литовченко, О.С.Назаров, Н.A.Ðoòàíîâ и В.С.Сидоров (71) 3аявмтель « «вский оРдена Ленина и оРдена ТРУдового КРасного
Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТНОРЕГУЛИРУЕМЫМ
АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам управления преобразователями частоты для регулирования режи- 5 мов работы бесколлекторных тяговых двигателей на электроподвижном составе переменного тока.
Известны устройства управления 3Q преобразователями частоты, обеспечивающие регулирование частоты и напряжения в соответствии с требуемым режимом работы двигателя. Управление двигателем осуществляется в них по двум каналам: частоты и напряжения. При этом по каналу регулирования напряжения осуществляется воздействие на выпрямитель, а по каналу регулирования частоты — на ин- 2О вертор. В этих электроприводах устройство управления инвертором содержит регулятор и задатчик частоты а также блок управления инвертором.
Образующаяся в установившемся режи- 25 ме на выходе регулятора частоты равномерная последовательность управляющих сигналов подается на блок управления инвертором, что обуславливает симметричное выходное напряжение при 3Q условии идеально сглаженного входно
ro напряжения (lj .
Однако в реальных условиях напряжение на входе инвертора имеет пульсирующую составляющую, обусловленную питанием от контактной сети переменного тока с частотой 50 Гц, что приводит к появлению в спектре выходного напряжения дополнительных гармоник, ухудшающих энергетические показсзтели тягового электропривода.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления частотнорегулируемям асинхронным электроприводом, содержащим трансформатор, к которому подключен выпрямитель, выход которого через фильтр, состоящий из сглаживающего реактора и конденсатора, подключен к инвертору, от которого получает питание асинхронный двигатель °
Управление инвертором осуществляет устройство, состоящее из регулятора частоты и блока управления инвертором. .На вход регулятора частоты заведена обратная связь по скорости от датчика частоты вращения двигателя.В общем случае,на вход регулятора частоты могут быть заведены различные сигналы, 752715 позволяющие получить требуемый зако управления двигателем.Как уже указывалось,на выходе регулятора частоты в установившемся режиме образуется равномерная последовательность управляющих импульсов,что при наличии пульсации напряжения на входе инвертора приводит к появлению субгармонических составляющих в спектре выходного напряжения. Образование субгармоник, в частном случае постоянной составляющей, объясняется тем, что напряжение на входе инвертора Uz, среднее значение которого равно 0„,, имеет переменную составляющую, обусловленную пульсациями выпрямленного напряжения.
При подаче на вход блока управления сигналов f регулятора частоты на выходе преобразователя образуется трехфазное переменное напряжение U
U 2 ч 3 частоты сигнала f и частоты пульсаLj ций напряжения U„ в фазном напряжении появляется постоянная составляющая. Это, в свою очередь„ приводит к появленйю постоянных составляющих в фазных токах, < —, . При этом да- 25 жг э же незначительная по величине постоянная составляющая в фаэном напряжении может вызвать в фазном токе постоянную составляющую, достигающую 100% от основной гармоники тока, Ток, потребляемый инвертором д, наряду с пульсациями, вызванными переключениями в инверторе, содержит также значительную пульсирующую составляющую, обусловленную питанием от однофаэйого выпрямителя. Гладкая составляющая тока инвертора равна току э, потребляемому от выпрямителя (2 . При ином соотношенни частоты f> и частоты напряжения в контактной сети в спектрах токов и напряжений появляются гармоники с частотами, равными сумме и разности частот, кратных частоте сети и частоте основной гармоники выходного напряжения. Появление указанных гармоник увеличивает токовую .нагрузку преобразователя и двигателя, потери в них, вызывает снижение КПД и коэффициента мощ-. ности, т.