Электропривод Советский патент 1983 года по МПК H02P7/42 

-/M-vvx

СХ) 4 Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу и может быть использовано пре-. имущественно на электроподвижном составе сПитанием от контактной сети постоянного тока. Электроприводы с инверторами тока с двухступенчатой коммутацией, с асинхронной машиной характерны коммутационными перенапряжениями, накладываемыми на близкое по форме к синусоиде, инвертируемое напряжен е, т.е. напряжение, прикладываемое JK нагрузке - асинхронной машине. Амплитуда напряжения равна прои ведению входного тока инвертора на волновое сопротивление контура, составленного коммутирующими конден саторами и фазовыми обмотками асинхронной машины в момент коммутации тока с одного плеча инвертора (одной фазы машины) на другое (другую) Результирукяцее напряжение, опреде ляющее изоляцию обмоток асинхронной машины, класс тиристоров и диодов инвертора, номинальное напряжение коммутирукацих конденсаторов, может два и более раз превосходить амплитуду 1-й гармоники напряжения на ас хронной машине. Возможность уменьше ния амплитуды перенапряжения увеличением емкости коммутирующих конден саторов лимитируется допустимой максимальной частотой инвертора и его малогабаритными показателями. Известен электропривод с инверто ром тока, к выходу которого подключ асинхронный двигатель. Вход инверто ра через звено постоянного тока, со держащее фильтр и выпрямитель, подсоединяется к сети. Электропривод содержит блок частичной рекуперации энергии перенапряжения, который выполнен в виде выпрямителя, подключе ного параллельно згикимам асинхронного двигателя flji Недостатком устройства являются невозможность генераторного режима и низкий КПД, преобразования энергии перенапряжения. : Известен электропривод, содержащий инвертор тока, узел ограничения перенапряжения, подключенный п ара лельно зажима1М асинхронной ма шины, включенной на выход инвертора С2. Однако энергия перенапряжений рас сеивается на (езисторах, включенных на выход узла ограничения перенапряжений. Этоснижает общий КПД электро привода, кроме того необходимо иметь дополнительный блок конденсаторов на выходе узла ограничения:, что усложняет реализацию. Известен электропривод, содержащий инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, к выходу которогр подключена асинхронная машина, а вход через последовательно соединенные узел регулирования и реверсирования тока и входной L-С фильтр подключен к сети постоянного тока же приведены варианты выпол11ения, которые отличаются особенностями выполнения узла ограничения перенапряжений. Так в основном варианте узел ограничения перенапряжений выполнен в виде выпрямителя, на выход которого.включены резистор и конденсатор. В варианте Узел ограничения перенапряжений подключен на вход инвертора; в варианте fS применен специгшьный электронный блок, осуществляющий рекуперацию 6 сеть; в варианте 6 - узел ограничения перенапряжени) состоит из выпрямителя и специального коммутационного блока. Недостатками таких электродвигателей f 4 и 5 является необходимость во всех случаях дополнительных конденсаторов для формирования опорного напряжения выпрямителя, ограничивающего уровень перенапряжеНИИ, а также пониженный КПД электропривода из-за рассеивания энергии перенапряжений в резистррах 3 и f4J, и применение в целях рекуперации энергии перенапряжений специального электронного блока, содержащего тиристорные ключи, с соответствующей системой управления 5. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электропривод, содержсцций инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, к выходу которого подключена, по меньшей мере, одна асинхронная машина, а вход через последовательно соединенные узел регулирования и реверсирования тока и входной ii-C фильтр подключен к сети постоянного тока, узел резистивного торможения, включенный параллельно входу инвертора, узел ограничения перенапряжений состоящий из вьшрямителя и специального коммутационного блока б. Недостатком электропривода является наличие в узле ограничения перенапряжений в целях обеспечения заданного опорного напряжения для выпрямителя сложного коммутационного блока, увеличивающего стоимость электропривода и снижающего его надежность. Он состоит из двух дополнительных конденсаторов, одного росселя, двух диодрв тиристорных ключей с искусственной коммутацией, содержащих, в свою очередь, тиристоры, диоды, дроссели конденсаторы, ва пороговых датчика напряжения и истему автоматического управления лючами. Сложность этого блока соиз-, ерима со сложностью преобразователя частоты и напряжения (тока) электро привода - регулятора постоянного тока, инвертора. Цель изобретения - снижение стоимости и повышение надежности элект ропривода без снижения его КПД и с обеспечением генераторного режима машины. Поставленная цель достигается те что в электроприводе, содержащем асинхронный электродвигатель, инвер тор тока с двухступенчатой коммутацией, выход которого подключен к асинхронному электродвигателю, а вход через последовательно соединен ные узел регулирования и реверсировайия тока и входной Ь-С-фильтр подключен к сети постоянного тока, узел резисторного торможения, включенный пар;аллельно вЯоду инвертора, неуправляемый выпрямитель, введен трансформатор с коэффициентом транс формации, определяем условием 1,3 ---- и с индуктивностью рассеяния не менее, чем на порядок меньшей, чем индуктивности рассеяни асинхронной машины, при это входы трансформатора подключены на выход инвертора, а выходы соединены с входами выпрямителя, выходы которого подключены к выходу Ь-С-фильтра, где V-фазовый угол асинхронног электродвигателя. Изобретение поясняется чертежом. Электропривод содержит инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, один или несколько асинхронных элек родвигателей 2.