Электропривод переменного тока Советский патент 1990 года по МПК H02P7/42 

ФагЛ

Изобретение относится к области частотного электропривода и может быть использовано при построении систем электропитания асинхронных двигателей от -индивидуапьных автономных инверторов тока.

Цель изобретения - повышение на- , |дежности и снижение потерь

На фиг„ представлена схема arfeK- тропривода переменного тока; на фиг.2- вариант выполнения блока управления. Электропривод .содержит асинхронный двигатель 1, автономный инвертор 2 тока с вентильно-реакторным компен- cgTopOM 3, основной 4 и N секциями 5.1 -- 5.N пусковой батареями коммутк- ,их конденсаторов, первый датчик 6 тока и первый блок 7 выделения амплитуды, ко шутационные элементы 8.1- 8,N, двухобмоточный трансформатор 9, ,второй датчик 10 тока и второй блок П выделения амплитуды, а также блок 12 управления5 включаюищй первый и второй компара.торы 13 и 14, (фиг,2) уммато р 15 источник 16 опорного напряжения, генератор 17 управляющих импульсов, логический элемент 2И-1-1Е- ISf элемент 19 задержки, реверсивный регистр 20 сдвига,, первый контактор с кату1пкой 21, с силовой группой кон- .тактов 22 (фиг,1)азамыкающим 23 и размыкающими 24 блок-контактами, второй контактор с катушкой 25, силовой группой контактов 26 (фиг,1), замы- каю1дим-27, размыкающим 28 и замыкающим с задержкой на срабатывание 29 блок-контакта1-ш, первое промезкуточно реле с катушкой 30, замыкающими 31, 32 и размыкающими 33 контактами, вто рое промежуточное реле с катушкой 34 и размыкающим контактом 35, а также кнопки управления Пуск 36 и Стоп 37, при этом основная батарея коммутирующих конденсаторов 4 подтотючена к выходу инвертора 2 непосредственно двигатель 1 - через силовую группу контактов 22 первого силового контактора, вент -1льно-реакторньш компенсатор 3 через датчик 6 тока, а кажда секция пусковых конденсаторов 5,1 - 5.N через соответствуюпщй. коммутационный элемент 8,1 - , выход датчика 6 тока соединен через блок 7 выделения амплитуды с первым информационным входом блока 12 управления, обмотка высокого напряжения трансформатора 9 подключена к выходу инвертора 2, обмотка низкого напряжения че

Q о 5 О

0

5

рез силовую группу контактов 26 второго контактора и второй датчик 10 тока подключена к обмотке двигателя 1, выход второго датчика 10 тока через второй блок 11 выделения амплитуды подключен к второму информационному входу блока 12 управления, выходы которого соединены с управляющими входами коммутационных элементов 8.1- 8.N. Первый информационный вх од блока 12 управления соединен с инверсным входом первого 13 и прямым входом второго компаратора 14, второй информационный вход блока 12 управления соединен с прямым входом первого компаратора 13 и одним из входов сумматора 15, второй вход которого подключен к источнику 16 опорного н.апряже-.. НИН, а выход соединен с инверсным входом второго компаратора 14, выход последнего соединен с вторым управ- ляюпщм S входом регистра 20 сдвига, первым входом элемента 2И-НЕ 18 через элемент 19 задержки с вторым входом элемента 2И-НЕ 18, выход которого соединен с вторым записывающим входом Бц регистра 20, вход синхрониза- . ции С которого подключен к генератору 17 управляющих импульсов, первый записывающий Dg и первый управляющий GQ входы - к выходу первого компаратора 13, а выходы Qj - Q|vj являются выходами блока 12 управления. Одни из выводов катушек первого 21 и второго 25 контакторов и второго промежуточ кого реле 30 объединены и подключены к отрицательной шине источника питания j другой вывод катушки 25 первого контактора через размыкающий блок- контакт 28 второго контактора и параллельно включенные размыкающий . блок-контакт 32 первого промежуточного реле 30 и замыкающий блок-контакт 23 первого контактора 21 подключен к одному выводу кнопки 37 управления Стоп и через параллельно включенные зз ыкaюЩий контакт 31 первого промежуточного реле 30 и замыкающий блок- контакт с задержкой на срабатывание 29 второго контактора 25 к одному выводу размыкающего контакта 35 второ- -го промежуточного реле 34, другой вы- Бод которого соединен с другим выво- дом катушки 30 первого промежуточно- го реле, второй вывод кнопки 37 уп- равдения Стоп подключен к положи-. тельному выводу источника питания и через параллельно включенные кнопку-36 управления Пуск и замыкающий блок- контакт 27 второго контактора к одному выводу размыкающего блок-контакта 24 первого контактора, второй вывод которого через размыкающий контакт 33 первого промежуточного реле соединен с другим выводом катушки второго контактора, катушка второго промежуточного реле 34 включена между выходом первого компаратора 13 и отрицательной шиной источника питания.

