RU2237344C2 - Alternating current electric drive - Google Patents
Alternating current electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237344C2 RU2237344C2 RU2002129670/09A RU2002129670A RU2237344C2 RU 2237344 C2 RU2237344 C2 RU 2237344C2 RU 2002129670/09 A RU2002129670/09 A RU 2002129670/09A RU 2002129670 A RU2002129670 A RU 2002129670A RU 2237344 C2 RU2237344 C2 RU 2237344C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- anode
- cathode
- diode
- motor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам электропривода переменного тока и может быть использовано на механизмах, требующих режима регулирования крутящего момента двигателя, например на подъемно-транспортных механизмах.The invention relates to AC electric drive systems and can be used on mechanisms requiring an engine torque control mode, for example, on hoisting-and-transport mechanisms.
Известен электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, обмотка статора которого подключена к питающей сети, выводы обмотки ротора соединены с трехфазным выходом нерегулируемого мостового выпрямителя, анодная группа вентилей которого связана через согласующий элемент с катодной группой вентилей второго нерегулируемого мостового выпрямителя, анодная группа вентилей которого соединена с катодной группой выпрямителей первого выпрямителя, трехфазный вход второго мостового выпрямителя соединен с выходом параметрического стабилизатора тока, входные выводы которого подключены к сети переменного тока [1].Known AC electric drive containing an asynchronous motor with a phase rotor, the stator winding of which is connected to the supply network, the rotor winding leads are connected to a three-phase output of an unregulated bridge rectifier, the anode group of valves of which is connected through a matching element to the cathode group of valves of the second unregulated bridge rectifier, the anode group valves of which are connected to the cathode group of rectifiers of the first rectifier, the three-phase input of the second bridge rectifier is connected to swing parametric current regulator, input terminals of which are connected to the AC network [1].
Недостатком данного устройства являются сложность регулирования механических характеристик двигателя и большие потери энергии на согласующем резисторе.The disadvantage of this device is the difficulty of regulating the mechanical characteristics of the engine and large energy losses at the matching resistor.
Наиболее близким к предлагаемому является электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, статорные обмотки которого подключены к сети переменного тока, выводы обмоток ротора подключены к входу первого мостового выпрямителя 3, катодная группа вентилей которого соединена с анодной группой вентилей второго мостового выпрямителя, трехфазный вход которого связан с выводами обмоток статора через параметрический стабилизатор переменного тока, катодная группа вентилей второго мостового выпрямителя соединена с анодной группой вентилей ведомого сетью инвертора, катодная группа вентилей которого соединена с анодной группой вентилей первого выпрямителя, а трехфазный выход инвертора соединен с выводами обмоток статора [2].Closest to the proposed one is an AC electric drive containing an asynchronous motor with a phase rotor, the stator windings of which are connected to an alternating current network, the terminals of the rotor windings are connected to the input of the
Недостатками данного электропривода являются большое потребление реактивного тока инвертором и сложность регулирования механических характеристик электропривода, т.к. параметрический резонансный стабилизатор переменного тока не позволяет плавно регулировать ток двигателя, а также в электроприводе не обеспечивается регулирование крутящего момента двигателя.The disadvantages of this drive are the large consumption of reactive current by the inverter and the difficulty of regulating the mechanical characteristics of the drive, because The parametric resonant AC stabilizer does not allow smooth adjustment of the motor current, and the motor does not provide torque control for the motor.
