Преобразователь частоты для электропривода ответственных механизмов

Авторы патента:

H02J9 - Схемы аварийного или резервного энергоснабжения, например для резервного освещения (с устройствами для зарядки резервных батарей H02J 7/00)

Полезная модель относится к области регулируемого электропривода и может быть использована в ответственных электроприводах механизмов непрерывного действия, технологические режимы которых не допускают внеплановых остановок при кратковременных нарушениях электроснабжения. Задача - повышение надежности бесперебойной работы электропривода за счет увеличения точности выравнивания токов основного и резервного выпрямителей. Задача решается тем, что известный преобразователь частоты дополнительно снабжен первым 12 и вторым 13 датчиками тока, регулятором напряжения 14 и вольтодобавочным трансформатором 15 с двумя обмотками. Заявляемое устройство позволяет повысить надежность бесперебойной работы частотно-регулируемого электропривода ответственных механизмов при колебаниях напряжения на вводах электропитания за счет увеличения точности выравнивания токов основного и резервного выпрямителей, что приводит к одинаковой загрузке последних с высокой точностью. Выравнивание токов и напряжений на входах основного и резервного выпрямителей осуществляется за счет алгебраического сложения напряжения с основного ввода электропитания и напряжения на первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора, которое формируется регулятором напряжения по команде с блока управления. 1 ил.

Известен преобразователь частоты для электропривода непрерывного действия, содержащий основной и резервный выпрямители, выходы которых через емкостной фильтр соединены с входом инвертора напряжения, а выход последнего подключен к двигателю переменного тока, блок управления, первый и второй входы которого подключены соответственно к основному и резервному вводам электропитания, а третий и четвертый входы блока управления подключены соответственно к первому и второму датчикам тока, которые установлены соответственно на входах основного и резервного выпрямителей и через дросселя основного и резервного выпрямителей соответственно подключены к основному и резервному вводам электропитания, при этом выход блока управления соединен с входом статического компенсатора, выход которого через дроссель подключен к основному вводу электропитания (см. пат. РФ 120294, H02M 5/40).

Недостатком указанного устройства является невысокая надежность бесперебойной работы электропривода, обусловленная наличием сложного электронного оборудования в виде статического компенсатора, установленная мощность которого равна мощности преобразователя частоты, что увеличивает ресурсоемкость известного устройства.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является преобразователь частоты для электропривода непрерывного действия, содержащий основной и резервный выпрямители, выходы которых через емкостной фильтр соединены с входом инвертора напряжения, а выход последнего подключен к двигателю переменного тока, первый и второй коммутационные аппараты, входы которых подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно, а выходы указанных коммутационных аппаратов соединены между собой через третий коммутационный аппарат, блок управления, первый и второй входы которого подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно, при этом первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего коммутационных аппаратов. При этом преобразователь частоты снабжен дросселем со встречновключенными обмотками. Указанный аналог может быть использован для электропривода ответственных механизмов (см. пат. РФ 133661, H02J 9/06).

Недостатком указанного устройства является невысокая надежность бесперебойной работы электропривода, обусловленная низкой точностью выравнивания токов основного и резервного выпрямителей, что вызвано параметрическим методом регулирования напряжений на входах основного и резервного выпрямителей при применении дросселя со встречновключенными обмотками.

Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении надежности бесперебойной работы электропривода за счет увеличения точности выравнивания токов основного и резервного выпрямителей.

Технический результат, создаваемый полезной моделью, заключается в обеспечении одинаковой загрузки по току основного и резервного выпрямителей с более высокой точностью.

