Устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя Советский патент 1982 года по МПК H02P3/22 

Изобретение относится к электротехнике и мозадтгбыть иснользовано в частотно-регулируемом электроприводе с асинхронным короткозамкнутым электродвигателем и преобразователем частоты автономного электрического под щкного состава.

Известно устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, к фазан которого подключен выход автономного инвертора с блоком управления, содержащее цепь торможения выполненную в виде выпрямительной группы и тормозного резистора 1..

Однако такое устройство сложно, так как регулирование тормозного резистора осуществляется путем изменения времени задержки момента формирования импульса управления очередным тиристором относительно момента очередной коглмутации в соответствукмдей фазе инвертора.

Известно также устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее автономный инвертор, вход которого подключен к источнику питания, а выход к фазам статорной бгютки электродвигателя, соединенной по схеме звезда, цепь торможения, выполненную из тиристорови активного элемента, - один вывод которой подключен к выходу автономного инвертора, компаратор, выход которого соединен с блоком управления тиристорами цепи торможения 23.

Однако известное устройство нмеет ряд недостатков, например низкую эф10фективность торможения и малую надежность, обусловленную тем, что тормозной резистор включен последовательно с катодной (или анодной) группой обратных вентилей инвертора

15 и поэтому последние должны быть рассчитаны на пропускание предельного тормозного тока асинхронной машины, что приводит к существенному увеличению установленной мощности обрат20ных вентилей по сравнению с тяговым режимом.

Целью изобретения является увеличение эффективности торможения и повышение надежйости.

25

Указанная цел-ь достигается тем, что в устройстве для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя другой вывод цепи торможения соединен с нулевой точкой звезды обмот30ки статора.

На фиг. 1 представлена схема устройства для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, в котором активный элемент выполнен в виде одного резистора; на фиг. 2 LcxeMa устройства для торможения Tpejg фазного асинхронного электродвигателя, в котором активный элемент выполнен в виде трех резисторов.

Устройство для управления трехфаз ным асинхронным электродвигателем 1 содержит автономный инвертор 2, вход которого подключен к источнику питания 3, а выход - к фазам статорной обмотки электродвигателя,, соединенной по схеме звезда, цепь 4 торможенин, выполненную из тиристоров 5, 6, 7 и из активного элемента 8, один вывод цепи 4 подключен к выходу, инвертора 2, а другой - к нулевой точке звозды обмотки статора электродви гателя 1, компара- ор 9, выход которого соединен с блоком 10 управления тиристорами 5, б, 7, который содержит оптронную пару 11, диоды 12, 13 и 14 и резистор 15.

В устройстве, изображенном на :фиг. 2, блок 16 управления тиристорами автономного инвертора 2 роеди нен с блоком 10.

Устройство работает следуюрдим образом.

При переходе электропривода в тормозной режим на вход компаратора 9 подается сигнал Ус:т-авкй - U, светодиод оптронной парнТ начинает обтекаться током и включает фототиристор оптронной пары, благодаря чему создается цепь для протекания тока через управляюьдае переходы тиристоров 5, б и 7. Диоды 12, 13, 14 обеспечивают протекание тока через управляющий переход того тиристора, на катоде которого в данный момент времени присутствует наибольший отрицательный потенциал. Источником тока управления тиристоров 5,6, 7 является их анодное напряжение, определяемое выходным напряжением автономного инвертора 2. Если, например, наибольший отрицательный потенциал при сутствует вданный момент времени на катоде тиристора 5, то ток управления этого тиристора протекает по цепи, анод тиристора 5 - резистор 15фототиристор оптронной пары 11 - разделительный диод 12 - упрсшляющий электрод тиристора 5 - катод тиристора 5. Таким образом, наличие разделительных диодов обеспечивает синхронизацию моментов включения тиристоров 5, б, 7 тормозного регулятора с моментами перехода через нуль соответствующих кривых фазных напряжений асинхронной мамины. Тиристоры 5, 6, 7 работают при этом как диоды, в режиме естественной коммутации посредством выходного напряжения инвертора Поскольку последнее имеет, как правило, прямоугольно-ступенчатую форму то в отличие от случая питания синусоидальным напряжением, длительность проводимости каждого тиристора регулятора за период выходного напряжения инвертора равна 180 ал.град., из которых 60 эл. град он проводит ток тормозного резистора 8 самостоятельно и по 60 зл.град, совместно с каждым из двух других тиристоров регу1лятора.

