Электропривод переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P7/62 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока.

Известен электропривод переменного тока, содержащий электродвигатель с фазным ротором, мостовые выпрямитель и инвертор в цепи ротора, тиристор корочения и узел принудительного гашения, выполненный в виде однофазного моста на управлемых вентилях, в одну диагональ которого включен коммутационный конденсатор, а во вторую - последовательно соединенные диоды и вторичные обмотки трансформатора, причем выход выпрямителя через первичную обмотку трансформатора шунтирован тиристором корочения, узлом принудительного гашения и соединен с входом инвертора 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель с мостовым выпрямителем в цепи ротора, дроссель и мостовой инвертор, тиристор, шунтирующий последовательно соединенные выпрямитель и дроссель, диод, узел принудительного гашения, выполненный в виде однофазного

моста на управляемых вентилях, в одну из диагоналей которого включен коммутационный конденсатор и диод, катод которого соединен с анодным выводом однофазного моста узла принудительного гашения, с

5 анодом тиристора и анодным выводом мостового инвертора 2.

Недостатком известных устройств является низкая их надежность из-за наличия повышенного напряжения на всех тиристо10 pax и диодах электропривода в промежутках времени, когда происходит переключение выпрямленного тока ротора на инвертор сети. Это поясняется тем, что из-за индуктивности сети ток инвертора в начале его включения появляется с замедлением. Также

15 из-за резкого переключения тока ротора с инвертора на тиристор корочения и наоборот ухудшается гармонический состав тока и КПД инвертора.

Цель изобретения - повышение надежности электропривода.

