Асинхронно-вентильный каскад Советский патент 1982 года по МПК H02P7/78 

(54) АСИНХРОПНО-ВЕНТИЛБНЫЙ КАСКАД

1

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано для привода механизмов в химической, горнорудной и других отраслях промышленности.

Известен асинхронно-вентильный каскад, в цепь выпрямленного тока ротора которого последовательно включены два статических преобразователя, выполненных по трехфазной нулевой схеме, при этом один из преобразователей постоянно работает в инверторном режиме с фиксированным минимальным углом опережения зажигания, а другой работает с переменным углом опережения зажигания и в зависимости от скорости привода может находиться в режиме работы либо инвертора, либо выпрямителя 1.

Указанный асинхронно-вентильный каскад характеризуется относительно небольшим потреблением реактивной мощности, однако имеет существенный недостаток, заключающийся в значительном искажении напряжения сети питания токами высших гармоник.

Наиболее близким к предлагаемому является асинхронно-вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, выпрямитель в цепи ротора.

последовательно включенные с выпрямителем два управляемых статических преобразователя и две системы импульсно-фазового управления вентилями преобразователей, одна из которых выполнена с постоянным углом опережения зажигания вентилей, а другая - с переменным углом опережения зажигания 2.

Известный каскад характеризуется относительно малым содержанием высших гармоник в сети питания, однако не обеспечивает уменьшения установленной мошности

10 электрооборудования и повышения КПД привода.

Цель изобретения - уменьшение установленной мощности электрооборудования при одновременном повышении КПД привода.

IS

Поставленная цель достигается тем, что в асинхронно-вентильном каскаде, содержащем асинхронный двигатель с фазным ротором, выпрямитель в цепи ротора, последовательно включенные с выпрямителе.м два

20 управляемых статических преобразователя и две системы импульсно-фазового управления вентилями преобразователей, одна из которых выполнена с постоянным углом

опережения зажигания вентилей, а другая - с переменным углом опережения зажигания, управляюодие электроды вентилей анодного блока первого управляемого преобразователя и катодного блока второго управляемого преобразователя подключены к выходам системы импульсно-фазового управления с постоянным углом опережения зажигания, а управляющие электроды вентилей катодного блока первого управляемого преобразователя и анодного блока второго управляемого преобразователя подключены к выходам системы импульсно-фазового управления с переменным углом опережения зажигания.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема асинхронно-вентильного каскада; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов инверторов и сети при работе привода в нижнем диапазоне регулирования скорости, на фиг. 3 - то же, в верхнем диапазоне регулирования скорости.

В предлагаемом асинхронно-вентильном каскаде к ротору асинхронного двигателя 1 подключен неуправляемый выпрямитель 2, соединенный последовательно с управляемыми статическими преобразователями 3 и 4, состоящими из вентильных блоков 5-8, управляющие электроды которых подключены к выходам систем 9 и 10, импульснофазового управления, при этом к выходам системы 9 импульсно-фазового управления подключены управляющие электроды анодного вентильного блока 5 преобразователя 3 и катодного вентильного блока 8 преобразователя 4, а к выходам системы 10 импульцно-фазового управления подключены управляющие электроды катодного вентильного блока 6 преобразователя 3 и анодного вентильного блока 7 преобразователя 4.

Системы 9 и 10 импульсно-фазового управления управляются системой 11 регулирования скорости, связанной с задающим устройством 12 и с датчиком 13 действительной скорости.

Преобразователи 3 и 4 соединены с питающей сетью через согласующие трансформаторы 14 и 15. Вместо двух трансформаторов 14 и 15, в каскаде может быть применен один трехобмоточный трансформатор с двумя синфазными обмотками равной мощности.

Последовательно с преобразователями 3 и 4 включен дроссель 16, служащий для сглаживания пульсаций выпрямленного тока.

Системы 9 и 10 импульсно-фазового управления совместно с системой 11 регулирования настроены таким образом, что при изменении сигнала управления задающего устройства 12 от минимального до максимального значения углы опережения зажигания 1 вентильных блоков 5 и 8 остаются неизменными и равными /t fnin const, а углы опережения зажигания

2 вентильных блоков 6 и 7 соответственно, изменяются в пределах ; - jt, где - минимальный угол опережения зажигания, обеспечивающий защиту преобразователей от опрокидывания при работе их в режиме инвертора с максимальной противо-ЭДС.

