Асинхронный вентильный каскад

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах насосов промышленных и коммунальных систем водоснабжения. Целью изобретения является повышение надежности путем устранения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования частоты вращения. С этой целью асинхронный вентильный каскад введены регулятор 9 тока и частоты вращения, входы которого связаны с выходами датчиков 4, 7 тока и частоты вращения регулятор 10 тока. Переключатели 14, 15, блок 11 режимов работы и блоки 12, 13 гальванической развязки обеспечивают три режима работы вентильного каскада, обеспечивая в каждом режиме стабилизацию частоты вращения на заданном уровне с исключением уравнительных токов в звене постоянного тока инвертора 3 и выпрямителя 2 асинхронного двигателя 1. 2 ил.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„1582 2

А1 (53)5 " 02 Р 7/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ПЮТ СССР (21) 4258940/24-07 (22) 27.04.87 (46) 30. 07.90. Бюл. Р 28 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я.Пельше (72) И.В.Авкштоль, Я.11.Грейвулис, У.В.Ивбулс и С.С.Петров (53) 62-.83:621.316.718.05 (088.8) (56) Титов В.Г. и др; Асинхронный вентильный каскад с повышенными энергетическими показателями, Горький: Изд-во ГГУ, 1978, с. 81.

Авторское свидетельство СССР

У 955485, кл, Н 02 P 7/74, 1982. (54) АСИНХРОННЬЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАД (57) Изобретение относится к электронике и может быть использовано в электроприводах насбсов промышленных и коммунальных систем водоснабжения.

Целью изобретения является повышение надежности путем устранения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования частоты вращения ° С этой целью в асинхронный вентильный каскад введены регулятор 9 тока и частоты вращения, входы которого связаны с выходами датчиков 4, 7 тока и частоты вращения, регулятор 1О тока, Переключатели 14, 15, блок 11 режимов работы и блоки 12, 13 гальванической развязки обеспечивают три режима работы вентильного каскада, обеспечивая в каждом режиме стабилизацию частоты вращения на заданном уровне с исключением уравнительС2 ных токов в звене постоянного тока 9 инвертора 3 и выпрямителя 2 асинхронного двигателя 1. 2 ил.

3 158

Изобретение относится к электро— технике и может быть использовано в электроприводах насосов промышленных и. коммунальных систем водоснабжения.

Целью изобретения является повышение надежности путем устранения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования частоты вращения.

На фиг. 1 представлена функциональная блок †схе асинхронного вен1 трельного каскада, на фи г. 2 — вре— менные диаграммы, поясняющие его раа6 о ту, Асинхронный вентипьный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фаэ- нЬм .ротором, соединенные между собой трехфаэные неуправляемый мостовой выпрямитель 2 и инвертор 3, в цепь постоянного тока которых включены датчик 4 тока и дроссель 5. Выводы переменного тока выпрямителя подкпюЧены к фаэным выводам обмотки ротора асинхронного двигателя. Выводы постоянного тока выпрямителя 2 и инвертора 3 эашунтированы тиристором б, включенным встречно диодам выпрямителя. На валу ротора асинхронного двигателя l установлен датчик 7 частоты

Вращения. Асинхронный вентильный каскад также содержит регулятор 8 тока

Частоты вращения, два входа которых соединены с выходами датчиков 4 и 7 тока и частоты вращения.

В асинхронный вентильный каскад введены второй регулятор 9 тока и

1астоты вращения, входами подключенНый к выходам датчиков 4 и 7, регуЛятор 10 тока, блок 11 режимов работы, два блока 12 и 13 гальванической развязки и два управляемых переключателя 14 и 15.

Управляющие входы переключателей

14 и 15 соединены с выходами блока

11 режимов работы. Шесть первых входов переключателя 14 подключены к соответствующим выходам блока 16 управления инвертором, седьмой вход переключателя 14 соединен с выходом блока 17 управления тиристором, восьмой вход переключателя 14 объединен с первым входом второго переключателя 15 и подключен к выходу первого регулятора 8 тока и частоты. вращения. Девятый вход переключателя 14 соединен с выходом второго регулятора 9 тока и частоты вращения. Шесть выходов переключателя 14 соединены с одноименными входами первого бло2326 4 ка 12 гальванической развязки, выходом подключенного к управляющему входу инвертора 1, Седьмой выход переключателя 14 соединен с входом вто5 рого блока 13 гальванической развязки, выходом соединенного с управляющим входом тиристора 6. Восьмой выход переключателя 14 подключен к второму входу второго переключателя

15, третий вход которого соединен с выходом регулятора 10 тока, вход которого связан с выходом датчика 4 тока ° Выходы второго переключателя 15 подключены к управляющим входам соответственно блоков 16 и 17 управления. Инвертор снабжен выводами переменного тока для подключения к сети через согласующий трансформатор 18 и выполнен на тиристорах l9-24.

