Частотно-регулируемый электропривод Советский патент 1979 года по МПК H02P7/42 H02M5/27 

Изобретение относится к области регулируемого электропривода переменного тока со статическим преобразователем частоты, обеспечиваюнлего его устойчивую работу независимо от частоты питающего напряжения и режимов работы нагрузки и может быть использовано, в частности, для создания электропривода тяговой передачи тепловозов переменного тока, а также электропривода их вспомогательных механизмов.

Известен статический преобразователь частоты с непосредственной связью и с узлом искусственной коммутации, имеющий широкий диапазон изменения выходной частоты 1. Недостаток известного решения состоит в сложной схеме управления.

Известен частотно-регулируемый электропривод со статическим преобразователем и индукционным трехфазным электроприводом содержащий на каждую фазную обмотку, выполненную в виде двух секций, параллельно-включенные блоки с управляемы.ми вентилями. Указанный преобразователь имеет заниженный КПД, большие габариты и сложную систему управления 2.

Цель настоящего изобретения - повышение КПД, упрощение систе.мы управления.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом частотно-регулируемом электроприводе со статическим преобразователем частоты и индукционным тре.хфазным электродвигателем, содержащим на каждую фазную обмотку, выполненную в виде двух секц |й, параллельно включенные блоки с управляемыми вентилями, концы (начала) секций каждой фазной обмотки подсоединены к анодам и катодам тиристоров указанных блоков, подключенных на напряжение сети трехфазного, однофазного или постоянного тока, а средняя точка соединения секций подсоединена к нулевому проводу. Для протекания реактивного тока нагрузки концы (начала) секций каждой фазной обмотки замкнуты диодом реактивного тока, анод которого подключен к анодам тиристоров указанного блока.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема электропривода с непосредственным преобразователем частот з1 с общим УЗЛОМ искусственной комм тации

и индукционным трехфазным электродвига-телем с фазными обмотками, соединенными в звезду; на фиг. 2 - диаграмма рабочего процесса непосредственного преобразователя частоты в одной фазной обмотке.

Преобразователь содержит на каждую фазную выходную обмотку 1, 2, 3 встречно включенные блоки 4, 5 на управляемых вентилях 6, 7, 8. Фазная выходная обмотка выаолнена в виде двух параллельных секций 9, 10 и включена звездой. Концы или начало каждой секции 9, 10 подсоединены к анодам и катодам тиристоров 6, 7, 8 встречно включенных блоков 4, 5 и замкнуты диодом реактивного тока 11. Общий узел 12 искусственной коммутации состоит из неуправляемого выпрямительного моста, выполненного на диодах 13 -18, конденсатора фильтра 19, тиристоров 20, 21, 22, 23, узла подзаряда коммутирующего конденсатора 24 через дроссели подзаряда 25, 26 и коммутирующий дроссель 27. Подключается узел искусственной коммутации 12 к тиристорам 6, 7, 8 встречно-включеНных блоков 4 и 5 каждой фазной обмотки 1 с помощью распределительных тиристоров 28, 29 и диодов 13-18. На входе питающей трехфазной сети установлены сетевые реакторы 30, 31, 32.

Особенность работы данного электропривода заключается в том,что через каждую параллельную секцию 9, 10 фазной обмотки 1 электродвигателя ток протекает одного направления, а токи каждой секции 9, 10 относительно друг друга имеют разные направления. Подключая поочередно встречновключенные блоки 4, 5 с управляе.мыми вентилями 6, 7, 8, в каждой фазной обмотке 1 двигателя получаем переменный магнитный поток, аналогичный потоку, создаваемому в односекционной фазной обмотке переменным током.

Рабочий процесс преобразователя частоты при заданном периоде выходной частоты Т2 и определенном угле регулирования :/. регулятора напряжения в одной фазе электродвигателя протекает следующим образом (фиг. 2).

