Электропривод переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного управления электроприводами.

Цель изобретения - повышение энергетических характеристик и расширение диапазона регулирования частоты вращения электропривода.

На фиг. t приведена структурная схема электропривода переменного тока; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Электропривод переменного тока со- дерлсит электродвигатель 1 со статор- ной обмоткой, соединенной по схеме звезда с выведенной нейтралью, трехфазный тиристорный мостовой инвертор 2, построенный на тиристорах 3-8, первый 9 и второй 10 упр авляе- мые ключи, первую 11 и вторую 12 схемы задержки переднего фронта импульса, задающий генератор 13 несущей частоты, три пороговых элемента 14- 16, шести логических элементов 2И 17- 22, шесть генераторов 23-28 линейно- изменяющегося напряжения, шесть элементов 29-34 сравнения. Выход трехфазного тиристорного мостового инвертора 2 подключен к статорной обмотке электродвигателя 1 , первый 9 и вто- рой 10 управляемые ключи, одними силовыми выводами подключены соответственно к отрицательной и положительной шинами питания трехфазного тиристорного мостового инвертора 2, а другими силовыми выводами объединены и подключены к нейтрали статорной обмотки электродвигателя 1, выходы первой 11 и второй 12 схем задержки переднего фронта импульса подключены к отпирающим входам соответственно первого 9 и второго 10 управляемых ключей, вход первой схемы 11 задержки переднего фронта испульса объединен с первыми входами первого 17, третьего 19 и пятого 21 логических элементов 2И и с запирающим входом второго управляемого ключа 10 и подключен к прямому выходу задающего генератора 13 несущей частоты, инверсньш вьгход которого подключен к объединенным входу второй схемы 12 задержки переднего фронта импульса, запирающему входу первого управляемого ключа 9 и первым входом второго 18, четвертого 20 и шестого 22 логических элементов 2И 18, 20, 22, вторые входы первого 17, третьего 19 и пятого 21

fO

fS

20

19224 2

логических элементов 2И подключены к прямым выходам соответственно пер- вого 14, второго 15 и третьего 16 пороговых элементов, а вторые входы

5 второго 18, четвертого 20 и шестого 22 логических элементов 2И подключены к инверсным выходам соответственно первого, второго и третьего пороговых элементов 14-16, выходы первого 17, :второго 18, третьего 19, четвертого 20, пятого 21 и шестого 22 логичесг ких элементов 2И подключены к входам соответствующих генераторов 23-28 линейно-изменяющегося напряжения, выходы которых подсоединены к первым входам соответствующих элементов 29- 34 сравнения, выходы которых подключены к управляющим цепям соответствующих тиристоров 7,8, 3, 4, 5 и 6 трехфазового мостового инвертора 2, объединенные по трое вход первого порогового элемента 14 и вторьге входы первого и второго элементов 29

2г и 30 сравнения, вход второго порогового элемента 15, и вторые входы третьего и четвертого элементов 31 и 32 сравнения, вход третьего порогового элемента 16 и вторые входы пя3,, того и шестого элементов 33 и 34

сравнения предназначены для подключения к задатчику трехфазных синусоидальных сигналов.

Изобретение позволяет в трехфазном тиристорном мостовом инверторе получить напряжения, по форме близкие к синусоидальным за счет использования широтно-импульсной модуляции, чтс позволяет увеличить плавность вращения ротора электродвигателя, улучшить гармонический состав напряжения, использовать в качестве выпрямителя мост из неуправляемых вентилей, что повьш1ает Cos ц, уменьшает помехи в сети, улучшает режим работы ключей, поскольку при изменении выходного напряжения напряжение в звене постоянного тока неизменно и т.д.

Пороговые элементы 14-16 предна з- начены для преобразования синусоидального напряжения в прямоугольные сигналы, длительностью равные полупериоду синусоиды. Генератор 13 несущей частоты служит для получения двуполярных прямоугольных импульсов

скважностью Меандр, частотой, рав- , ной частоте коммутации инвертора, логические элементы 2И 17-22 предназначены для получения импульсов.

35

40

45

50

определяемых частотой генератора 13 несущей частоты и полярностью сигналов порогового элемента. Генераторы 23-28 линейно изменяющегося напряжения предназначены для получения нап- ряжения пилообразной формы длительностью и полярностью определяемые сигналами элементов 2И, имеющие прямой фронт и линейно изменяющийся спад импульсов. Элементы 29-34 срав- нения, предназначены для определения точек коммутации инвертора 2 путем сравнения синусоидального напряжения сигналов генератора линейно изменяющегося напряжения. Схемы 1 1 и 12 за- держки переднего фронта импульса предназначены для получения возможности включения одного из ключей 9 и 10 после окончания процесса коммутации другого ключа во избежание сквозного короткого замыкания.

На фиг. 2 показаны форма синусоидального напряжения U, подаваемого на вход порогового элемента 14, форма выходного напряжения пороговог элемента 14 U , U - формы выходного напряжения генератора несущей частоты, и , Ц. - формы сигналов схем задержки переднего фронта импульса, Ujj , Uj -, и - формы напряже НИИ, подаваемых на входы элементов сравнения 23, 24, А, В, С - формы напряжений на фазах статорной обмотки электродвигателя.

