RU2581629C1 - Frequency electric drive - Google Patents
Frequency electric drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581629C1 RU2581629C1 RU2015115013/07A RU2015115013A RU2581629C1 RU 2581629 C1 RU2581629 C1 RU 2581629C1 RU 2015115013/07 A RU2015115013/07 A RU 2015115013/07A RU 2015115013 A RU2015115013 A RU 2015115013A RU 2581629 C1 RU2581629 C1 RU 2581629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- phase windings
- stator
- windings
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано в качестве привода различных устройств: насосов, вентиляторов, подъемников.The invention relates to the field of power converting equipment and can be used as a drive for various devices: pumps, fans, elevators.
В настоящее время для регулирования скорости вращения асинхронных (синхронных) электродвигателей используются преобразователи частоты, которые разделены на два класса: преобразователи частоты с промежуточным контуром постоянного тока и непосредственные преобразователи частоты (НПЧ).Currently, frequency converters are used to control the rotation speed of asynchronous (synchronous) motors, which are divided into two classes: frequency converters with an intermediate DC circuit and direct frequency converters (LF).
В преобразователях частоты с промежуточным контуром постоянного тока, выполненных на базе инверторов напряжения, в контуре постоянного тока переменное напряжение сети преобразуется с помощью диодного выпрямителя, сглаживается индуктивно-емкостным фильтром, а затем инвертором в выходном каскаде, соединенном с контуром постоянного тока, осуществляется обратное преобразование из постоянного тока в переменный ток с необходимыми напряжением и частотой (Энергетическая электроника. Справочное пособие. Пер. с нем. / Под ред. В.А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 374-388).In frequency converters with an intermediate DC circuit made on the basis of voltage inverters, in the DC circuit, the AC voltage of the network is converted using a diode rectifier, smoothed by an inductive-capacitive filter, and then the inverter in the output stage connected to the DC circuit performs the inverse conversion from direct current to alternating current with the necessary voltage and frequency (Power electronics. Reference book. Translated from German. / Under the editorship of VA Labuntsov. M .: Energoatomizdat, 1987.S. 374-388).
НПЧ не имеет в своем составе звена постоянного тока. Преобразование осуществляется путем циклических подключений фаз нагрузки к фазам источника питания переменного тока. При этом различают НПЧ с естественной коммутацией, НПЧ с искусственной коммутацией (Джюджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Теория, характеристики, применение. Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1983) и НПЧ, в которых реализуется принцип двойного преобразования путем модуляции переменного тока одной частоты в переменный ток повышенной частоты с последующей демодуляцией переменного тока повышенной частоты в переменный ток с требуемыми частотой и напряжением (Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе. Под. ред. Р.С. Сарбатова. - М.: Энергия, 1980. С. 88).NPP does not include a DC link. The conversion is carried out by cyclic connections of the phases of the load to the phases of the AC power source. At the same time, they distinguish between NPCHs with natural switching, NPCHs with artificial switching (Dzhuji L., Pelly B. Power semiconductor frequency converters: Theory, characteristics, application. Transl. From English. - M .: Energoatomizdat, 1983) and NPCH, in which the principle of double conversion by modulating alternating current of one frequency into alternating current of increased frequency followed by demodulating alternating current of increased frequency into alternating current with the required frequency and voltage (Thyristor frequency converters in electrical ... E Ed RS Sarbatova -. M .: Energia, 1980, p 88).
Основные тенденции улучшения энергетических характеристик частотных электроприводов связаны с улучшением формы кривой напряжения, формируемой на статорной обмотке электродвигателя (в том числе и при его регулировании), при минимально возможном количестве управляемых ключей с одновременным обеспечением возможности рекуперации электроэнергии в питающую сеть и улучшением коэффициента мощности частотного электродвигателя.The main trends in improving the energy characteristics of frequency electric drives are associated with an improvement in the shape of the voltage curve generated on the stator winding of the electric motor (including when regulating it), with the smallest possible number of controlled keys, while ensuring the possibility of energy recovery in the supply network and improving the power factor of the frequency electric motor .
