Асинхронно-вентильный каскад Советский патент 1992 года по МПК H02P7/74 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение надежности при кратковременном прерывании тока в одной из фаз сети переменного тока.

На фиг.1 приведена электрическая схема асинхронно-вентильного каскада; на фиг. 2 и 3 - диаграммы напряжений, поясняющих работу асинхронно-вентильного каскада. Асинхранно-вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, трехфазный неуправляемый мостовой выпрямитель 2, выводы переменного тока которого подключены к йы водам фазной обмотки ротора асинхронного двигателя, а выводы переменного тока через ограничивающий резистор 3 - к выводам постоянного тока инвертора 4, с выводами переменного тока которого соединены одни обкладки конденсаторов 5,6. Вторые обкладки конденсаторов 5,6 снабжены выводами для подключения к сети переменного тока. Система управления инвертором 4 выполнена на трех однофазных диодных мостах, составленных соответственно из диодов 7-10; 11-14; 15-18. . «и-

Инзертор выполнен на тиристорных оп- топарах, светодиоды анодной и катодной групп которых соединены по м остбвой однофазной схеме через токоограничиваю- щий резистор 19. Выводы переменного тока первого диодного моста, собранногЬ на диодах 7-10, соединены с выводами первой фазы вторичной обмотки трехфазного согласующего трансформатора 20. Выводы переменного тока второго диодного моста, выполненного на диодах 11-14, соединены соответственно с началом второй фазы и концом третьей фазы вторичной обмоткиЪэ- гласующего трансформатора 20. Выводы переменного тока третьего диодного моста, составленного из диодов 15-18, подключены к каналу второй и концу третьей фазы согласующего трансформатора 20.

Катодные выводы второго и третьего диодных мостов системы управления соединены с анодами светодиодов тиристорных оптопар анодной группы инвертора 4, а анодные выводы диодных мостов системы управления - с катодами светодиодов тиристорных оптопар катодной группы инверто- ра4.

Асинхронно-вентильный каскад снабжен управляющей оптоп арой 21, диодным мостовым выпрямителем 22 и переменным

резистором 23. Выводы переменного тока введенного диодного моста подключены к выводам фазной обмотки ротора асинхронного двигателя, а выводы постоянного тока

через переменный резистор 23 - к входу управляющей оптопары 21, один выходной вывод которой соединен с анодами светодиодов тиристорных оптопар 24,25 катодной группы инвертора. Другой выходной вывод

управляющей оптопары соединен с одним выводом токоогрэничивающего резистора 19 и анодным выводом первого однофазного диодного моста системы управления, катодным выводом спязанного с другим

выводом токоограничивающего резистора и катодами светодиодов анодной тиристор- ной оптопары 26,27 аналогично группы инвертора 4.

Асинхронно-вентильный каскад работает следующим образом.

При подаче напряжений на первичную обмотку согласующего трансформатора 20, конденсаторы 5,6 и на обмотку статора асинхронного двигателя в обмотке ротора

изведется ЭДС, что приведет к появлению напряжения на выходе выпрямителей 2 и 22. При включении оптопары 21 через светодиоды тиристорных оптопар инвертора 4 поте- четток. Например, для момента 1ч(фиг.2)ток

потечет по следующей цепи: конец третьей фазы С согласующего трансформатора 20, диод 11, светодиод оптопары 26 инвертора 4, токоограничивающий резистор 19, фототиристор управляющей оптопары 21, светодиод тиристорной оптопары 25, диод 18 третьего диодного моста системы управления, конец третьей фазы С согласующего трансформатора 20.

По другим фазам вторичной обмотки согласующего трансформатора ток не потечет, так как в данный момент величины напряжений айв (или а, в) на их выводах меньше величины напряжения с (или с) на выводах третьей фазы С, и диоды 12-14.

15-17 и 7-10 заперты. Прохождение тока через светодиоды тиристорных оптопар 26,25 вызывает их отпирание, что приводит к появлению тока ротора замыкающегося по следующей цепи: фаза С питающей

сети, конденсатор 6, фототиристор оптопары 25 катодной группы, резистор 3. один из диодов анодной группы выпрямителя 2, одна из фаз обмотки ротора, другая фаза обмотки ротора, один из диодов катодной

группы выпрямителя 2, фототиристор оптопары 26 анодной группы инвертора, конденсатор 5. фаза А питающей сети.