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Предположим, в начальный момент времени открыты тиристор 7, тиристор 5 и ключ 9, ток перетекает через фазы А и С статорной обмотки электро двигателя 1. Б следующий момент вре- ключ 9 запирается, ток через фазы А и С прекращается, тиристоры 7 и 5 запираются. Затем открывается ключ 10, тиристор 4, ток протекает через фазу в статорной обмотки машины переменного тока. В следующий момент времени запирается ключ 10, ток через фазу 8 прекращается, тиристор 4 запирается. Б следующий момент времени открывается ключ 9, затем отпирается тиристор 7, ток протекает через фазу А статорной обмотки машины переменного тока, отпирается тиристор 5, ток протекает через фазу С обмотки машины. Затем запирается ключ 9, ток через фазы А и С прекращается и т.д.

С каждым открыванием длительность включения тиристора 7 увеличивается, затем начинает уменьшаться, среднее напряжение в фазе л изменяется по синусоидальному закону. При снижении среднего значения напряжения фазы А до нуля перестает отпираться тиристор 7, начинает отпираться тиристор 8 для формирования отрицательной полуволны напряжения. С каждым отпиранием длительность включения тИристо- ра 4 уменьшается по синусоидальному закону, при снижении среднего значения напряжения в фазе б до нуля вместо тиристора 4 начинает отпираться тиристор 3 для формирования положительной полуволны напряжения. С каждым отпиранием длительность включени тиристора 5 уменьшается по синусоидальному закону при снижении среднего значения напряжения в фазе с до нуля вместо тиристора 5 начинает отпираться тиристор 6 для формирования отрицательной полуволны напряжения.

Таким образом, при достаточной простоте реализации за счет питания электродвигателя напряжением, близким по форме к синусоидальному, обеспечиваются высокие энергетические характеристики электропривода, широкий диапазон регулирования частоты вращения, плавность вращения электродвигателя на частотах от десятых долей Герца и выше.

Формула изобретения I

Электропривод переменного тока, содержащий электродвигатель со ста-. торной обмоткой, соединенной по схеме звезда с выведенной нейтралью, трехфазный тиристорный мостовой инвертор, выходы которого подключены к статорной обмотке электродвигателя, первый и второй управляемые ключи с запирающими и управляющими входами каждый, одни силовые выводы управляемых ключей подключены соответственно к отрицательной и положительной шинам питания трехфазного тиристор- ного мостового инвертора, а вторые силовые выводы первого и второго управляемых ключей объединены и подключены к нейтрали статорной обмотки электродвигателя шесть логических элементов 2И, первый пороговый элемент, два генератора линейно-изменя- кяцегося напряжения, первую и вторую

. 5

схемы задержки переднего фронта импульса, выходы которых подключены к отпирающим входам соответственно первого и второго управляемых ключе отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, расширения диапазона регулирования частоты вращения, в него введен1 11 второй и третий пороговые эл|1м е,ы, четыре генератора линейно й змейя-ющегрся напряжения, шесть элементов сравнения, задающий генератор нес уд ей частоты с прямым и инверсньгм вьрсрдами, прямой выход которого подключен к первым входам первого, третьего и пятого логических элементов 2И, входу первой схемы задержки переднего фронта импульса и запирающему входу второго управляемого ключа, инверсный выход задающего генератора несущей частоты подключен к первым входам второго, четвертого и шестого логических элементов 2И, входу второй схемы задержки переднего фронта импульса и запирающему входу первого управляемого ключа, вторые входы первого, третьего и пятого логических элементов 2И

W

192246

подключены к прямым выходам соответственно первого, второго и третьего пороговых элементов, а вторые входы второго, четвертого и шестого логи- 5 ческих элементов 2И подключены к

инверсным выходам соответственно первого, второго и третьего пороговых элементов, вькоды всех шести логических элементов 2И подключены соответственно ко входам генераторов линейно изменяющегося напряжения,, выходы которых подсоединены к первым входам соответствующих элементов сравнения, выходы которых подключены к управля- f5 ющим цецям соответствующих тиристоров трехфазного мостового инвертора, объединенные по трое вход первого порогового элемента и вторые входы первого и второго элементов сравнения, вход второго порогового элемента и вторые входы третьего и четвертого элементов сравнения, вход третьего порогового элемента и вторые входы пятого и шестого элементов сравнения предназначены для подключения к задатчику трехфазных синусоидальных сигналов .

20

5

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотного управления электроприводами. Целью изобретения является повышение энергетических характеристик и расширение диапазона регулирования частоты вращения электропривода. Цель достигается за счет введения двух пороговых элементов 15 и 16, четырех генераторов 23-26 линейно изменяющегося напряжения, шести элементов сравнения 29-34 задающего генератора несущей частоты. Обеспечивается питание электродвигателя напряжением близким к синусоидальному, и достижение высоких энергетических характеристик электропривода, широкого диапазона регулирования частоты вращения, плавности вращения электродвигателя на частотах от десятых долей Герца и вьше. 2 ил. с s (Л