Электропривод переменного тока (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК H02P5/34 

личающийс я тем, что, с цель его упрощения и повышения надежности введены масштабирукяцйй преобразователь постоянного напряжения со сред ней точкой выходного напряжения и модель трехфазного мостового инвертора, выходы которой подключены к фазным входам блока выделения фазных напряжений/ управляющие входы - к выходам блока релейных фазных регуляторов, шины питания модели трехфазного мостового инвертора подключены к выходам масштабирующего преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены к шинам . питания трехфазного мостового инвертора, а средняя точка выходного напряжения объединена с общей нулевой шиной,, управляющие входы и шины питания трехфазного мостового инвертора выполнены гальванически развязанными, а блок выделения Фазных напряжений содержит фазные масштабирующие усилители с инвертирунвдими и неинвертирующими входами и сумматор, каждый вход которого объединен с неинвертирующим входом одного из фазных масштабирующих усилителей и подключен к соответствующему фазному входу блока выделения фазных напряжений, а выход сумматора подключен к .объединенным между собой инвертирукицим входам фазных масштабирующих усилителей, выходы которых образуют выходы блока вьщеления фазных напряжений .

3, Электропривод переменного тока содержащий машину переменного тока, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, снабженногошинами питания, и связаны с фазными входами блока выделения фазных напряжений, датчики фазных токов, подключенные к входам обратной связи блока релейных фазных регуляторов ,; и формирователь сигнало задания фазных токов машины переменного тока первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока выделения фазных напряжений, второй Ч-рехфазный вход - к датчикам фазных

токов, а выходы - к управляюсдим входам блока ре1пейных Фазных регуляторов, подключенного выходами к управляющим входам трехфазного мостового инвертора, формирователь сигналов задания фазных токов машины переMeHHofd тока, блок релейных фазных регуляторов и блок выделения фазных напряжений снабжены общей нулевой шиной, отличающийс я тем, что, с целью его упрощения и повышения надежности, введены масштабирующий преобразователь постоянного напряжения со средней точкой выkoднoгo напряжения, модель трехфазного мостового инвертора и блок оптоэлектронной. развязки, снабженный шинс1ми питания светодиодной части, подключенными к шинам питания трехфазного мостово;го инвертора, и шинами пи тания фотоприемной части, подключенными к шинам питания 1модели трехфазного мостового инвертора, при этом фазные входы блока оптоэлектронной развязки подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, фазные выходы - к управляющим цепям модели трехфазного мостового инвертора, выходы Которой подключены, к фазным входам блока вьвделения фазных напряжений, шины питания модели трехфазного мостового инвертора подключены к выходам масштабирующего пр-еобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены к шинам-Питания трехфазного мостового инвертора, средняя точка выходного напряжения объединена с общей: нулевой шиной, а блок выделения фазных напряжений содержит фазные масштабирующие усилители с инвертирующими и неинвертирующими входами и сумматор, каждый вход которого объединен с неинвертирукяцим входом одного, из фазных масштабирующих усилителей и подключен к соответствующему фазному входу блока выделения фазных напряжений, а выход сумматора подключен к объединённым между собой инвертирующим входам фазных масштаби- ; рующих усилителей,.выходы которых образуют выходы блока выделения фазных напряжений.

1. Электропривод переменного тока/ содержащий машину переменного тока, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, снабженного шинами питания, и связаны с фазньми входами блока вьделения фазных напряжений, .датчики фазных токов,подключенныё к входам обратной связи блока релейных фазных рех ляторов, и формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока выделения фазных напряжений, второй трехфазный вход к датчикам фазных токов, а выходы к управляющим входам блока релейных фазных регуляторов, подключенного выходами к управляющим входам трехфазного мостового инвертора, при этом формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, блок релейных регуляторов и блок выделения фазных напряжений снабжены общей нулевой шиной, о тличаюшийся тем, что, с целью упрсяцения его и повышения надежности, введен делитель напряжения со средней точкой, подключенный входами к шинам питания трехфазного мостового инвертора, а средней точкой - к общей нулевой шине, блок выделения фазных напряжений содержит фазные масштабирующие усилители с инвертирующими и неинвертирующими входами н сумматор, каждый вход которого объединен с неин:вертирующимвходом одного из фазных масштабирующих усилителей и подключен к соответствующему Фазному входу блока чыделения фазньах напряжений, а выход сумматора подключенi К объединенным.между собой инверти- рующим входам фазных масштабирующих (Л усилителей, выходы которых образуют с выходы блока выделения фазных напряжений. 2. Электропривод переменного тока, содержащий машину переменного ток-а, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, снабженного шинами питаел 00 ьо ния, и связаны с фазными входами .блока выделения фазных напряжений, датчики фазных токов, подключенные j к входам обратной связи блока релейных фазных ;регуляторов, и формироО1 ватель сигналов задания фазных тоND ков машины переменного тока, первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока выделения фазных напряжений, второй трехфазный вход к датчикам Фазных токов, а выходы к управляющим входам блока релейных фазных регуляторов, подключенного выходами к управлядадим входам трехфазного мостового инвертора, при этом формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, блок, релейных фазных регуляторов и блок выделения Фазных напряжений снабжены общей :нулевой шиной, о т

1 .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому электроприводу переменного тока, и может быть ис пользованО|При создании электроприводов общепромышлен- ного назначения на базе синхронных и асинхронных электрических машин с частотно-токовым управлением-.

Характерной особенностью таких. электроприводов является наличие цепи положительной обратной связи. по частоге токов статора с формирователем фазных опорных напряжений.

Известен электропривод переменного тока, содержащий машину переменного тока и схему управления с

блоком выделения фазных напряжений, который выполнен на трансформаторах напряжения Г 1

Однако в электроприводе нево.аможно получение информации о фазных напряжениях при частотах, близких к нулевьйи, из-за примененных трансформаторов напряжения.. .

Известен электропривод с блоком выделения фазных напряжений, работающим по принципу модулятор-демодулятор, в котором обеспечивается,получение информации о фазных напряжениях в широком диапазоне частот, включая нулевую 2..

Недостатком этого электропривода является конструктивная сложность.

-Наиболее близким, к изобретению по технической сущности является электропривод переменного тока, содержащий машину переменного тока. Фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, блок.вьвделения фазных напряжений, датчики фазных токов, подключенные к в.ходам обратной связи блока релейных фазных регуляторов, .формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, первый трехфазный ход которого подключей к выходам блока вьоделения фазных напряжений, 1второй трехфазный вход - к датчикам фазных токов, а выходы - к управляющим входам блока релейных регуля.торой, подключенного выходами к управляющими входам трехфазного мостового инвертора Формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного токд, блок релейных фазных регуляторов и блок вьщеления фазных напряжений имеют общую нулевую шину С 3 .

Недостатком известного электропривода является конструктивная слож- ность, поскольку блок вьщеления фазных напряжений выполнен с использов анием специальных измерительных обмоток, размещенныххв рабочих пазах машины переменного тока.

Цель изобретения - конструктивное упрощение электропривода переменного тока и повыиение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока, по первому варианту содержащем машину переменного тока, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, снабженного шинами питания, и связаны с фазными входами блока вьаделения фазных напряжений, датчики фазных токов, подключенные к входам обратной связи блока релейных.фазных регуляторов, и формирователь сигналов задания фазных токов машины переменного тока, первый трехфазный вход которого подключен к выходам блока вьоделения фазных напряжений., второй трехфазный вход - к датчикам фазных токов, а выходы - к управляющим входам блока релейных фазных регуляторов, подключенного выходами к управ л якхдим входам трехфазного мостового инвертора, при этом формирователь сигналов задания

1фазных токов машины переменного ток блок релейных фазных регуляторов и блок вьщеления фазных напряжений снабжены общей нулевой шиной, введен делитель.напряжения .со средней точкой, подключенный входами к шинам питания .трехфазного мостового инвертора, а средней «точкой - к общей нулевой шине, блок выделения фазных напряжений содержит фазные масштабирующие усилители с инвертирующими и неинвертирующими входами и сумматор, каждый вход которого объединен с неинвертирующим входом одн.ого из фазных масштабирующих

.усилителей и подключен к соответг ствующему фазному входу блока вьоделения фазных напряжений, а выход сумматора подключен к объединена ным между собой инвертирующим входам фазных масштабирующих усилителей, выходы которых образуют выходы блока выделения фазных напряжений . .

Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока по второму варианту введены масштабирующий преобразователь постоянного напряжения со- средней точкой выходного напряжения и модель трехфазного мостового инвертора, выходы которой подключены к фазным входам блока вьщеления фазных напряжений, управляющие входы - к выходам блока релейных фазных регуляторов, шины питания Модели трехфазно го моеторого инвертора подключены к выходам масштабирующего преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены к шинам питания трехфазного мостового инвер тора, а средняя точка выходного напряжения объединена с общей нулевой шиной, управляющие входы и шины питания трехфазного мостового инвертора выполнены гальванически развязанными

Указанная цель крометого.достигется тем что в электропривод переменного тока вв.еден блок оптоэлектронной развязки,снабженный шинами питания светодиодной части, подключенными к шинам питания трехфазного мостового инвертора, и шинами питания фотоприемной части, подключенными к шинам питания модели трехфазного мостового инвертора, при этом фазные входы блока оптоэлектронной развязки подключены к выхо,дам трехфазного мостового инвертора

..фазные вькоды - к управляющим цепям

модели трехфазного мостового инвертора выходы которой подключены к фазным входам блока выделения фазных напряжений, шины питания модели трехфазного мостового инвертора подключены к выходам масш.табирукндего 5 преобразователя постоянного напряжения, входы которого подключены к шинам питания трехфазного мостового инвертора, а средняя точка выходного напряжения объединена с Ю общей нулевой шиной.

На фиг. 1-3 представлены варианты выполнения электропривода переменного тока. .

По первому варианту (фиг. 1) элек-15 тропривод переменного тока содержит машину 1 переменного тока, фазные обмотки которой подключены к выходам трехфазного мостового инвертора 2 и к фазным входам блока 3 выделения 2П фазных напряжений. Датчики 4 фазных токов подключены к входам обратной связи блока 5 релейнык фазных регуляторов. Первый трехфазный вход формирователя 6 сигналов задания 25 азных токов машин переменного тока подключен к выходам блока 3 вьвделения фазных напряжений, второй трехазный вход к датчикам 4 фазных токов, а выходы - к управляющим входам блока 5 релейных фазныхрегуляторов. Выходы блока 5 релейных фазных регу-. яторов подключены к управляющим входам трехфазного мостового инвертора 2 .

Формирователь 6 сигналов задания 35 фазных токов машины 1 переменного тока, блок 5 .релейных фазных регуляторов .и блок 3 выделения фазных напряжений снабжены юбщей нулевой шиной 7.40

Делитель 8 напряжения со средней точкой подключен входами к шинам питания трехфазного мостового инвертора 2, а средней точкой - к общей нулевой шине 7. ,

Блок 3 выделения фазных напряжений содержит фазные масштабирующие усиители 9 - 11с инвертирующими и, неинвертирующими входами и сумматор 12. Каждый из входов сумматора 12 гл подключен к неинвертирующим входам одного из фазных масштабирующих усиителей 9 - 11 и к соответствующему азному входу блока 3 выделения фазных напряжений. Выход сумматора 12 подключен к объединенным между собой инвертирующим входом фазных масштаирующих усилителей 9-11, выходы оторых образуют выходы блока 3 вьщеения фазных напряжений.

По второму вариантув электропри- 60 вод переменного тока дополнительно ведены масштабирующий преобразователь . 13(фиг.2)постоянного напряжения о средней точкой выходного напряжения и модель 14 трехфазного мостовд-

ро инвертора.Выход модели 14 трехфазного мостового инвертора подключен к фазньлм входам блока. 3 выделения фазных напряжений,а управляющие входы подключены к выходам блока 5 релейных фазных регуляторов.. Шины питания м(эДели 14 трехфазного мостового инвертора подключены к выходам масштабирующего преобразователя 13 постоянного напряженияi Входы масштабирующего преобразователя 13 постоянного напряжения подключены к шинам питания трехфазного мостового инвертора 2, а средняя точка выходного напряжения объединена с общей нулево шиной 7.

По третьему варианту в электропривод переменного тока дополнительно введен блок 15 (фиг. 3) оптозлектронной развязки с шинами питания светодиодной части,подключенными к шинам питания трехфазного мостового инвертра 2, и шинами питания фотоприемной части, подключенными к шинам питания модели 14 трехфазного мостовго инвертора. Фазные входы блока 15 оптоэлектронной развязки подключены к выхо- дам трехфазного мостового инвертора 2, а фазные выходы - к управляющим цепям модели 14 трехфазного мостового инвертора.

Электропривод переменного тока по первому варианту (фиг. 1). работает следующим образом.

В электроприводе реализуется частотно-токовый способ управления машиной 1 переменного тока. Сигналы задания, определяющие активную и реактивную составляющие тока статора, поступают на входы блока прямого преобразования координат, входящего в состав формирователя б сигналов задания фазнЕлх токов машины переменного тока. Необходимые для координатных преобразований опорные сигналы, соответствующие фазным потокосцеплениям, формируются на выходах блока интеграторов, подключенного входами к блоку выделения фазных ЭДС. Блок .интеграторов и блок выделения фазных ЭДС также входят в состав формирователя 6 сигналов задания фазных токов На первые входы блока вьщелени я фазных ЭДС, которые являются первым трефазным входом формирователя 6 сигналов задания фазных тоКов, поступают сигналы с выходов блока 3 выделения фазных напряжений. На вторые входы блока выделения фазных ЭДС, которые .являются вторым трехфазным входом формирователя 6 сигналов задания фазных токов, поступают сигналы с датчиков 4 фазных токов, что позволяет осуществить необходимую при выделении фазных ЭДС D2 компенсацию.

На выходах блока прямого преобразования координат, являющихся выходами формирователя 6 сигналов задания фазных токов, формируются сигна лы, пропорциональные мгновенным зна чениям фазных токов машины 1 переменного тока. Эти сигналы поступают на входы блока 5 фазных релейных регуляторов и определяют переключение ключей трехфазного мостового инвертора 2. Для выделения сигналов, пропорциональных фазным напряжениям, р электроприводе используется следующий принцип. Определяются -потенциалы концов фазных обмоток (точки А,В,С, и О на фиг. 1) относительно среднего потен .циала силового питания (точка О ) и потенциалы концов одной фазной обмотки относительно среднего потен циала силового питания вычитаются друг, из друга. При этом потенциал общей точки фазных .обмоток (точка О относительно среднего потенциала силового питания определяется сумми рованием потенциалов крайних точек 1А,В и С относительно того же потенциала. Для реализации принципа выцеления фазных напряжений в электроприводе (фиг. 1) общая нулевая шина 7 соединена со средней точ. кой делителя 8 напряжения. Вычитание потенциалов крайних точек фаз машины 1 переменного тока произво дится с помощью фазных масштабирующих усилителей 9 - 11, на неинвертирующие входы которых поступают сигналы, пропорциональные потенциалам концов фазных обмоток относительно среднего потенциала силового питания, йа инвертирующие входы фаз ных усилителей 9 - 11 поступает сиг . нал, пропорциональный потенциалу общей точки фазных, обмоток относите но среднего пс5тенциала силового пит ния, который формируется на выходе сумматора 12. На выходах масштабиру щих усилителей 9 - 11 формируются п этом сигналы, пропорциональные фазным : напряжениям машины 1 переменног тока. Таким образом, в электроприводе переменного тока в отличие от извес ного вццеление фазных напряжений производится без установки дополнительных измерительньох обмоток, что обеспечивает конструктивное упрощение. Электропривод переменного тока по второму варианту (фиг. 2) работа аналогично. Дополнительно предусмот рена гальваническая развязка шин питания и управляющих цепей трехфаз ного мостового инвертора 2, а также введены масштабирующий преобразователь 13 постоянного напряжения с гальванической развязкой входных и вы ходных цепей и модель 14 трехфазного мостового инвертора. Выходные сигналы блока 5 релейных фазных регуляторов, одновременно управляют переключением силовых ключей трехфазного мостового инвертора 2 и маломощных ключей модели 14. Напряжение на шинах питания модели 14 пропорционально .напряжению силового питания; В ре.зультате потенциалы точек А,В и с (фиг. 2) относительно общей нуле вой шины 7 пропорциональны потенциаЛс1М точек А,В,С относительно среднего потенциала-силового питания. Выделение фазных напряжений производится, как и в первом варианте электропривода (фиг. 1), с помощью блока 3 вьщеления фазных напряжений, на фазные входы которого подаются выходные напряжения модели 14 мостового инвертора, то есть напряжения точек А. , в и с. В электроприводе (фиг. 1), в отдичие от известного выделение фазных напряжений также производится без установки дополнительных измерительных обмоток, что обеспечивает конструктивное упрощение. Гальваническая развязка силовых и управляющих цепей обеспечивает повышение надежности электропривода. Электропривод переменного тока по третьему варианту (фиг. 3) работает аналогично. Дополнительно предусмотрено введение блока 15 оптоэлектронной развязки, которой обеспечивает гальваническую развязку управляющих цепей модели 14 трехфазного мостового инвертора от силовых ключей трехфазного мостового инвертора 2. Блок 15 оптоэлектронной развязки позволяет синхронизировать работу ключей инвертора 2 и модели 14, что важно при использовании в трехфазном мостовом инверторе 2 силовых ключей с большими временами нарастания и спада напряжения на их коллекторнр-эмиттерных переходах. В электроприводе (фиг. 3), в отличие от известного,выделение фазных напряжений также производится без установки дополнительных измерительных обмоток, что обеспечивает конструктивное упрощение-. Гальваническая развязка силовых и управляющих цепей обеспечивает повышение надежности электропривода. Таким образом, выполнение блока выделения фазных напряжений в виде фазных масштабирующих усилителей и сумматора позволяет, в отличие от известного эле ктропривода, решить задачу формирования фазных напряжений без специальных измерительных обмоток, что конструктивно упрощает электропривод переменного тока: Введение в электропривод преобразователя постоянного напряжения, модели трехфазного мостового инвертоt)a и блока оптоэлектронной развязки обеспечивает дополнительно гальваническую развязку силовых и

угтравляквдих цепей электропривода переменного тока, что повышае надежность работы.

,«М