ОДНОФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, ВЕДОМЫЙ ОДНОФАЗНОЙ СЕТЬЮ Российский патент 2008 года по МПК H02P27/18 

Предлагаемое изобретение относится к низкочастотным мостовым преобразователям частоты, ведомым сетью переменного тока, и может быть использовано в регулируемом электроприводе переменного тока для питания от однофазной сети однофазных асинхронных двигателей.

Известно устройство питания однофазного асинхронного двигателя от однофазной сети с использованием конденсаторного сдвига в статорной цепи, осуществляющее питание от однофазной сети однофазного асинхронного двигателя, в котором для получения вращающегося поля статора одна обмотка однофазного асинхронного двигателя подключена к однофазной сети через конденсатор, а другая обмотка - напрямую к однофазной сети (Копылов И.П. Электрические машины. Учебник для вузов. / И.П.Копылов. - М.: Высшая школа, 2006. - С.343, рис.3.96).

Недостатками данного устройства являются низкая надежность и повышенные габариты вследствие необходимости использования бумажных конденсаторов большой емкости, а также отсутствие возможности низкочастотного регулирования скорости вращения электродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) - регулирование скорости вращения электродвигателя изменением частоты питающей сети - является известный трехфазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый сетью, содержащий полупроводниковые ключи, подсоединенные к питающей сети, образующие мостовые схемы выпрямления, по две мостовые схемы выпрямления, включенные между собой встречно-параллельно. К выходам каждой пары мостовых схем выпрямления, включенных между собой встречно-параллельно, подключена соответствующая обмотка статора трехфазного асинхронного двигателя. Полупроводниковые ключи выполнены в виде тридцати шести тиристоров (Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода / В.М.Терехов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - С.94, рис.3.10).

Основными недостатками описанного трехфазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, являются невозможность использования в однофазной сети переменного напряжения; пониженная надежность вследствие возможности возникновения межфазных коротких замыканий через тиристорные мосты; увеличенные габариты и стоимость из-за необходимости использования большого числа тиристоров.

Предлагаемым изобретением решается задача питания однофазного асинхронного двигателя от однофазной сети с возможностью низкочастотного регулирования скорости вращения электродвигателя при повышении надежности и экономичности, а также снижении габаритов.

Для решения поставленной задачи в однофазном мостовом низкочастотном преобразователе частоты, ведомом однофазной сетью, содержащем полупроводниковые ключи, подсоединенные к питающей сети, образующие мостовые схемы выпрямления, по две мостовые схемы выпрямления, включенные между собой встречно-параллельно, в качестве мостовых схем выпрямления использованы однофазные мостовые схемы выпрямления, а в качестве питающей сети использована однофазная питающая сеть переменного тока для питания однофазного асинхронного двигателя. Выходы одной пары мостовых схем выпрямления предназначены для подключения к питающей сети первой обмотки статора однофазного асинхронного двигателя. Выходы другой пары мостовых схем выпрямления предназначены для подключения к питающей сети второй обмотки статора однофазного асинхронного двигателя.

Полупроводниковые ключи могут быть выполнены в виде тиристоров, или симисторов, или транзисторов.

Повышение надежности однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, обусловлено отсутствием возможности возникновения межфазный коротких замыканий, так как питающая сеть - однофазная.

Снижение габаритов и повышение экономичности однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, обеспечивается за счет уменьшения количества полупроводниковых ключей, которые могут быть выполнены в виде шестнадцати тиристоров, или в виде восьми симисторов, или в виде шестнадцати транзисторов, вместо выполнения полупроводниковых ключей в виде тридцати шести тиристоров, что использовано в трехфазном мостовом низкочастотном преобразователе частоты, ведомом сетью, являющимся прототипом.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, при выполнении мостовых схем выпрямления на тиристорах; на фиг.2 - то же при выполнении мостовых мостовых схем выпрямления на симисторах; на фиг.3 - то же при выполнении мостовых мостовых схем выпрямления на транзисторах; на фиг.4 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, состоящего из четырех фиксированных положений магнитного потока, при одновременном включении одной обмотки статора двигателя; на фиг.5 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, состоящего из четырех фиксированных положений магнитного потока, при одновременном включении двух обмоток статора двигателя; на фиг.6 - векторная диаграмма кругового вращающегося поля статора двигателя, состоящего из восьми фиксированных положений магнитного потока; на фиг.7 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора при частоте в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.4; на фиг.8 - направления магнитного потока и протекающего тока по обмоткам статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.4; на фиг.9 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора при частоте в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.5; на фиг.10 - направления магнитного потока и протекающего тока по обмоткам статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.5; на фиг.11 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора при частоте в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.6; на фиг.12 - направления магнитного потока и протекающего тока по обмоткам статора двигателя в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.6.

