Электропривод переменного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P7/62 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления частотой вращения мощных синхронных электродвигателей Целью изобретения является расширение области применения. На чертеже показана структурная схема электропривода переменного ток Электропривод переменного тока со держит управляемый выпрямитель 1 с входными клеммами для подключения к сети переменньго тока и выходными клеммами постоянного тока, зависимый инвертор 2 с входными клеммами постоянного тока и выходными клеммами переменного тока для подключения фазных обмоток синхронного электродвигателя 3, первый дроссель 4, включенный между одной выходной клем мой постоянного тока управляемого выпрямителя 1 и одной входной клеммо постоянного тока зависимого инвертора 2, второй дроссель .5, включенный между другой выходной клеммой постоянного тока управляемого выпрямителя 1 и другой входной клеммой постоянного тока зависимого инвертора контактор с коммутационными элементами 6, включенными между входньши клеммами переменного тока управляем го выпрямителя 1 и выходными клемма ми переменного тока зависимого инвертора 2, выключатель 7, предназна ченный для подключения к выходным клеммам постоянного тока управляемо выпрямителя 1, источника 8 энергии постоянного тока, пять тиристоров 9-13 и коммутирующий конденсатор 14 Аноды первого и второго тиристоров 9 и 10 объединены и подключены к од ной входной клемме постоянного тока зависимого инвертора 2, катод перво го .тиристора 9 и одна обкладка комм тирующего конденсатора 14 объединен и подключены к одной выходной клемм постоянного тока управляемого выпря мителя 1. Катоды третьего и четвертого тиристоров 11, 12 и анод пятого тиристора 13 объединены и подклю чены к другой входной клемме постоянного тока зависимого инвертора 2, анод четвертого тиристора 12 подклю чен к другой выходной клемме постоянного тока управляемого вьшрямителя 1. Катоды второго и пятого тиристоров 10 и 13,анод третьего тиристора 11 и другая обкладка коммутирующего конденсатора 14 объединены. Изобретение позволяет обеспечитьуправление частотой вращения синхронного электродвигателя при питаНИИ статического преобразователя как от сети переменного, так и от сети постоянного тока, что необходимо в системах гарантированного электроснабжения, когда при длительных перерывах питания от сети переменного тока используется переключение на питание от сети постоянного тока,, в частности от аккумуляторных батарей. Электропривод работает следующим образом. При прерывании питания переменно го тока статический преобразователь переключают на питание от источников 8 энергии постоянного тока,.для чего включают выключатель 7 и контактор, который своим коммутационными элементами 6 объединяет соответствующие клеммы переменного тока управляемого выпрямителя 1 и зависимого инвертора 2. В результате управляемый выпрямитель 1 по переменному току оказывается подключенным к фазным обмоткам электродвигателя 3, а тиристоры его начинают выполнять функции обратных вентилей по отношению к тиристорам зависимого инвертора 2, Коммутация тиристоров зависимого инвертора 2 осуществляется за счет прерывания тока через них, что достигается попеременным включением тиристоров 10, 11 и соединением при :их помощи коммутирующего конденсатора 14 или параллельно дросселю 4 или параллельно последовательно включенным дросселям 5 и источнику 8 постоянного тока. Полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе 14 при этом такова, что к проводя-. щему тиристору выключаемой группы зависимого инвертора 2 через обратный тиристор соответствующей группы управляемого выпрямителя 1 прикладывается обратное напряжение, а ток через дроссель 4 или 5, соединяющий выключаемую группу зависимого инвертора 2 с источником 8 постоянного тока, переключается вначале в контур, образованный коммутирующим конденсатором 14 и тиристором 10 или 11, а затем,в короткозамкнутую цепь, образованную шунтирующим тиристором 9 или 12. Включение тиристоров 9 и 12 обеспечивает ограничение напряжения коммутирующего конденсатора 14 на 3 требуемом уровне. Ток в некоммутируемой группе тиристоров инвертора замыкается через соответствующий тиристор обратной группы управляемого выпрямителя 1 и включенный меж ду этими группами дроссель 4 или 5. Отличие между тактами коммутации, заключающееся в том, что на одном такте источник 8 постоянного тока оказывается включенным в контур перезаряда конденсатора 14, а на другом такте - нет, компенсируется заданием одинаковых задержек на включение тиристоров 12 и 9 относительно моментов включения тиристоров 11 и 10.- В результате предкоммутационные уровни напряжения коммутирующег конденсатора 14 устанавливаются в ..зависимости от такта отличными друг от друга на величину напряжения источника 8, а результирующее начальн напряжение, прикладываемое к запира мому тиристору, на обоих тактах оказывается одним и тем же, так же как время, предоставляемое данному тиристору на восстановление запираюощх свойств. Данный вариант орга низации контура искусственной конденсаторной коммутации отличается минимальным числом дополнительных элементов относительно состава пре.