RU142676U1

RU142676U1 - SYSTEM OF FREQUENCY-REGULATED ELECTRIC DRIVES FOR THE COMPLEX OF LOAD CRANES

Info

Publication number: RU142676U1
Application number: RU2013145059/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Климаш; Михаил Александрович Соколовский
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2014-06-27

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности, к системам электропривода и может быть использовано в комплексах транспортных и грузоподъемных механизмов с частотно-регулируемыми электроприводами различной мощности, работающих от сети постоянного тока. Система частотно-регулируемых электроприводов для комплекса грузоподъемных кранов состоит из двух и более грузоподъемных кранов. Каждый грузоподъемный кран присоединен к шинам постоянного тока, на которые от общего выпрямителя подается постоянное напряжение. Все грузоподъемные краны имеют в своем составе систему электроприводов предназначенных для перемещения груза и крана в пространстве. Каждый электропривод питается от шин постоянного тока и состоит из автономного инвертора напряжения, который по команде оператора приводит в движение трехфазный асинхронный двигатель. Во время работы асинхронного двигателя в режиме торможения им вырабатывается энергия, которая через автономный инвертор напряжения поступает на шины постоянного тока и служит для питания других электроприводов. Когда вырабатываемой асинхронными двигателями энергии больше чем могут потребить другие электроприводы, то она по шинам постоянного тока поступает на вход рекуператора, который преобразует напряжение постоянного тока в трехфазную систему синусоидальных напряжений синхронных с питающей сетью. С выхода рекуператора трехфазное напряжение проходит через сетевой L-фильтр, для подавления высокочастотных пульсаций, и возвращается в питающую сеть. Технический результат заключается в использовании генерируемой асинхронными двигателями энергии для питания других потребителей, снижении, до минимального, уровня высокочастотных пульсаций генерируемых при работе автономных инверторов напряжения, а также возможность подключения дополнительных систем частотно-регулируемых электроприводов в составе грузоподъемных кранов. The proposed technical solution relates to electrical engineering, in particular, to electric drive systems and can be used in complexes of transport and lifting mechanisms with variable-frequency electric drives of various capacities operating from a direct current network. The system of variable frequency electric drives for a complex of hoisting cranes consists of two or more hoisting cranes. Each crane is connected to DC buses, to which DC voltage is supplied from a common rectifier. All hoisting cranes incorporate an electric drive system designed to move cargo and the crane in space. Each electric drive is powered by DC buses and consists of an autonomous voltage inverter, which, upon the command of the operator, drives a three-phase asynchronous motor. During operation of the induction motor in braking mode, it generates energy, which through a stand-alone voltage inverter is supplied to the DC bus and serves to power other electric drives. When the energy generated by induction motors is more than other electric drives can consume, then it is fed through DC buses to the input of the recuperator, which converts the DC voltage into a three-phase system of sinusoidal voltages synchronous with the supply network. From the output of the recuperator, a three-phase voltage passes through the mains L-filter to suppress high-frequency ripples, and returns to the mains. The technical result consists in using the energy generated by induction motors to power other consumers, reducing, to a minimum, the level of high-frequency ripples generated during the operation of autonomous inverters, as well as the ability to connect additional systems of frequency-controlled electric drives as part of hoisting cranes.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности, к системам электропривода и может быть использовано в комплексах транспортных и грузоподъемных механизмов с частотно - регулируемыми электроприводами различной мощности, работающих от сети постоянного тока.The proposed technical solution relates to electrical engineering, in particular, to electric drive systems and can be used in complexes of transport and lifting mechanisms with variable frequency drives of various capacities operating from a direct current network.

Известна система электроприводов грузоподъемного крана [Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для студ. высш. учеб. заведений / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. - 3-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 576 с. (п. 4.10.6)] используемая как прототип.The known electric drive system of a crane [Belov M.P. Automated electric drive of typical production mechanisms and technological complexes: a textbook for students. higher textbook. institutions / M.P. Belov, V.A. Novikov, L.N. Reasoning. - 3rd ed., Rev. - M.: Publishing Center "Academy", 2007. - 576 p. (paragraph 4.10.6)] used as a prototype.

Прототип содержит привод подъема, привод передвижения крана и привод передвижения тележки. Каждый привод присоединен к трехфазной сети переменного тока и состоит из входного трехфазного выпрямителя, автономного инвертора напряжения и асинхронного двигателя. Принцип работы приводов одинаков, а именно, трехфазное синусоидальное напряжение питающей сети выпрямляется при помощи входного выпрямителя и поступает на вход автономного инвертора напряжения, при помощи которого вырабатывается трехфазная система синусоидальных напряжений требуемой амплитуды и частоты. По команде оператора автономный инвертор напряжения приводит в движение соответствующий двигатель грузоподъемного крана.The prototype comprises a hoist drive, a crane movement drive and a trolley movement drive. Each drive is connected to a three-phase AC network and consists of an input three-phase rectifier, a stand-alone voltage inverter and an induction motor. The principle of operation of the drives is the same, namely, the three-phase sinusoidal voltage of the supply network is rectified using an input rectifier and fed to the input of an autonomous voltage inverter, with which a three-phase system of sinusoidal voltages of the required amplitude and frequency is generated. At the command of the operator, an autonomous voltage inverter drives the corresponding crane motor.

