Асинхронный вентильный каскад Советский патент 1984 года по МПК H02P7/78 

Изобретение относится к электрот нике, в частности к электроприводу с каскадным включением асинхронных машин с использованием полупроводни ковых преобразователей, и предназна чено для различных производственных механизмов с ограниченным диапазоно регулирования частоты вращения. Известен асинхронный вентильный каскад, содержащий асинхронный дви гатель с фазным роторрм, мостовой роторный вьтрямитель, сглаживающий дроссель, резистор, шунтированный контактом, инвертор и согласукядий трансформатор СП Недостатком данного асинхронного вентильного каскада является наличи контактора, шунтирующего резистор, в силовой цепи, что уменьшает надеж ность и срок службы, так как не обе печивает ограничения бросков тока п коммутации резистора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является асинхрон- ный вентильный каскад, содержащий мостовой трехфазный выпрямитель, вход которого подключен к выводам фаз обмоток ротора, анодный вывод которого соединен с катодным вьтодо мостового трехфазного инвертора, ан ный вывод которого подключен к одно из двух выводов сглаживающего дросселя, трехфазный вывод мостового ин вертора подключен к выводам однбй обмотки трехфазного согласующего трансформатора, другая обмотка кото рого своими выводами через силовые контакты контактора подключена к вы водам обмотки статора, снабженным клеммами для подключения к сети. датчик частоты вращения, установлен ный на валу асинхронного двигателя, коммутационный блок с блоком управления, блок управления мостового трехфазного инвертора., задакяций блок и резистор 21. Недостатком известного каскада является пониженная надежность изза наличия шунтирующих контактов в силовой цепи ротора и возникновения скачков тока из-за отсутствия возможности плавного регулирования резистора. Цель изобретения - повышение надежности каскада. Поставленная цель достигается те что в асинхронный вентильный каскад содержащий мостовой трехфазный выпрямитель, вход которого подключен к выводам фаз обмоток ротора, анодный вывод которого соединен с катодным выводом мостового трехфазного инвертора, анодный вывод которого подключен к одному из двух выводов сглаживающего дросселя, трехфазный вывод мостового инвертора подключен к выводам одной обмотки трехфазного согласующего трансформатора, другая обмотка которого своими выводами через силовые контакты контактора подключена к выводам обмотки статора, снабженным клеммами для подключения к сети, датчик частоты вращения, установленный на валу асинхронного двигателя, коммутационный блок с блоком управления, блок управления мостового трехфазного инвертора, задающий блок и резистор, введены первый усилитель с одним входом и двумя выходами, второй усилитель, управляемый ключевой элемент, коммутационный блок выполнен в виде трех тиристоров, катоды которых подключены к другому выводу сглаживающего дросселя и одному выводу резистора, другой вьшод которого соединен с катодньш выводом мостового трехфазного выпрямителя, вход блока управления коммутационным блоком соединен с первым выходом первого усилителя, вход которого связан с выходом датчика частоты вращения, с которым через второй усилитель связан управляющий вход введенного ключевого элемента, через который вход первого блока управления связан с выходом задающего блока, вход которого соединен с вторым выходом первого усилителя. На фиг. 1 представлена функциональная схема асинхронного вентильного каскада; на фиг. 2 - задающий блок, Асинхронный вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, к ротору которого подключен мостовой трехфазный йьтрямитель 2, к которому подключены послеовательно соединенные резистор 3, сглаживающий дроссель 4 и мостовой трехфазный инвертор 5, соединенный через трехфазнмй согласующий трансформатор 6 с электросетью, причем к общей точке резистора 3 и сглаживающего дросселя А подключены катоды тиристоров 7-9, аноды которых подключены к фазам ротора асинхронного дни- . гателя, статор которого соединен с электросетью через силовые контакты 10 контактора или выключателя, управлякщке электроды тиристоров 7-9 соединены через блок 11 управления с первым выходом первого усилителя 12, вход которого соединен с выходом датчика 13 частоты вращения асинхронного двигателя 1, выход которого также соединен с входом второго усилителя 14, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента 15, через который вход блока 16 управления мостового трехфазного инвертора соединен с выходом задающего блока 17, вход которого соединен с вторым выходом первого усилителя 12. Тиристоры 7-9 образуют коммутационный блок с блоком 11 управления. Задающий блок 17 содержит стабилизированный источник напряжения .подклю ченный к выводам 18 и 19 потенциометрического резистора 20. Выводы 21 и образующие выход задающего блока 17, через контакты реле 23 подключены к выходу потенциометрического резистора 20, цепь питания катушки реле 23 .образует вход задающего блока 17. Асинхронный вентильный каскад функционирует следующим обргзом. В исходном положении перед пуском асинхронного двигателя 1 первый усилитель 12 настраивается на срабатывание при частоте вращения, соответству ющей нижнему диапазону регулирования Второй усилитель 14 настраивается на срабатывание при появлении некоторой заданной частоты вращения асинхронного двигателя 1. Контакты 10 контактора или-выключателя разомкнуты, тиристоры 7-9 заперты,, трансформатор 6 включен, а элементы силовой части. 2-5 вентильного каскада и его системы управления 11-23 выключены. При этом управляющий ключ 15 разомкнут и не пропускает сигнала с выхода задающего блока 17 на вход блока управления инвертором 16, движок потенциометра 20 находится в крайнем верхнем Положении, а состояние реле 23 соответствует приведенному на фиг. 2. Тогда угол управления тиристорами инвертора 5 соответствует минимальному углу oneрежения и, следовательно, максимальному значению противо-ЭДС мостового трехфазного инвертора 5. После замыкания контактов 10 на выходе мостового трехфазного выпрямителя 2 появляется напряжение, ив С1ШОВОЙ цепи элементов 2-6 асинхронного вентильного каскада протекает ток, величина которого ограничивается последовательно включенным резистором 3 и противо-ЭДС трехфазного инвертора 5. Асинхронный двигатель 1 разгоняется. При появлении частоты вращения асинхронного двигателя 1, что контролируется дат 1иком 13 частоты вращения, срабатывает второй усилитель .14 и замыкается ключевой элемент15. Дальнейший разгон асинхронного двигателя 1 осуществляется подачей и плавным регулированием напряжения задания с выхода задающего блока 17 через открытьй ключевой элемент 15 на вход блока управления инвертором 16. При увеличении от нуля напряжения задания, что соответствует минимальному углу опережения, до максимального значения, соответствующего максимальному углу опережения, противоЭДС инвертора 5 уменьшается от максимального значения до нуля, и асинхронный двигатель 1 разгоняется до частоты вращения, соответствующей нижнему диапазону регулирования. При достижении указанной частоты вращения на выходе датчика 13 частоты вращения появляется напряжение, достаточное для срабатывания первого усилителя 12, при котором переключается реле 23, и напряжение задания на выходе- задающего устройства 17 становится равным нулю, что соответствует максимальному значению противоЭДС инвертора 5, а тиристоры 7-9 коммутационного блока открываются плавно нарастающим напряжением управления с выхода блока 11. При этом происходит плавная коммутация тока с диодов катодной группы мостового трехфазного выпрямителя 2 на тиристоры 7-9 при максимальном значении противо-ЭДС инвертора 5, и пуск заканчивается, Дальнейшее регулирование частоты вращения асинхронного двигателя 1 до требуемого значения осуществляется изменением напряжения задания, подаваемого на клеммы 18 и 19 от стабилизированного источника напряжения.