Известен частотный электропривод по патенту RU 2539293 C1 (H02P 27/04, H02K 17/12, H02K 17/30, 2015). Известный электропривод содержит трехфазный электродвигатель, обмотки которого соединены треугольником. При этом концы и начала обмоток подключены к инвертору напряжения. Полюса инвертора соединены с полюсами выпрямителя и фильтра, выполненного в виде двух последовательно соединенных конденсаторов и шунтирующих их резисторов. К входу выпрямителя подключен сетевой коммутатор. Электродвигатель снабжен отводами от середин обмоток, к которым присоединены выводы трехфазной конденсаторной батареи, соединенной звездой, нулевая точка которой соединена со средней точкой последовательно включенных конденсаторов фильтра. Благодаря особенности исполнения привод сохраняет работоспособность при обрыве фазы обмотки электродвигателя, что особенно важно для ответственных электроприводов.Known frequency drive according to patent RU 2539293 C1 (
Недостатками известного частотного электропривода являются неустойчивая работа при частоте питающего электродвигатель напряжения, близкой к нулю, невозможность изменения направления вращения по цепи управления, низкие коэффициент полезного действия и коэффициент мощности при малых оборотах.The disadvantages of the known frequency electric drive are unstable operation at a frequency of the voltage supplying the electric motor close to zero, the inability to change the direction of rotation along the control circuit, low efficiency and power factor at low speeds.
Известен частотный привод по патенту RU 2407141 C1 (H02P 27/00, H02M 5/27, H02M 5/297, 2010). Известный частотный электропривод выполнен на основе синхронной (асинхронной) машины переменного тока и двухзвенного преобразователя частоты с управляемым выпрямителем на сетевом входе и промежуточным звеном постоянного тока на выходе, к полюсам которого посредством параллельного подключенного конденсаторного фильтра присоединен своими входами тиристорный инвертор напряжения. Последний выполнен по трехфазной мостовой схеме на однооперационных тиристорах полной мощности, шунтированных обратными диодами, и содержит устройство искусственной коммутации, необходимое для переключения силовых тиристоров в режиме работы синхронной машины с отстающими фазовыми углами тока относительно напряжения статорных обмоток. Устройство искусственной коммутации выполнено в виде трехфазного вольтодобавочного трансформатора и трехфазного транзисторного инвертора напряжения, имеющих сравнительно малую мощность. Трехфазный транзисторный инвертор напряжения подключен своими входами к полюсам звена постоянного тока, а трехфазным выходом - к первичным обмоткам указанного трансформатора, каждая вторичная обмотка которого соединяет одну из статорных обмоток машины переменного тока с одним из выходов тиристорного инвертора.Known frequency drive according to patent RU 2407141 C1 (
Недостатком известного частотного привода является сложность процесса преобразования, обусловленная наличием двухзвенного преобразователя частоты и инвертора напряжения.A disadvantage of the known frequency drive is the complexity of the conversion process due to the presence of a two-link frequency converter and a voltage inverter.