Итак, при переходе в тормозной режим управляемая выпрямительная группа из тиристоров 5, б, 7 выполняет роль тормозного контакта, подключающего резистор 8 к зажимам тормозящегося асинхронного электродвигателя 1. Благодаря включению тормозного резистора между выходными зажимами инвертора и нулевой точкой ста торной обмотки асинхронной машины составляющая активной мощности,развиваемой асинхронной магшной, передается в тормозной резистор непосредственно через тиристоры 5,б, 7 регулятора, не нагружая тормозным током вентили инвертора, как в известных устройствах. Длительность проводимости главных и обратных вентилей инвертора примерно соответствует тяговому режиму, что позволяет, во-первых, сохранить неизменным алгоритм управления инвертором в тяговом и тормозном режимах, и, во-вторых, производить выбор обратных вентилей инвертора на существенно меньшие токи, чем в известных устройствах.

Регулирование эквивалентного сопротивления тормозного резистора, поключенного к зажимам асинхронной машины, осуществляется путем изменения ссотногаения длительностей открытого и закрытого состояний регулятпра на тиристорах 5, 6, 7 в функции отклонения сигнала обратной связи UQC на входе компаратора 9 от заданного сигнала уставки Uy. В качестве сигнала обратной связи могут использоваться сигналы, пропорциональные одному из электромагнитных параметров электропривода, например, входному току инвертора i, фазному току асинхронной машины i, току тормозного резистора i(фиг, 1). Управляемая тиристорная группа 5, б, 7 работает в этом случае в качестве тириторно-импульсного регулятора, обеспечивающего периодическое подключение тор.мозного резистора 3 к электродвигателю 1 на время, необходимое для стабилизации выбранного параметра электропривода на уровне, заданном сигналом уставки.

Для сохранения тормозного момента постоянным,а частоты скОльжения на

номинальном уровне, относительная длительность открытого состояния регулятора увеличивается по мере, снижения частоты вращения так, чтобы среднее значение тока тормозного резистора оставалось постоянным. При этом в качестве сигнала обратной связи UQJ; на вход компаратора 9 поступает сигнал, пропорциональный среднему значению тока тормозного резистора 14 а сопротивление резистора 8 выбирается таким образом, чтобы минимальной скорости торможения соответствовало ;полностью открытое состояние тиристоров 5, б , 7 .

В устройстве, изображенном на фиг. 2, регулирование резистора осуществляется путем изменения времени задержки момента формирования импульса управления очередным тиристором цепи 4 торможения относительно момента очередной комг утации в соответствующей фазе инвертора. Для этого на вход блока 10 от блока 16 подаются три сдвинутые на 120 эл.град.по.следовательности синхронизирующих импульсов, соответствующих моментам коммутации- в анодной группе главных вентилей инвертора. Компаратор 9 работает в этом случае в режиме усилителя, выходное напряжение которого определяется рассогласованием между сигналами уставки И и обратной связи Ugcи однозначно связано с требуемым временем задержки.

Схема управления по фиг. 2 функционально сложнее, чем приведенная на фиг. 1, однако позволяет обеспечить более равномерное распределение тока тормозного резистора между тиристорами 5, б, 7 тормозного регулятора.

Таким образом, в устройстве Обеспечивается наличие постоянной составляющей в фазных токахасинхронной машины в режиме электрического торможения. Благодаряэтому сутлмарный тормозной момент на валу асинхронной машины равен сумме двух составляющих: генераторного и динамического торможения. При полностью открытом регуляторе 5, б, 7 в зоне малых частот вращения, rjie динамическое торможение наиболее эффективно, значение

постоянной составляющей тока в фазах асинхронной машины равно 1/3 тока тормозного резис- ора. Таким образом, включение резистора между выходными зажимами инвертора и нулевой точкой статорной обмотки асинхронной машины позволяет повысить тормозной момент на валу асинхронной машины, особенно при торможении до полной остановки.

Дополнительным положительным качеством предлагаемого включения тормоного резистора является исключение возможности скачкообразного измененения тока через тиристоры регулятора, поскольку цепочка, состоящая из тормозного резистора и тиристоров регулятора, включена последовательно с фазами асинхронной машины, имеющими значительную индуктивность. Это позволяет упростить схему регулятора за счет отсутствия специальных дросселей для ограничения скорости нарастания тока в цепи тиристоров, что упpomaieT устройство и повыь1ает его надежность.

Формула изобретения

Устройство для торможения трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее автономный инвертор,вход которого подключен к источнику питания, а выход - к фазам статорной обмотки электродвигателя, соединенной по схеме звезда, цепь торможения, выполненную из тиристоров и активного элемента, один вывод которой подключен к выходу автономного инвертора, компаратор, выход которого соединен с блоком управления тиристорами цепи торможения, отличающееся тем, что, с целью увеличения Эффективности торможения и повышения надежности, другой вывод цепи торможения соединен с нулевой точкой звезды обмотки статора.

.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ 1763871, кл. Н 02 Р 3/22, 1976.

2.Патент ФРГ 1638611, кл. Н 02 Р 3/2271974.

(

I

I jW

Т

ад

Uoc