К вводам питакнцей се подсоединен L-С фильтр, состоящий и дросселей 3 и 4 и конденсатора 5. Между фильтром и инвертором 1 вклюЧей узел регулирования и реверсирования тока, состоящий из тиристорны регуляторов 6 и 7 постоянного тока и диодов 8 и 9. На входе инвертора, параллельно ему, включен узел резис торного торможения, состоящий из резистора 10 и тиристора 11. Между выходом инвертора (вводами асинхрон ного электродвигателя) и входом узла регулирования и реверсирования включен узел ограничения коммутационных перенапряжений, состоящий из трансформатора 12 и неуправляемого выпрямителя 13. Электропривод работает следующим образом, Плавное регулирование частоты асинхронного электродвигателя 2 осу п$ествляется инвертором 1, а напря-. жения - регуляторами 6 и 7 постоянного тока. Переход от двигательного к генераторному режиму осуществл ется запиранием регуляторов б и 7 постоянного тока. Возможна замена одного из регуляторов постоянного тока б и 7 контактором. Генератор .ный режим используется для электри еского торможения привода. Если питающая сеть постоянного тока не обеспечивает приема части или всей энергии торможения, то рекуперативное тормСЖение замещается частично или полностью реэисторным торадожением, для чего включается тиристор 11. Входной фильтр применяется в том случае, когда необходимо защитить пита- ющую сеть от генерируемых электроприводом высших гармонических тока. Он обязателен при применении электропривода на электроподвижном составе. Как в двигательном, так и в генераторном режимах избыточная энергия коммутационных контуров системы инвертор тока - асинхронная машина рекуперируется через выпрямитель 13 на вход узла регулирования и реверсирования (в питающую сеть). Уровень ограничения коммутационных перенапряжений устанавливается выбором коэффициента трансформации К трансформатора 12. Для обеспечения ограничения напряжения на уровне не ниже змплитуды 1-й гармоники напряжения на асинхронном электродвигателе 2 следует принимать 1,3 К..7У -. ( Vт о COST фазовый угол асинхронного электродвигателя) . В связи с влиянием рассеяния трансформатора напряжение ограничивается величиной, ,несколько превосходящей К- Uj ( 0 - напряжение питающей сети)t необходима минимизация отношения индуктивности рассеяния трансформатора индуктивности рассеяния двигателя Цл,. Как показывают расчеты мощность устройства ограничения перенапряжений, составляет порядка 5% от мощности привода г при этом . соизмеримы. Специальным конструктивным исполнением трансформатбра можно обеспечить хорошую магнитную связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора тока и тем самым уменьшить Однако учитывая, что Kf обычно не превосходит значения 1,15 целесообразно применение автотрансформатора, переход от трансформатора к автотрансформатору позволяет уменьшить LQY менее, чем в 10 раз и обеспечить . 0,1, что обеспечивает ограничение напряжения близко к К Uj . Применение предлагаемого электродвигателя Особенно целесообразно на трамваях, троллейбусах. Массовость выпуска этих видов электроподвижного состава требует использования недифицитных инверторных тиристоров, что возможно лишь при применении в тяговом электроприводе инверторов тока. Технико-экономический эффект определяется разницей между стоимостью сложного электронного устройства ог- , раничения перенапряжений и стоимостью электромагнитного трансформатора (автотрансформатора), а также уменьшением эксплуатационных расходов в связи с повышением надежности электропривода.

ЭЛЕКТРОП-РИВОД, содержащий асинхронный электродвигатель, инвер.Тор тока с двухступенчатой коммутацией, выход которого подключен к асинхронному электродвигателю, а -вход через последовательно соединенные узел регулирования и реверсирования тока и входной L-C-фильтр подключен к сети постоянного тока, узел резисторного торможения, включенный параллельно входу инвертора, неуправляемый выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электропривода и снижения его стоимости, введен трансформатор с коэффициентом трансформации, определяемьм из условия 1, 3 ( и с индуктивностью рассеяния не менее, чем на порядок меньшей, чем индуктивности рассеяния § обмоток асинхронной машины, при СП этом входы трансформатора подключены на выход инвертора, а выходы со единены с входами выпрямителя, выходы которого подключены к выходу U-С.фмльтра, где -фазовый угол асинхронного электродвигателя.