Относительно частотных приводов можно отметить, что характерным для известных устройств является наличие преобразователя частоты, подключенного к электродвигателю. Таким образом частотный привод, как правило, предполагает использование преобразователя частоты, связанного с электродвигателемRegarding frequency drives, it can be noted that a characteristic feature of known devices is the presence of a frequency converter connected to an electric motor. Thus, the frequency drive, as a rule, involves the use of a frequency converter associated with an electric motor
Известно устройство по патенту RU 2256284 C1 (H02M 5/297, 2005). Известное устройство содержит блок управления и группы параллельно соединенных пар последовательно включенных ключей, а также блок фазирования и блок фильтрации, подключенные к входам преобразователя частоты, и трансформаторы в количестве, равном числу фаз входного напряжения. При этом одни выходы блока управления подключены через блок фазирования к управляющим входам одних ключей, другие выходы блока управления последовательно через блок фильтрации и блок фазирования подключены к управляющим входам других ключей. Первичные обмотки трансформаторов подключены к входам преобразователя частоты через одни соответствующие группы ключей, собранные по мостовым схемам преобразования напряжения и объединенные в звезду или многоугольник, а вторичные обмотки разных трансформаторов соединены последовательно и крайние выводы этих групп обмоток подключены к выходам преобразователя частоты через другие соответствующие группы ключей, собранные по мостовым схемам преобразования напряжения и объединенные в звезду.A device is known according to patent RU 2256284 C1 (
Недостатком известного устройства является необходимость преобразования переменного трехфазного напряжения на входе преобразователя частоты в переменное напряжение повышенной частоты на выводах групп вторичных обмоток трансформаторов, которое далее преобразуется в трехфазное широтно-модулированное переменное напряжение на выходах преобразователя частоты.A disadvantage of the known device is the need to convert an alternating three-phase voltage at the input of a frequency converter to alternating voltage of increased frequency at the terminals of the groups of secondary windings of transformers, which is then converted into a three-phase pulse-width modulated alternating voltage at the outputs of the frequency converter.
Известен преобразователь m-фазной системы напряжений одной частоты в n-фазную систему напряжений другой частоты (SU 515222, H02M 5/257, H05P 7/62, 1976). Известный преобразователь содержит m-фазный трансформатор с двумя вторичными m-фазными обмотками, два m целевых ключа в виде двух неуправляемых m-фазных вентильных мостов с полностью управляемыми ключами на стороне постоянного тока, причем входы этих мостов подключены к разноименным концам двух вторичных обмоток трансформатора, а другие концы этих обмоток, принадлежащие одной и той же фазе, объединены между собой, а также nm-фазных управляемых вентильных мостов, входы каждого из nm-фазных управляемых мостов подключены к указанным точкам объединения вторичных обмоток трансформатора.A known converter of an m-phase voltage system of one frequency to an n-phase voltage system of another frequency (SU 515222,
Однако известный преобразователь частоты не обеспечивает возможность получения на нагрузке (электродвигателе привода) переменного тока с частотой, равной или больше частоты питающего преобразователь переменного тока.However, the known frequency converter does not provide the ability to receive on the load (drive motor) an alternating current with a frequency equal to or greater than the frequency of the supply of the alternating current converter.
Можно отметить, что в известных частотных приводах (электромашинных преобразователях) процесс преобразования питающего трехфазного переменного тока одной частоты в трехфазный переменный ток с регулируемыми частотой и напряжением осуществляется без использования в процессе преобразования самого электродвигателя.It can be noted that in known frequency drives (machine converters), the process of converting a supplying three-phase alternating current of one frequency into a three-phase alternating current with adjustable frequency and voltage is carried out without using the motor itself in the conversion process.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является устройство, приведенное в описании изобретения по патенту RU 2239274 C1 (H02M 5/297, 2004). Известное устройство содержит трехфазно-трехфазный преобразователь частоты, который подключен к трехфазной нагрузке. В качестве последней может быть, например, электродвигатель. Преобразователь частоты содержит трехфазную питающую сеть, трансформаторное звено с трехфазными входными и выходными обмотками и коммутирующие элементы, выполненные в виде трехфазных диодных мостов с электронными ключами в цепи постоянного тока. Для получения в первичных обмотках трансформатора трехфазного напряжения повышенной частоты входные цепи преобразователя выполнены аналогично выходным цепям, а именно с применением трех одинаково выполненных трехфазных групп первичных обмоток и трех коммутирующих элементов, каждый в виде трехфазного диодного моста с зажимами переменного тока, подключенными к одноименным выводам первичных обмоток одной из трехфазных групп, а зажимами постоянного тока - к силовым выводам включенного в проводящем направлении транзисторного ключа. При этом другие выводы каждых трех первичных обмоток фаз и групп подключены к одной из фаз питающей сети.The closest in combination of essential features with the claimed invention is the device described in the description of the invention according to patent RU 2239274 C1 (H02M 5/297, 2004). The known device contains a three-phase-three-phase frequency converter, which is connected to a three-phase load. As the latter may be, for example, an electric motor. The frequency converter contains a three-phase supply network, a transformer unit with three-phase input and output windings and switching elements made in the form of three-phase diode bridges with electronic switches in the DC circuit. To obtain a three-phase voltage increased frequency in the primary windings of the transformer, the input converter circuits are made similar to the output circuits, namely, using the same three-phase three-phase groups of primary windings and three switching elements, each in the form of a three-phase diode bridge with AC clamps connected to the primary terminals of the same name windings of one of the three-phase groups, and with DC clamps - to the power terminals of the transistor switch included in the conductive direction. In this case, the other conclusions of each three primary windings of phases and groups are connected to one of the phases of the supply network.