Кроме того, на чертеже изображено следующее:

- Ф - фаза;

- 0 - ноль;

- С1-С4 - выводы статорных обмоток однофазного асинхронного двигателя;

- V1-V16 - тиристоры;

- VS1-VS8 - симисторы;

- VT1-VT16 - транзисторы;

- VD1-VD16 - диоды;

- I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя;

- прямые линии со стрелками - направления вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя;

- Uсети=f(t) - изменение питающего напряжения во времени;

- прямые линии со стрелками вдоль обмоток статора однофазного асинхронного двигателя - направления магнитного потока и тока в обмотках статора.

- V1-V8, V5-V4, V15-V10, V11-V14 - открываемые тиристоры для обеих обмоток однофазного асинхронного двигателя в каждый момент времени (фиг.7);

- V1-V8, V3-V6, V5-V4, V7-V2, V9-V16, V15-V10, V13-V12, V11-V14 - открываемые тиристоры для обеих обмоток однофазного асинхронного двигателя в каждый момент времени (фиг.9);

- V1-V8, V3-V6, V1-V8, V5-V4, V7-V2, V5-V4, V9-V16, V13-V12, V15-V10, V13-V12, V9-V16, V11-V14 - открываемые тиристоры для обеих обмоток однофазного асинхронного двигателя в каждый момент времени (фиг.11).

Однофазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый сетью, содержит шестнадцать полупроводниковых ключей, подсоединенных к питающей сети, образующих четыре однофазные мостовые схемы выпрямления, по две мостовые схемы выпрямления, включенные между собой встречно-параллельно. К выходам одной пары мостовых схем выпрямления, включенных между собой встречно-параллельно, подключена обмотка статора однофазного асинхронного двигателя С1-С2. К выходам другой пары мостовых схем выпрямления, включенных между собой встречно-параллельно, подключена обмотка статора однофазного асинхронного двигателя С3-С4.

Пример выполнения однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, содержащего полупроводниковые ключи, выполненные в виде тиристоров. Однофазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый сетью, состоит из четырех однофазных мостовых схем выпрямления, образованных тиристорами 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 (V1-V16). К выходам одной пары мостовых схем выпрямления, образованной тиристорами 1, 3, 6, 8 и 2, 4, 5, 7, включенных между собой встречно-параллельно, подключена обмотка статора однофазного асинхронного двигателя 17-18 (С1-С2). К выходам другой пары мостовых схем выпрямления, образованной тиристорами 9, 11, 14, 16 и 10, 12, 13, 15, включенных между собой встречно-параллельно, подключена обмотка статора однофазного асинхронного двигателя 19-20 (С3-С4).

Первая однофазная мостовая схема выпрямления содержит тиристоры 1, 3, 6, 8. Анод тиристора 1 (V1) и катод тиристора 6 (V6) подключены к фазе питающей сети, а анод тиристора 3 (V3) и катод тиристора 8 (V8) подключены к нулю питающей сети. При этом катоды тиристоров 1 и 3 (V1 и V3) подключены к выводу 17 (С1) статорной обмотки двигателя, а аноды тиристоров 6 и 8 (V6 и V8) подключены к выводу 18 (С2) статорной обмотки двигателя. Вторая однофазная мостовая схема выпрямления содержит тиристоры 2, 4, 5, 7. Анод тиристора 5 (V5) и катод тиристора 2 (V2) подключены к фазе питающей сети, а анод тиристора 7 (V7) и катод тиристора 4 (V4) подключены к нулю питающей сети. При этом катоды тиристоров 5 и 7 (V5 и V7) подключены к выводу 18 (С2) статорной обмотки двигателя, а аноды тиристоров 2 и 4 (V2 и V4) подключены к выводу 17 (С1) статорной обмотки двигателя. Первая и вторая однофазные мостовые схемы выпрямления включены между собой встречно-параллельно.

