Асинхронный вентильный каскад

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах вентиляторов, насосов и компрессоров. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения пульсаций выпрямленного тока. В асинхронном вентильном каскаде изменением частоты следования импульсов во всем диапазоне изменения противо-ЭДС обеспечивается уменьшение пульсаций выпрямленного тока ротора асинхронного двигателя, что улучшает его использование, за счет уменьi шения потерь электроэнергии и улуч (Л шения условий работы дросселя 3 и с 5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 Н 02 P 7/74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 3609279/24-07

«(22) 23.06.83 (46) 23. 11.36. Бюл. 9 43 (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. А.Я. Пельше

-(72) Я.П. Грейвулис, И.В. Авкштоль и Л.С. Рыбицкий (53) 621.313.333.072.9 (088.8) (56) Анхимюк В.Л., Шейна Г.П., Юденков В.С. Повьппение эффективности импульсных преобразователей постоянного тока с искусственной коммутацией. - И., Электроника, 1982, В 7, с. 36.

Авторское свидетельство СССР

У 752724, кл. Н 02 Р 7/78, 1980.

„„SU„„1272465 А1 (54) АСИНХРОННЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАЦ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах вентиляторов, насосов и компрессоров. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения пульсаций выпрямленного тока. В асин. хронном вентильном каскаде изменением частоты следования импульсов во всем диапазоне изменения противо-ЭДС обеспечивается уменьшение пульсаций выпрямленного тока ротора .асинхронного двигателя, что улучшает его использование, за счет умень- шения потерь электроэнергии и улучшения условий работы дросселя 3 и

1272465

35 согласующего трансформатора 5. Устройство содержит асинхронный двигатель 1, выпрямитель 2, сглаживающий дроссель 3. В роторную цепь вводится добавочная ЭДС, создаваемая инверторами 4, изменением которой регулируется частота вращения асинхронного двигателя, Для улучшения энергетических показателей путем уменьшения амплитуды пульсаций выпрямленного тока противо-ЭДС инвертора 4 формируется в виде импульсов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропривода механизмов с вентиляторной характеристикой с ограниченным диапазоном регулирования частоты вращения, например вентиляторов насосов и компрессоров.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения пульсаций выпрямленногс тока.

На фиг.-1 изображена функциональная схема электропривода по системе асинхронный вентильный каскад; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Асинхронный вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, выводы обмоток ротора которого через выпрямитель 2 и дроссель 3 связаны с силовым входом инвертора 4, выход которого через согласующий трансформатор 5 связан с выводами обмоток статора асинхронного двигателя 1. Управляющий вход инвертора 4 соединен с выходом первого блока 6 формирования импульсов с двумя входами, один из которых соединен с блоком 7 синхронизации с сетью. Управляемый переключатель 8 двумя силовыми выводами подключен параллельно силовому входу инвертора 4, а двумя входами соединен соответственно с выходами второго 9 и ,третьего 10 блоков формирования импульсов. Первый 11 и второй 12 интеграторы подключены двумя силовы5

25 следующих с повышенной по сравнению с промышленной частотой питания. Для того, чтобы амплитуды отдельных пульсаций выпрямленного тока были равны между собой, для всех импульсов противо-ЭДС поддеряиваются равными между собой интегралы разности ЭДС инвертора и выпрямленной ЭДС ротора за время импульса. Это является достаточным условием уменьшения тока на одинаковую величину в течение каждого импульса противо -ЭДС.2ил, ми выводами параллельно выходу выпря. мителя, а третий интегратор 13 двумя силовыми выводами подключен параллельно силовому входу инвертора

4» Второй блок 14 задания выходом соединен с первым входом второго нуль-органа 15, второй и третий входы которого связаны соответственно с выходами второго 12 и третьего 13 интеграторов, а выход второго нульоргана .15 соединен с входом второго блока 9 формирования импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого интегратора 11, Первый блок 16 задания выходом соединен с входом первого нуль-органа

17, выход которого соединен с входом первого блока 6 формирования импульсов и входом третьего блока

10 формирования импульсов, выход которого соединен с управляющими входами второго 12 и третьего 13 интеграторов. Входы блоков 14 и 16 задания соединены между собой и связаны с выходом источника 18 управляющего напряжения U„, На фиг.2 обозначены временные диаграммы выпрямленной ЭДС 19 ротора и противо-ЭДС 20 инвертора, Ig выпрямленный ток ротора, U — импульсы на выходе первого блока 6 формирования импульсов, U — импульсы на выходе второго блока 9 формирования импульсов, U, — импульсы на выходе третьего блока 10 формирования импульсов, t> t — временный интервал между импульсами U и U, 1272465 на выходах второго 9 и третьего 10 блоков формирования импульсов.

Асинхронный вентильный каскад работает следующим образом.

Ток ротора асинхронного двигате- 5 ля выпрямляется выпрямителем 2 и сглаживается дросселем 3. В роторную цепь вводится добавочная ЭДС 20,создаваемая инвертором 4. Для согласования напряжения сети и выпрямленно- 1О

ro напряжения ротора асинхронного двигателя 1 установлен согласующий трансформатор 5. Изменением противо-ЭДС 20 регулируется частота вращения асинхронного двигателя. Для улучшения энергет ..еских показателей путем уменьшения амплитуды пульсаций выпрямленного тока Ig противо-ЭДС 20 инвертора 4 формируется в виде импульсов, следующих с повышен- о ной по сравнению с промышленной частотой питания. Для того, чтобы амплитуды отдельных пульсаций выпрямленного тока Ig были равны между собой, для всех импульсов противо-ЭДС

20 поддерживаются равными между собой интегралы разности ЭДС 20 инвертора и выпрямленной ЭДС 19 ротора за время импульса. Это является достаточным условием уменьшения тока на М одинаковую величину в течение каждого импульса противо-ЭДС (время

0 + t„, фиг.2). Для пауз между импульсами противо-ЭДС 20 поддерживаются равными интегралы выпрямленной ЭДС 19 ротора за время паузы (время, + t,) ° Это необходимо для того, чтобы за время каждого отключения инвертора 4 ток I возрастал на одинаковую величину. 40

Данные условия в процессе управления осуществляются следующим образом.

