Асинхронный вентильный каскад Советский патент 1987 года по МПК H02P7/74 

13

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в эJ pктpoпpивoдax мощных центробежных насрсов в промьшшенности и коммунальном хозяйстве.

Целью изобретения является повы- шение энергетических показателей путем снижения потерь активной составляющей мощности.

На чертеже представлена схема асинхронного вентильного каскада.

Асинхронный вентильный каскад содержит трехфазный асинхронный электродвигатель 1, роторная обмотка кото- рого подключена на входе моо гового выпрямителя 2, анодный вывод которого подключен к общей точке соединения катодов первой группы тиристоров 3-5 и второй группы тиристоров 6-8, тран- сформатор, первичная обмотка которого предназначена для подключения к источнику питания, вторичная обмотка 9 тансформатора одними выводами прдклю- чена к анодам первой группы тиристо- ров 3-5 и катодам третьей группы тиристоров 10-12, другие выводы вторичной обмотки 9 трансформатора подключены к анодам второй группы тиристоров 6-8 и катодам четвертой группы тиристоров 13-15, трехобмоточный сглаживающий дроссель, один вывод первой, обмотки 16 которого подключен к общей точке соединения анодов четвертой группы тиристоров 13-15 и к катоду первого дополнительного тиристора 17, один вывод второй обмотки 18 сглаживающего дросселя подключен к общей точке соединения анодов третьей труппы тиристоров 10-12 и к катоду второго дополнительного тиристора 19, аноды первого и второго дополнительных тиристоров 17, 19 объединены и подключены к одному вьгаоду третьей обмотки 20 сглаживающего дросселя, выход первого блока 21 управления подключен соответственно к управляющим электродам первой группы тиристоров 3-5 и четвертой группы тиристоров 13-15, выход второго блока 22 управления подключен соответственно к управляющим электродам второй группы тиристоров 6-8 и уре- тьей группы тиристоров 10-12 выход третьего блока 23 управления подклю- чен к управляющим электродам первого и второго дополнительных тиристоров 17, 19, катодный вывод мостового выпрямителя 2 через датчик 24 полного

73

выпрямленного тока ротора подключен к другому выводу третьей обмотки 20 сглаживающего дросселя и к входам двух датчиков 25, 26 разветвленного выпрямленного тока ротора, выходы которых подключены соответственно к первым выводам двух резисторов 27, 28, шунтируемых управляемыми ключевыми элементами 29, 30 соответственно, вторые выводы двух резисторов 27, 28 подключены соответственно к другим выводам первой 16 и второй 18 обмоток дросселя насыщения, выход датчика 24 полного выпрямленного тока ротора и выходы датчиков 25, 26 разветвленного выпрямленного тока ротора подключены соответственно к первым и вторым входам пи-регуляторов 31 и 32, выходы которых через соответствующие интеграторы 33, 34 подключены к первым входам соответствующих компараторов 35, 36, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков 37, 38 управления включением ключевых элементов 29, 30, вторые входы двух компараторов 35, 36 соединены с выходами соответствующих генераторов 39, 40 пилообразного напряжения, входы которых соединены с выходами соответствующих блоков 41, 42 управления отключением управляемых ключевых элементов 29, 30, входы которых подключены к выходам первого 21 rf второго 22 блоков управления соответственно.

Устройство работает следующим образом. I

Ток ротора асинхронного двигателя 1 выпрямляется выпрямителем 2. Выпрямленный ток разветвляется на три фазы звена постоянного тока, которые сглаживаются обмотками 16, 18j 20 дросселя. Все три фазы звена постоянного тока могут соединяться с каждой фазой вторичных обмоток 9 трансформатора и через первичную обмотку трансформатора отдавать энергию скольжения асинхронного двигателя 1 в сеть.

Две первою фазы звена постоянного тока подключаются к фазам трансформатора в течение 120 зл.град., третья фаза звена постоянного тока - в течение 60 эл.град.

Наложение тока одной фазы звена постоянного тока на ток другой в фазе вторичной стороны трансформатора создает амплитудную модуляцию инвертируемого тока, соотношение ступеней в которой желательно поддерживать опти

313

мальным для снижения доли высших гармоник в инвертируемом токе. Для это- го в первые фазы звена постоянного тока вводят резисторы 27, 28, Среднее падение напряжения на дополнительных сопротивлениях регулируют широтно- импулБсным способом с помощью управляемых ключей 29, 30. Таким образом компенсируется разность в средних значениях противоЭДС для первых двух фаз звена постоянного тока и третьей

Оптимальное соотношение между токами в фазах звена постоянного тока (ступенями амплитудно-модулированного тока) поддерживается следующим обра- зом.

Одновременно с управляющими импульсами на соответствующие тиристоры блоков 21, 22 управления тиристорами подают сигнал на блоки 41, 42 управления отключением ключевых элементов, которые отключают управляемые ключевые элементы 29, 30. Продолжительность включения в цепь звена постоянного тока резистора определяется частью схемы, состоящей из датчиков 24-26, пи-регуляторов 31, 32, тиристоров 33, 34, компараторов 35, 36, генераторов 39, 40 пилообразного напряжения, блоков 37, 38 включения управляемых ключевых элементов. Работу этой части схемы рассмотрим на примере регулирования продолжительности включения регистра 27.

Датчик 24 полного выпрямленного тока ротора и датчик 25 разветвленного тока ротора первой фазы подают сигнал, пропорциональный соответствующему току, на пи-регулятор 32. Если ток в первой фазе звена постоянного тока составляет такую долю выпрямленного тока ротора, которая соответствует оптимальному соотношению ступеней в инвертируемом токе, то пи-регулятор 32 не оказьшает воздействия на интегратор 34. Например, если ток в первой фазе звена постоянного тока меньше, чем необходимо, этот сигнал приводит к снижению нап- ряжения на выходе ПИ-регулятора 34. Это приводит к тому, что компаратор 36, на который также подается напряжение от генератора 39 пилообразного напряжения, раньше подает сигнал на блок 38, который включает урравляемы ключевой элемент 38, тем самым снижая среднее напряжение на резисторе 27 и увеличивая ток в рассматриваемо

734

фазе. Снижение напряжения интегратора 34, а следовательно, и рост тока в фазе продолжается до тех пор, пока соотношение между выпрямленным током ротора и током первой фазы звена постоянного тока не станет оптимальным. Блок 21, подавая сигнал на блок 41 и через него на сброс генератора 39 пилообразного напряжения, задает частоту подключения резистора 27, равную частоте коммутации тока в первой фазе (через каждые 120 эл.град.). Регулирование тока во второй фазе звена постоянного тока производится аналогично.

Поскольку подключение дополнительного сопротивления производится в момент коммутации тока в фазе, т.е. в момент минимального мгновенного значения противоЭДС в данной фазе, то падение напряжения на резисторе снижает пульсации противоЭДС при небольших ее средних значениях, что приводит к снижению пульсаций выпрямленного тока роторА, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на энергетических показателях электропривода. Применение трехфазного звена постоянного тока позволяет уменьшить число резисторов, а следовательно, величину потерь по сравнению с шестифазной при использовании того же принципа перераспределения токов.

Таким образом, переход к трехфазному звену постоянного тока и подключение дополнительного сопротивления в момент, когда мгновенное значение противоЭДС минимально, снижает пульсации выпрямленного тока ротора по сравнению с прототипом. Автоматическое поддержание оптимального соотношения ступеней в инвертирующем токе делает схему нечувствительной к изменению параметров элементов силовой части.

ормула изобретения

Асинхронный вентильный каскад,соержащий трехфазный асинхронный электродвигатель, роторная обмотка-котоого подключена на вход мостового вы,- рлмителя, анодный вывод которого одключен к общей точке соединения атодов йервой и второй групп тирисоров, трансформатор, первичная об- отка которого соединена ж звезду и редназначена для подключения к ис

5

точнику питания, вторичная обмотка трансформатора одними вьшодами подключена к анодам первой группы тиристоров и к катодам третьей группы тиристоров, другие вьшоды вторичной обмотки трансформатора подключены к анодам вторых трех тиристоров и к катодам четвертой rpynmi тиристоров, трехобмоточный дроссель, один вывод первой обмотки которого подключен к общей точке соединения анодов четвертых трех тиристоров и к катоду первого дополнительного тиристора, один вьгаод второй обмотки сглаживаю- щего дросселя подключен к общей точке соединения анодов третьей группы тиристоров и к катоду второго дополнительного тиристора, аноды первого и второго дополнительных -тиристоров о.бъединены и подключены к одному выводу третьей обмотки сглаживающего дросселя, выход первого блока управления подключен соответственно к управляющим электродам первой и четвертой групп тиристоров, выход второго блока управления подключен соответственно к управляющим электродам второй и третьей групп тиристоров, выход третьего блока управле ния подключен к управляющим электродам первого и второго дополнительны тиристоров, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей тутем снижения потерь активной составляющей мощности, в него введены два резистора два управляемых ключевых элемента, датчик полного выпрямленного тока ротора, два датчика разветвленного

выпрямленного тока ротора, два ро

1

5 о

5

0

736

тора, два ПИ-регулятора, два интегратора, два компаратора, два генератора пилообразного напряжения, два блока управления включением и два блока управления выключением управляемых ключевых элементов, катодный вывод мостового выпрямителя через датчик полного выпрямленного тока ротора подключен к другому выводу третьей обмотки сглаживающего дросселя и к входам двух датчиков разветвленного вьшрямленного тока ротора, выходы которых подключены соответственно к первым выводам двух резисторов , шунтируемых управляемыми ключе- вьгми элементами соответственно, вто- рые выводы двух резисторов подключены соответственно к другим вьгоодам первой и второй обмоток дросселя насыщения, выход датчика полного выпрямленного тока ротора подключен к пер-, вым входам двух ПИ-регуляторов, а выходы .датчиков разветвленного выпрямленного тока ротора подключены соответственно к вторым входам ПИ-регуля- торов, выходы которых через соответствующие интеграторы подключены к первым входам соответствующих компараторов , выходы которых подключены к входам соответствующих блоков управления включением ключевых элементов, вторые входы .компараторов соединены с выходами соответствующих генераторов пилообразного напряжения, входы которых соединены с выходами соответствующих блоков управления отключением управляемых ключевых элементов, входы которых подключены к . выходам первого и второго блоков управления соответственно.

Lrw

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах мощных центробежных насосов в промышленности и коммунальном хозяйстве. Целью изобретения является повьппение энергетических показателей путем снижения потерь активной составляющей мощности. Цель достигается тем, что подключение дополнительных резисторов производится в момент коммутации тока в фазе, т.е. момент минимального значения противоЭДС в данной фазе. Падение напряжения на резисторе снижает пульсации противоЭДС при небольших ее средних значениях, что приводит к снижению пульсаций выпрямленного тока ротора, что, в свою очередь, повьшает энергетические показатели. 1 ил. (Л 00 ел ь со

Редактор А.Маковская .

Составитель Е.Пс-озмыслова

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец

Заказ 5808/52 Тираж 659Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.- Ужгород, ул. Проектная, 4