ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД Советский патент 1971 года по МПК H02P7/42 

Р1зобретен«е относится к частотно-регулируемьш электроприводам с двигателем перемейного тока, питающимся от источника постоянного тока через вентильный преобразователь, в частности, через инвертор с общим узлом коммутации.

В известных схемах таких приводов фазные обмотки двигателя подключаются вентильным преобразователем к источнику либо параллельно, либо пaipaллeльнo-пocлeдoв:lj-ель-но.

Предложенный электропривод обеспечивает более высокие энергетические показатели. Это достигается тем, что он содержит двигатель переменного тока со значительным числом фазных обмоток, каждая из которых подклрочена к выходу соответствующе вечтильной ячейки, собранной по однофазной мостовой схеме, встречно-параллельно вентилям ячейки -включен шунтирующий управляемый вентиль, входы всех ячеек соединены последовательно и свободные концы образовавшегося контура через отсекающий унравляемый вентиль подключены параллельно узлу кю ммутании, соединенному с источником ностояННОго тока через разделителвные реакторы.

нитания, токи всех фазных обмоток равны, а нз: 1енение направления нх В каждой об.мотке нроизводится независимо в соответствии с частотой и порядком чередования фаз. При этом возможно обеспечнть близкую к синусоидальной магннт.ного потока в зазоре двигателя при прямоугольном хара;ктере изменения тока в обмотках отдельных фаз, а следовательно, повысить энергетические ноказатели привода и, кроме того, использовать более высокое напряжение для питания привода вследствие последовательного включения всех фазных обмоток, что дополнительно улучшает энергетические показатели при литанни пp ивoдoiв, расположенных на объектах, удаленных от источника питанпя.

На фиг. 1 дана схема электропривода; на фиг. 2 - график .направления тока в фазных обмотках; на фиг. 3 - электропривод с двигателем большой мощности, фазные обмоткн которого выпоЛНены нз нескольких ветвей.

Двигатель / переменного тока (см. фиг. 1) может иметь, .например семь фазных обмоток 2-8, подключенных к выходам вентильных ячеек, содержащих соответственного управляемые вентили 9-12, 13-16. 17-20, 21-24. 25-28, 29-32 и 33-36.

следовательно, и сво;бодные концы 44 и 4,) образовавшегося контура через отсекающий упра ляеМЫЙ вентиль 46 под:ключеиы параллельно узлу коммутации, выполненному на вентилях 47-50, соединенных по схеме однофаЗНого моста, в диагональ переменного тока которого включен коммутируюн,ий конденсатор 51. Узел коммутации подключен к полюсам 52 И 53 источника постоянного тока через первичные обмотки 54 и 55 разделительных реакторов, вторичные обмотки 56 и 57 которых включены последовательно через управляемый вентиль 58, а свободные концьг образовавшегося таким образом контура подключены к полюсам 52 и 53 так, чтобы к вентилю 58 -было ириложено Обратное лапряжение источника.

