SU1274112A1 - Электропривод переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике и может быть использовано дл  управлени  частотой вращени  мощного синхранного двигател . Цель изобретени  - расширение области применени  за счет обеспечени  работы статического преобразовател  частоты при питании от источников переменного и посто нного токов и.максимальном использовании состава оборудовани  в обоих вариантах / питани . Устройство содержит последовательно включенные управл емый выпр митель 1, дроссель 4 и зависимый инвертор 2, а также коммутирующие конденсатор 14 и тиристоры 10 и 1Ь При питании от источника переменного тока контактор 6 и автоматический выключатель 7 разомкнуты. На низких скорост х вращени  конденсатор 14, тиристоры 9-12 обеспечивают ускорение изменени  знака напр жени  на выходе выпр мител  во врем  коммутации инвертора 2. На высоких скорост х вращени  включают тиристоры 11 и 13 . дл  фильтрации гармоник питак цей сеW ти и двигател . При питании от источника посто нного тока 8 контакс тор 6 и выключатель 7 замкнуты, тиристоры выпр мител  1 выполн ют функции обратных вентилей инвертора 2. Элементы 4, 5, 9, 10, 11, 12 1C контура коммутации обеспечивают Ч поочередную коммутацию групп инвертора 2,а также широтно-импульсное регу4 лирование напр жение двигател  ЗЛил. .

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления частотой вращения мощных синхронных электродвигателей.

Целью изобретения является расширение области применения.

На чертеже показана структурная схема электропривода переменного тока.

Электропривод переменного тока содержит управляемый выпрямитель 1 с ₍ входными клеммами для подключения к сети переменньго тока и выходными клеммами постоянного тока, зависимый инвертор 2 с входными клеммами постоянного тока и выходными клеммами переменного тока для подключения фазных обмоток синхронного электродвигателя 3, первый дроссель 4, включенный между одной выходной клеммой постоянного тока управляемого выпрямителя 1 и одной входной клеммой постоянного тока зависимого инвертора 2, второй дроссель .5, включенный между другой выходной клеммой постоянного тока управляемого выпрямителя 1 и другой входной клеммой постоянного тока зависимого инвертора 2, контактор с коммутационными элементами 6, включенными между входными клеммами переменного тока управляемого выпрямителя 1 и выходными клеммами переменного тока зависимого ин•вертора 2, выключатель 7, предназначенный для подключения к выходным клеммам постоянного тока управляемого выпрямителя 1, источника 8 энергии постоянного тока, пять тиристоров 9-13 и коммутирующий конденсатор 14. Аноды первого и второго тиристоров 9 и 10 объединены и подключены к одной входной клемме постоянного тока зависимого инвертора 2, катод первого тиристора 9 и одна обкладка коммутирующего конденсатора 14 объединены и подключены к одной выходной клемме постоянного тока управляемого выпрямителя 1. Катоды третьего и четвертого тиристоров 11, 12 и анод пятого тиристора 13 объединены и подключены к другой входной клемме постоянного тока зависимого инвертора 2, анод четвертого тиристора 12 подключен к другой выходной клемме постоянного тока управляемого выпрямителя 1. Катоды второго и пятого тиристоров 10 и 13, анод третьего тиристора 11 и другая обкладка коммутирующего конденсатора 14 объединены. ’

Изобретение позволяет обеспечить· управление частотой вращения синхронного электродвигателя при пита- » нии статического преобразователя как от сети переменного, так и от сети постоянного тока, что необходимо в системах гарантированного электроснабжения, когда при длительных перерывах питания от сети переменного тока используется переключение на питание от сети постоянного тока, в частности от аккумуляторных батарей.

*

Электропривод работает следующим образом.