Асинхронно-вентильный каскад работает следующим образом.

Для запуска каскада на минимальную

скорость с помощью со.ответствующих коммутационных аппаратов подключается к сети двигатель 1 и трансформаторы 14 и 15, а с помощью задающего устройства 12 в систему 11 регулирования скорости подается сигнал управления, соответствующий минимальной скорости привода, при этом на выходе систем 9 и 10 импульсно-фазового управления образуются импульсы управления, обеспечивающие работу вентильных блоков 5-8 преобразователей 3 и 4 с минимальным углом опережения зажигания 1 i и в контур выпрямленного тока каскада вводится максимальная величина противо-ЭДС преобразователей 3 и 4.

Увеличение скорости от минимального

значения до определенного заданного уровня производится соответствующим изменением сигнала управления задающего устройства 12, при этом, учитывая условия предварительной настройки систем 9 и 10 импульсно-фазового управления и системы 11

регулирования, углы опережения зажигания вентильных блоков 6 и 7 изменяются в сторону увеличения, а углы опережения зажигания вентильных блоков 5 и 8 остаются неизменными и равными J3min Суммарная противо-ЭДС преобразователей 3 и 4 уменьщается, в результате чего скорость двигателя 1, соответственно, увеличивается. Последующее увеличение скорости вплоть до максимального значения осуществляется при соответствующем изменении сигнала

управления задающего устройства 12, который воздействует на систему 11 регулирования и системы 9 и 10 импульсно-фазового управления таким образом, что углы опережения зажигания вентильных блоков 6 и 7 увеличиваются, практически, до 180 эл. град, а углы опережения зажигания вентильных блоков 5 и 8 по-прежнему остаются неизменными и равными /min

Суммарная противо-ЭДС преобразователей 3 и 4 в этом случае уменьщается до

нуля, а скорость двигателя 1 увеличивается до максимального значения.

Подключение управляющих электродов вентилей анодного блока первого и катодного блока второго статических преобразователей к системе импульсно-фазового управления, работающей с постоянным у/лом опережения зажигания Д| /Smin з управляющих электродов вентилей катодного блока первого и анодного блока второго статических преобразователей к системе импульсно-фазового управления, работающей с переменным углом опережедия зажигания i, изменяющимся в пределах 2. / приводит к тому, что в некоторых режимах работы управляемых статических преобразователей, соответствующих верхнему диапазону регулирования скорости привода, выпрямленный ток ротора не протекает по обмоткам трансформаторов 14 и 15, а минует их, замыкаясь по вентилям статических преобразователей (в интервалах времени t,-t, tj-14,..., t,i -t , фиг. 3). Это обстоятельство приводит к уменьшению эквивалентного тока согласующих трансформаторов 14 и 15, снижению электрических потерь и, соответственно, увеличению КПД привода, а в случае вентиляторного характера нагрузки позволяет уменьшить установленную мощность трансформаторов 14 и 15. Предлагаемое изобретение позволяет существенно повысить технико-экономические показатели привода, что и определяет его перспективность. Формула изобретения Асинхронно-вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, выпрямитель в цепи ротора, последовательно включенные с выпрямителем два управляемых статических преобразователя и две системы импульсно-фазового управления вентилем преобразователей, одна из которых выполнена с постоянным углом опережения зажигания вентилей, а другая - с переменным углом опере}} ения зажигания, отличающийся тем, что, с целью уменьщения установленной мощности электрооборудования при одновременном повыщении КПД привода, управляющие электроды вентилей анодного блока первого управляемого преобразователя и катодного блока второго управляемого преобразователя подключены к выходам системы импульснофазового управления с постоянным углом опережения зажигания, а управляющие электроды вентилей катодного блока первого управляемого преобразователя и анодного блока второго управляемого преобразователя подключены к выходам системы импульсно-фазового управления с переменным углом опережения зажигания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Онищенко Г. Б. Асинхронно-вентильный каскад. М., «Энергия, 1967, с. 88. 2.Онищенко Г. Б., Юньков М. Г. Электропривод турбомеханизмов. М., «Энергия, 1972, с. 174. UAB (Риг.З UAC