К недостаткам известного решения можно отнести необходимость реализации процессов модуляции и демодуляции при преобразовании переменного тока одной частоты на входе преобразователя частоты в трехфазный переменный ток другой частоты на выходе преобразователя частоты. Кроме того, выходное напряжение содержит весь спектр высших гармонических составляющих. Отмеченные недостатки делают процесс модулирования (преобразования) неэффективным, ограничивают функциональные возможности и область использования устройства. Также можно отметить, что в известном техническом решении процесс преобразования питающего трехфазного переменного тока одной частоты в трехфазный переменный ток с регулируемыми частотой и напряжением осуществляется без использования в процессе преобразования самого электродвигателя.The disadvantages of the known solutions include the need for modulation and demodulation processes when converting alternating current of one frequency at the input of the frequency converter to three-phase alternating current of another frequency at the output of the frequency converter. In addition, the output voltage contains the entire spectrum of higher harmonic components. The noted shortcomings make the modulation (conversion) process inefficient, limit the functionality and scope of the device. It can also be noted that in a known technical solution, the process of converting a supplying three-phase alternating current of one frequency into a three-phase alternating current with adjustable frequency and voltage is carried out without using the motor itself in the conversion process.
Задачей настоящего изобретения является создание частотного электропривода, в котором обмотки статора электродвигателя используются в процессе преобразования (модулирования), что обеспечивает повышение эффективности процесса преобразования, расширение функциональных возможностей и области использования частотного электропривода.The present invention is the creation of a frequency electric drive, in which the stator windings of the electric motor are used in the conversion process (modulation), which improves the efficiency of the conversion process, expanding the functionality and scope of the frequency drive.
Указанная задача решается тем, что предложен частотный электропривод, содержащий входные зажимы A, B, C для подключения питающей трехфазной сети, коммутирующие элементы и асинхронный электродвигатель, включающий ротор, окруженный статором, содержащим трехфазные обмотки, которые выполнены с возможностью обеспечения совместно с соответствующими им коммутирующими элементами модулирования параметров электроэнергии трехфазного переменного тока питающей сети. Одни выводы фазных обмоток трехфазных обмоток статора подключены к соответствующим входным зажимам A, B, C, а другие выводы - к соответствующим трехфазным обмоткам коммутирующим элементам.This problem is solved by the fact that a frequency electric drive is proposed that contains input terminals A, B, C for connecting a three-phase supply network, switching elements and an asynchronous electric motor including a rotor surrounded by a stator containing three-phase windings, which are configured to provide, together with their corresponding switching elements of modulation of electric power parameters of a three-phase alternating current of the supply network. Some terminals of the phase windings of the three-phase stator windings are connected to the corresponding input terminals A, B, C, and other conclusions are connected to the corresponding three-phase windings of the switching elements.
