RU1781807C - Электропривод переменного тока - Google Patents

Abstract

Использование: в электроприводах дл  осуществлени  динамического торможени . Сущность : в электропривод переменного тока введены резисторы 14, 15 динамического торможени . Каждый резистор включен между разноименными выводами управл емы вьшр мителей 8. 9 соответственно. Выпр митель 8 через дроссели 4. 5 и инвертор 7 питает одну обмотку синхронной машины 1, а выпр митель 9 через дроссели 6, 7 и инвертор 3 другую ее обмотку. В процессе динамического торможени  оба резистора 14, 15 обтекаютс  током Выход из стро  тиристоров упом нутых выпр мителей и инверторов сохран ет режим динамического торможени . 1 ил. Л , Ё

Description

XI

00 00

о

XI

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  осущест- влени  динамического торможени  мощного синхронного двигател , имеющего на статоре две системы обмоток.

Известные электроприводы с синхронным двигателем, в которых возможен режим динамического торможени , содержащие синхронный генератор с трехфазной обмоткой, выводы которой подключены ко входам мостовогб тиристорного выпр мител . Выходы выпр мител  через дроссели соединены со входами мостового тиристорного инвертора, к выходам которого подключена трехфазна , соединенна  в звезду обмотка синхронного двигател , Между нейтрал ми обмоток синхронных генератора и двигател  включен тормозной резистор.

В режиме торможени  катодна  группа инвертора и анодна  группа выпр мител  запираютс , анодна  группа инвертора переводитс  в выпр мительный режим, катодна  группа выпр мител  - в инверторный, при этом ток течет через тормозной резистор , и мощность, поступающа  уже от двигател  частично рекуперируетс , а частично расходуетс  в тормозном резисторе.

Как частный случай, возможен вариант работы катодной группы выпр мител  с углом управлени , равным 90 эл.град. При этом мощность, поступающа  от двигател , не возвращаетс  в сеть, а только расходуетс  в тормозном резисторе.

Рассмотренному устройству присущи три недостатка. Во-первых, невозможно осуществление чистого динамического торможени . Действительно, если по услови м питающей сети невозможна рекупераци  энергии (например, случай дизель-генератора ), то катодна  группа должна работать с углом управлени , близким к 90 эл.град. При этом от сети дополнительно потребл - етс  реактивна  мощность, пропорциональна  току (моменту) торможени , что иногда не желательно

Во-вторых, поскольку в режиме торможени  работает только анодна  группа инвертора (т.е. схема инвертора становитс  нулевой), увеличиваютс  пульсации момента двигател , вибраци , ухудшаетс  гармонический состав тока и по вл етс  нескомпенсированный поток подмагничи- вани  синхронной машины,

В-третьих, аналогично, работа выпр мител  в нулевом режиме отрицательно вли ет на сеть.

Другой известный электропривод содержит источник переменного напр жени  с двум  трехфазными соединенными в звезду обмотками, нулевые точки которых соединены через тормозной резистор. К фазным выводам указанных обмоток подключен двенадцатипульсный тиристорный преобразователь частоты с непосредст- венной св зью. Последовательно с реверсивными мостовыми группами преобразовател  частоты включены полуобмотки фаз статора двигател , а также обмотки

0 двухобмоточных дросселей, причем к двум одноименным выходным зажимам реверсивных вентильных групп в каждой фазе преобразовател  частоты присоединены одноименные концы полуобмоток фазы

5 электродвигател , вторые одноименные концы полуобмоток фазы двигател  подключены к разноименным выводам обмоток дроссел , вторые выводы которых подключены к двум другим одноименным зажимам

0 реверсивных вентильных групп той же фазы преобразовател  частоты.