Предлагаемый электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель с фазным ротором, обмотка ротора которого подключена ко входу диодного мостового выпрямителя, выходы которого соединены с обмоткой статора двигателя и питающей сетью через группы вентилей, объединенных в общее трехфазное регулирующее устройство, каждая фаза которого состоит из соединенных последовательно диода и двух управляемых вентилей, причем катод диода соединен с анодом первого управляемого вентиля, катод которого соединен с анодом второго управляемого вентиля, катоды вторых управляемых вентилей трех фаз регулирующего устройства соединены в общую точку, являющуюся его катодным выводом, аноды диодов трех фаз регулирующего устройства объединены в другую общую точку, являющуюся его анодным выводом, в каждой из трех фаз регулирующего устройства, к общей точке соединения катода диода и анода первого управляемого вентиля подключена одна фаза питающей сети, а к общей точке соединения катода первого управляемого вентиля и анода второго управляемого вентиля подключена одна фазная обмотка статора двигателя, катодный вывод регулирующего устройства соединен с анодным выводом диодного мостового выпрямителя, катодный вывод которого соединен с первым выводом обмотки сглаживающего реактора, второй вывод которой соединен с анодным выводом регулирующего устройства, к выводам обмотки статора двигателя подключены параллельно три конденсатора, соединенные в треугольник, управляющие электроды каждого из управляемых вентилей регулирующего устройства подключены к соответствующим выходам блока формирования импульсов управления, аноды управляемых вентилей регулирующего устройства подключены к соответствующим выходам блока формирования импульсов управления, а трехфазный вход блока формирования импульсов управления соединен с питающей сетью.The proposed AC drive contains an asynchronous motor with a phase rotor, the rotor winding of which is connected to the input of a diode bridge rectifier, the outputs of which are connected to the stator winding of the motor and the supply network through a group of valves connected to a common three-phase control device, each phase of which consists of a diode connected in series and two controlled valves, the cathode of the diode connected to the anode of the first controlled valve, the cathode of which is connected to the anode of the second controlled the gate, the cathodes of the second controlled valves of the three phases of the regulating device are connected to a common point, which is its cathode output, the anodes of the diodes of the three phases of the regulating device are combined to another common point, which is its anode output, in each of the three phases of the regulating device, to the common cathode connection point the diode and anode of the first controlled valve is connected to one phase of the supply network, and to the common point of the cathode of the first controlled valve and the anode of the second controlled valve is connected one phase winding engine cathode, the cathode terminal of the regulating device is connected to the anode terminal of the diode bridge rectifier, the cathode terminal of which is connected to the first terminal of the smoothing reactor winding, the second terminal of which is connected to the anode terminal of the regulating device, three capacitors are connected in parallel to the terminals of the motor stator winding, connected in a triangle, the control electrodes of each of the controlled valves of the control device are connected to the corresponding outputs of the control pulse generation unit, a node control device controllable valves are connected to corresponding outputs of a block generating a control pulse and phase input control pulse forming unit is connected to the mains.
В данном электроприводе с помощью трехфазного регулирующего устройства обеспечивается регулирование напряжения, подведенного к обмотке статора двигателя, что позволяет регулировать скорость и электромагнитный момент двигателя, при этом энергия скольжения из обмотки ротора передается в цепь обмотки статора, что обеспечивает экономичность работы привода.In this electric drive, using a three-phase regulating device, the voltage supplied to the motor stator winding is regulated, which allows you to adjust the speed and electromagnetic moment of the motor, while the sliding energy from the rotor winding is transferred to the stator winding circuit, which ensures the efficiency of the drive.
На фиг.1 приведена функциональная схема электропривода переменного тока; на фиг.2 - один из возможных вариантов схемы формирователя импульсов управления; на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие работу регулирующего устройства, с указанием моментов коммутации вентилей; на фиг.4 - экспериментальные механические характеристики.Figure 1 shows a functional diagram of an AC electric drive; figure 2 is one of the possible options for the pulse shaper control; figure 3 is a timing diagram explaining the operation of the regulatory device, indicating the moments of switching valves; figure 4 - experimental mechanical characteristics.
Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, мостовой диодный двигатель 2, выход которого подключен к выводам обмотки ротора двигателя 1, трехфазное регулирующее устройство 3, каждая фаза которого состоит из последовательно соединенных диода и двух управляемых вентилей. В первой фазе трехфазного регулирующего устройства катод диода 4 соединен с анодом управляемого вентиля 5, катод которого соединен с анодом управляемого вентиля 6, во второй фазе трехфазного регулирующего устройства катод диода 7 соединен с анодом управляемого вентиля 8, катод которого соединен с анодом управляемого вентиля 9, в третьей фазе регулирующего устройства катод диода 10 соединен с анодом управляемого вентиля 11, катод которого соединен с анодом управляемого вентиля 12. Аноды диодов 4, 7 и 10 соединены в общую точку, являющуюся выводом 13 трехфазного управляющего устройства 3, катоды управляемых вентилей 6, 9 и 12 соединены в общую точку, являющуюся выводом 14 трехфазного управляющего устройства 3, к которому также подключен анодный выход диодного выпрямителя 2, катодный выход которого подключен к первому выводу обмотки сглаживающего реактора 15, второй вывод обмотки которого подключен к выводу 13 трехфазного управляющего устройства 3.The AC electric drive contains an asynchronous motor 1 with a phase rotor, a
К точке соединения катода диода 4 и анода управляемого вентиля 5 подключена первая фаза питающей сети, к точке соединения катода управляемого вентиля 5 и анода управляемого вентиля 6 подключен вывод первой фазы обмотки статора двигателя 1, к точке соединения катода диода 7 и анода управляемого вентиля 8 подключена вторая фаза питающей сети, к точке соединения катода управляемого вентиля 8 и анода управляемого вентиля 9 подключен вывод второй фазы обмотки статора двигателя 1, к точке соединения катода диода 10 и анода управляемого вентиля 11 подключена третья фаза питающей сети, а к точке соединения катода управляемого вентиля 11 и анода управляемого вентиля 12 подключен вывод третьей фазы обмотки статора двигателя 1. К выводам обмотки статора двигателя 1 подключены три коммутирующих конденсатора 16, соединенные в треугольник. Управляющие электроды каждого из управляемых вентилей 5, 6, 8, 9, 11 и 12 регулирующего устройства подключены к соответствующим выходам блока 17 формирования импульсов управления, аноды управляемых вентилей 5, 6, 8, 9, 11 и 12 регулирующего устройства подключены к соответствующим выходам блока 17 формирования импульсов управления, а трехфазный вход блока 17 формирования импульсов управления соединен с питающей сетью.The first phase of the supply network is connected to the junction point of the cathode of the
Вариант электрической схемы блока 17 формирования импульсов управления приведен на фиг.2. Схема содержит трехфазный вращающийся фазорегулятор 18, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, а вторичная обмотка - к трехфазному мостовому преобразователю, первая фаза которого составлена из: защитного диода 19, катод которого соединен с анодом принадлежащего оптопаре 20 светодиода 21, катод светодиода 21 соединен с анодом принадлежащего оптопаре 22 светодиода 23, катод светодиода 23 оптопары 22 соединен с анодом защитного диода 24, к общей точке соединения катода светодиода 21 и анода светодиода 23 подключена первая фаза вторичной обмотки вращающегося фазорегулятора 18, анод динистора 25 оптопары 20 соединен с анодом вентиля 5, катод динистора 25 оптопары 20 соединен через резистор 26 с управляющим электродом вентиля 5, анод динистора 27 оптопары 22 соединен с анодом вентиля 6, катод динистора 27 оптопары 22 соединен через резистор 28 с управляющим электродом вентиля 6.A variant of the electrical circuit of the control
Вторая фаза трехфазного мостового преобразователя составлена из: защитного диода 29, катод которого соединен с анодом принадлежащего оптопаре 30 светодиода 31, катод которого соединен с анодом принадлежащего оптопаре 32 светодиода 33, катод светодиода 33 оптопары 32 соединен с анодом защитного диода 34, к общей точке соединения катода светодиода 31 и анода светодиода 33 подключена вторая фаза вторичной обмотки вращающегося фазорегулятора 18, анод динистора 35 оптопары 30 соединен с анодом вентил 7, катод динистора 35 оптопары 30 соединен через резистор 36 с управляющим электродом вентиля 7, анод динистора 37 оптопары 32 соединен с анодом вентиля 9, катод динистора 37 оптопары 32 соединен через резистор 38 с управляющим электродом вентиля 9.The second phase of the three-phase bridge converter is composed of: a
Третья фаза трехфазного мостового преобразователя составлена из: защитного диода 39, катод которого соединен с анодом принадлежащего оптопаре 40 светодиода 41, катод которого соединен с анодом принадлежащего оптопаре 42 светодиода 43, катод светодиода 43 оптопары 42 соединен с анодом диода 44, к общей точке соединения катода светодиода 41 и анода светодиода 43 подключена третья фаза вторичной обмотки вращающегося фазорегулятора 18, анод динистора 45 оптопары 40 соединен с анодом вентиля 11, катод динистора 45 оптопары 40 соединен через резистор 46 с управляющим электродом вентиля 11, анод динистора 47 оптопары 42 соединен с анодом вентиля 12, катод динистора 47 оптопары 42 соединен с управляющим электродом вентиля 12. Аноды диодов 19, 29 и 39 соединены в общую точку, к которой подключен первый вывод токоограничивающего резистора 49, второй вывод которого подключен к общей точке соединения катодов диодов 24, 34 и 44.The third phase of the three-phase bridge converter is composed of: a
Электропривод переменного тока работает следующим образом.Electric AC operates as follows.