Недостатки прототипа заключаются в следующем:The disadvantages of the prototype are as follows:

1. При работе асинхронной машины в режиме торможения генерируется энергия, которая рассеивается в виде тепла на балластном сопротивлении и используется не рационально. Это происходит из-за отсутствия возможности рекуперации избытка энергии в питающую сеть;1. When an asynchronous machine operates in braking mode, energy is generated that is dissipated in the form of heat at the ballast and is not used rationally. This is due to the lack of the ability to recover excess energy into the supply network;

2. При работе автономных инверторов напряжения во входных силовых цепях генерируются высокочастотные пульсации, которые отрицательно влияют на работу других электроустановок. Это происходит из-за отсутствия в составе стенда входного фильтра;2. When autonomous voltage inverters are operating in the input power circuits, high-frequency ripples are generated that adversely affect the operation of other electrical installations. This is due to the lack of an input filter in the stand;

3. Прототип не может работать больше чем с одним грузоподъемным краном. Это вызвано отсутствием возможности подключения дополнительных систем частотно-регулируемых электроприводов в составе грузоподъемных кранов.3. The prototype cannot work with more than one crane. This is due to the lack of the ability to connect additional systems of variable frequency electric drives as part of hoisting cranes.

Задачей полезной модели является создание системы частотно-регулируемых электроприводов для комплекса грузоподъемных кранов.The objective of the utility model is to create a system of variable frequency drives for a complex of hoisting cranes.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в использовании генерируемой асинхронными двигателями энергии для питания других потребителей, снижении, до минимального, уровня высокочастотных пульсаций генерируемых при работе автономных инверторов напряжения, а также возможность подключения дополнительных систем частотно-регулируемых электроприводов в составе грузоподъемных кранов.The technical result from the solution of this problem is to use the energy generated by induction motors to power other consumers, to reduce, to a minimum, the level of high-frequency ripples generated during the operation of autonomous inverters, as well as the ability to connect additional systems of frequency-controlled electric drives as part of hoisting cranes.

Решение поставленной задачи достигается тем, что входы всех автономных инверторов напряжения, входящих в состав каждого грузоподъемного крана, присоединены к шинам постоянного тока, которые через выпрямитель и рекуператор присоединены к выходу сетевого L-фильтра, вход которого подключен к питающей сети. Кроме этого количество грузоподъемных кранов может быть более двух.The solution to this problem is achieved by the fact that the inputs of all autonomous voltage inverters included in each crane are connected to DC buses, which are connected through the rectifier and recuperator to the output of the main L-filter, the input of which is connected to the mains. In addition, the number of cranes can be more than two.

Устройство системы частотно-регулируемых электроприводов для комплекса грузоподъемных кранов, представлено на фиг. Система состоит из следующих элементов: 1 - питающая сеть; 2 - сетевой L-фильтр; 3 - рекуператор; 4 - выпрямитель; 5 - автономный инвертор напряжения привода подъема; 6 - асинхронный двигатель привода подъема; 7 - автономный инвертор напряжения привода передвижения тележки; 8 - асинхронный двигатель привода передвижения тележки; 9 - автономный инвертор напряжения привода передвижения крана; 10 - асинхронный двигатель привода передвижения крана; 11 - первый грузоподъемный кран; 12 - второй грузоподъемный кран; 13 - положительная шина постоянного тока; 14 - отрицательная шина постоянного тока; 15 - дополнительный грузоподъемный кран.The device of a system of variable frequency electric drives for a complex of hoisting cranes is shown in FIG. The system consists of the following elements: 1 - power supply network; 2 - network L-filter; 3 - recuperator; 4 - rectifier; 5 - stand-alone inverter voltage drive lift; 6 - asynchronous lift drive motor; 7 - autonomous voltage inverter drive the movement of the cart; 8 - asynchronous drive motor for the movement of the trolley; 9 - autonomous inverter voltage drive the movement of the crane; 10 - asynchronous motor drive the movement of the crane; 11 - the first crane; 12 - the second crane; 13 - positive DC bus; 14 - negative DC bus; 15 - additional crane.

Элементы устройства соединены следующим образом.The elements of the device are connected as follows.

