Асинхронный вентильный каскад Советский патент 1986 года по МПК H02P7/74 

согласующего трансформатора 5. Устройство содержит асинхронный двигатель 1, выпрямитель 2, сглаживающий дроссель 3. В роторную цепь вводится добавочная ЭДС, создаваемая инверторами 4, изменением которой регулируется частота вращения асинхронного двигателя. Для улучшения энергетических показателей путем уменьшения амплитуды пульсаций выпрямленного тока противо-ЭДС инвертора 4 формируется в виде импульсов

следующих с повышенной по сравнению с промышленной частотой питания. Для того, чтобы амплитуды отдельных пульсаций выпрямленного тока бьши между собой, для всех импульсов противо-ЭДС поддерживаются равными между собой интегралы разности ЭДС инвертора и выпрямленной ЭДС ротора за время импульса. Это является достаточным условием уменьшения тока на одинаковую величину в течение каждого импульса противо-ЭДС.2и

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах вентиляторов, насосов и компрессоров. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения пульсаций выпрямленного тока. В асинхронном вентильном каскаде изменением частоты следования импульсов во всем диапазоне изменения противо-ЭДС обеспечивается уменьшение пульсаций выпрямленного тока ротора асинхронного двигателя, что улучшает его использование, за счет уменьi шения потерь электроэнергии и улуч(Л шения условий работы дросселя 3 и с 5

«

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропривода механизмов с вентиляторной харак,теристикой с ограниченным дд апазоном регулирования частоты вращения, например вентиляторов насосов и компрессоров.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения пульсаций выпрямленного тока.

На фиг.-1 изображена функциональная схема электропривода по системе асинхронный вентильный каскадj на фиг.2 - временные диаграммы, пояснящие работу устройства.

Асинхронный вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, выводы обмоток ротора которого через выпрямитель 2 и дроссель 3 связаны с силовым входом инвертора 4, выход которого через согласующий трансформатор 5 связан с выводами обмоток статора асинхронного двигателя 1. Управляющий вход инвертора 4 соединен с выходом первого блока 6 формирования импульсов с двумя- входами, один из которых соединен с блоком 7 синхронизации с сетью. Управляемый переключатель 8 двумя силовьми выводами подключен параллельно силовому входу инвертора 4, а двумя входами соединен соответственно с выходами BTOpoio 9 и .третьего 10 блоков формирования импульсов. Первый 11 и второй 12 интеграторы подключены двумя силовыми выводами параллельно выходу выпрямителя, а третий интегратор 13 двумя силовыми выводами подключен параллельно силовому входу инвертора

4 Второй блок 14 задания выходом соединен с первым входом второго нуль-органа 15, второй и третий входы которого связаны соответственно с выходами второго 12 и третьего 13 интеграторов, а выход второго нульоргана. 15 соединен с входом второго блока 9 формирования импульсов, выход которого соединен с управляюпрм входом первого интегратора 11,

Первый блок.16 задания выходом соединен с входом первого нуль-органа 17, выход которого соединен с входом первого блока 6 формирования импульсов и входом третьего блока

10 формирования импульсов, выход которого соединен с управляющими входами второго 12 и третьего 13 интеграторов. Входы блоков 14 и 16 задания соедине1Л) между собой н свя-заны с выходом источника 18 управляющего напряжения .

На фиг.2 обозначены временные диаграммы выпрямленной ЭДС 19 ротоQ ра и противо-ЭДС 20 инвертора, 1 вьшрямленный ток ротора, U, - импульсы на выходе первого блока 6 формирования импульсов, U - импульсы на вьЕкоде второго блока 9 формиро вания импульсов, U - импульсы на выходе третьего блока 10 формирования импульсов, tg-t - временный интервал между импульсами Ug и U,о на выходах второго 9 и третьего 10 блоков формирования импульсов. Асинхронный вентильный каскад работает следующим образом. Ток ротора асинхронного двигателя 1 выпрямляется выпрямителем 2 и сглаживается дросселем 3. В роторну цепь вводится добавочная ЭДС 20,соз даваемая инвертором 4. Для согласования напряжения сети и выпрямленно го напряжения ротора асинхронного двигателя 1 установлен согласующий трансформатор 5. Изменением противо-ЭДС 20 регулируется частота вращения асинхронного двигателя. Для улучшения энергет; твских показателей путем уменьшения амплитуды пуль саций выпрямленного тока Ij противо-ЭДС 20 инвертора 4 формируется в виде импульсов, следующих с повышен ной по сравнению с промьшшенной час тотой питания. Для того, чтобы амплитуды отдельных пульсаций выпрямленного тока Ij были равны между со бой, для всех импульсов противо-ЭДС 20 поддерживаются равными между собой интегралы разности ЭДС 20 инвертора и выпрямленной ЭДС 19 ротор за время импульса. Это является дос таточным условием уменьшения тока н одинаковую величину в течение каждого ияпульса противо-ЭДС (время О + t , фиг.2). Для пауз между импульсами противо-ЭДС 20 поддерживаются равными интегралы выпрямленной ЭДС 19 ротора за время паузы (время tj + tj). Это необходимо для того, чтобы за время каждого отключения инвертора 4 ток Ij возрастал на одинаковую величину. Данные условия в процессе управления осуществляются следуюпщм образом. В момент подключения инвертора 4 третий интегратор 13 сбрасывается и начинает вырабатывать сигнал, про порциональный интегралу от противо-ЭДС 20 инвертора 4 по времени. Одновременно сбрасывается второй интегратор 12 и начинает вьфабатывать сигнал, пропорциональный интегралу от выпрямленной ЭДС 19 ротора асинхронного двига-теля 1 по времени (интегратор 11 также выра;батывает сигнал, но в рассматриваемом интервале времени он не влияет на работу устройства). Разность двух сигналов подается на нуль-орган 15, где сравнивается с сигналом от второго блока 14 задания, величина которого зависит от поступающего на блок 14 задания управляющего напряжения. Когда величина указанной разности равна сигналу от первого блока 14 задания, нуль-орган 15 срабатывает и вьщает сигнал на блок 9 формирования импульсов,который, в свою очередь, подает сигнал на сброс первого интегратора 11 и включение управляемого переключателя 8. Ток iq из инвертора 4 переходит под действием ЭДС 20 инвертора 4 в переключатель 8 (t , фиг.2) и начинает нарастать. Первый интегратор 11 вырабатывает сигнал, пропорциональный интегралу от ЭДС 19 ротора по времени,который подается на нуль-орган 17, где сравнивается с сигналом от блока 16 задания. В момент равенства этих сигналов срабатывает нуль-орган 17 и запускает блок 10 формирования импульсов, а также блок 6 формирования импульсов управления инвертором 4. Переключатель 8 отключается, ток 1 переходит в инвертор 4, интеграторы 12 и 13 сбрасываются (tj, фиг.2). Блок 7 синхронизации с сетью осуществляет распределение импульсов управления между тиристорами трехфазной мостовой схемы инвертора 4 в зависимости от соотношения напряжений в фазах согласующего трансформатора 5 в момент подачи управляющего импульса. При необходимости регулирования частоты вращения асинхронного двигаеля 1 изменяют напряжение управлеия Uy источника 18. Это приводит изменению сигнала от задания блоов 14 и 16. В первую очередь измеяется сигнал на выходе блока 14 адания, т.е. ширина импульса протио-ЭДС 20, а сигнал от блока 16 заания сохраняется постоянным и равым такой величине, которая являетя достаточной длительностью пауы для восстановления запирающих войств тиристоров инвертора 4. Это оздает максимальную частоту следоания импульсов во всем диапазоне зменения противо-ЭДС и, следоваельно, наименьшие пульсации тоа Ig . Только тогда, когда уменьшеие ширины импульсов противо-ЭДС; 0 начинает ограничиваться необходимым временем переходных процессов, дальнейшее уменьшение противо-ЭДС 20 производится за счет уве личения длительности паузы между импульсами (сигнала от блока 16 заДания). Таким Образом достигается ограничение пульсаций выпрямленного тока Ijj ротора асинхронного двигателя 1, что улучшает его использование з счет уменьшения потерь электроэнергии, а повышенная частота улучшает условия работы дросселя 3 и согласу щего трансформатора 5, Снижается ве роятность перехода асинхронного вен тильного каскада в режим прерывистых токов. Формула изобретения Асинхронный вентильный каскад, содержащий асинхронньй двигатель с фазньм ротором, выводы обмоток ротора которого через выпрямитель и дроссель, связаны с силовым входом инвертора, выход которого через сог ласзпощий трансформатор связан с сетевыми выводами обмотки статора асинхронного двигателя, управляюшрй вход инвертора соединен с выходом первого блока формирования импульсо с двумя входами, первый из которых соединен с выходом блока синхрониза ции с сетью, источник управляющего напряжения, управляемый переключатель, силовыми выводами шунтирующий силовой вход инвертора и соединенны первым управляющим входом с выходом второго блока формирования импульсов, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, в него введены третий блок формирования импульсов, три интегратора, каждый из которых снабжен двумя силовыми выводами, управляющим входом и выходом,первый нуль-орган с двумя входами и выхо- : дом, второй нуль-орган с тремя входами и выходом, два блока задания, входы которых соединены между собой и связаны с источником управляющего напряжения, управляемый переключатель снабжен вторьм управляющим входом, выход первого блока задания соединен с первым входом первого нуль-органа, выход которого соединен с входами первого и третьего блоков формирований импульсов, выход последнего из которых связан с входами второго и третьего интеграторов и с вторым управляющим входом управляемого переключателя, выход второго блока задания соединен с первым входом второго нуль-органа, выход которого соединен с входом второго блока формирования импульсов, выход которого соединен с управляющим входом первого интегратора, ёыход которого соединен с вторым входом первого нуль-органа, выходы второго и третьего интеграторов соединены с соответствуюш 1ми двумя входами второго нуль-органа, первый и второй интеграторы силовыми выводами подключены параллельно выходу выпрямителя, третий интегратор силовыми выводами подключен параллельно силовому входу инвертора.

i II i i i ii |i if }i

I . I. I 11 I 11 t I It I . О 14I I 1 I IIll ll II IIll I I,II I ll liilljl Mlj I llIllll M)|l| |l} l| II I l| ll|i |i I II IIII II ИII tlI I ,4 ммпиh n IIn и ih hlihi 111 i иг Фиг.г