Пусть открыты тиристоры 6,. 7, 8 блока 4 и ток нагрузки 1д проходит от фаз А, В и С через одну секцию 9 фазной обмотки 1 к нулевому проводу, а коммутирующий конденсатор заряжен (при открытии тиристоров 21 и 22 за 30°э до момента ti) с полярностью, указанной на фиг. 1. В момент времени ti прекращается подача управляющих импульсов на тиристоры 6, 7, 8 блока 4 и подаются узкие управляющие импульсы на тиристор 22 узла искусственной коммутации 12 и распределительный тиристор 28, коммутирующий конденсатор 24 разряжается по цепи: конденсатор 24 - тиристор 28 - последние проводящие в данный момент времени тиристор 6, 7 или 8 и диод 13, 14 или 15 - тиристор 22 - коммутирующий дроссель 27, запирая проводящий тиристор блока 4. В дальнейшем конденсатор 24 перезаряжается от трехфазной сети через диоды 13, 14, 15 и секцию 9 фазной обмотки 1 с обратной полярностью. Реактивный ток нагрузки секции 9, протекающий в прежнем направлении, замыкается через диод И, секцию 10 фазной обмотки, обеспечивая его непрерывность, а протекая по секции 10 в

0 другом направлении создает рабочий намагничивающий магнитный поток встречного направления, тем самым уменьшая время спадания тока в секции 9, что дает возможность повысить верхнюю границу генерируемой частоты преобразователя. Использование накопленной энергии магнитного поля в секции 9 для создания рабочего тока в секции 10 фазной обмотки 1 повышает КПД трехфазного преобразователя частоты и всего привода.

В момент времени tj спустя время Л t

tn, где to - время восстановления запирающих свойств тиристоров, после подачи запирающих импульсов U,,j, могут быть открыты тиристоры 6, 7, 8 блока 5. Точный момент открытия тиристоров блока

5 5 определяется углом регулирования а регулятора напряжения, осуществляющего широтно-импульсное регулирование выходного напряжения преобразователя, в связи с этим будет изменяться и форма выходноQ го напряжения преобразователя. Задержка подачи управляющих импульсов встречновключенных блоков 4 и 5 на время Д t to вызвана необходимостью исключения появления значительных токов тиристоров в блоках 4 и 5 за счет одновременного их открытия, при котором ток фазной обмотки ограничивается только активным сопротивлением секций 9 и 10, а индуктивность обмотки равна нулю.

При протекании тока нагрузки через секцию 9 фазной обмотки ЭДС самоиндукции, наведенная ею в секции 10, размыкается, так как потенциал катода выше потенциала анода диода 11.

В момент времени t. подаются узкие управляющие импульсы на тиристоры 23 и 29, что вызывает разряд коммутирующего конденсатора 24 (предварительно подзаряженного при открытии тиристоров 21 и 22 за 30°э, до момента времени 14) и запирание тиристоров 6, 7, 8 блока 5, а конденсатор 24 перезаряжается через диоды 16, 17, 18 и секцию 10 фазной обмотки 1. Далее через время Л t включаются тиристоры блока 4, и процесс повторяется.

За счет разделения фазной обмотки 1 5 на две секции исключается необходимость в установке уравнительных реакторов или датчиков тока, фиксирующих конец спадания фазного тока, только после чего могут быть включены тиристоры блока 5 (момент

времени tj), что упрощает систему управления преобразователя.

Формула изобретения

Г. Частотно-регулируемый электропривод со статическим преобразователем частоты и индукционным трехфазным электродвигателем, содержащий для каждой фазной обмотки, выполненной в виде двух секций, параллельно-включенные блоки с управляемыми вентилями, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и упрощения системы управления, концы (начала) секций каждой фазной обмотки подсоединены к анодам и катодам тиристоров указанных блоков, подключенных на напряжение сети трехфазного тока, а средняя точка соединения секций подсоединена к нулевому проводу. 2. Электропривод по п. 1, отличающийся

тем, что, с целью увеличения верхнего предела выходных частот преобразователя, концы (начала) секций каждой фазной обмотки замкнуты диодом реактивного тока, анод которого подключен к анодам тиристоров

указанного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 470046, кл. Н 02 М 5/27, 23.01.73.

2.Авторское свидетельство СССР № 221813, кл. Н 02 Р 7/58, 12.12.66.

VA

3 iw iii

оси

V,o.23 n П г.гв

%

го

M

n n гГгзггл