В режиме торможени  запираютс  анодные группы тиристоров мостов, подключенных к первой обмотке источника, и

5 катодные группы тиристоров мостов, подключенных ко второй обмотке источника. Оставшиес  в работе группы тиристоров обеспечивают формирование токов двигател , причем одна полуволна фазного тока

0 двигател  течет по одной полуобмотке, а друга  полуволн а - по другой полуобмотке. Через тормозной резистор при этом протекает сумма модулей фазных токов двигател . Токи статора сдвинуты по фазе

5 относительно ЭДС двигател  так, что осуществл етс  передача энергии от двигател  (через преобразователь частоты) к источнику . При этом в дополнение к динамическому торможению может быть осуществлено и

0 рекуперативное.

Данное устройство имеет аналогичные недостатки. Во-первых, в режиме торможени  также происходит обмен реактивной мощностью с сетью, т.к. тормозной ток про5 текает по фазным обмоткам источника. Во- вторых, при торможении увеличиваютс  пульсации выпр мленного напр жени  и тока (ухудшаетс  гармонический состав). В-третьих, дл  реализации данного уст0 ройства необходимо наличие источника в виде двух гальванически разв занных трехфазным систем обмоток, что существенно увеличивает установленную мощность силового оборудовани .

5 Наиболее близким по технической сущности к за вл емому решению  вл етс  электропривод, содержащий синхронную машину электрическую с двум  статорными трехфазными обмотками, сдвинутыми на 30 эл.град, и подключенными к двум тиристорным преобразовател м частоты, каждый из которых состоит из мостового инвертора, выходы которого через дроссели соединены со входами мостового выпр мител , причем оба выпр мител  имеют общую систему управлени , а их силовые выходы объединены попарно и соединены, соответственно, с трем  клеммами дл  подключени  к питающей сети. В указанном устройстве может быть осуществлен режим динамического торможени , причем без обмена энергией (активной или реактивной) между синхронной машиной и сетью.

Однако эффективность такого торможени  не велика, т.к. мощность, поступающа  от двигател , рассеиваетс  во внутренних паразитных активных сопротивлени х элементов привода (обмотка машины, обмотка дроссел , соединительные провода и проч.) и, следовательно, угол управлени  тиристорами инвертора составл ет чуть меньше 90 эл.град.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности и надежности торможе- ни  путем уменьшени  времени торможени .

Преимуществом предлагаемого решени   вл етс  обеспечение эффективного динамического торможени  двигател  без использовани  дополнительных тиристоров или контакторов. При этом дл  электро- привода возможен также режим рекуперативного торможени  или любой комбинированный режим. Одновременно повышаетс  и надежность работы привода (сохран етс  возможность эффективного аварийного торможени ).

Предлагаемое устройство предполагаетс  использовать дл  управлени  частотой вращени  мощного синхронного двигател  в судовом электроприводе.

Дл  доведени  изобретени  до промышленного освоени  необходимо закончить разработку технической документации и изготовить опытный образец. Ориентировочное врем , требуемое дл  этого - 2,5 года.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном электроприводе переменного трка, содержащем синхронную машину с двум  трехфазными обмотками на статоре, сдвинутыми относительно друг друга на 30 эл.градусов, два преобразовател  частоты, каждый из которых составлен из последовательно соединенных между собой трехфазного мостового управл емого выпр мител , дросселей и инвертора, выводы переменного тока которого подключены к фазным выводам соответствующей обмотки статора, систему управлени , выходы которой подключены к управл ющим входам трехфазным мостовых выпр мителей, выводы переменного тока которых пофазно объединены и снабжены зажимами дл  подключени  к 5 трехфазной сети, одноименные выводы посто нного тока указанных выпр мителей попарно соединены через дополнительно введенные резисторы динамического торможени .

0На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого электропривода.

Устройство содержит синхронную машину 1, обмотки которой подключены ко входам инверторов 2,3 выходы которых че5 рез дроссели 4,5, 6,7 соединены со входами выпр мителей 8, 9, входы которых св заны с клеммами 10, 11, 12, дл  подключени  к питающей сети. Выпр мители 8, 9 имеют общую систему 13 управлени . Тормозные

0 резисторы 14, 15 подключены к однопол р- ным выводам выпр мителей 8. 9.