Трехфазный вход сетевого L-фильтра 2 соединен с питающей сетью 1. К выходу сетевого L-фильтра параллельно присоединены выход рекуператора 3 и вход выпрямителя 4. Вход рекуператора и выход выпрямителя присоединены к положительной 13 и отрицательной 14, шинам постоянного тока. Также к шинам постоянного тока присоединены первый грузоподъемный кран 11, второй грузоподъемный кран 12 и дополнительный грузоподъемный кран 15. Устройство первого, второго и дополнительного грузоподъемных кранов одинаково и состоит из автономного инвертора напряжения привода подъема 5, автономного инвертора напряжения привода передвижения тележки 7 и автономного инвертора напряжения привода передвижения крана 9 входы которых присоединены к шинам постоянного тока. К выходам автономных инверторов напряжения присоединены трехфазные асинхронные электродвигатели, соответственно асинхронный двигатель привода подъема 6, асинхронный двигатель привода передвижения тележки 8 и асинхронный двигатель привода передвижения крана 10.The three-phase input of the main L-filter 2 is connected to the mains 1. The output of the recuperator 3 and the input of the rectifier 4 are connected in parallel to the output of the main L-filter 4. The input of the recuperator and the output of the rectifier are connected to positive 13 and negative 14 DC buses. Also connected to the DC bus are the first crane 11, the second crane 12 and an additional crane 15. The device of the first, second and additional crane is the same and consists of a stand-alone inverter voltage drive lift 5, a stand-alone voltage inverter drive the movement of the truck 7 and a stand-alone inverter voltage drive the movement of the crane 9 inputs which are connected to the DC bus. To the outputs of autonomous voltage inverters are connected three-phase asynchronous motors, respectively, an asynchronous drive motor for lifting 6, an asynchronous drive motor for moving the cart 8 and an asynchronous drive motor for moving the crane 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Трехфазное синусоидальное напряжение питающей сети 1 через сетевой L-фильтр 2 поступает на вход выпрямителя 4 и выход рекуператора 3. С выхода выпрямителя напряжение постоянного тока поступает на положительную 13 и отрицательную 14 шины постоянного тока, которые предназначены для питания автономных инверторов напряжения входящих в состав первого 11, второго 12 и дополнительного 15 грузоподъемного крана. Грузоподъемные краны имеют одинаковую конструкцию. Автономные инверторы напряжения привода подъема 5, привода передвижения тележки 7 и привода передвижения крана 9 присоединены к шинам постоянного тока. По команде оператора они приводят в движение соответствующий асинхронный двигатель, а именно асинхронный двигатель привода подъема 6, асинхронный двигатель привода передвижения тележки 8 и асинхронный двигатель привода передвижения крана 10. Во время работы асинхронного двигателя в режиме торможения им вырабатывается энергия, которая через автономный инвертор напряжения поступает на шины постоянного тока и служит для питания других электроприводов. Когда вырабатываемой асинхронными двигателями энергии больше чем могут потребить другие электроприводы, то она по шинам постоянного тока поступает на вход рекуператора 3, который преобразует напряжение постоянного тока в трехфазную систему синусоидальных напряжений синхронных с питающей сетью. С выхода рекуператора трехфазное напряжение проходит через сетевой L-фильтр, для подавления высокочастотных пульсаций, и возвращается в питающую сеть.The three-phase sinusoidal voltage of the supply network 1 through the network L-filter 2 is supplied to the input of the rectifier 4 and the output of the recuperator 3. From the output of the rectifier, the DC voltage is supplied to the positive 13 and negative 14 DC buses, which are designed to power autonomous voltage inverters included in the first 11, the second 12 and an additional 15 crane. Cranes have the same design. Autonomous voltage inverters drive lift 5, drive the movement of the truck 7 and the drive movement of the crane 9 are connected to the DC bus. At the command of the operator, they drive the corresponding asynchronous motor, namely, the asynchronous drive motor of the lift 6, the asynchronous drive motor of the trolley 8 and the asynchronous drive motor of the crane 10. During operation of the asynchronous motor in braking mode, it generates energy, which through an autonomous voltage inverter arrives on the DC bus and is used to power other electric drives. When the energy generated by induction motors is more than other electric drives can consume, then it is fed through DC buses to the input of the recuperator 3, which converts the DC voltage into a three-phase system of sinusoidal voltages synchronous with the supply network. From the output of the recuperator, a three-phase voltage passes through the mains L-filter to suppress high-frequency ripples, and returns to the mains.

Наиболее целесообразной областью применения системы частотно-регулируемых электроприводов для комплекса грузоподъемных кранов являются комплексы грузоподъемных и транспортных механизмов имеющих в своем составе частотно-регулируемые электроприводы различной мощности.The most appropriate area of application of a system of variable frequency drives for a complex of hoisting cranes is a complex of lifting and transport mechanisms incorporating variable frequency drives of various capacities.

Claims

1. A system of frequency-controlled electric drives for a complex of hoisting cranes, consisting of a hoist drive, a crane movement drive and a trolley movement drive, each drive consisting of a stand-alone voltage inverter and an asynchronous motor, characterized in that the inputs of all stand-alone voltage inverters included in the composition of each crane is connected to DC buses, which are connected through the rectifier and recuperator to the output of the network L-filter, the input of which is connected to the power supply network.

2. The system of variable frequency drives, according to claim 1, characterized in that the number of cranes is more than two.