Питающее напряжение подается из сети на трехфазное регулирующее устройство 3 в произвольный момент времени, например в момент времени t0, показанный на временной диаграмме (см. фиг.3а). Одновременно с блока 17 формирования импульсов управления, синхронизированных с питающей сетью, сигналы управления поступают на управляющие электроды вентилей 5 и 9. Эти вентили открываются и ток начинает протекать по цепи: фаза А сети, управляемый вентиль 5, фаза А обмотки статора двигателя 1, фаза В обмотки статора двигателя, управляемый вентиль 9, диоды мостового выпрямителя 2, сглаживающий реактор 15, диод 7, фаза В сети. При этом происходит заряд коммутирующих конденсаторов 16. В обмотке ротора двигателя 1 начинает наводится ЭДС, и ток начинает протекать по обмотке ротора. Напряжение на выходах обмотки ротора выпрямляется мостовым диодным выпрямителем 2 и складывается в каждый момент времени с напряжением на выводах 13 и 14 трехфазного регулирующего устройства. Поэтому обмотка статора питается суммарным напряжением от питающей сети и обмотки ротора. Ток в обмотках статора и ротора двигателя 1 будет одинаков по амплитуде.The supply voltage is supplied from the network to the three-
В следующий момент времени t1, отмеченный на фиг.3а, сигнал от блока 17 формирователя импульсов управления подается на управляющий электрод вентиля 12. Под действием коммутирующих конденсаторов 16 создаются условия для отпирания управляемого вентиля 12 и запирания управляемого вентиля 9. После коммутации этих вентилей ток протекает по цепи: фаза А сети, управляемый вентиль 5, фаза А обмотки статора двигателя 1, фаза С обмотки статора двигателя 1, управляемый вентиль 12, диоды мостового выпрямителя 2 и обмотки ротора двигателя 1, сглаживающий реактор 15, диод 10, фаза С сети.At the next point in time t 1 , marked in FIG. 3a, the signal from the control
В момент времени t2, отмеченный на фиг.3а, сигнал от блока 17 формирователя импульсов управления подается на управляющий электрод вентиля 8, и под действием коммутирующих конденсаторов 16 создаются условия для отпирания управляемого вентиля 8 и запирания управляемого вентиля 5. Дальнейший процесс коммутации вентилей устройства управления 3 происходит аналогичным образом, при этом по обмотке статора двигателя 1 протекает трехфазный переменный ток, причем ток статора и ток ротора двигателя 1 имеют разную частоту, но одинаковую амплитуду.At time t 2 noted in FIG. 3a, the signal from the control
При приведении всех параметров схемы к цепи постоянного тока можно рассчитать ток в выпрямленной цепи Id по выражениюWhen all parameters of the circuit are reduced to a direct current circuit, the current in the rectified circuit I d can be calculated by the expression
Id=(Ud0+Ed2kS-Ed1-ΔUBΣ)/RЭ,I d = (U d0 + E d2k SE d1 -ΔU BΣ ) / R E ,
где Ud0 - напряжение питающей сети, приведенное к цепи постоянного тока;where U d0 is the voltage of the supply network, reduced to a DC circuit;
Ed1 - ЭДС обмотки статора двигателя, приведенная к цепи постоянного тока;E d1 - EMF of the stator winding of the motor, reduced to a DC circuit;
Ed2k - ЭДС обмотки неподвижного ротора двигателя, приведенная к цепи постоянного тока;E d2k - EMF winding of the fixed rotor of the motor, reduced to a DC circuit;
S - скольжение двигателя;S - engine slip;
ΔUBΣ - суммарное падение напряжения на вентилях схемы;ΔU BΣ is the total voltage drop across the circuit valves;
RЭ - эквивалентное суммарное сопротивление всех элементов, приведенное в выпрямленной цепи.R E - the equivalent total resistance of all elements given in the rectified circuit.
На фиг.4 линией 1 показана экспериментальная механическая характеристика электропривода переменного тока, полученная при условии Ud0=const, когда на управляющие электроды вентилей 5, 6, 8, 9, 11 и 12 сигналы управления от блока 17 формирования импульсов поступали в моменты времени, соответствующие точкам К1-К6 естественной коммутации вентилей (см. фиг.3а). При этом угол управления αу вентилями регулирующего устройства 3 равен нулю (αу=0).4, line 1 shows the experimental mechanical characteristic of an AC electric drive, obtained under the condition U d0 = const, when control signals from the
Если подавать сигналы управления на управляемые вентили регулирующего устройства 3 от блока 17 формирования импульсов с запаздыванием на угол αу>0 (см. фиг.3б), то выпрямленное напряжение Ud определяется:If you apply control signals to the controlled valves of the regulating
Ud=Ud0cosαу.U d = U d0 cosα y .
В этом случае напряжение, подаваемое на обмотку статора двигателя 1, уменьшается, токи, протекающие через обмотку статора и ротора двигателя 1, уменьшатся, соответственно уменьшится электромагнитный момент двигателя.In this case, the voltage supplied to the stator winding of the motor 1 decreases, the currents flowing through the stator winding and the rotor of the motor 1 decrease, respectively, the electromagnetic torque of the motor decreases.