образователя частоты, необходимого для питания от источника переменного тока, однако он позволяет обеспе чить коммутацию тиристоров зависимо инвертора 2 при номинальном и даже перегрузочном значениях пускового т ка, начиная с нулевой частоты враще ния двигателя. Кроме того, устройст во предоставляет возможность не только коммутировать ток между тири торами зависимого инвертора 2, но и широтно-импульсным способом регулировать его величину на интервалах проводимости каждого из этих ТИРИСторов. Электропривод позволяет также расширить диапазон регулирования частоты вращения синхронного электр двигателя в области низких частот вращения при питании от сети переме ного тока. В этом случае выключател 7 и коммутационные элементы 6 разом кнуты. Переменный ток выпрямляется выпрямителем 1, сглаживается дрос- селями 4, 5 и инвертируется зависимым инвертором 2 поочередно с часто той, соответствующей частоте враще124ния электродвигателя 3, протекая через его фазные обмотки. Коммутация тиристоров зависимого инвертора 2 в основных режимах работы осуществляется за счет ЭДС синхронного электродвигателя 3. В диапазоне низких частот вращения, когда величины ЭДС двигателя недостаточны для коммутации тока инвертора 2, переключение тиристоров последнего происходит в результате прерывания тока выпрямителя 1, который для ускорения этого процесса переводится в инверторный режим. Одновременно включаются шунтирующие тиристоры 9, 12 и и энергия, запасенная в дросселях :4, 5, не сбрасывается в сеть, а сохраняется в результате образования при помощи упомянутых тиристоров двух короткозамкнутых контуров с малыми потерями. Конденсатор 14 и тиристоры .10, 11 могут быть использованы для ускорения процесса прерывания тока через тиристоры инвертора 2 при помощи выпрямителя 1 путем обеспечения мгновенного изменения полярности напряжения на выходе последнего. На среднр1Х и высоких частотах вращения электродвигателя 3 конденсатор 14 посредством тиристоров 11 и 12 может быть включен в диагональ между выпрямителем 1 и инвертором 2, способствуя подавлению коммутационных гармоник как со стороны двигателя, так и со стороны питающей сети. Таким образом, обеспечивается расширение области использования известного электропривода переменного тока с синхронным электродвигателем. Достигается это введением минимального числа дополнительных элементов при максимальном использовании оборудования исходной схемы. Кроме того, и исходная схема в своем штатном варианте применения приобретает дополнительные полезные свойства (ускоряется процесс сетевой коммутации инвертора и уменьшается вредное влияние преобразователя частоты на питающую сеть переменного тока и на синхронный электродвигатель). Формула изобретения Электропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель, управляемый выпрямитель с входными клеммами, предназначенными для подключения к сети переменного тока, и выходными клеммами постоянно го тока, зависимый инвертор с входными клеммами постоянного тока и выходными клеммАми переменного тока, соединенными с фазными обмотками синхронного электродвигателя, коммутирующий конденсатор, первый и второй тиристоры и первый дроссель, подключенный между одной выходной клеммой постоянного тока управляемого выпрямителя и одной входной клеммой постоянного тока зависимого инвертора, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены третий, четвертый и пятый тиристоры, второй дроссель, выключатель и контактор с коммутационными элементами, включенными между входными клеммами перемен ного тока управляемого вьтрямителя и выходными клеммами переменного тока зависимого инвертора, между дру гой выходной клеммой постоянного тока управляемого вьптрямителя и дру12ftгой входной клеммой зависимого инвертора включен второй дроссель, аноды первого и второго тиристоров объединены и подключены к одной входной клемме постоянного тока зависимого инвертора, катод первого тиристора соединен с одной обкладкой коммутирующего конденсатора и подключен к одной выходной клемме постоянного тока управляемого выпрямителя, катоды третьего и четвертого тиристоров и анод пятого тиристора объединены и подключены к другой входной клемме постоянного тока зависимого инвертора, анод четвертого тиристора подключен к другой выходной клемме постоянного тока управляемого выпрямителя, катоды второго и пятого тиристоров, анод третьего тиристора и другая обкладка Коммутирующего конденсатора объединены, одни выводы выключателя подключены к выходным клеммам постоянного тока управляемого выпрямителя, другие вьшоды выключателя снабжены клеммами для подключения к источнику энергии постоянного тока.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления частотой вращения мощного синхранного двигателя. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения работы статического преобразователя частоты при питании от источников переменного и постоянного токов и.максимальном использовании состава оборудования в обоих вариантах / питания. Устройство содержит последовательно включенные управляемый выпрямитель 1, дроссель 4 и зависимый инвертор 2, а также коммутирующие конденсатор 14 и тиристоры 10 и 1Ь При питании от источника переменного тока контактор 6 и автоматический выключатель 7 разомкнуты. На низких скоростях вращения конденсатор 14, тиристоры 9-12 обеспечивают ускорение изменения знака напряжения на выходе выпрямителя во время коммутации инвертора 2. На высоких скоростях вращения включают тиристоры 11 и 13 . для фильтрации гармоник питакяцей сеW ти и двигателя. При питании от источника постоянного тока 8 контакс тор 6 и выключатель 7 замкнуты, тиристоры выпрямителя 1 выполняют функции обратных вентилей инвертора 2. Элементы 4, 5, 9, 10, 11, 12 1C контура коммутации обеспечивают Ч поочередную коммутацию групп инвертора 2,а также широтно-импульсное регу4 лирование напряжение двигателя ЗЛил. .