Устройство для управления частотнорегулируемым асинхронным электроприводом Советский патент 1980 года по МПК H02P5/34 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам управления преобразователями частоты для регулирования ражи- 5 мов работы бесколлекторных тяговых двигателей на электроподвижном составе переменного тока.

Известны устройства управления 10 преобразователями частоты, обеспечивающие регулирование частоты и напряжения в соответствии с требуемым режимом работы двигателя. Управление двигателем осуществляется в |5 них по двум каналам: частоты и напряжения. При этом по каналу регулирования напряжения осуществляется воздействие на выпрямитель, а по каналу регулирования частоты - на ин- 20 вертор. В этих электроприводах устройство управления инвертором, содержит регулятор и задатчик частоты а также блок управления инвертором. Образующаяся в установившемся режи- 25 ме на выходе регулятора частоты равномерная последовательность управляющих сигналов подается на блок управления инвертором, что обуславливает симметричное выходное напряжение при 30

условии идеально сглгокенного входного напряжения l3 .

Однако в реальных условиях напряжение на входе инвертора имеет пульсирующую составляющую, обусловленную питанием от контактной сети переменного тока с частотой 50 Гц, что приводит к появлению в спектре выходного напряжения дополнительных гармоник, ухудшающих энергетические показатели тягового электропривода.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления частотнорегулируекым асинхронным электроприводом, содержащим трансформатор, к которому подключен выпрямитель, выход которого через фильтр, состоящий из сглаживающего реактора и конденсатора, подключен к инвертору, от которого получает питание асинхронный двигатель. Управление инвертором осуществляет устройство, состоящее из регулятора частоты и блока управления инвертором. На вход регулятора частоты заведена обратная связь по скорости от датчика частоты вреицения двигателя.В общем случае,на вход регулятора частоты могут быть заведены различные сигналы,

позволяющие получить требуемый зако1 управления двигателем,Как уже указывалось, на выходе регулятора частоты Е установившемся режиме образуется равномерная последовательность управляюЬвйх импульсов,что при наличии пульсации напряжения на входе инвертора приводит к появлению субгармонических составляющих в спектре выходного напряжения. Образование субгармоник, в частном случае постоянной составляющей, объясняется тем, что напряжение на входе инвертора U , среднее значение которого равно Uf, имеет переменную составляющую,обусловленную пульсациями выпрямленного напряжения.

При подаче на вход блока управления сигналов iy регулятора частоты на выходе преобразователя образуется трехфазное переменное напряжение (1, , иф2 Фэ Р выбранном соотношении частоты сигнала fу и частоты пульсаций напряжения и г, в фазном напряжении появляется постоянная составляющая. Это, в свою очере ц. приводит к появлению постоянных составляющих в фазных токах (pj , ср2 Рз этом даже незначительная по величине постоянная составляющая в фазном напряжении может вызвать в фазном токе постоянную составляющую, достигающую 100% от основной гармоники тока. Ток, потребляемый инвертором („ , наряду с пульсациями, вызванными переключениями в инверторе, содержит также значительную пульсирующую составляющую, обусловленную питанием от однофайного выпрямителя. Гладкая составляющая тока инвертора равна току ij, , потребляемому от выпрямителя И .

При ином соотношении частоты fy и частоты напряжения в контактной сети в спектрах токов и напряжений появляются гармоники с частотами, равными сумме и разности частот, кратных частоте сети и частоте основной гармоники выходного напряжения. Появление указанных гармоник увеличивает токовую.нагрузкупреобразователя и двигателя, потери в них, вызывает снижение КПД и коэффициента мощности, т.е. энергетических показателей привода.

Цель изобретения - повышение энергетических показателей асинхронного привода путем уменьшения влияния переменного -напряжения сети на качество выходного напряжения преобразователя.