Устройство функционирует следующим образом. В двигательном (основном) режиме тиристорные мосты 2, 3 работают как

5 инверторы с естественной м шинной коммутацией; тиристорные мосты 8, 9 работают как выпр мители, причем обща  система 13 управлени  обеспечивает синхронизацию управл ющих импульсов обоих выпр мите0 лей 8, 9. Поэтому можно утверждать, что не только средние, но и мгновенные значени  выпр мленных напр жений обоих выпр мителей равны между собой. Следствием этого обсто тельства  вл етс  равенство

5 потенциалов на концах тормозных резисторов Таким образом, ток через тормозные резисторы не течет, и они не оказывают никакого вли ни  на работу привода е двигательном режиме.

0

Переход схемы из двигательного в режим динамического торможени  происходит так. Система 13 управлени  вырабатывает сигнал, сдвигающий управл 5 ющие импульсы тиристорных мостов 8, 9 вправо (т.е. угол управлени  должен находитьс  в диапазоне от 90 эл.град. до 180 эл.град.), при этом токи в звень х посто нного тока (т.е. токи через дроссели 4, 5, 6, 7)

0 прекращаютс  и все тиристоры устройства выключаютс . После выключени  всех тиристоров система 13 управлени  вырабатывает сигнал, подающий отпирающее напр жение на управл ющий электрод од5 ного тиристора катодной группы одного выпр мител  (например, 8) и одного тиристора анодной группы другого выпр мител  (например , 9), причем оба указанных тиристора соединены с одной из трех клемм (например , 12) дл  подключени  к питающей сети

Иными словами, оба этих вентил  принадлежат к одной фазе сети (например, фазе С).

Затем один из инверторов (например, 2) переводитс  в выпр мительный режим (т.е. угол управлени  должен находитьс  в пределах от 90 эл.град. до 0). При этом начинает протекать ток динамического торможени  по следующей цепи: тиристорный мост 2, дроссель 5, тормозной резистор 15, открытый тиристор анодной группы моста, 9, клемма 12, открытый тиристор катодной группы моста 8, дроссель 4, тиристорный мост 2. Очевидно что величина протекающего тока и, следовательно, интенсивность торможени  может регулироватьс  путем изменени  угла управлени  тиристорного моста 2, работающего в выпр мительном режиме.

Аналогична  картина получилась бы и в том случае, если бы торможение осуществл лось при помощи перевода в выпр мительный режим инвертора 3. Путь тормозного тока при этом: тиристорный мост 3, дроссель 7, открытый тиристор анодной группы моста 9, клемма 12, открытый тиристор катодной группы моста 3, тормозной резистор 14, дроссель 6, мост 3. Легко видеть, что возможен и одновременный перевод обоих инверторов 2, 3 в режим динамического торможени : в этом случае оба тормозных резистора 14, 15 обтекаютс  током .

Очевидно, что в описанном режиме динамического торможени  отсутствует какой-либо обмен активной или реактивной энергией с питающей сетью.

С другой стороны, если по услови м питающей сети возможна рекупераци  энергии , то этот режим также легко осуществл етс  переводом инверторов 2, 3 в выпр мительный режим, а выпр мителей 8, 9 - в инверторный; система 13 управлени  обеспечивает при этом синхронизацию импульсов управлени  выпр мителей 8, 9.

Наконец, возможно комбинированное торможение привода, когда часть активной энергии возвращаетс  обратно в сеть, а часть расходуетс  в резисторах 14, 15. Дл  этого достаточно сн ть импульсы управлени  в одном выпр мителе (например, 8) и в одном инверторе (например, 3). Оставшиес  тиристорные мосты перевод тс : мост 2 - в выпр мительный режим, мост 9 - в инверторный . Путь тормозного тока: мост 2, дроссель 5, резистор 15, мост 9, резистор 14, дроссель 4, мост 2.

