Асинхронный вентильный каскад Советский патент 1976 года по МПК H02P7/78 

I

Изобретение относится к электропр}геодам по схеме асинхронно - вентильного каскада (АВК) со звеном постоянного тока и может быть использовано в лестных регулируемых npimoaax различных механиз,мов.

Известные асинхронно - вентильные каскады со звеном постоянного тока, содержащие в контуре в.ь5прямленного тока неуправляемый и управляемый преобразователи и индуктивный элемент (например дроссель),характеризуются двукратныь преобразованием мошности скольже1шя и имеют относительно большую установленную мощность преобразователей тока ротора асинхронного двигателя и недостаточно высокий к. п.д привода.

Цель изобретения - снижение мощности и габаритов преобразователей тока ротора и повышение к. п. д. пр гвода.

Это Достигается тем, что в прецложекном асинхронном вентилыюм каскаде управляe ыe стат чсск1 е преобразователи объединены в цве Г1;уп1гы, по три преобразователя в к.ггл:;.; грпппе, . к;.

группа ооъе тинеил положительными полюсе и, анодная - отрицательными, при этом к каждой фазе ротора аси;гхронного лпига- теля подключено по опному аргобрязовате лю из анодной и катодной групп, а упомя- Hj Tbrfi ина;у-ктивиьп1 эле(ент включен между общим положитс-льньм полкгсом катоаной группы и общим отрицательным полюсом анодной группы преобразователей.

Для снижения уста1-:овлерпюй . преобразователей и повыи ения cos Ц каокада в цепь выпрялленного тока каскада включен вспомогательный двигатель постоянного тока; вал которого жестко связан с валом аси1 5фонного двигателя с фазны, ротором.

Для повыи1ения предельной мощности при вода при увеличенной частоте вращешгя в цепь выпряхшенного тока каскада включен независимый инвертор, к выходу которого поаключеиы обхготкн статора вспомог;.тельного двигателя переменного тока, вал которого жестко сг-язаи с вало главного а1;-г:гателя с фазмь:%г ротором.

Длн упрощения прйьодоа с мшгьш дкз.азоном регугинровани иатн есяие ;uJC:o6.азователи вьшолнены по трехфазной ;ул&ри схемЗв одна группе да::бобразоателейкподкшояеннаа катоаа.Л1 к eaav. отора асингфонного ttBHraTejEa, падсседйнена к первой группе вторн к ык обмст-ок азного трехобмоточного трелсфорк атора, другая rpyjffia щ 8обра83ватеяеЁо иоаЕ а;очеа ная анодами к фазам рогора ac4H qooHHDio вигателя, пойсоещ1йев:з so второй rpjiirno вторичных обмотоц уиоыящи;ого грансформатора, а нулевые тозки rpyim Еторач-Ькз;:. обмоток трансформатора еггйдинень собой через упомянутый ннцу ь квньш &я« мент.

На фиг. 1 изображена сснсаная сж-гк описываемого каагааа о ucc ftjBou схемой инверторов; на фЕсг,. 2 -. cviai a кас:л;йда с вспомогатегшным дзнгатеяем иооаайипсго тока| на фиг. 3 - схема каскада о зсп;г « могательным двигатепер,.-; перемекиого то-ка| на фиг, 4 скема ;sacstaaa с nynfeBoii схемой инверторов.

На схемах; 1 « главный аспнхрсиньга двигатель с фазньш ротором. 2.7 - ;;п -. равляемь е статические ьфеобразозатеан; 8, 9 - трансформа{оры5 10 -. кнаук-Г1,шкой элемент (натфимер арсссеяь)| 11 .- спи- тема управления гюеобрааоаатбяял-л 12 вспомогательный двкгатепь пос-г-оя ито-о тока; 13 - независимый инвертор регулир/смой частоть ; 14 - 1зспомога1 е гьный цни гатель переменного тока| 15.2,О - управляемые статические 11рео6разоЕате7 и, ы,-;-. полненные по нулевой схеме 21 - тре;-:-.фазньй трехобмоточкый трансформатор.

В основной схеме описьюаемогс касгсада в цепь ротора асинхронного авшатзггг 1 включены ущ даяяе;ч ые сгаткчес5;;ке прообразователи 2-7, вьшопненнью vso трек фазной мостовой схем-з,, при этом преобра.--зователп 2-4 объединены Б катодную грулпу с обшнм положитеяьныьл полюсом jj получают питание от трансформатора 8. а преобразователи б- объеа-П.епы в анод }1ую группз с общим отр шательньп« . сом и подучают питание от трансфор1 тто. ра 9, Межлу об1Ци;-5 поло){штелькь к: п.огиосом преобразователей 2--4 и o6iim-iM о--р киатгльньгм полюсом преобразователе-; БКПЮ. чен индуктивный элемент 10. У.(равлекг;8 преобразователями ос плествля тсгсинхронизированной сетью системы, игчпульс- по-фазового; уг1раале} ия,

Опнсываемь Й каскад по основной схеме при полном акапауоне регулирования скорости функшюннрует спедуюиио.г пбрпзом; возас:йсгвием на систоч у 11 управления усгйнавливается )рньй рожим pafni ы 1;1.еобразоватолей с макскмалып ;.