Вместе с этим статор имеет три одинаково выполненные части, которые расположены последовательно вдоль ротора. Каждая из частей включает две трехфазные обмотки. При этом в каждой из частей статора начальные выводы фазных обмоток одной трехфазной обмотки и концы фазных обмоток другой трехфазной обмотки подключены к соответствующим входным зажимам A, B и C, а другие выводы каждой из трехфазных обмоток подключены к соответствующему этой трехфазной обмотке коммутирующему элементу. Фазные обмотки трехфазных обмоток одной части статора последовательно подключены соответственно к входным зажимам A, B, C, а фазные обмотки трехфазных обмоток других частей статора последовательно подключены соответственно к входным зажимам B, C, A и C, A, B.Along with this, the stator has three equally made parts, which are located sequentially along the rotor. Each part includes two three-phase windings. Moreover, in each part of the stator, the initial terminals of the phase windings of one three-phase winding and the ends of the phase windings of the other three-phase windings are connected to the corresponding input terminals A, B and C, and the other terminals of each of the three-phase windings are connected to the switching element corresponding to this three-phase winding. The phase windings of the three-phase windings of one part of the stator are connected in series to the input terminals A, B, C, respectively, and the phase windings of the three-phase windings of the other parts of the stator are connected in series to the input terminals B, C, A and C, A, B.
Кроме того, коммутирующий элемент выполнен в виде трехфазного диодного моста с электронным ключом в цепи постоянного тока.In addition, the switching element is made in the form of a three-phase diode bridge with an electronic switch in the DC circuit.
В варианте выполнения частотный электропривод в качестве электронного ключа содержит транзистор.In an embodiment, the frequency electric drive comprises a transistor as an electronic key.
В другом варианте выполнения частотный электропривод в качестве электронного ключа содержит тиристор.In another embodiment, the frequency drive as an electronic key contains a thyristor.
Вместе с этим ротор электродвигателя выполнен короткозамкнутым.Along with this, the rotor of the electric motor is made short-circuited.
Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно обеспечивает возможность создания частотного электропривода (электромашинного преобразователя), позволяющего повысить эффективность процесса преобразования (модулирования) питающего трехфазного переменного тока и расширить эксплуатационные возможности и область использования электропривода. Вместе с этим, благодаря использованию в процессе преобразования питающего трехфазного переменного тока трехфазных обмоток самого электродвигателя, изобретение обеспечивает возможность уменьшения массогабаритных показателей частотного привода.The technical result of the use of the invention lies in the fact that it provides the possibility of creating a frequency electric drive (electric machine converter), which allows to increase the efficiency of the process of conversion (modulation) of a three-phase alternating current supply and to expand the operational capabilities and scope of use of the electric drive. At the same time, due to the use of three-phase windings of the electric motor itself in the process of converting a three-phase alternating current supply, the invention provides the possibility of reducing the overall dimensions of a frequency drive.
На фиг. 1 представлена общая схема заявляемого частотного электропривода (на схеме номера позиций для частей статора электродвигателя условно показаны дважды); на фиг. 2 - схема подключения обмоток статора электродвигателя к входным зажимам и коммутирующим элементам; на фиг. 3 - диаграммы формирования напряжения на статорных обмотках электродвигателя; на фиг. 4 - диаграммы формирования напряжения на статорных обмотках электродвигателя при регулировании напряжения; на фиг. 5 - то же. На диаграммах: UA1 - напряжение, формируемое на фазных обмотках 20, 23 трехфазных обмоток 14, 15 части 4 статора электродвигателя; UB1 - напряжение, формируемое на фазных обмотках 26, 29 трехфазных обмоток 16, 17 части 5 статора электродвигателя; UC1 - напряжение, формируемое на фазных обмотках 32, 35 трехфазных обмоток 18, 19 части 6 статора; UАст - суммарное фазное напряжение, формируемое в фазе A статора; ω - круговая частота; t - время; 38-43 - интервалы включения соответствующих электронных ключей.In FIG. 1 presents a General diagram of the inventive frequency drive (in the diagram, the position numbers for parts of the stator of the electric motor are conventionally shown twice); in FIG. 2 is a diagram of a connection of stator windings of an electric motor to input terminals and switching elements; in FIG. 3 - diagrams of the formation of voltage on the stator windings of the electric motor; in FIG. 4 - diagrams of the formation of voltage on the stator windings of the electric motor when regulating the voltage; in FIG. 5 is the same. In the diagrams: U A1 is the voltage generated on the