Экспериментальные механические характеристики электропривода при регулировании угла управления αу показаны на фиг.4. Линия 1 получена при αу1=0, линия 2 получена при αу2>0 и линия 3 получена при условии αу3>αу2.The experimental mechanical characteristics of the electric drive when adjusting the control angle α y are shown in figure 4. Line 1 was obtained for α у1 = 0,
Регулировочные механические характеристики электропривода при разомкнутой системе управления обеспечивают регулирование крутящего момента двигателя. Они благоприятны для крановых механизмов и других механизмов подъемно-транспортного назначения.The adjusting mechanical characteristics of the electric drive with an open control system provide control of the engine torque. They are favorable for crane mechanisms and other mechanisms for handling.
Таким образом, в предлагаемом электроприводе обеспечено регулирование механических характеристик и крутящего момента двигателя, при этом энергия скольжения двигателя из цепи обмотки ротора возвращается в цепь обмотки статора, что обеспечивает энергосбережение.Thus, in the proposed electric drive, the mechanical characteristics and torque of the motor are regulated, while the sliding energy of the motor from the rotor winding circuit is returned to the stator winding circuit, which ensures energy saving.
Источники информацииSources of information
1. Авторское свидетельство СССР № 1100705. Электропривод переменного тока. МКИ Н 02 Р 7/62. 30.06.84. Бюл. № 24.1. USSR author's certificate No. 1100705. AC electric drive. MKI N 02
2. Авторское свидетельство СССР № 1272463. Электропривод переменного тока. МКИ Н 02 Р 7/62. 23.11.86. Бюл. № 43.2. USSR author's certificate No. 1272463. AC electric drive. MKI N 02
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002129670/09A RU2237344C2 (en) | 2002-11-04 | 2002-11-04 | Alternating current electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002129670/09A RU2237344C2 (en) | 2002-11-04 | 2002-11-04 | Alternating current electric drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002129670A RU2002129670A (en) | 2004-06-10 |
| RU2237344C2 true RU2237344C2 (en) | 2004-09-27 |
Family
ID=33433136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002129670/09A RU2237344C2 (en) | 2002-11-04 | 2002-11-04 | Alternating current electric drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2237344C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773335C1 (en) * | 2021-10-14 | 2022-06-02 | Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ им. В.И. Ульянова (Ленина) | Asynchronous motor with a phase rotor |
-
2002
- 2002-11-04 RU RU2002129670/09A patent/RU2237344C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2773335C1 (en) * | 2021-10-14 | 2022-06-02 | Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет ЛЭТИ им. В.И. Ульянова (Ленина) | Asynchronous motor with a phase rotor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5784267A (en) | Quasi-sine wave and stepped square wave AC to AC converter | |
| US6631080B2 (en) | Systems and methods for boosting DC link voltage in turbine generators | |
| US4511835A (en) | Voltage-controlled, inverter-motor system | |
| EP1494343B1 (en) | Frequency converter and drive for electric motor | |
| RU2303851C1 (en) | Multilevel static frequency converter for feeding induction and synchronous motors | |
| US20220355674A1 (en) | Energy conversion apparatus and vehicle | |
| EP0473257A2 (en) | Power conversion scheme employing paralleled units | |
| Chiasson et al. | A five-level three-phase hybrid cascade multilevel inverter using a single DC source for a PM synchronous motor drive | |
| JPS62233069A (en) | Motor controller | |
| RU2341002C1 (en) | Method of inverter control | |
| RU2237344C2 (en) | Alternating current electric drive | |
| RU63994U1 (en) | THREE-PHASE CURRENT INVERTER | |
| RU2806899C1 (en) | Machine-electronic generating system with voltage and frequency stabilization | |
| US6933705B1 (en) | Generator stator voltage control through DC chopper | |
| RU180843U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF ASYNCHRONOUS MOTOR WITH PHASE ROTOR | |
| Ochije et al. | A controlled PWM AC/DC converter for a high-speed brushless generator for minimum kVA rating | |
| RU2392729C1 (en) | Converter of electric drive energy with generator braking | |
| RU2125337C1 (en) | Traction motor speed governor | |
| RU2342767C1 (en) | Wound-rotor slip recovery system | |
| SU314269A1 (en) | DEVICE OF MANAGEMENT OF THE CONVERTER OF FREQUENCY WITH DIRECT CONNECTION | |
| SU738048A1 (en) | Device for charging storage batteries | |
| SU1709489A1 (en) | Controller of three-phase asynchronous motor | |
| RU2155365C2 (en) | Procedure controlling alternating voltage | |
| SU653711A1 (en) | Frequency-controlled electric drive | |
| SU928558A1 (en) | Thyristor switching unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041105 |