значение:-/; 1:.ротиво &. а, с., после аБйгатэсПь 1 подключаетсн к. питающей се- тн,

j-iaripiiw.eHice ротора двнгатеяя Ij. гфеодо-

левая протизо -- э. ц, с. ггреобразоватепей 2«75 вькзызает 1шотекан.ие т-ока по преобра. зоватешм и по обмот сам rjoTopa в nociieдоват-елт ности, ощоеделяемой чередованием фазных напряженки роторных обмоток.

При пойвпенни тока в обмоткая ротора

ЦЕш атеяь 1 раавйвеет к;омент и, преоцоле- йая согфотквлгнде рабочего ме-аниэма, ра-эгоняется ио мгпшмальной скорос ти, опреде;шекой векичнной ;арот1шо ™ э. ц. с. преобразоЕателей 2-7.

Для увея15чений скороста 1саскада необ :топимо с комошыо снсгвк ы 11 упразлею одновременно н Еропорцко11алько уменьшить зал11чн} ы прсугиво - э. к, с. преобразова -.

телей 2«7. Пои уг.еньшеник паотиьо « э, а.с

STHX ареоорааователей до нуля скоростъ

авкгатеяя 1 возрастет до максимального значения. Лля уйеличеншл г:оя ц каскада зоэ- Гчюхшо прменение несимметричного управле-Егия ггреобразователкма 2-7.

.-Jp.aKiM образе;-.;; регулировакие CKOpocYH Е огисываемог-л осуществляется т-ак xte как Е гловестных вариантах АВК, т, е, 1 змене;аием..,в,8лй::-4ины протизо-з,л,.с,

ваоднмой в iienb-pcTopa асинхронного цвИ1 агеля.

По сравназ-ппо с известными вариантами АВК в описыйаемом каскаде отсутствует неугфззлгемьш выггрямктель тока ротора,

однако янвертированяе мощности скольже -кия осушесгаляется в нем Tast же, как; и в известных схемах АВК со звеном постоянного тока. Зх-с достигается спешшльным соединеиием преобразователей 2-7 между

co6oii и ротором двигателя 1, гфи котЬром нс-то-Е-п-тки противо .- S. ц. с. . преобразовав тслк 2---7 ;бключены не з обшлй по еглянного тока (образованный как в известных схемах АВК предварительньЕк- вьтрям-

пением тока ротора с помощью, неуправ --- лпемого выпрямителя), а непосредственно в кй ад;по полу-фвзу ротора асинхронного двигателя 1, В обишй контур постоянного ТОК6 основной схемы огшсываемого каскада

включен л;п1;ь ннауктив1 ьш элемент 1О, наличие которог-о является обязательньш д;ТД каскадов со пос-тоянного тока и который обеслеишаог устойчивьш инверторн;ы; ; ежи.ч-; работы преоОразо ателей 2-7.