Электропривод работает следующим образом.

Величина основной батареи коммутирующих конденсаторов 4 рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить работоспособность инвертора 2 в режиме наибольшей загрузки асинхронного двигателя 1. Для обеспечения пуска двигателя 1 дополнительно к основной батарее 4 подключается необходимое количество секций пусковой батареи коммутирующих конденсаторов 5.1..., 5.N.

Пуск двигателя от автономного инвертора тока осуществляется следующим образом.

При нажатии на кнопку 36 управления Пуск питание подается на катушку 25 второго контактора, последний срабатывает, блок-контактом 27 встает на самоблокировку, блок-контактом 28 запрещает включение второго контактора, блок-контактом 29 подготавливает цепь питания катушки промежуточного реле 30, а силовой группой контактов 26 подключает асинхронный двигатель 1 к выходу инвертора 2 через понижающий трансформатор 9. Через датчик 10 тока начинает протекать ток, кратный пусковому току двигателя 1. Сигнал, пропорциональный пусковом току, снимается с 10 датчика, блоком 11 выделяется его амплитуда и подается на прямой вход первого компаратора 13, на инверсный вход компаратора 13 поступает сигнал, пропорциональный току вентильно-реакторного компенсирующего блока 3, выделяемый на цепочке- датчик тока 6 -.блок 7 выделения амплитуды. Вследствие того, что сигнал на прямом входе компаратора 13 пропорционален пусковому току двигателя, он несет информацию о том, какой запас реактивной энергии необходим для спешного запуска двигателя 1 без нарушения коммутационной устойчивости

10

5

20

инвертора 2. То есть, он является опорным сигналом, Информац;ию о реальном запасе реактивной энергии емкостного характера несет сигнал, снимаемый с датчика 6 тока компенсатора 3. Если реактивной энергии коммутирующих конденсаторов недостаточно для успешного запуска двигателя 1, т.е. сигнал на прямом входе компаратора 13 превьш1ает уровень напряжения на инверсном входе, на выходе компаратора 13 будет присутствовать уров ет. логической единицы, который подается на первый записывающий DR и первый управляющий Зд входы реверсивного регистра 20 сдвига. По приходе на его вход синхронизации С импульса управления с генератора 17 происходит запись ло- - гической единицы в мпадший разряд ре- гистра 20 и сдвиг выходной последовательности влево. Это означает, что на управляющем входе соответствующего коммутационного элемента 8 появится

5 уровень логической единицы и последний подключит секцию 5 пусковой конденсаторной батареи к выходу инвертора 2. Емкостная энергия в выходном звене инвертора 2 увеличится, что при- . ведет к возрастанию тока компенсатора 3 и соответственно к увеличению уровня, сигнала на инверсном входе компаратора 13. Если запас реактивной энергии все же недостаточен и сигнал на прямом входе превьш1ает сигнал на инверсном входе компаратора 13, то приход следующего импульса управления с генератора 17 приведет к очередному подключению секции 5 к выходу инверд тора 2. Подключение секций будет происходить до тех пор, пока сигнал, . i пропорциональный тЬку компенсатора 3, не превысит сигнал, пропорциональный пусковому току двигататя 1. Это означает, что запас реактивной энергии достаточен для пуска двигателя, на выходе компаратора 3 будет присутствовать уровень логического нуля, ко-.- торый, поступая на входы SQ , D ре0 гистра 20, явится запрещающей информацией на заполнение регистра 20. Отметим, что период следования импульсов управления генератора 1 7 должен быть не меньше времени протекания переходного процесса подключения очередной секции батареи 5 к выходу инвертора 2.

После подключения необходимого количества секций батареи 5 и появлении на выходе компаратора 13 уровня логи0

5

5

5

ческого нуля, катушка реле 34 окажется обесточенной, контакт 35 последнего замкнется и подаст питание на катушку реле 30. Последнее срабатывает контактом 31 встает на самоблокиров- ку, контактом 33 разрывает цепь питания катушки контактора 25 j а контактном 32 подготавливает цепь питания катушки контактора 21. После отключе ния контактора 25, блок-контакт 28 последнего замыкается и подает питание на катушку контактора 21, который, срабатывая, блок-контактом 23 встает на самоблокировку, блок-контактом 24 запрещает 1зключение контактора 25, а силовой группой контактов 22 подключает двигатель 1 к выходу инвертора 2.