Асинхронный вентильный каскад работает следующим образом, В первом режиме контакты переключателей 14 и 15 находятся в верхнем положении. ПротивоЭДС инвертора 3 близка к максимальной, а частота вращения асинхронного двигателя 1 минимальна и определяется задающим

I сигналом, поступающим на третий вход

30 первого регулятора 8 тока и частоты вращения. Энергия скольжения через выпрямитель 2, инвертор 3 и согласующий трансформатор 18 возвращается в сеть, Дроссель 5 снижает пульсации выпрямленного тока. Поддержание за35 данной частоты вращения обеспечивается регулятором 8, на входы которого поступают сигналы с датчиков 4 и

7. Вырабатываемое регулятором 8 управляющее напряжение через замкнутые

40 контакты переключателей 14 и 15 подается на управляюший вход блока 16 управления инвертором. Импульсы уп-. равления U„> U (фиг.2) с выходов блока 16 через соответствующие замкнутые

45 контакты переключателя 14 и блока

12 гальванической развязки поступают на управляющие входы тиристоров 1924. Коммутация тиристоров 19-24 естественна. Форма противоЭДС е ин50 вертора представлена в интервале О-t, на фиг. 2. В этом режиме в кривой мгновенного значения противоЭДС отсутствуют положительные участки, поэтому уравнительные токи в звене

55 постоянного тока отсутствуют.

Если возникает необходимость в быстром уцеличении частоты вращения электропривода, а затем поддержании ее. на максимальном уровне, по сигна1582326 лу от внешних устройств задатчик 11 режима переводит контакты переключателя 14 в нижнее положение. В этом режиме инвертор 3 работает как выпря5 митель, что способствует быстрому увеличению тока .в роторной цели асинхронного двигателя 1 и, следовательно, быстрому разгону последнего. Установившееся значение частоты вращения также увеличивается за счет компенсации падения напряжения на элементах звена постоянного тока направленным в этом режиме ло току средним значением ЭДС инвертора 3.

Изменение положения контактов переключателя 14 приводит к тому, что управляющие импульсы U< от блока 17 управления закорачивающим тиристором

6 (системы импульсно-фазового управления) через контакт переключателя

14 и блок. 13 гальванической развязки подаются на закорачивающий тиристор

6. Частота управляющих импульсов на тиристоре 6 равна частоте поступления импульсов на инвертор 3 (300 Гц).

Поскольку управляющее напряжение на блок 17 в этом режиме не подается, то импульсы управления поступают на закорачивающий тиристор 6 в момент перехода через ноль синхронизирующих напряжений, т.е. в момент перехода через ноль линейных напряжений на вторичной стороне согласующего трансформатора 18. Это приводит к тому, что в мгновенном значении ЭДС инвер- 35 тора отсутствуют участки, где ЭДС направлена против тока, так как в момент перехода ЭДС через ноль выпрямленный ток ротора начинает замыкаться через включенный закорачиваю- 40 щий тиристор 6 °

Моменты включения тиристоров инвертора 3 выбирают из условия максимального значения направленной по току ЭДС инвертора лри исключении уравнительных токов. Перевод инвертора в выпрямительный режим осуществляют посредством перевода в нижнее положение контактов переключателя

14, что эквивалентно сдвигу на 50

60 эл.град. синхронизирующего напряжения.. Максимальное мгновенное значение е ЭДС инвертора определяется как е „<(i (R < — R,1.

+ V1 5 Е2к1,S 11 1 где i< — выпрямленный ток ротора

R2 — эквивалентное активное сопротивление цепи выпрямленного тока;

R — эквивалентное активное солро1 тивление фаз ротора асинхронного двигателя с учетом приведенного к вторичной стороне активного сопротивления обмоток статора;

J. — эквивалентная индуктивность I звена постоянного тока, I, — эквивалентная индуктивность

2 обмотки ротора;

Е „- напряжение на контактных кольцах заторможенного асинхронного двигателя, S — скольжение асинхронного двигателя.

Для того, чтобы выполнялось указанное неравенство, управляющее напряжение, от которого зависит угол управления тиристоров инвертора, на блок

16 управления инвертора подается от регулятора 9 через замкнутые контакты переключателей 14 и 15. Регулятор

9 преобразует в соответствии с указанной формулой сигнал от датчика 4 тока и датчика 7 частоты вращения в управляющее напряжение. Включение тиристоров инвертора 5 происходит в такие моменты времени, в которые указанное неравенство выполняется.

Второму режиму на фиг. 2 соответствует время t„-Ñ . Надежность работы устройства увеличивается за счет исключения уравнительных токов. Быстрый разгон электропривода и достижение максимальной частоты вращения позволяют более надежно обеспечивать заданные параметры технологического процесса.

Если асинхронный вентильный каскад должен работать с частотой вращения, меньшей максимальной, и средним значением противоЭДС инвертора, меньшим половины максимального значения, устройство переходит в третий режим работы. По сигналу от внешнего устройства срабатывает задатчик 11 режима и переводит контакты переключателя 15 в нижнее положение. Углы управления тиристорами инвертора 5 выбираются из условия обеспечения естественной коммутации тока из закорачивающего тиристора 6 в инверторе. При этом участки мгновенного значения ЭДС инвертора, направленные по току, минимальны, что исключает

7 15 появление уравнительных токов. Напряжение управления для блока 16 управления инвертора в этом режиме вырабатывает регулятор 10, который связан с датчиком 4 тока. Упранляюфее напряжение от регулятора 10 к блоку 16 подается через замкнутый контакт переключателя 15. В этом реиме протиноЭДС определяется из выажения

Г 2Х„ е ) U sin (агccos(1 — — — — -)) п г m Ц I

h1 де U - амплитуда линейного напряжения на вторичной стороне согласующего трансформатора 18;

Х вЂ” индуктивное сопротивление фазы согласующего трансформатора, приведенное к вторичной стороне.

Значение противоЭДС инвертора из— меняется регулированием угла управ1 ения эакорачивающего тиристора 6.

Этот угол задается управляющим на-! цряжением, которое поступает на блок 1 7 управления закорачивающего тирисТора 6 от регулятора 8 через замкнутый контакт переключателя 15. . Заданное значение частоты вращения элект— ропривода н регуляторе 8 сравнивает ся с сигналом от датчика 7 частоты ращения, и н соответствии с их раз ностью изменяется управляющее напря †.

)кение. Вид противоЭДС иннертора для этого режима показан на фиг. 2 (интервал t -t). Применение закорачивающего тиристора 6 в этом режиме позволяет увеличить .коэффициент сдвига инвертора, снизить пульсации мгно— венного значения противоЭДС инвертора, что наряду с исключением уравнительных токов способствует улучшении энергетических показателей и увеличению надежности электропривода. формулаизобретения

Асинхронный вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, соединенные между собой трехфазные неуправляемый мостовой выпрямитель и инвертор, в цепь постоянного тока которых включен датчик тока, выводы переменного тока упомянугого выпрямителя подключены к фазным выводам обмотки ротора асинхронного

82326 8

55 двигателя, а выводы постоянного тока мостового выпрямителя и инвертора зашунтиронаны тиристором, включенным встречно диодам указанного выпрямителя, датчик частоты вращения, установленный на валу ротора асинхронного двигателя, регулятор тока и частоты вращения, нходы которого подключены к выходам указанных датчиков, блоки управления инвертором и тиристором соотнетстненно, о т lI и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности путем устранения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования частоты вращения, введены второй регулятор тока и частоты вращения и регулятор тока, блок режимов работы, два блока гальванической развязки, дна управляемых переключателя, один из которых снабжен девятью входами и восемью выходами, а другой — тремя входами и двумя выходами, управляющие входы указанных переключателей подключены к соответствующим выходам блока режимов работы, шесть первых входов одного переключателя соединены с одноименными выходами блока. управления инвертором, седьмой вход первого переключателя соединен с выходом блока управления тиристором, восьмой вход объединен с первым входом второго переключателя и подключен к выходу пер-. вого регулятора тока и частоты вращения, а девятый вход первого переключателя соединен с выходом второго регулятора тока и частоты вращения, входы которого соединены с выходами упомянутых датчиков, шесть выходов первого переключателя соединены с одноименными входами первого блока гальванической развязки, выходом подключенного к управляющему входу иннертора, седьмой выход данного переключателя подключен к входу второго блока гальванической развязки, соединенного выходом с управляющим входом тиристора, а восьмой выход первого переключателя подключен к второму входу второго переключателя, третий вход которого соединен с выходом регулятора тока, входом подключенного к выходу датчика тока, а выходы второго переключателя соединены соответственно с управляющими входами блоков управления инвертором и тиристора.

1582326

Редактор Л.Лежнина. Заказ 2096 Тираж 457 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

ozi

Ьг

Ogg д м

Составитель A.Ãoëoâ÷åíêo 7

Техред.И.Ходапнч Корректор М.Шароши