KncKJ-Д г;о ociiOBiOH схеме прс-лиязиачен о;гоцп глт ;;1Ыогс мощных ме .NOB. Д;и: / i;:), :1нухявигатольмого rvDKiKiaa с 1;олью .- ;;;;;пс стч iipen vрало;:ат ;к/5: 2-7 и iji-ч.;::( ,1ия ск 1| к.и -када целесообразно 1фименение мод гфика НИИ основной схемы с включением в кон тур постошгаого тока вспомогательного двигателя 12 постоянного тока, жестко свя занного с валом главного асинхронного двигателя 1 (см. фиг. 2). Работа этого каскада аналогична работе каскада по основ ной схеме с тем отличием, что при умень шении противо - э. д. с. преобразователей 2-7 до нуля скорость привода увеличивается только до половины номинальногО зиаче ния. 11ля последукйцего подъема скорости (вплоть до максимальной) 1реобразователи 2-7 переводятся в выпрямительный режим. В каскаде с вспомогательной машиной постоянного тока двигатель 12 работает с неизменным возбужд-энием и при любой скорости привода развивает двигательный мо мент, возвращая часть энергии скольжения на %ал каскада. При применении этого каск да для привода механизмов с постоянным моментом нагрузки габаритная мошность каждого из двигателей 1 и 12 может быть равна лишь половине номинальной мощности на валу, а суммарная габаритная мдшность преобразователей 2-7 по сравнению с основ ной схемой описьтаемого каскада равной мощности может быть уменьшена в два раза, при этом также ул1еньшается величина реактивной мошности, потребляе 1ой каска дом из сети. При использовании модификации каскада с вспомогатеяьной машиной постоянного тока для привода механизмов с вентиляторным моментом мощность преобразователей 2-7 и двигателя 12 постоянтюго тока может быть еще более сштжена и составлять всего 25 % мошности нагрузки. В этом случае мощность двигателя 1 должна составлять не менее 75% мошности нагрузки. Работа каскада при вентиляторном момен те осуществляется следующим образом. Перед пуском устройства двигатель 1 должен быть отключен от сети. Преобразователи 2-7 с двига телем 12 образуют в этот момент систему: управляемый выпря ,митель - двигатель постоянного тока. При увеличении напряжения преобразователей 2-7 до половины их номинальных значении скорость двигателя 12 и, следо вательно, скорость всего устройства также возрастает примерно дс половины номинальной. При этой скорости двигатель 12 разви вает свой номинальный момент, равный примерно 25 % момента нагрузки. Для увеличения скорости включают двигатель 1 и опновременно меняют знак э. д. с. преобразователей 2-7 на против оположпьш. В дальнейшем скорость привода регулиру ется как в каскаае с вспомогательным двигателем постоянного тока. Для мощных быстроходных двухдвигателваных приводов применение каскада с вспомогательным двигателем постоянного тока ог раничеио гфедельной мощностью двигателя . 12 для данной максимальной скорости вра- шения. Для повышения предельной мощности быстроходных двухдвигательных 1ф1гоодЬв предпоггительно применять модификавдю ооновной схемы каскада с включением в контур nocTospiHoro тока независимого инвертора 13, с выхода КОТОР9ГО получает питание вспомогательный двигатель 14 переменного тока (см. кг, 3). Регул1фование скорости в каскаде с вспомогательным двигателем переменного тока в отношении воздействия на преобразователи 2-7 аналогично для каскада с вспомогательным двигателем постоянного тока и, кроме того, пропоршюнальио увеличению скорости привода должна увелич1гоаться выходная чаотота инвертора 13. Упомянутые каскады в контуре выт эямлей-ч ного тока ротора содержат преофазовптели 2-7, выполненные по трехфазной лшстовой схеме. Такие каскады предназначены в основном для мощных приводов с относительно большим диапазоном регулирования или в случае применения асинхронных двигателей с высоким напряжением ротора. При небольшой глубине регул1фова1П1Я для упрощения привода наиболее целесообразно применение еще одной модификации основной схемы каскада, в которой вместо мостовых преобразователей 2-7 применены преобразователи 15-20, Бьтолненные по нулевым схемам; вместо двух трансформаторов 8, 9 применен один трехобмоточньй трансформатор 21, а замкнутый контур постоянного тока образуется при соединении нулевых то чек вторичных обмоток трансформатора 21 через индуктгшный элемент 10. Регулирование скорости в этом каскаде осуществляется так же, как -и в описанных хемах, т. е. изменением величины противоэ.д. с. преобразователей 15-20. . Формула изобретения 1. Асинхронный вентильный каскад со веном постоянного тока, состоящий из асинронного двигателя с фазньм ротором и уг авляемых нереверсивных статических хфеобазователей с индуктивным элементом, выолненных по трехфазной мостовой схеме, тличающий СИ тем, что, с целью нижения мощности и габаритов преобразоателей тока ротора и повышения к. п. д. ривода, управляемые статические преобраователи объединены в две группы, по три реобразователя в группе, причем

катодвая группа объединена положительны- ми полюсами, анодная группа объединена отрицательными полюсами, при этом к каждой фазе ротора асинхронного двигателя подключено по рдному преобразователю из анодной и катодной групп, а индуктивный элемент включён между общим положительным полюсом катодной группы и общим отрицательным полюсом анодной группы преобразователей... 2. Каскад поп., отличаю ши й10 я тем, что, с целью снижения усташюленной мощности 1фео(И)ваоеат(лей п шения созЧ каскада, в пепь вытфямленного тока каскада включен вспомогательный двигатель постовнвого тока, вал которого жестко связан с валом асинхронного двига. теля с фазным ротором.

3. Каскад по п. 1,отличаюшийс я тем, что, с целью повьпиення 1феделы ной мощности привода увеличенной ча стоте вращения, в цепь выщ)ямленного тока каскада включен независимый инвертор,

к выходу которого подключены обмотки ста трра вспомогательного двигателя переменноfo тока, вал кта(юго жестко связан с , главного двигателя с фазным ротсфом.

4. Каскад по пп. 1-3, о т л и ч а и и с я тем, что, с целью угфощения приводов с малым диапазоном регулирования, статнчеСкие пресфазователи вьшолнены по трехфазной схеме, причем

10 одна группа 1фео(зователей, подключенная катодами к фазам ротора - син онного двигателя, подсоединена к первой группе вторичных обмоток трехфазного трехобмоточного трансформатора, другая группа

IS 1феобразователей, подключенная анодами к фазам асинхронного двигателя,, подсоединена ко второй труппе вторичных обмоток -упомянутого трансформатора, а нул&вые точки rjjytm вторичных обмоток тран2Ссформатора соединены между собой через упомянутый инцуктивный элемент. L .

. ...„ г-7

N