Поставленная цель, достигается тем, что устройство для управления частотнорегулируемым асинхронным электроприводом, состоящим из трансформатора, подключенного к его выходу преобраэователя частоты со звеном постоянного тока, в цепь выпрямленного тока которого включены сглаживающий реактор и конденсатор фильтра, регулятора частоты и блока управления Инвертором преобразователя, к входу Которого подключены конденсатор фильтра, а выход Инвертора связан с асинхронным двигателем, снабжено датчиком тока и фазовым модулятором, включенным между выходом регулятора частоты и входом упомянутого блока управления, при этом управляющий вход фазового модулятора соединен с выходом датчика тока/ включенного в цепь выпрямленного тока последовательно со сглаживающим реактором фильтра.

На фиг. 1 изображена блок-схема электропривода с предлагаемым устройством управления; на фиг. 2 - временные диаграммы сигнала на выходе датчика тока, сигнала на выходе модулятора, напряжения на входе преобразователя и на одной из фаз нагрузки.

Электропривод содержит трансформатор 1, соединенный с выпрямителем 2, к выходу которого подключен фильтр содержащий реактор 3 и конденсатор 4. К выходу фильтра подключен автономный инвертор 5, от которого получает питание асинхронный двигатель 6. Устройство управления инвертором 5 содержит регулятор 7 частоты и блок 8 управления. На вход регулятора частоты заведена обратная связь по скорости от датчика 9 частоты вращения ротора двигателя 6. Между входом блока 8 управления и выходом регулятора 7 частоты включен фазовый модулятор 10, вход которого соединен о выходом датчика 11 тока, причем вход датчика тока включен,в цепь выпрямленного тока преобразователя последовательно со сглаживающим реактором.

Работа устройства поясняется временными диаграммами.

Сигнал (управляющее воздействие) с датчика тока Uy поступает на вход фазового модулятора 10. При этом сигНсШ, поступающий от регулятора 7 частоты в виде равномерной последовательности импульсов, на выходе фазового модулятора оказывается промодулированным по фазе в соответствии с управляющим воздействием Uy . Последовательность импульсов ц подается на вход блока 8 угфавления, в результате чего переключение тиристоров в инверторе происходит через различные, неравные интервалы времени. Для выбранного соотношения частоты на выходе регулятора частоты и частоты в сети длительность положительной полуволны напряжения U(p оказывается меньше, чем отрицательной. При указанной форме напряжения на входе инвертораUH это приводит к тому, что в кривой фазного напряжения отсутствует постоянная составляющая. Аналогичным образом происходит работа устройства и при другом соотношении частот регуляра частоты и сети. Применение изобретения позволяет получить любую требуемую степень подавления субгармонических составляющих в спектре выходного напряжения и тока преобразователя путем соответствующего выбора глубины модуляци без изменения параметров фильтра, чт приводит к существенному повышению энергетических показателей привода. Формула изобретения Устройство для управления частотнорегулируемым асинхронным электроприводом, состояш.им из трансформатора, подключенного к его выходу преоб разователя частоты со звеном постоян ного тока, в цепь выпрямленного тока которого включены сглаживающий реактор и конденсатор фильтра, регулятора частоты и блока управления инвертором преобразователя,к входу которо го подключен конденсатор фильтра, а выход инвертора связан с асинхронным двигателем, от л и чающееся тем,что, с целью повышения энергетических показателей привода, оно снабжено датчиком тока и фазовым модулятором, включенным между выходом регулятора частоты .и входом упомянутого блока управления, при этом управляющий вход фазового модулятора соединен с выходом датчика тока,включенного в цепь выпрямленного тока пос.ледовательно со сглаживающим реактором фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Шумейко B.B.J Исследование влияния вреьюнных и пространственных высших гармоиик на энергетические показатели и работу бесколлекторных тяговых двигателей. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1973, 2. Лувишис А.Л. Регуляторы частоты асинхронного тирнсторного тягового привода с обратной связью по абсолютному скольжению.Труды ВНИИЭМ/ т. 41, М., изд. ВНИИЭМ, 1974.

Uf

9fut&

4L

-. t