Поставленная задача достигается тем, что преобразователь частоты для электропривода ответственных механизмов, содержащий основной и резервный выпрямители, выходы которых через емкостной фильтр соединены с входом инвертора напряжения, а выход последнего подключен к двигателю переменного тока, первый и второй коммутационные аппараты, входы которых подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно, а выходы указанных коммутационных аппаратов соединены между собой через третий коммутационный аппарат, блок управления, первый и второй входы которого подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно, при этом первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего коммутационных аппаратов, согласно изменению, он снабжен первым и вторым датчиками тока, регулятором напряжения и вольтодобавочным трансформатором с двумя обмотками, один конец первой обмотки которого подключен к точке соединения первого и третьего коммутационных аппаратов, а другой конец указанной обмотки через первый датчик тока соединен с входом основного выпрямителя, при этом вход резервного выпрямителя через второй датчик тока подключен к точке соединения второго и третьего коммутационных аппаратов, информационные выходы первого и второго датчиков тока подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока управления, четвертый выход блока управления подключен к управляющему входу регулятора напряжения, вход которого подключен к точке соединения первого и третьего коммутационных аппаратов, а его выход - к концам второй обмотки вольтодобавочного трансформатора.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема преобразователя частоты.

Заявляемое устройство содержит основной 1 и резервный 2 выпрямители, выходы которых через емкостной фильтр 3 соединены с входом инвертора напряжения 4, а выход последнего подключен к двигателю переменного тока 5. Преобразователь частоты снабжен первым 6 и вторым 7 коммутационными аппаратами, входы которых подключены к основному 8 и резервному 9 вводам электропитания соответственно, а выходы указанных коммутационных аппаратов 6, 7 соединены между собой через третий коммутационный аппарат 10. Заявляемое устройство содержит блок управления 11, первый и второй входы которого подключены к основному 8 и резервному 9 вводам электропитания соответственно, а первый, второй и третий выходы блока управления 11 подключены соответственно к управляющим входам первого 6, второго 7 и третьего 10 коммутационных аппаратов. При этом устройство снабжено первым 12 и вторым 13 датчиками тока, регулятором напряжения 14 и вольтодобавочным трансформатором 15 с двумя обмотками. Один конец первой обмотки вольтодобавочного трансформатора 15 подключен к точке соединения первого 6 и третьего 10 коммутационных аппаратов, а другой конец указанной обмотки через первый датчик тока 12 соединен с входом основного выпрямителя 1. Вход резервного выпрямителя 2 через второй датчик тока 13 подключен к точке соединения второго 7 и третьего 10 коммутационных аппаратов. Информационные выходы первого 12 и второго 13 датчиков тока подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока управления 11. Четвертый выход блока управления 11 подключен к управляющему входу регулятора напряжения 14, вход которого подключен к точке соединения первого 6 и третьего 10 коммутационных аппаратов, а его выход - к концам второй обмотки вольтодобавочного трансформатора 15.

Отличительная особенность заявляемого технического решения заключается в выравнивании токов основного и резервного выпрямителей с более высокой точностью за счет применения вольтодобавочного трансформатора и регулятора напряжения. В результате чего осуществляется выравнивание напряжений на входах основного и резервного выпрямителей за счет алгебраического сложения напряжения с основного ввода электропитания и напряжения на первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора, которое формируется регулятором напряжения по команде с блока управления. Применение вольтодобавочного трансформатора и регулятора напряжения позволяет осуществить одинаковую загрузку основного и резервного выпрямителей с высокой точностью, что приводит к повышению надежности бесперебойной работы электропривода ответственных механизмов.

Преобразователь частоты работает следующим образом. При наличии напряжения на обоих вводах электропитания 8 и 9 блок управления 11 подает команду «включить» на управляющие входы первого 6 и второго 7 коммутационных аппаратов и команду «отключить» на управляющий вход третьего коммутационного аппарата 10. С основного ввода электропитания 8 через первый коммутационный аппарат 6, первую обмотку вольтодобавочного трансформатора 15 и первый датчик тока 12 на вход основного выпрямителя 1 подается напряжение. Аналогично с резервного ввода электропитания 9 через второй коммутационный аппарат 7 и второй датчик тока 13 подается напряжение на вход резервного выпрямителя 2. При равенстве напряжений по вводам электропитания 8 и 9 инвертор напряжения 4 получает питание одновременно от основного 1 и резервного 2 выпрямителей. Токи через выпрямители 1 и 2 при этом одинаковые, а на первой обмотке вольтодобавочного трансформатора 15 добавочное напряжение отсутствует.