В результате применения изобретения обеспечивается ограничение тока при бесконтактной коммутации резистора в силовой цепи ротора, что существенно повышает надежность работы асинхронного вентильного каскада во всех режимах.

/Х/

АСИНХРОННЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАД, содержащий мостовой трехфазный выпрямитель, вход которого подключен к выводам фаз обмоток ротора, анодньй вывод которого соединен с катодным выводом мостового трехфазного инвертора, анодный вывод которого подключен к одному из двух выводов сглаживающего дросселя, трехфазный вывод мостового инвертора подключен к выводам одной обмотки трехфазного согласующего трансформатора, другая обмотка которого своими выводами через силовые контакты контактора подключена к выводам обмотки статора, снабженным клеммами для подключения к сети, датчик частоты вращения, установленный на валу асинхронного двигателя, коммутационный блок с блоком управления, блок управления мостового трехфазного инвертора, задающий блок, резистор, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены первый усилитель с одним входом и двумя выходами, второй усилитель, управляемый г ключевой элемент, коммутационный блок выполнен в виде трех тиристоров, катоды которых подключены к другому выводу сглаживающего дросселя и одному выводу резистора, другой вывод которого соединен с.катодным выводом мостового трехфазного выпрямителя, вход блока управления коммутационным блоком соединен с первым выходом первого усилителя, вход которого связан :л с выходом датчика частоты вращения, с которым через второй усилитель свя:0 зан управляющий вход введенного клю9: чевого элемента, через который вход tifepBoro блока управления связан с выходом задающего блока, вход которого соединен с вторнм выходом первого усилителя.