Начинается процесс разгона двига- теля. При этом основная часть емкостной энергии основной 4 и пусковой 5 батареи коммутирующих конденсаторов будет расходоваться на компенсацию реакти-вной энергий индуктивного ха- рактера двигателя 1. Компенсатором 3 будет потребляться незначительный ток, поэтому сигнал на прямом входе компаратора 14 не будет превышать сигнала на инверсном входе, снимаемо- го с выхода сумматора 15, и равного по величине в данном случае напряжению источника 16. Присутствующий в таком состоянии уровень логического нул5 на выходе компаратора. 14, поступая на входы регистра 20, не будет изменять состояние выходных выводов последнего.

По мере разгона двигателя 1 ток, им потребляемый, будет уменьшаться, и высвобождаемая реактивная энергия комментирующих конденсаторов будет потребляться компенсатором 3. Когда сигнал с выхода блока 7 превысит ypoVeH напряжения источника 1 6, на выходе компаратора 14 появится уровень логической единицы, который подается на второй управляющий вход S и, инвертируясь, на второй записываюшлй вход . регистра 20 сдвига. По приходе на вход синхронизации С импульса управ- ления с генератора 17 реализуется процедура записи логического нуля в старший разряд регистра 20 и сдвиг выходной последовательности вправо. Очередная секция 5 пусковой батареи отключается. Подобная процедура буде повторяться до полного разгона двига

15

Q

0 5 о

5

0

5

0

5

теля I и отключения всех секций пусковых конденсаторов 5.

Величина напряжения источника 16 должна быть несколько выше разности сигналов на выходе блока 7 до и после отключения одной секции батареи 5, Тем самым исключается ложное срабатывание коммутационных элементов 8. Сумматор 15 предназначен для того, :. чтобы при наборе системой реактивной энергии в предпусковом режиме канал блока 12 управления на отключение секций 5 оказался изолированным от ра- боты. Элемент 19 задержки введен для исключения режима ложного отключения секций 5 в период отключения контактора 25, подключения контактора 2Г и установки нового баланса реактивной энергии. Контакт 29 контактора 25 выполнен .с задержкой на срабатывание для того, чтобы он замкнулся только после срабатывания реле 33 и разрывания цепи питания катушки 30 промежуточного реле..

Таким образом, предлагаемое техническое решение выгодно отличается известного устройства, возможностью автоматического определения и набора необходимого запаса ре активной энергии коммутирующих конденсаторов перед подключением к инвертору двигателя и последующим ступенчатым отключением секций по мере разгона двигателя и высвобождении реактивной энергии емкостного характера. Это повышает надежность электропривода и снижает потери мощности.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержашда асинхронный электродвигатель, который через группу контактов силового контактора подключен к выходу инвертора тока, к которому подсоединены вентильно-реакторный компенсатор, основной конденсатор и через коммутируюш 1е элементы - N секций пусковых батарей конденсаторов, первый. .датчик тока в цепи компенсатора через |блок выделения амплитуды тока подключен к первому информационному входу блока управления, выхо,цы которого подключены к управляющим входам соответствующих коммутирующих элементов, блок, управления составлен из первого и второго компараторов, сумматора, источника опорного напряжения, генератора импульсов, логического элемента 2И-ИЕ, элемента задержки, реверсивного регистра сдвига, первого контактора с .замыкающим и размыкающим блок-контактами, кнопок управления

Пуск и Стоп, первого промежуточного реле с двумя замыкающими контактами, при этом инверсный вход первого компаратора соединен с прямым входом m второго компаратора и является первым j информационным входом блока управления, инверсный вход второго компаратора соединен с выходом сумматора, .один из входов которого подключен к 15 источнику опорного напряжения, а второй соединен с прямым входом первого компаратора, выход которого соединен с первым управляющим входом регистра сдвига, второй управляющий вход кото-on рого соединен с выходом второго компаратора, первым входом логического элемента 2И-НЕ и через элемент задержки - с вторым входом логического элемента 2И-НЕ, вход синхронизации 25 упомянутого регистра подключен к генератору импульсов, а выходы являются выходами блока управления, один из выводов катушек первого контактора и первого промежуточного реле -под- зо ключены к отрицательному выводу ис- т очника питания, кнопка управления

Пуск включена между положительным выводом источника питания и одним выводом размыкающего блок-контакта пев- Р° ° промежуточного р

вого контактопа. п . ° „ , „ Г 35 ° ь.вод которого соединен

напряжения двухобмоточног форматора подключена к вы тора тока, обмотка низког указанного трансформатора вую группу контактов втор тора и второй датчик тока к стартовой обмотке элект выход второго датчика ток рой блок выделения амплиту чен к второму информационн блока управления, образова мым входом первого компара которого подключен к перво записи реверсивного регист второй записывающий вход к подключен к выходу логичес мента 2И-НЕ, один из вывод второго контактора соедине цательным выводом источник другой вывод катушки перво тора через раз мыкающий бло второго контактора и паралл включенные второй замыкающи первого промежуточного реле кающий блок-контакт первого ра подключен к одному вывод управления Стоп и через п но включенные первый замыка такт первого промежуточного замыкающий блок-контакт с з на срабатывание второго кон к одному выводу размыкающег та второго промежуточного р

вого контактора, отличающий- с я тем, что, с целью ловьшени.я надежности и снижения .потерь, он снабжен вторым датчиком тока.и вторым блоком выделения амплитуды тока, двухобмоточным трансформатором, в блок управления введен второй контактор с СИ.ПОВОЙ группой контактов, замыкающим, размыкающим и замыкающим с задержкой на срабатывание блок-контактами, второе промежуточное реле с размыкающим контактом, первое промежуточное реле снабжено размыкающим контактом, при этом обмотка высокого

выводом катушки первого про го реле, второй вывод кнопки ния Стоп подключен к полож выводу источника питания и ч

40 мыкающий блок-контакт второг тора - к одному вывод г размы блок-контакта первого контак второй вывод которого через щии блок-контакт первого про

45 ного реле соединен с вторым катушки второго контактора, второго промежуточного.реле между отрицательным выводом питания и выходом первого ко ра.

промежуточного р

° ь.вод которого соединен

напряжения двухобмоточного трансформатора подключена к выходу инвертора тока, обмотка низкого напряжени указанного трансформатора через силовую группу контактов второго контактора и второй датчик тока подключена к стартовой обмотке электродвигателя выход второго датчика тока через второй блок выделения амплитуды подключен к второму информационному входу блока управления, образованному прямым входом первого компаратора, выход которого подключен к первому входу записи реверсивного регистра сдвига, второй записывающий вход которого подключен к выходу логического элемента 2И-НЕ, один из выводов катушки второго контактора соединен с отрицательным выводом источника питания, другой вывод катушки первого контактора через раз мыкающий блок-контакт второго контактора и параллельно включенные второй замыкающий контакт первого промежуточного реле и замыкающий блок-контакт первого контактора подключен к одному выводу кнопки управления Стоп и через параллельно включенные первый замыкающий контакт первого промежуточного реле и замыкающий блок-контакт с задержкой на срабатывание второго контактора - к одному выводу размыкающего контакта второго промежуточного релп, дру Р° ° промежуточного р

° ь.вод которого соединен

с другим

выводом катушки первого промежуточного реле, второй вывод кнопки управления Стоп подключен к положительному выводу источника питания и через замыкающий блок-контакт второго контактора - к одному вывод г размыкающего блок-контакта первого контактора, второй вывод которого через размыкана щии блок-контакт первого промежуточного реле соединен с вторым выводом катушки второго контактора, катушка второго промежуточного.реле включена между отрицательным выводом источника питания и выходом первого компарато- ра.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении систем электропитания асинхронных двигателей от автономных. Цель - повышение надежности и снижение потерь. Это достигается тем, что в электропривод переменного тока введены цепи автоматического определения и набора запаса реактивной энергии батарей емкостей 5 перед подключением к инвертору 2 двигателя 1 и изменением алгоритма управления процессом пуска. При этом цепь пуска содержит последовательно соединенные понижающий трансформатор 10, коммутационный элемент 26 и датчик 10 тока с блоком 11 выделения амплитуды. Двигатель сначала подключают к инвертору через эту цепь, выделяют сигнал, пропорциональный пусковому току, и в соответствии с его величиной подключают необходимое количество секций пусковых конденсаторов 5 после чего цепочку размыкают, а двигатель 1 подключают к инвертору 2 непосредственно. После разгона двигателя пусковые конденсаторы отключают. 2 ил.