Для обеспечения направления тока (см. фиг. 2) в фазных обмотках в соответствии с чередованием фаз, например семифазного двигателя в момент времени /ь открыты вентили 9, 12, 14, 15, 18, 19, 22, 23, 25, 28, 29, 32, 33 и 36. В ДЮмент .времени открыты вентил;; Я 12, 14, 15, 18, 19, 22, 23, 26, 27, 29, 32,33. 36; в момент времени ts открыты вентили 9. 12, 13, 16, 18, 19, 22, 23, 26, 27, 29, 32, 33, 36 и т. д. Частота и напряжение в фазных обмотках двигателя задается режимом работы Ззла ком1мутации, для чего последовательно на пары вентилей 47, 50 и 48, 49 подаются отпирающие имнульсы. Частота следования импульсов выбирается кратной величине 2/П/2, где т - число фаз двигателя. Каждое отпирание пары вентилей о-беспечивает подключение конденсатора 51 .к шинам 45, 59 и перезаряд его. Поскольку полярность конденсатора в момент подключения противоположна полярности шин, каждое отпирание вентилей узла коммутации ведет к периодическому кратковременному изменению полярности иа . При этом, если не требуется изменения наиравлення тока в одной из обмоток двигателя, отпираются все шуптир -10 ц,ис вентили 37-43, вентиль 46 запирается, а токи облготок замыкают через открытые вентили соответствующей ячейки и шуитирующие вентили, например ток фазы обмотки ,2 при коммутации в момент времени /i замыкается через вентили 9, 12 и 37. Сдвигая начало нового отпирания вентиля 46 относительно М0:мента окончания работы узла коммутации, можно регулировать относительную длительность ириложения наиряження к обмоткам двигателя, а следовательно, и среднюю величину питающего его напряжения. При малых частотах циклов работы узла коммутации и глубоком регулировании напряжения ток в обмотках двигателя и вентильных ячейках может спадать до нуля, при этом закрываются все работавщие вентили п двигатель работает в рсЖйме выбега, пока не будет вновь открыт вентиль 46 п соответст вующие вентили ячеек. При больших частотах циклов работы узла :коМ|Мутации ток в обмотках и вентильных ячейках не успевает опадать до нуля и в этом

случае, если например, требуется изменить наиравление тока в Обмотке 2 в момент приложения к ш.инам 45, 59 обратного напряжения, создаваемого ззлом коммутации, отин5 раются шунтирующие вентили, кроме вентиля 37, вследствие чего ток в обмотке нрекращается, а работавшие вентили, например 9, 12 ячейки, запираются. Затем одновременно с отпиранием вентиля 46 отп.ираютея вентнли 10 и 11,

и ток в обмотке 2 будет течь в обратною сторону.

Привод, выполненный ио такой системе, имеет высокую надежность. В случае, если

g нроизойдет сбой коммутации в ячейке, то существенных нарущений в работе двигателя не произойдет, так как импульсы управления повторяют не менее 2 т раз за период и срып

коммутации будет длиться время ---т-Кро 12

ме того, при выходе из строя одного из вентилей, например .9, отпирается вентиль //, вентил W и 12 запираются и двигатель продолжает работать, но без участия обмотки 2.

Па фиг. 3 показан электропривод с двигателем большой мощности, фазные обмотки которого выполнены из нескольких ветвей. Ветки каждой фазы соединяются между собой параллельно через вентильные ячейки. Такая

gQ схема позволяет осуществлять параллельиую работу вентилей без ф1именения делителе/ тока, роль которых выполняют индуктивности рассеяния обмоток двигателя. Предлагаемый электропривод может быть также исиользо25 ваи в случае, когда приводной асинхронный двигатель значительно удален от источника нитания и выполнить подводку трехфазного напряжения затруднительно, напри.ер в забое нефтяной скважины электробура. Узел коммутации в этом случае 1вынолняется на одио.м управляемом вентиле, анод и катод которого соединены двухжильным кабелем со свободны.ми концами контура, образованного вентильными ячейками. Узел коммутации периодически разряжает и перезаряжает указанный кабель. При этом используются собственные и индуктивности кабеля для создания импульсов коммутирующего напряжения. Подстройка кабеля иа необходимые параметры

0 может производиться дополнительными сосредоточенными емкостями и индуктивюстями.

Предмет изобретения

55 1. Частотно-регулируемый электронривод с многофазным двигателем переменного тока, содержащий управляемые вентильные ячейки, каждая из которых собрана по однофазной мостовой схеме, и узел,коммутации, соединен0 Л1ЫЙ с источииком постоянного тока через разделительные peaiKTopbi, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических ноказателей, выход Каждой вентильной ячейки соединен с фазной обмоткой двигателя, встречноячеек соединены последовательно и свободные концы образ-овавшегося контура через отсе хающий улравляелгый вентиль нодключены параллельно указанному узлу коммутацин.

2. Электропривод по п. 1, отличающийся те.м, что при выполнении фазной обмотки двигателя из нескольких ветвей, ветви каждой фазы соединены параллельно через вентпльные ячейки.

Фиг}