Частотный электропривод содержит входные зажимы A, B, C для подключения питающей трехфазной сети 13, асинхронный электродвигатель 1, включающий статор 2 и короткозамкнутый ротор 3. Статор 2 имеет три одинаково выполненные части 4-6, которые расположены последовательно вдоль окруженного статором ротора 3. Каждая из частей статора 2 содержит две трехфазные обмотки. При этом одни выводы фазных обмоток трехфазных обмоток статора подключены к соответствующим входным зажимам A, B, C, а другие выводы - к соответствующим трехфазным обмоткам коммутирующим элементам 7-12. На части 4 статора расположены трехфазные обмотки 14 и 15. На части 5 статора расположены трехфазные обмотки 16 и 17. На части 6 статора расположены трехфазные обмотки 18 и 19. Трехфазные обмотки 14-19 включают фазные обмотки 20-37. Начальные выводы фазных обмоток 20-22, 26-28 и 32-34, а также концы фазных обмоток 23-25, 29-31 и 35-37 подключены к соответствующим входным зажимам A, B и C. При этом фазные обмотки 20, 23, 28, 31, 33 и 36 подключены к входному зажиму A. Фазные обмотки 21, 24, 26, 29, 34 и 37 подключены к входному зажиму В. Фазные обмотки 22, 25, 27, 30, 32 и 35 подключены к входному зажиму C. Другие выводы упомянутых фазных обмоток трехфазных обмоток 14-19 подключены к переменным входам соответствующих коммутирующих элементов 7-12, каждый из которых выполнен в виде трехфазного диодного моста с электронным ключом (38-43) в цепи постоянного тока. Фазные обмотки 20, 23, 26,29, 32 и 35 относятся к фазе A, фазные обмотки 21, 24, 27, 30, 33 и 36 относятся к фазе B, фазные обмотки 22, 25, 28, 31, 34 и 37 - к фазе C.The frequency drive contains input terminals A, B, C for connecting a three-
Частотный электропривод работает следующим образом.Frequency drive operates as follows.
Преобразование трехфазного переменного тока в частотном электроприводе основано на принципе трехполосной модуляции, в котором модулирующая функция формирования выходной частоты и выходного напряжения в каждой фазе статора реализуется путем циклических подключений трехфазных обмоток 14-19 к трехфазной питающей сети 13 через равные интервалы времени одновременно по трем фазам по круговой диаграмме, а их отключение осуществляется в пределах прямой и обратной полуволн фаз входного трехфазного напряжения.The conversion of three-phase alternating current in a frequency drive is based on the principle of three-band modulation, in which the modulating function of generating the output frequency and output voltage in each phase of the stator is realized by cyclic connections of three-phase windings 14-19 to a three-
На фазах обмоток статора электродвигателя формируется переменное трехфазное напряжение с частотой «f», которая определяется выражением f=f1-fc, где fc - частота сети трехфазного переменного тока, f1 - частота следования управляющих импульсов, поступающих от блока управления (на чертеже не показано) на электронные ключи 38-43.In phases of the stator windings of the motor is formed by a three-phase alternating voltage with a frequency «f», which is determined by the expression f = f 1 -f c, where f c - the frequency of the three-phase AC, f 1 - repetition frequency of the control pulses from the control unit (in the drawing is not shown) on electronic keys 38-43.
Таким образом, если необходимо в обмотках статора электродвигателя получить трехфазный переменный ток с частотой 50 Гц, то частота следования управляющих импульсов на ключи 38-43 должна составлять 100 Гц. Если необходимо получить на обмотках статора электродвигателя трехфазный переменный ток с частотой 400 Гц, то частота управления ключами 38-43 должна быть равной 450 Гц. При равенстве частот управления и сети в обмотках статора будет формироваться постоянный ток. Если частота управления f1 будет меньше fc, то в статорных обмотках электродвигателя изменится порядок чередования фаз, а частота будет равна f=fc-f1.Thus, if it is necessary to obtain a three-phase alternating current with a frequency of 50 Hz in the stator windings of the electric motor, then the repetition rate of the control pulses for keys 38-43 should be 100 Hz. If it is necessary to obtain a three-phase alternating current with a frequency of 400 Hz on the stator windings of a motor, then the frequency of key control 38-43 should be equal to 450 Hz. If the control frequencies and the network are equal, a direct current will form in the stator windings. If the control frequency f 1 is less than f c , then in the stator windings of the electric motor the phase sequence will change, and the frequency will be equal to f = f c -f 1 .