Третья однофазная мостовая схема выпрямления содержит тиристоры 9, 11, 14, 16. Анод тиристора 9 (V9) и катод тиристора 14 (V14) подключены к фазе питающей сети, а анод тиристора 11 (V11) и катод тиристора 16 (V16) подключены к нулю питающей сети. При этом катоды тиристоров 9 и 11 (V9 и V11) подключены к выводу 19 (С3) статорной обмотки двигателя, а аноды тиристоров 14 и 16 (V14 и V16) подключены к выводу 20 (С4) статорной обмотки двигателя. Четвертая однофазная мостовая схема выпрямления содержит тиристоры 10, 12, 13, 15. Анод тиристора 13 (V13) и катод тиристора 10 (V10) подключены к фазе питающей сети, а анод тиристора 15 (V15) и катод тиристора 12 (V12) подключены к нулю питающей сети. При этом катоды тиристоров 13 и 15 (V13 и V15) подключены к выводу 20 (С4) статорной обмотки двигателя, а аноды тиристоров 10 и 12 (V10 и V12) подключены к выводу 19 (С3) статорной обмотки двигателя. Третья и четвертая однофазные мостовые схемы выпрямления включены между собой встречно-параллельно.

Пример выполнения однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, содержащего полупроводниковые ключи, выполненные в виде симисторов. Однофазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый сетью, состоит из двух однофазных реверсивных мостовых схем выпрямления, образованных симисторами 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 (SV1-SV8). К выходам одной однофазной реверсивной мостовой симисторной схемы выпрямления подключена обмотка статора однофазного асинхронного двигателя 29-30 (С1-С2). К выходам другой однофазной реверсивной мостовой симисторной схемы выпрямления подключена обмотка статора однофазного асинхронного двигателя 31-32 (С3-С4).

Первая однофазная реверсивная мостовая схема выпрямления содержит симисторы 21, 22, 23, 24. Один силовой электрод симистора 21 (SV1) подключен к фазе питающей сети, а другой силовой электрод симистора 21 (SV1) подключен к выводу 29 (С1) статорной обмотки двигателя. Один силовой электрод симистора 22 (SV2) подключен к нулю питающей сети, а другой силовой электрод симистора 22 (SV2) подключен к выводу 29 (С1) статорной обмотки двигателя. При этом один силовой электрод симистора 23 (SV3) подключен к фазе питающей сети, а другой силовой электрод симистора 23 (SV3) подключей к выводу 30 (С2) статорной обмотки двигателя. Один силовой электрод симистора 24 (SV4) подключен к нулю питающей сети, а другой силовой электрод симистора 24 (SV4) подключен к выводу 30 (С2) статорной обмотки двигателя.

Вторая однофазная реверсивная мостовая схема выпрямления содержит симисторы 25, 26, 27, 28. Один силовой электрод симистора 25 (SV5) подключен к фазе питающей сети, а другой силовой электрод симистора 25 (SV5) подключен к выводу 31 (С3) статорной обмотки двигателя. Один силовой электрод симистора 26 (SV6) подключен к нулю питающей сети, а другой силовой электрод симистора 26 (SV6) подключен к выводу 31 (С3) статорной обмотки двигателя. При этом один силовой электрод симистора 27 (SV7) подключен к фазе питающей сети, а другой силовой электрод симистора 27 (SV7) подключен к выводу 32 (С4) статорной обмотки двигателя. Один силовой электрод симистора 28 (SV8) подключен к нулю питающей сети, а другой силовой электрод симистора 28 (SV8) подключен к выводу 32 (С4) статорной обмотки двигателя.

Пример выполнения однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, содержащего полупроводниковые ключи, выполненные в виде транзисторов. Однофазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый сетью, состоит из четырех однофазных мостовых транзисторных схем выпрямления, образованных транзисторами 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63 (VT1-VT16) и диодами 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 (VD1-VD16), по две мостовые транзисторные схемы выпрямления, включенные между собой встречно-параллельно. К выходам одной пары мостовых схем выпрямления, образованной транзисторами 33, 37, 43, 47, диодами 34, 38, 44, 48 и транзисторами 35, 39, 41,45 и диодами 36, 40, 42, 46, включенных между собой встречно-параллельно, подключена обмотка статора однофазного асинхронного двигателя 65-66 (С1-С2). К выходам другой пары мостовых схем выпрямления, образованной транзисторами 49, 53, 59, 63 и диодами 50, 54, 60, 64 и транзисторами 51, 55, 57, 61 и диодами 52, 56, 58, 62, включенных между собой встречно-параллельно, подключена обмотка статора однофазного асинхронного двигателя 67-68 (С3-С4).

Первая однофазная мостовая схема выпрямления содержит транзисторы 33, 37, 43, 47 и диоды 34, 38, 44, 48. Эмиттер транзистора 33 (VT1) и эмиттер транзистора 43 (VT6) подключены к фазе питающей сети, а эмиттер транзистора 37 (VT3) и эмиттер транзистора 47 (VT8) подключены к нулю питающей сети. При этом коллекторы транзисторов 33 и 37 (VT1 и VT3) подключены к выводу 65 (С1) статорной обмотки двигателя, а коллекторы транзисторов 43 и 47 (VT6 и VT8) подключены к выводу 66 (С2) статорной обмотки двигателя. Вторая однофазная мостовая схема выпрямления содержит транзисторы 35, 39, 41, 45 и диоды 36, 40, 42, 46. Эмиттер транзистора 41 (VT5) и эмиттер транзистора 35 (VT2) подключены к фазе питающей сети, а эмиттер транзистора 45 (VT7) и эмиттер транзистора 39 (VT4) подключены к нулю питающей сети. При этом коллекторы транзисторов 41 и 45 (VT5 и VT7) подключены к выводу 66 (С2) статорной обмотки двигателя, а коллекторы транзисторов 35 и 39 (VT2 и VT4) подключены к выводу 65 (С1) статорной обмотки двигателя. Аноды диодов 36, 40 (VD2 и VD4) подключены соответственно к выводу 65 (С1) статорной обмотки двигателя, катоды этих диодов подключены соответственно к коллекторам транзисторов 35, 39 (VT2 и VT4). Аноды диодов 42, 46 (VD5 и VD7) подключены к коллекторам транзисторов 41, 45 (VT5 и VT7), катоды этих диодов подключены к выводу 66 (С2) статорной обмотки двигателя. Первая и вторая однофазные мостовые схемы выпрямления включены между собой встречно-параллельно.

Третья однофазная мостовая схема выпрямления содержит транзисторы 49, 53, 59, 63 и диоды 50, 54, 60, 64. Эмиттер транзистора 49 (VT9) и эмиттер транзистора 59 (VT14) подключены к фазе питающей сети, а эмиттер транзистора 53 (VT11) и эмиттер транзистора 63 (VT16) подключены к нулю питающей сети. При этом коллекторы транзисторов 49 и 53 (VT9 и VT11) подключены к выводу 67 (С3) статорной обмотки двигателя, а коллекторы транзисторов 59 и 63 (VT14 и VT16) подключены к выводу 68 (С4) статорной обмотки двигателя. Четвертая однофазная мостовая схема выпрямления содержит транзисторы 51, 55, 57, 61 и диоды 52, 56, 58, 62. Эмиттер транзистора 57 (VT13) и эмиттер транзистора 51 (VT10) подключены к фазе питающей сети, а эмиттер транзистора 61 (VT15) и эмиттер транзистора 55 (VT12) подключены к нулю питающей сети. При этом коллекторы транзисторов 57 и 61 (VT13 и VT15) подключены к выводу 68 (С4) статорной обмотки двигателя, а коллекторы транзисторов 51 и 55 (VT10 и VT12) подключены к выводу 67 (С3) статорной обмотки двигателя. Аноды диодов 52, 56 (VD10 и VD12) подключены соответственно к выводу 67 (С3) статорной обмотки двигателя, катоды этих диодов подключены соответственно к коллекторам транзисторов 51, 55 (VT10 и VT12). Аноды диодов 58, 62 (VD13 и VD15) подключены к коллекторам транзисторов 57, 61 (VT13 и VT15), катоды этих диодов подключены к выводу 68 (С4) статорной обмотки двигателя. Третья и четвертая однофазные мостовые схемы выпрямления включены между собой встречно-параллельно.

Транзисторы 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57, 61 имеют структуру р-n-р. Транзисторы 35, 39, 43, 47, 51, 55, 59, 63 имеют структуру n-p-n.

Работа однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, происходит следующим образом. В статорные обмотки однофазного асинхронного двигателя подается однофазное переменное напряжение в последовательности, обеспечивающей получение вращающегося магнитного поля статора с требуемыми характеристиками.

С помощью однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого сетью, возможно осуществить векторное управление однофазным асинхронным электродвигателем, создавая несколько типов вращающихся полей статора: прохождением четырех последовательных фиксированных положений вектора магнитного потока кругового вращающегося поля при одновременном включении одной обмотки статора двигателя (см. фиг.4), четырех последовательных фиксированных положений вектора магнитного потока кругового вращающегося поля при одновременном включении двух обмоток статора двигателя (см. фиг.5), и восьми (см. фиг.6) последовательных фиксированных положений вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора двигателя.

Векторное управление однофазным асинхронным двигателем прохождением четырех последовательных фиксированных положений вектора магнитного потока поля статора за один оборот двигателя при одновременном включении одной обмотки статора производится следующим образом.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.4, в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на тиристоры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 (V1-V16) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения V1, V8; в отрицательный полупериод питающего напряжения V3, V6 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V13, V12; в отрицательный полупериод питающего напряжения V15, V10 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V5, V4; в отрицательный полупериод питающего напряжения V7, V2 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V9, V16; в отрицательный полупериод питающего напряжения V11, V14 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.4, в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на симисторы 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 (SV1-SV8) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения SV1, SV4; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV2, SV3 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV7, SV6; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV8, SV5 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV3, SV2; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV4, SV1 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV5, SV8; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV6, SV7 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.4, в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63 (VT1-VT16) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения VT1, VT8; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT3, VT6 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT13, VT12; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT15, VT10 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT5, VT4; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT7, VT2 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT9, VT16; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT11, VT14 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

При вышеописанных последовательностях включения тиристоров, симисторов, транзисторов, данный однофазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью, позволяет работать двигателю на частоте , , .

Векторное управление однофазным асинхронным двигателем прохождением четырех последовательных фиксированных положений вектора магнитного потока поля статора за один оборот двигателя при одновременном включении двух обмоток статора двигателя производится следующим образом.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.5, в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на тиристоры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 (V1-V16) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения V1, V8, V9, V16; в отрицательный полупериод питающего напряжения V3, V6, V11, V14 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V1, V8, V13, V12; в отрицательный полупериод питающего напряжения V3, V6, V15, V10 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V5, V4, V13, V12; в отрицательный полупериод питающего напряжения V7, V2, V15, V10 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V5, V4, V9, V16; в отрицательный полупериод питающего напряжения V7, V2, VII, V14 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.5, в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на симисторы 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 (SV1-SV8) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения SV1, SV4, SV5, SV8; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV2, SV3, SV6, SV7 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV1, SV4, SV7, SV6; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV2, SV3, SV8, SV5 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV3, SV2, SV7, SV6; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV4, SV1, SV8, SV5 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV3, SV2, SV5, SV8; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV4, SV1, SV6, SV7 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.5, в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63 (VT1-VT16) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения VT1, VT8, VT9, VT16; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT3, VT6, VT11, VT14 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT1, VT8, VT13, VT12; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT3, VT6, VT15, VT10 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT5, VT4, VT13, VT12; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT7, VT2, VT15, VT10 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT5, VT4, VT9, VT16; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT7, VT2, VT11, VT14 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

При вышеописанных последовательностях включения тиристоров, симисторов, транзисторов, данный однофазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью, позволяет работать двигателю на частоте , , .

Векторное управление однофазным асинхронным двигателем прохождением восьми последовательных фиксированных положений вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора за один оборот двигателя производится следующим образом.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.6, в последовательности I-II-III-IV-V-VI-VII-VIII, необходимо подавать управляющие импульсы на тиристоры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 (V1-V16) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения V1, V8, V9, V16; в отрицательный полупериод питающего напряжения V3, V6, V11, V14 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V1, V8; в отрицательный полупериод питающего напряжения V3, V6 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V1, V8, V13, V12; в отрицательный полупериод питающего напряжения V3, V6, V15, V10 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V13, V12; в отрицательный полупериод питающего напряжения V15, V10 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V5, V4, V13, V12; в отрицательный полупериод питающего напряжения V7, V2, V15, V10 - V фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V5, V4; в отрицательный полупериод питающего напряжения V7, V2 - VI фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V5, V4, V9, V16; в отрицательный полупериод питающего напряжения V7, V2, V11, V14 - VII фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения V9, V16; в отрицательный полупериод питающего напряжения VII, V14 - VIII фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.6, в последовательности I-II-III-IV-V-VI-VII-VIII, необходимо подавать управляющие импульсы на симисторы 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 (SV1-SV8) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения SV1, SV4, SV5, SV8; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV2, SV3, SV6, SV7 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV1, SV4; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV2, SV3 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV1, SV4, SV7, SV6; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV2, SV3, SV8, SV5 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV7, SV6; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV8, SV5 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV3, SV2, SV7, SV6; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV4, SV1, SV8, SV5 - V фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV3, SV2; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV4, SV1 - VI фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV3, SV2, SV5, SV8; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV4, SV1, SV6, SV7 - VII фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения SV5, SV8; в отрицательный полупериод питающего напряжения SV6, SV7 - VIII фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора однофазного асинхронного двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.6, в последовательности I-II-III-IV-V-VI-VII-VIII, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 33, 35, 37, 39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55, 57, 59, 61, 63 (VT1-VT16) в следующем порядке:

- в положительный полупериод питающего напряжения VT1, VT8, VT9, VT16; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT3, VT6, VT11, VT14 - I фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT1, VT8; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT3, VT6 - II фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT1, VT8, VT13, VT12; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT3, VT6, VT15, VT10 - III фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT13, VT12; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT15, VT10 - IV фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT5, VT4, VT13, VT12; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT7, VT2, VT15, VT10 - V фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT5, VT4; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT7, VT2 - VI фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT5, VT4, VT9, VT16; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT7, VT2, VT11, VT14 - VII фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора;

- в положительный полупериод питающего напряжения VT9, VT16; в отрицательный полупериод питающего напряжения VT11, VT14 - VIII фиксированное положение вектора магнитного потока поля статора.

При вышеописанных последовательностях включения тиристоров, симисторов, транзисторов данный однофазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью, позволяет работать двигателю на частоте , .

Таким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано в однофазной сети, при высоких показателях надежности и экономичности, а также малых габаритах.

Изобретение может быть использовано в частотно регулируемом электроприводе переменного тока для питания от однофазной сети однофазных асинхронных двигателей. Полупроводниковыми ключами, подсоединенными к питающей сети, образованы четыре однофазные мостовые схемы выпрямления, по две мостовые схемы выпрямления, включенные между собой встречно-параллельно. К выходам одной пары однофазных мостовых схем выпрямления, включенных между собой встречно-параллельно, подключена первая обмотка статора однофазного асинхронного двигателя. К выходам другой пары однофазных мостовых схем выпрямления, включенных между собой встречно-параллельно, подключена вторая обмотка статора однофазного асинхронного двигателя. В качестве питающей сети использована однофазная сеть переменного тока. Посредством предлагаемого однофазного мостового низкочастотного преобразователя частоты, ведомого однофазной сетью, осуществляется питание однофазного асинхронного двигателя от однофазной сети с возможностью частотного регулирования скорости вращения электродвигателя. Технический результат - повышение надежности и экономичности, а также снижение габаритов. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Однофазный мостовой низкочастотный преобразователь частоты, ведомый однофазной сетью, содержащий полупроводниковые ключи, подсоединенные к питающей сети, образующие мостовые схемы выпрямления, по две мостовые схемы выпрямления, включенные между собой встречно-параллельно, отличающийся тем, что в качестве мостовых схем выпрямления использованы однофазные мостовые схемы выпрямления, а в качестве питающей сети использована однофазная питающая сеть переменного тока для питания однофазного асинхронного двигателя, при этом выходы одной пары мостовых схем выпрямления предназначены для подключения к питающей сети первой обмотки статора однофазного асинхронного двигателя, а выходы другой пары мостовых схем выпрямления предназначены для подключения к питающей сети второй обмотки статора однофазного асинхронного двигателя.2. Преобразователь частоты по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковые ключи выполнены в виде тиристоров, или симисторов, или транзисторов.