При незначительном снижении напряжения на основном вводе электропитания 8 ток через резервный выпрямитель 2 и второй датчик тока 13 возрастет. Пропорционально разнице сигналов с датчиков тока 12 и 13 на четвертом выходе блока управления 11 формируется сигнал задания добавочного напряжения для регулятора напряжения 14. При этом на первой обмотке вольтодобавочного трансформатора 15 индуцируется такое добавочное напряжение, которое скомпенсирует снижение напряжения на основном вводе электропитания 8. Таким образом, в условиях нормального электроснабжения при незначительных отклонениях напряжения на вводах электропитания 8 или 9 вольтодобавочный трансформатор 15 и регулятор напряжения 14 обеспечивают выравнивание напряжений на входах основного 1 и резервного 2 выпрямителей и выравнивание токов по вводам электропитания 8 и 9.

В случае снижения напряжения, например, на основном вводе электропитания 8 до заданной минимальной величины блок управления 11 подает команду «отключить» на управляющей вход первого коммутационного аппарата 6 и команду «включить» на управляющей вход третьего коммутационного аппарата 10. Пока происходит переключение коммутационных аппаратов 6 и 10 резервный выпрямитель 2 кратковременно работает с двойной перегрузкой, чтобы сохранить бесперебойную работу двигателя переменного тока 5. После отключения первого 6 и включения третьего 10 коммутационных аппаратов основной выпрямитель 1 получает питание с резервного ввода электропитания 9 через третий коммутационный аппарат 10 и первую обмотку вольтодобавочного трансформатора 15. При этом токи через основной 1 и резервный 2 выпрямители выравниваются, так как создаются общим (резервным) вводом электропитания 9, и будут равны токам, которые существовали до переключения коммутационных аппаратов 6 и 10. Таким образом, в течение всего времени нарушения электроснабжения по основному вводу электропитания 8 инвертор напряжения 4 получает электропитание от резервного ввода электропитания 9, обеспечивая устойчивую работу двигателя переменного тока 5. Аналогично вышеописанному режиму работы заявляемый преобразователь частоты обеспечивает бесперебойную работу электропривода ответственных механизмов при нарушении электроснабжения по резервному вводу электропитания 9.

После восстановления нормального электроснабжения блок управления 11 подает команды на управляющие входы коммутационных аппаратов 6, 7 и 10 и осуществляет питание инвертора напряжения 4 одновременно от основного 1 и резервного 2 выпрямителей, при этом токи по вводам электропитания 8 и 9 через основной 1 и резервный 2 выпрямители одинаковые.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить надежность бесперебойной работы электропривода ответственных механизмов при колебаниях напряжения на вводах электропитания за счет увеличения точности выравнивания токов основного и резервного выпрямителей, что приводит к одинаковой загрузке последних с высокой точностью. Это позволяет осуществить питание инвертора напряжения одновременно от основного и резервного выпрямителей, как в рабочем, так и аварийном режимах.

Преобразователь частоты для электропривода ответственных механизмов, содержащий основной и резервный выпрямители, выходы которых через емкостной фильтр соединены с входом инвертора напряжения, а выход последнего подключен к двигателю переменного тока, первый и второй коммутационные аппараты, входы которых подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно, а выходы указанных коммутационных аппаратов соединены между собой через третий коммутационный аппарат, блок управления, первый и второй входы которого подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно, при этом первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего коммутационных аппаратов, отличающийся тем, что он снабжен первым и вторым датчиками тока, регулятором напряжения и вольтодобавочным трансформатором с двумя обмотками, один конец первой обмотки которого подключен к точке соединения первого и третьего коммутационных аппаратов, а другой конец указанной обмотки через первый датчик тока соединен с входом основного выпрямителя, при этом вход резервного выпрямителя через второй датчик тока подключен к точке соединения второго и третьего коммутационных аппаратов, информационные выходы первого и второго датчиков тока подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока управления, четвертый выход блока управления подключен к управляющему входу регулятора напряжения, вход которого подключен к точке соединения первого и третьего коммутационных аппаратов, а его выход - к концам второй обмотки вольтодобавочного трансформатора.