Например, если f1=40 Гц, то получим частоту 10 Гц, но с изменившимся порядком следования фаз. Таким образом будет обеспечиваться регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя вверх и вниз от синхронной, обеспечиваться его реверс, а также - его вращение в другую сторону в диапазоне от нуля до скорости близкой к синхронной.For example, if f 1 = 40 Hz, then we get a frequency of 10 Hz, but with a changed phase sequence. Thus, regulation of the rotation speed of the induction motor up and down from the synchronous one will be provided, its reverse will be provided, as well as its rotation in the other direction in the range from zero to a speed close to synchronous.
Амплитуда напряжения в фазах статора электродвигателя является суммой напряжений, формируемых на всех трех фазных обмотках всех частей статора электродвигателя. Так, для фазы A статора оно будет суммой напряжений, формируемых фазными обмотками 20, 23, 26, 29, 32 и 35.The voltage amplitude in the phases of the stator of the electric motor is the sum of the voltages generated on all three phase windings of all parts of the stator of the electric motor. So, for phase A of the stator, it will be the sum of the voltages generated by the
Количество импульсов «n» в формируемом фазном напряжении статора в течение периода для каждой частоты определяется выражениями:The number of pulses "n" in the generated stator phase voltage during the period for each frequency is determined by the expressions:
где m - количество трехфазных обмоток.where m is the number of three-phase windings.
Плавное регулирование амплитуды напряжений в обмотках статора электродвигателя осуществляется за счет изменения продолжительности включенного состояния электронных ключей 38-43 (транзисторов или тиристоров).Stepless regulation of the amplitude of the voltage in the stator windings of the electric motor is carried out by changing the duration of the on state of electronic switches 38-43 (transistors or thyristors).
На фиг. 3 показана диаграмма формирования напряжения в фазе A (UA) статора электродвигателя при включенном состоянии ключей 38-43 в течение 90° (по круговой диаграмме). На фиг. 4 - то же при включенном состоянии ключей 38-43 в течение 60° (по круговой диаграмме) и на фиг. 5 - то же при включенном состоянии ключей 38-43 в течение 30°.In FIG. 3 shows a voltage generation diagram in phase A (U A ) of an electric motor stator when the keys 38-43 are on for 90 ° (in a pie chart). In FIG. 4 - the same when the keys 38-43 are turned on for 60 ° (in a pie chart) and in FIG. 5 - the same when the keys 38-43 are on for 30 °.
Из диаграмм фиг. 3-5 видно, что форма выходного напряжения при его регулировании остается неизменной. Анализ этой формы кривой показывает, что в ней отсутствуют 5-я и 7-я гармонические составляющие, что обеспечивает частотному электроприводу высокие энергетические показатели.From the diagrams of FIG. 3-5 it is seen that the shape of the output voltage during its regulation remains unchanged. An analysis of this shape of the curve shows that it lacks the 5th and 7th harmonic components, which ensures high energy performance for the frequency drive.
Простота управления, широкий и плавный диапазон регулирования частоты и напряжения на нагрузке (с сохранением неизменной формы кривой напряжения на диаграмме), возможность обмена энергией между нагрузкой и питающей сетью обеспечивают частотному электроприводу возможность использования в различных областях: в реверсивном электроприводе, высокочастотном электроприводе, в высокочастотных источниках электропитания.Ease of control, a wide and smooth range of frequency and voltage regulation on the load (while maintaining the unchanged shape of the voltage curve in the diagram), the ability to exchange energy between the load and the supply network provide the frequency drive with the possibility of using in various fields: in a reversible electric drive, high-frequency electric drive, in high-frequency power sources.