В момент подключения инвертора 4 4 третий интегратор 13 сбрасывается и начинает вырабатывать сигнал, пропорциональный интегралу от проти" во-ЭДС 20 инвертора 4 по времени.

Одновременно сбрасывается второй интегратор 12 и начинает вырабатывать сигнал, пропорциональный интегралу от выпрямленной ЭДС 19 ротора асинхронного двигателя 1 по времени (интегратор 11 также выра.батывает сигнал, но в рассматриваемом интервале времени он не влияет на работу устройства). Разность этих двух сигналов подается на нуль-орган 15, где сравнивается с сигналом от второго блока 14 задания, величина которого зависит от поступающего на блок 14 задания управляющего напряжения. Когда величина указанной разности равна сигналу от первого блока 14 задания, нуль-орган 15 срабатывает и выдает сигнал на блок 9 формирования импульсов,который, в свою очередь, подает сиг.— нал на сброс первого интегратора 11 и включение управляемого переключателя 8. Ток I иэ инвертора 4 переходит под действием ЭДС 20 инвертора

4 в переключатель 8 (t„, фиг.2) и начинает нарастать. Первый интегра,тор 11 вырабатывает сигнал, пропорциональный интегралу от ЭДС 19 роторапо времени, который подается на нуль-орган 17, где сравнивается с сигналом от блока 16 задания. В момент равенства этих сигналов срабатывает нуль-орган 17 и запускает блок 10 формирования импульсов, а также блок б формирования импульсов управления инвертором 4. Переключатель 8 отключается, ток I переходит в инвертор 4, интеграторы 12 и 13 сбрасываются (t,, фиг.2). Блок 7 синхронизации с сетью осуществляет распределение импульсов управления между тиристорами трехфазной мостовой схемы инвертора 4 в зависимости от соотношения напряжений в фазах согласующего трансформатора 5 в момент подачи управляющего импульса.

При необходимости регулирования частоты вращения асинхронного двигателя 1 изменяют напряжение управления U источника 18. Это приводит к изменению сигнала от задания блоков 14 и 16. В первую очередь изменяется сигнал на выходе блока 14 задания, т.е. ширина импульса противо-ЭДС 20, а сигнал от блока 16 задания сохраняется постоянным и равным такой величине, которая является достаточной длительностью паузы для восстановления запирающих свойств тиристоррв инвертора 4. Это создает максимальную частоту следования импульсов во всем диапазоне изменения противо-ЭДС и, следовательно, наименьшие пульсации тока I . Только тогда, когда уменьшение ширины импульсов противо-ЭДС

20 начинает ограничиваться необхо3272465 димьж временем переходных процессов, дальнейшее уменьшение противо-ЭДС 20 производится за счет увеличения длительности паузы между импульсами (сигнала от блока 16 заданий).

Таким образом достигается ограничение пульсаций выпрямленного тока Ig ротора асинхронного двигателя

1, что улучшает его использование за счет уменьшения потерь электроэнергии, а повышенная частота улучшает условия работы дросселя 3 и согласующего трансформатора 5. Снижается вероятность перехода асинхронного вен-. тильного каскада в режим прерывистых токов.

Формула из обретения

Асинхронный вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, выводы обмоток ротора которого через выпрямитель и дроссель связаны с силовым входом инвертора, выход которого через согласующий трансформатор связан с сетевыми выводами обмотки статора асинхронного двигателя, управляющий вход инвертора соединен с выходом первого блока формирования импульсов с двумя входами, первый из которых соецинен с выходом блока синхронизации с сетью, источник управляющего напряжения, управляемый переключатель, силовыми выводами шунтирующий силовой вход инвертора и соединенный первым управляющим входом с выходом второго блока формирования импуль-, сов, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, в него введены третий блок формирования импульсов, три интегратора, каждый из которых снабжен двумя силовыми выводами, управляющим входом и выходом, первый нуль-орган с двумя входами и выходом, второй нуль-орган с тремя вхо10 дами и выходом, два блока задания, входы которых соединены между собой и связаны с источником управляющего напряжения, управляемый переключатель снабжен вторым управляющим вхо15 дом, выход первого блока задания соединен с первым входом первого нуль-органа, выход которого соединен с входами первого и третьего блоков формирования импульсов, вы20 ход последнего из которых связан с входами второго и третьего интеграторов и с вторым управляющим входом управляемого переключателя, выход второго блока задания соединен с первым входом второго нуль-органа, выход которого соединен с входом второго блока формирования импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого интеграто30 ра, выход которого соединен с вторым входом первого нуль-органа, выходы второго и третьего интеграторов соединены с соответствующими двумя входами второго нуль-органа, первый и второй интеграторы силовыми выводами подключены параллельно выходу выпрямителя, третий интегратор силовыми выводами подключен параллельно силовому входу инвертора.

1272465

l l II

Редактор И. Николайчук

Заказ 6347/54

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Уу

Йп

1!1 1 1111 1 1 111

1 f

Составитель И. Волошиновский

Текред И.Попович Корректор,Л. Пилипенко

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5