Кроме того, предлагаемое устройство, по сравнению с известными, обладает повышенной надежностью. Последнее вытекает из наличи  перекрестных св зей между обоими каналами преобразовательной части электропривода за счет резисторов 14, 15. Иными словами, в предлагаемом устройстве . в отличие от прототипа, сохран етс  возможность торможени  привода при отказе некоторых элементов схемы. Так, при выходе из стро  тиристорных мостов 3, 8 (например, при исчезновении отпирающих

0 импульсов на всех тиристорах указанных мостов из-за неисправности систем управлени  или при пропадании питани  собственных ыужд) динамическое торможение остаетс . Дл  этого следует тиристорный

5 мост 2 перевести в выпр мительный режим и подать отпирающие импульсы на любые два тиристора моста 9, св занные с одной и той же фазой сети (например, с фазой С); путь тормозного тока при этом: тиристор0 ный мост 2, дроссель 5, резистор 15, открытые тиристоры (принадлежащие фазе С) моста 9. резистор 19, дроссель 4, мост 2. Очевидно, что аналогична  картина получилась бы при выходе из стро  мостов 2 и 9 при

5 исправных 3 и 8.

Другой пример. Допустим, что в предлагаемом устройстве вышли из стро  (потер ли управление) тиристоры анодной группы моста 8 и тиристоры катодной группы моста

0 9. В этом случае режим динамического торможени  (в отличие от предыдущего примера ) сохран етс  полностью. Тормозной ток обоих мостов 2, 3 проходит при этом через тиристор анодной группы моста 9 и тири5 стор катодной группы моста 8 (оба тиристора , естественно, должны принадлежать к одной фазе сети, например, С).

Следует подчеркнуть, что в данном случае можно осуществить и комбинированное

0 торможение привода, когда часть энергии возвращаетс  обратно в сеть, а часть расходуетс  в резисторах 14, 15. Действительно, оставшиес  в работе анодна  группа моста 9 и катодна  моста 8 образуют оп ть-таки

5 трехфазный мост Ларионова. Этот новый мост должен быть переведен в режим инвертора; мосты 2 и 3 при этом работают как выпр мители. Тормозной ток первого канала: мост 2, дроссель 5, резистор 15, анодна 

0 группа моста 9, питающа  сеть, катодна  группа моста 8, дроссель 4, мост 2; ток второго канала: мост 3, дроссель 7, анодна  группа моста 9, сеть, катодна  группа моста 8, резистор 14, дроссель 6, мост 3. Можно

5 показать, что если бы повреждени  (потер  управлени ) получили катодна  группа моста 8 и анодна  моста 9, картина оказалась бы аналогичной.

С другой стороны, из приведенного примера видно, что в предложенном устройстве

91781807 10

режим чистого динамического торможе-дросселей и инвертора, выводы переменно

ни  сохран етс  полностью, если в мостах 8го тока которого подключены к фазным вы

и 9 останетс  только по одному исправномуводам соответствующей обмотки статора

(управл емому) тиристору (один в катодной,систему управлени , выходы которой под

другой в анодной группе), которые принад-5 ключены к управл ющим входам трехфаз

лежат к одной фазе сети.ных мостовых выпр мителей, выводь

переменного тока которых пофазно обьеди

Claims (1)

1. Формула изобретени нены и снабжены зажимами дл  под ключе Электропривод переменного тока, со-ни  к трехфазной сети, отличающий- держащий синхронную машину с двум 10 с   тем, что, с целью повышени  надежно- трехфазными обмотками на статоре, сдви-сти и эффективности торможени  путем нутыми одна относительно другой на 30уменьшени  времени торможени , одно- эл.градусов, два преобразовател  частоты,именные выводы посто нного тока указан- каждый из которых составлен из последова-ных выпр мителей попарно соединены тельно соединенных между собой трехфаз-15 через дополнительно введенные резисторы ного мостового управл емого выпр мител ,динамического торможени .