Ток по указанной цепи протекает до тех пор, пока скорость изменения напряжения

на обкладках конденсаторов 5,6 не будет

равна нулю (момент времени t2, фиг.2). При этом конденсаторы зарядятся и ток через указанные фототиристоры инвертора прекратится, что приведет к запиранию последних. В момент времени t2 через светодиоды оптопар 24,25 начинает протекать ток по следующей цепи: начало вторичной обмотки третьей фазы С согласующего трансформатора 20, диод 16, светодиод оптопары 27 анодной группы инвертора, резистор 19, фототиристор оптопары 21, светодиод оптопары 24 катодной группы инвертора, диод 13, конец третьей фазы С вторичной обмотки. Это приводит к отпиранию оптопар 27,24 инвертора и конденсаторы 5,6 начинают перезаряжаться, тем самым создавая ток, проходящий через обмотки ротора.

Вторая фаза В вторичной обмотки согласующего трансформатора 20 и диоды 12.14,15,17 предназначены для расширения управляющего импульса, поступающего на фототиристоры оптопйр инвертора до 120 эл. град, (на фиг.2 время формирования импульса указано толстой линией), которое необходимо для первоначального включения инвертора 4 при полностью разряженных конденсаторах 5.6. Первая фаза А обмотки согласующего трансформатора 20 и диоды 7-Ю предназначены для запирания фототиристора оптопары 21 по окончании формирования каждого импульса, так как в моменты времени ti или tЈ потенциал на анодах диодов 9,10 становится отрицательнее потенциала на анодах светодиодов оптопар катодной группы инвертора 4.

Отсюда при условии, когда по мере разгона асинхронного двигателя напряжение на обмотках ротора упадет до величины, при которой через светодиод оптопары 21 протекает ток. недостаточный для включения ее фототиристора, последний закроется либо в момент времени ti. либо в момент ta и в дальнейшем не откроется. Ток через светодиоды оптопэр инвертора 4 не потечет и фототиристоры его оптопар не отпираются, т.е. токчерез ротор асинхронного двигателя прекратится.

При разгоне двигателя величина напряжения на входе выпрямителя 2 падает, а ток в цепи ротора практически не уменьшается, так как ток через конденсаторы зависит от скорости изменения напряжения, приложенного к его обкладкам, которая определяется частотой и величиной напряжения сети. По мере разгона падает и напряжение на выходе выпрямителя 22, что приводит к уменьшению тока через светодиод управляющей оптопары 21 и при достижении двигателем частоты вращения, при которой ток через светодиоды оптопары 21 уже недостаточен для включения фототиристора этой оптопары. Последний закрывается, таким образом, ток через светодиоды оптопар инвертора 4 прекращается, что приводит к их

запиранию и прекращению тока ротора. Двигатель тормозится на выбеге.

При уменьшении частоты вращения двигателя ЭДС в роторе последнего возрастает, что снова приводит к отпиранию оп0 топар инвертора 4. Таким образом инвертор 4 начинает работать в ключевом режиме. При уменьшении или увеличений величины сопротивления переменного резистора 23 соответственно уменьшается или увеличи5 вается величина скольжения электродвигателя, при которой инвертор 4 переходит в ключевой режим работы.

Устройство улучшает энергетические показатели электропривода, так как при ра0 боте инвертора из сети потребляется емкостной ток.

Низкая надежность ранее известных асинхронно-вентильных каскадов при кратковременном прерывании питания одной

5 фазы сети переменного тока обусловлена тем, что согласно диаграмме работы фототиристоров (фиг.2). где буквами d.f ,h обозначе- ны моменты работы фототиристоров катодной группы, a e.g.k - анодной группы.

0 а буквами А.В,С-плечи инвертора, подклю- ченные к соответствующим фазам сети переменного тока, фототйристор анодной группы включается почти Тсразу после отключения фототиристора катодной группы

5 этого же плеча. Поскольку фототиристор катодной группы, подключенный к данной фазе запирается в результате отпирания фототиристора катодной группы, подключенного к последующей фазе, то при кратко0 временном пропадании последующей фазы фототиристор катодной группы, подключенный к данной фазе, не закроется к моменту прихода управляющего импульса на фототиристор анодной группы, подключенного к

5 этой же фазе, что вызовет сквозное опрокидывание инвертора. Аналогичная ситуация возникает при кратковременном снятии управляющих импульсов с фототиристоров инвертора прототипа, что делает невозмож0 ным осуществление регулирования запиранием и отпиранием источника тока.