е ° энергетических показателей привода. Цель изобретения — повышение энергетических показателей асинхронного привода путем уменьшения влияния переменного напряжения сети на качество выходного напряжеиия преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления частотнорегулируеьым асинхронным электроприводом, состоящим из трансформатора, подключенного к его выходу преобразователя частоты со звеном постоянного тока, в цепь выпрямленного тока которого включены сглаживающий реактор и конденсатор фильтра, ре30 55 гулятора частоты и блока управления инвертором преобразователя, к входу которого подключены конденсатор фильтра, а выход инвертора связан с асинхронным двигателем, снабжено датчиком тока и фазовым модулятором, включенным между выходом регулятора частоты и входом упомянутого блока управления, при этом управляющий вход фазового модулятора соединен с выходом датчика тока, включенного в цепь выпрямленного тока последовательно со сглаживающим реактором фильтра. На фиr. 1 изображена блок-схема электропривода с предлагаемым устройством управления; на фиг. 2 — временные диаграммы сигнала на выходе датчика тока, сигнала на выходе модулятора,. напряжения на входе преобразователя и на одной из фаэ нагрузки. Электропривод содержит трансформатор 1, соединенный с выпрямителем 2, к выходу которого подключен фильтр, содержащий реактор 3 н конденсатор 4. К выходу фильтра подключен автономный инвертор 5, от которого получает питание асинхронный двигатель 6. Устройство управления инвертором 5 содержит регулятор 7 частоты и блок 8 управления. На вход регулятора частоты заведена обратная связь но скорости от датчика 9 частоты вращения ротора двигателя б. Между входом блока 8 управления и выходом регулятора 7 частоты включен фазовый модулятор 10, вход которого соединен с выходом датчика 11 тока, причем вход датчика тока включен,в цепь выпрямленного тока преобразователя последовательно со сглаживающим реактором. Работа устройства поясняется временными диаграммами. Сигнал (управляющее воздействие1 с датчика тока U> поступает на вход фазового модулятора 10. При этом сигнал, поступающий от регулятора 7 частоты в виде равномерной последовательности импульсов, на выходе фазового модулятора оказывается промодулированным по фазе в соответствии с управляющим воздействием U . Последовательность импульсов f подается на вход блока 8 управления, в результате чего переключение тиристоров в инверторе. происходит через различные, неравные интервалы времени. Для выбранного соотношения частоты на выходе регулятора частоты и частоты в сети длительность положительной полуволны напряжения U оказывается меньше, чем отрицательной. При указанной форме напряжения на входе инвертора U это приводит к тому, что в кривой фазного напряжения отсутствует постоянная составляющая. Аналогичным образом происходит работа устройства и при другом соотношении частот регулирд частоты и сети. 752715! О формула изобретения Применение изобретения позволяет получить любую требуемую степень подавления субгармоническнх составляющих в спектре выходного напряжения и тока преобразователя путем соответствующего выбора глубины ьюдуляции 5 без изменения параметров фильтра, что пРиводит к существенному повышению энергетических показателей привода. Устройство для управления частот-. норе гули руемам асинхронным электроприводом, состоящим из трансформатора, подключенного к его выходу преоб- g разователя частоты со звеном постоянного тока, в цепь вйпрямпенного тока которого включены сглаживающий реактор и конденсатор фильтра, регулятора частоты н блока управления инвертором преобразователя,к входу которого подключен конденсатор фильтра, а выход инвертора связан с асинхронным двигателем, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения энергетических показателей привода, оно снабжено датчиком тока и фазовым модулятором, включенным между выходом регулятора частоты и входом упомянутого блока управления, при этом управляющий вход фазового модулятора соединен с выходом датчика тока, включенного в цепь выпрямленного тока пос,ледовательно со.сглаживающим реактором фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шумейко В.В., Исследование вли« яния временных и пространственных высших гармоник на энергетические показатели и работу бесколлекторных тяговых двигателей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1973. 2. Лувишис A.Ë. Регуляторы частоты асинхронного тиристорного тягового привода с обратной связью по абсолютному скольжению. Труды ВНИИЭМ; т ° 41, М., изд. ВНИИЭМ, 1974. 752715 Фиг. 8 Составитель B,Êóçíåöîâà Техред Я,Граб Корректор Г,Назарова Редактор В.Романенко Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул ° Проектная,4 :Заказ 4761/17 Тираж 783 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5:
