Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода Советский патент 1979 года по МПК H02M5/297 

(54) СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗСВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ СИНХРОННСГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА дискриминатор, причем один вход фазечастотнбго дискриминатора подкЛючен к выходу преобразователя, другой - к выходу источника опорной частоты, выход к одному из входов второго сумматора, другой вход которого соединен со входом инвертора, выход второго сумматора соединен со входом системы управ.ления инвертором 2, В известном преобре зователе на входы первого сумматора поданы сигнал датчика тока в силовой цепи йреобразователя и сигнал задания по току в силовой депи преобразователя. Недостатком известного преобразователя являются низкие энергетические характеристики преобразователя при широком регулировании частоты выходного напряжения преобразователя, и изменении момента нагрузки, так как величина тока в силовой цепи преобразователя остается постоянной, что увеличивает коммутационные и тепловые потери, снижает КПД преобразователя. Целью изобретения является улучшени энергетических характеристик преобрааов Это достигается тем, что в статичес ком преобразователе частоты для синхронного электропривода, содержащем управляемый выпрямитель, питаемый от сети переменного тока, выход которого через сглаживающий реактор подключен к выходным щинам инвертора тока, систему управления выпрямителем, систему управления инвертором, первый сумматор выход которого соединен со входом системы управления выпрямителем, источник опорной частоты, задатчик частоты выходного напряжения преобразователя, выход которого подключен ко входу источника опорной частоты, второй сумматор и фазочастотный дискриминатор, причем один вход фазочастотного дискримг натора подключен к выходу преобразователя, другой - к выходу источника опорной частоты, выход - к одному из входоввторогосумматора, другой вход которого соединен со входом инвертора, выход второго сумматора соединен со входом системы управления инвертором, Один вход первого сумматора подключен к выходу задатчика частоты, другой - к выходу выпрямителя. Кроме того, выход фазочастотного дискриминатора соединён с дополнительным входом первого сумма тора. На фиг. 1 представлена принципиальная электр1гческая блок-схема преобра- зова теля, на фиг. 2 - диаграммы напряжений в различных точках схемы, поясняюшие ее работу; Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода содержит управляемый выпрямитель 1, питаемый от сети переменного тока 2, На вБрсоде выпрямителя включен делитель 3, выходной сигнал которого поступает на один из входов первого сумматора 4. На другой вход первого сумматора подается cirnan с задатчика частоты 5 выходного напряжения преобразователя. Выпрямитель 1 соединен с инверто- ром тока 6 через сглаживаюшки реактор 7. На входных шинах инвертора тока 6 установлен делитель 8. Регулирование выходного напряжения выпрямителя 1 осуществляется системой управления вы- прямителем 9. На вход системы управления инвертором 10 поступает сигнал с выхода второго сумматора 11, который определяет частоту вь1ходного напряжения преобразователя, нагруженного па синхронную машину 12. На входы сумматора 11 поступают сигналы положительной обратной связи по напряжению на входе инвертора тока б и сщнал с вько да фазочастотного дискриминатора 13, один из входов которого подключен к источнику опорной частоты 14, а другой вход соединен с выходом преобразователя через трансформатор 15. / Входным элементом системы управления инвертором 10 является задающий генератор 16 с интегратором на входе. Регулирование частоты выходного напряжения источника опорной частоты, состоящего, например, из генератора 17 и кольцевого распределителя 18, осуществляется задатчиком частоты 5. Преобразователь работает следующим образом. На выходе сумматора 4 формируется сигнал, обеспечивающий работу выпрямителя 1 в режиме стабилизации выходного напряжения выпрямителя, а, следова ельно, и выходного напряжения тжвертора 6 (фиг. 2, б). При отсутствии сигнала с выхода фа- зочастотного дискриминатора 13 частота выходного напряжения преобразователя определяется величиной выходного выпрямителя и коэффициентом обратной связи по напряжению на выходных шинах.инвертора (фиг. 2,б), который выбирается таким образом, что в заданном диапазоне изменения нагрузки (например, момента сопротивления на валу синхронной машины) угол инвертиротьаиня V (у1ол между гар Мониками выходного тока и напряжения преобразователя всегда Ьольще некоторого минимального допустимого угла инвертирования, что и обеспечивает коммутационную устойчивость инвертора. На выходе фазочастотного дискриминатора 13 (фиг. 2,в) формируется сигнал пропорциональный интегралу от разности частоть напряжения на выходе преобразователя и частоты импульсов на выходе источника опорной частоты 14 (импульсы генератора показаны на фиг. 2,г). При отклонении частоты выходного напряжения преобразователя от частоты на выходе источника опорной частоты, сигнал с фазочастотного дискриминатора изменяет угол инвертирования таким образом, что, например, при уменьшении частоты выходного напряжения преобразо вателя, угол инвертирования У увеличивается. При этом напряжение на входе инвертора становится меньше напряжения на выходе выпрямителя, что приводит к увеличению тока на входе инвертора, т.