В асинхронно-вентильном каскаде при пропадании одной из фаз сети переменного тоха, подключенной к источнику тока, раз5 рызается цепь прохождения тока, что способствует запиранию работавших фототиристоров инвертора, при новом появлении питания откроются только те фототиристоры инвертора, на которые поступают управляющие импульсы. При

кратковременном снятии управляющих импульсов в устройстве работающие фототиристоры все равно закроются в момент времени, когда скорость изменения напряжения на обкладках конденсатора равна нулю. i

Формула изобретения Асинхронно-вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным репером, неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель, выводы переменного тока которого соединены с фазной обмоткой ротора асинхронного двигателя, а выводы постоянного тока через резистор - с выводами постоянного тока инвертора, выполненного на тиристорных оптопарах, анодные и катодные группы которых соединены по мостовой схеме, систему управления, составленную из трех однофазных диодных мостов, согласующий трехфазный трансформатор с первичной обмоткой для подключения к сети переменного тока, один вывод переменного тока второго диодного моста системы управления соединен с началом третьей фазы вторичной обмотки согласующего трансформатора, а второй вывод переменного тока второго диодного моста - с концом второй фазы вторичной обмотки упомянутого трансформатора, конденсаторы, одни обкладки которых соединены с выводами переменного тока инвертора, а другие обкладки конденсаторов снабжены зажимами для подключения к сети переменного тока, катодные выводы второго и третьего однофазных мостов системы управления подключены к анодам светодиа с ь а

Фиг. 2

одов тиристорных оптопар анодной группы инвертора, а анодные выводы указанных мостов - к катодам светодиодов тиристорных оптопар катодной группы инвертора, и

токоограничивающий резистор, связывающий анодные и катодные группы светодиодов тиристорных оптопар инвертора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения и повышения надежности при кратковременном прерывании тока в одной из фаз сети переменного тока, инвертор выполнен однофазным и введены управляющая опто- пара, переменный резистор и диодный мостовой выпрямитель, выводы переменного тока которого соединены с выводами фазной обмотки ротора, а выводы постоянного тока через переменный резистор - входом управляющей оптопары, один выходной вывод которой соединен с анодами светодиодов тиристорных оптопар катодной группы инвертора, а другой выходной вывод - с одним выводом токоограничивающего резистора и анодным выводом первого однофазного диодного моста системы управления, выводы переменного тока которого подключены к выводам первой фазы вторичной обмотки согласующего трансформатора, а катодный вывод - к второму

выводу токоограничивающего резистора и катодным выводам светодиодов тиристорных оптопар анодной группы инвертора, а начало второй фазы и конец третьей фазы вторичной обмотки упомянутого согласующего трансформатора соединены с выводами переменного тока третьего диодного однофазного моста.

Ъ а Ј

Изобретение относится к электротехни- ке и может быть использовано в электроприводах общепромышленного назначения. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение надежности каскада при кратковременном прерывании тока в одной 23 & ;il из фаз сети переменного тока. Для этого асинхронно-вентильный каскад снабжен управляющей оптопарой 21, включенной между одним из выводов токоограничивающего резистора 19 и анодными выводами тири- сторных оптопар катодной группы инвертора 4, выполненного по однофазной мостовой схеме. К цепи роторной обмотки подключен диодный мостовой выпрямитель 22, выводы постояriHofо тока которого соединен с входом оптопары 21 через переменный резистор 23. Изменено включение вторичной обмотки согласующего трансформатора 20 с диодными мостами системы управления инвертором 4, В результате Обеспечивается возможность регулирования частоты вращения, ограничения величины момента при пуске и торможении. При кратковременном исчезновении напряжения в одной из фаз сети разрывается цепь прохождения тока для работающего фототиристора инвертора. 3 ил. АСА В С (Л с Х| сл XI О XI О

Фиё.з