Указанная цель достигается тем, что в электропривод переменного тока введены два диода, конденсатор и трансформатор, начало первичной обмотки которого подключено к катодному выводу однофазного моета узла принудительного гашения, а ее конец - к аноду диода, катоду тиристора и катоду первого введенного диода, анод которого соединен с катодным выводом мостового инвертора и с началом вторичной обмотки трансформатора, конец которой соединен с одной из обкладок введенного конденсатора и с анодом второго введенного диода, катод которого подсоединен к катодному выводу однофазного моста узла принудительного гашения, анодный вывод которого соединен с другой обкладкой введенного конденсатора. На фиг. 1 изображена электрическая схема электропривода; на фиг. 2 - a-g-временные диаграммы, поясняющие работу электропривода (временная диаграмма напряжения на коммутационном конденсаторе (UCK) - фиг. 2а;временная диаграмма тока через коммутационный конденсатор (JCK) - фиг. 2 d; временная диаграмма напряжения на тиристоре короченияСитк)- фиг. 2 б; временная диаграмма ЭДС на вторичной обмотке трансформатора (еьг) - фиг. 2 г; временная диаграмма напряжения на дополнительном конденсаторе (и с л)- фиг. 2 д. Электропривод переменного тока содержит трехфазный асинхронный электродвигатель 1 с фазным ротором 2. В роторную цепь включен мостовой выпрямитель 3, выход которого через дроссель 4 зашунтирован тиристором 5, узлом 6 принудительного гашения и через разделительный диод 7 подключен к входу мостового инвертора 8, выход последнего соединен с сетью. Узел б принудительного гашения выполнен в виде однофазного моста, в плечи которого соответственно включены тиристоры 9-12 В одну диагональ моста включен коммутационный конденсатор 13, а во вторую последовательно соединенные первичная обмотка 14 трансформатора, началом подключенная к катодам тиристоров моста, и обратный диод 15, включенный согласно-последовательно тиристорам моста и встречно-параллельно тиристору 5. Анод разделительного диода 7 соединен с катодным выводом инвертора g , а катод через дроссель 4 - с анодным выводом выпрямителя 3. Кроме этого анод разделительного диода 7 соединен с началом вторичной обмотки 16 трансформатора, конец которой через дополнительный конденсатор 17 подключен к анодному выводу инвертора 8 и соединен с анодом диода 18, катод которого соединен с началом первичной обмотки 14 трансформатора. При другом варианте выполнения катод диода 18 соединен с концом первичной обмотки трансформатора. Электропривод работает следующим образом. После подачи напряжения сети на обмотке электродвигателя 1 в роторе 2 индуцируется ЭДС и происходит запуск электропривода. До момента времени ti открыт тиристор 5 и выпрямленный ток ротора 2 протекает через тиристор 5 и дроссель 4, а конденсаторы 13 и 17 заряжены полярностью, показанной на фиг. 1 (без скобок). Конденсатор 13 заряжен до напряжения UCK несколько большего, чем напряжение сети, а конденсатор 17, емкость которого подобрана в несколь со раз больше, чем конденсатора 13, заряжен до напряжения УСД, равного напряжению сети. В момент времени ti открывают тиристоры 9 и 10 и конденсатор 13 начинает разряжаться по цепи: « + конденсатора 13, тиристор 10, первичная обмотка 14 трансформатора, диод 15, тиристор 9 и «- конденсатора 13. При этом во вторичной обмотке 16 трансформатора индуцируется ЭДС (полярность показана на фиг. 1 без скобок), которое закрывает тиристоры инвертора 8. Ток разряда конденсатора 13, протекая через диод 15, создает обратное напряжение тиристору 5, что способствует его запиранию. Одновременно выпрямленный ток ротора 2 протекает по цепи разряда конденсатора 13, также способствуя его разряду. В момент времени 2 напряжение на конденсаторе 13 равно О, а ток разряда конденсатора 13 достигает максимального значения. С этого же момента времени конденсатор 13 начинает перезаряжаться (полярность перезаряда показана на фиг. 1 в скобках) по упомянутой цепи, его напряжение возрастает, а ток перезаряда начинает уменьшаться. В момент времени tj, когда напряжение на конденсаторе 13 (UCK) достигает величины напряжения на дополните.тьном конденсаторе 17 (Ucfl), начинает подзаряжаться и конденсатор 17 по цепи: выпрямитель 3, конденсатор 17, диод 18, первичная обмотка 14 трансформатора и дроссель 4. Оба конденсатора 13 и 17 заряжаются от того же источника питания, т. е. от последовательно соединенных вьшрямите тя 3, дросселя 4 и первичной обмотки 14 трансформатора. В промежуток времени tj-14 происходит совместная зарядка коммутационного конденсатора 13 и дополнительного конденсатора 17. При этом скорость перезаряда коммутационного конденсатора 13 уменьшается, а тем самым уменьшается скорость возрастания напряжения на тиристоре 5, на диоде и тиристорах узла 6 принудительного гашения и на тиристорах инвертора 8. В момент времени t4 перезаряд конденсатора 13 прекращается, при этом тиристоры 9 и 10 закрываются, а выпрямительный ток ротора 2 протекает в инвертор 8 и возвращает энергию скольжения в сеть. Одновременно конденсатор 17, разряжаясь через инвертор 8, также отдает энергию в сеть. В момент времени tg на управляющий электрод тиристора 5 подают импульс, его открывают, и процесс повторяется аналогично вышеописанному за исключением того. что теперь открывают тиристоры 11 и 12, а конденсатор 13 начинает разряжаться по цепи: « + конденсатора 13, тиристор 12, первичная обмотка 14 трансформатора, дидиод 15,тиристор 11 и «- конденсатора 13. Для включения инвертора 8 каждый раз одновременно с включением узла 6 принудительного гашения подаются импульсы управления на соответствующую пару тиристоров инветора 8. При выполнении электрической схемы электропривода по второму варианту, т. е. когда катод диода 18 подключен к концу первичной обмотки 14 трансформатора, электропривод работает аналогично вышеописанному за исключением того, что в промежуток времени tj-14 подзарядка конденсатора 17 происходит по другой цепи: т. е. по цепи: дроссель 4, выпрямитель 3, конденсатор 17 являются последовательно соединенные дроссель 4 и выпрямитель 3. При этом ток подзаряда дополнительного конденсатора 17 не протекает через первичную обмотку 14 трансформатора. Предлагаемый электропривод отличается повышенной надежностью и экономичностью, так как предлагаемое включение дополнительного конденсатора позволяет уменьшить напряжение на тиристорах и диодах электропривода во время переключения выпрямительного тока ротора через инвертор в сеть, что позволяет применить тиристоры меньшего класса по напряжению, а тиристоры моста и по току, кроме этого, улучшается гармонический состав тока, инвертируемого в сеть. Электропривод, выполненный по схеме первого варианта, позволяет увеличить степень уменьшения напряжения на тиристорах и диодах электропривода по сравнению со схемой второго варианта, так как он позволяет коммутационное напряжение уменьшить до напряжения дополнительного конденсатора, однако в схеме первого варианта ПОЯВЛЯЮТСЯ дополнительные энергозатраты в первичной обмотке трансформатора, через которую протекает ток подзаряда дополнительного конденсатора. Формула изобретения Электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель с мостовым выпрямителем в цепи ротора, дроссель и мостовой инвертор, тиристор, шунтирующий последовательно соединенные мостовой выпрямитель и дроссель, узел принудительного гашения, выполненный в виде однофазного моста на управляемых вентилях, в одну из диагоналей которого включен коммутационный конденсатор, и диод, катод которого соединен с анодным выводом однофазного моста узла принудительного гашения, с анодом тиристора и анодным выводом мостового инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, введены два диода, конденсатор и трансформатор, начало первичной обмотки которого подключено к катодному выводу однофазного моста узла принудительного гашения, а ее конец - к аноду диода, катоду тиристора и катоду первого введенного диода, анод которого соединен с катодным выводом мостового инвертора и с началом вторичной обмотки трансформатора, конец которой соединен с одной из обкладок введенного конденсатора и с анодом второго введенного диода, катод которого подсоединен к катодному выводу однофазного моста узла принудительного гашения, анодный вывод которого соединен с другой обкладкой введенного конденсатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2835713/24-07, кл. Н 02 Р 7/62, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР № 752724, кл. Н 02 Р 7/62, 1976.