Таким образом, благодаря особенности исполнения частотного электропривода изобретение обеспечивает возможность повышения эффективности процесса преобразования частоты, расширения функциональных возможностей и области использования частотного электропривода. Вместе с этим изобретение обеспечивает возможность уменьшения массогабаритных показателей частотного электропривода.Thus, due to the particular design of the frequency electric drive, the invention provides the opportunity to increase the efficiency of the frequency conversion process, expand the functionality and scope of the frequency drive. Along with this, the invention provides the possibility of reducing the overall dimensions of a frequency electric drive.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015115013/07A RU2581629C1 (en) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | Frequency electric drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015115013/07A RU2581629C1 (en) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | Frequency electric drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2581629C1 true RU2581629C1 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=56194906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015115013/07A RU2581629C1 (en) | 2015-04-21 | 2015-04-21 | Frequency electric drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2581629C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006000111A1 (en) * | 2004-06-23 | 2006-01-05 | Abb Schweiz Ag | Low harmonic multiphase converter circuit |
| RU2303851C1 (en) * | 2005-11-03 | 2007-07-27 | Аркадий Петрович Стригулин | Multilevel static frequency converter for feeding induction and synchronous motors |
| RU103254U1 (en) * | 2010-11-26 | 2011-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | FREQUENCY CONVERTER (OPTIONS) |
-
2015
- 2015-04-21 RU RU2015115013/07A patent/RU2581629C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006000111A1 (en) * | 2004-06-23 | 2006-01-05 | Abb Schweiz Ag | Low harmonic multiphase converter circuit |
| RU2303851C1 (en) * | 2005-11-03 | 2007-07-27 | Аркадий Петрович Стригулин | Multilevel static frequency converter for feeding induction and synchronous motors |
| RU103254U1 (en) * | 2010-11-26 | 2011-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | FREQUENCY CONVERTER (OPTIONS) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10218285B2 (en) | Medium voltage hybrid multilevel converter and method for controlling a medium voltage hybrid multilevel converter | |
| CN112567613A (en) | Power converter | |
| Taib et al. | Performance and efficiency control enhancement of wind power generation system based on DFIG using three-level sparse matrix converter | |
| EP2779403B1 (en) | Power conversion system and method | |
| Xu et al. | A medium voltage AC drive with parallel current source inverters for high power applications | |
| JP2014239641A (en) | Multi-level inverter | |
| US8045354B2 (en) | Active generator control sequence | |
| EP1962414A1 (en) | Power converting apparatus | |
| US11201558B2 (en) | Operating circuit for coupling a synchronous machine with a voltage network and method for operating it | |
| RU2581629C1 (en) | Frequency electric drive | |
| RU2357352C1 (en) | Three-phase high ac voltage converter | |
| RU2009143449A (en) | ASYNCHRONOUS MOTOR SPEED CONTROL DEVICE | |
| RU2582654C1 (en) | Triphase-triphase frequency converter | |
| Milan et al. | A novel SPWM strategy for single-to three-phase matrix converter | |
| Hareesh et al. | A novel three phase infinite level inverter (TILI) topology for induction motor drive application | |
| RU2622898C1 (en) | System for generating electric energy of three-phase alternating current | |
| Si et al. | Control strategy and simulation of a modular multilevel converter (MMC) based pump-back system for variable speed drive application | |
| RU2256284C1 (en) | Frequency converter (alternatives) | |
| FI81702C (en) | STROEMRIKTARE. | |
| CN111279597A (en) | Control of delta-connected converters | |
| RU91236U1 (en) | DEVICE FOR CONTROLLING AN ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR ON A VEHICLE | |
| RU2619925C1 (en) | Traction electric drive | |
| RU122211U1 (en) | ELECTRIC ENERGY GENERATION SYSTEM OF THREE PHASE AC | |
| RU2407141C1 (en) | Frequency electric drive | |
| RU2750582C1 (en) | Unsymmetrical circuit of cascade frequency converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170422 |