е. к увеличению электромагнитного момента на валу синхронной машины н ее скорости, а, следовательно, к увеличению частоты выходного напряжения преобразователя. Таким образом, при постоянстве частоты на выходе источника опорной частоты 13, частота напряжения на выходе преобразователя также будет постоянной и равной ему, причем при изменениях момента нагрузки на валу синхронной машины, будетизменяться величина тока в силовой цепи преобразователя (фиг. 2,д) а в динамике (т.е. в переходных режимах) и величина сигналов с выхода (|нзочастотного дискриминатора и делител 8. Точность же стабилизации частоты не зависит от температурных и других изменений параметров цепей регулирования, а определяется только ста,бвпьностью источника опорной частоты. Частота пульсации выходного напряжения фазочастотного дискриминатора ра на (или кратна) частоте пульсаций напря жения на входных шинах инвертора тока (в данном случае частота пульсаций равна шестикратной частоте выходного напр жения преобразователя). Диапазон изменения выходного сигнала фазочастотного дискриминатора 13 вы бирается таким образом, чтобы диапазон изменения угла инвертирования V нахо- дился в пределах, обеспечипаюших ком- i мутационную устойчивость инвертора в стационарных режимах. Дополнительное введение сигнала с выхода фазочастотного дискриминатора на вход системы унравления выпрямителем позволяет улучшить динамические свойства привода при колебани5К момента нагрузки за счет сокращения времени пере ходкого процесса. Так, при увеличении момента нагрузки на валу двигателя, частота выходного напряжения преобразователя в первый момент несколько уменьшается, сигнал с выхода фазочастотного дискриминатора увеличивается, что приводит к увеличению напряжения на выходе выпрямителя, а, следовательно, и тока в силовой цепи преобразователя. Быстрое нарастание тока в силовой . цепи преобразователя, а, следовательно, и статорного.тока двигателя, обеспечивает увеличение электромагнитного момента на вапу двигателя и его скорости, т.е. стабилизацию частоты выходного напря- жения преобразователя. Величина выходного напряжения выпрямителя 1 и коэффициент обратной связи по напряжению на выходных шинах инвер Тора тока 6 выбираются такшут образом, чтобы обеспечивался номинальный режим работы синхронной машины, т.е. номинальный момент при номинальной частоте, выходном напряжении и токе .статора, .Таким образом в широком диапазоне регулирования скорости двигателя обеспе- чиваются высокие энергетические характе«ристики привода (коэффициент мощности, ПД), что достигается за счет стабилизации напряжения на выходе выпрямите- пя. При этом, при изменении момента нагрузки на валу двигателя, изменяется величина тока в силовой цепи преобразова- теля, что уменьшает также коммутирующие и тепловые потери, увеличивает КПД преобразователя. Формула изобретения 1. Статический преобразователь частоты для синхронного электропривода,содер-. жащий управляемый выпрямитель, питаемый от сети переменного тока, выход которого через сглаживающий реактор подключен к входным шинам инвертора тока, систему управления выпрямителем систему управления инвертором, первый сумматор, выход которого соединен со вхойом системы управления выпрямителем источник опорной частоты, задатчик частоты выходного напряжения преобразователя, выход которого подалгочен ко входу источника опорной частоты, второй сум,„ „, матор и фазочастотный дискриминатор, пр . . ,...- ..л WJJ, Л чем один ВХОЯ АЯЯПЧЯГ-ТПТЧЛ.Г.Л i,...... чем один вход фазочастотного дискриминатора подалючён к 1зыходу преобразователя, другой - к вькоду источника опорной частоты, выход - к одному из входов второго сумматора, другой вход которо. Го соединен со входом инвертора, выход второго сумматора соединен со входом системы управления инвертором, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик преобразователя, один вход первого сум- 7 20 матора подключен к выходу за датчика частоты, другой - к выходу выпрямителя. 2. Преобразователь по п. 1, о т л и чающийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств системы выход .«л и памичес:я.ил. свойств системы выход фазочастотного дискриминатора соединен с дополнительным входом первого сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Экспресс-информация Автоматизированный электропривод, электротехнология и электроснабжение промышленных предпрштИй, М., ВИНИТИ, № 25, 1974,; с. 14-19. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке №. 2502081/24-07 от01.б7.77 (прототип).

705620

м,

(надрос (момента)