При прерывании питания переменного тока статический преобразователь переключают на питание от источников 8 энергии постоянного тока,.для чего включают выключатель 7 и контактор, который своим коммутационными элементами 6 объединяет соответствующие клеммы переменного тока управляемого выпрямителя 1 и зависимого инвертора 2. В результате управляемый выпрямитель 1 по переменному току оказывается подключенным к фазным обмоткам электродвигателя 3, а тиристоры его начинают выполнять функции обратных вентилей по отношению к тиристорам зависимого инвертора 2, Коммутация тиристоров зависимого инвертора 2 осуществляется за счет прерывания тока через них, что достигается попеременным включением тиристоров 10, 11 и соединением при :их помощи коммутирующего конденсатора 14 или параллельно дросселю 4 или параллельно последовательно включенным дросселям 5 и источнику 8 постоянного тока. Полярность напряжения на коммутирующем конденсаторе 14 при этом такова, что к проводя-, щему тиристору выключаемой группы зависимого инвертора 2 через обратный тиристор соответствующей группы управляемого выпрямителя 1 прикладывается обратное напряжение, а ток через дроссель 4 или 5, соединяющий выключаемую группу зависимого инвертора 2 с источником 8 постоянного тока, переключается вначале в контур, образованный коммутирующим конденсатором 14 и тиристором 10 или 11, а затем.в короткозамкнутую цепь, образованную шунтирующим тиристором 9 или 12. Включение тиристоров 9 и 12 обеспечивает ограничение напряжения ' коммутирующего конденсатора 14 на требуемом уровне. Ток в некоммутируемой группе тиристоров инвертора 2 замыкается через соответствующий тиристор обратной группы управляемого выпрямителя 1 и включенный меж- 5 ду этими группами дроссель 4 или 5. Отличие между тактами коммутации, заключающееся в том, что на одном такте источник 8 постоянного тока оказывается включенным в контур пе- Ю резаряда конденсатора 14, а на другом такте - нет, компенсируется заданием одинаковых задержек на включение тиристоров 12 и 9 относительно моментов включения тиристоров 11 15 и 10.· В результате предкоммутационные уровни напряжения коммутирующего конденсатора 14 устанавливаются в ..зависимости от такта отличными друг от друга на величину напряжения ис- щ точника 8, а результирующее начальное напряжение, прикладываемое к запираемому тиристору, на обоих тактах оказывается одним и тем же, так же как время, предоставляемое данному 25 тиристору на восстановление запирающих свойств. Данный вариант организации контура искусственной конденсаторной коммутации отличается минимальным числом дополнительных jq элементов относительно состава преобразователя частоты, необходимого для питания от источника переменного тока, однако он позволяет обеспечить коммутацию тиристоров зависимого^ инвертора 2 при номинальном и даже перегрузочном значениях пускового тока, начиная с нулевой частоты вращения двигателя. Кроме того, устройство предоставляет возможность не только коммутировать ток между тиристорами зависимого инвертора 2, но и широтно-импульсным способом регулировать его величину на интервалах проводимости каждого из этих тирис- ₄5 торов.

Электропривод позволяет также расширить диапазон регулирования частоты вращения синхронного электродвигателя в области низких частот 50 вращения при питании от сети переменного тока. В этом случае выключатель 7 и коммутационные элементы 6 разомкнуты. Переменный ток выпрямляется выпрямителем 1, сглаживается дрос— 55 селямй 4, 5 и инвертируется зависимым инвертором 2 поочередно с частотой, соответствующей частоте враще ния электродвигателя 3, протекая через его фазные обмотки. Коммутация тиристоров зависимого инвертора 2 в основных режимах работы осуществляется за счет ЭДС синхронного электродвигателя 3. В диапазоне низких частот вращения, когда величины ЭДС двигателя недостаточны для коммутации тока инвертора 2, переключение тиристоров последнего происходит в результате прерывания тока выпрямителя 1, который для ускорения этого процесса переводится в инверторный режим. Одновременно включаются шунтирующие тиристоры 9, 12 и и энергия, запасенная в дросселях :4, 5, не сбрасывается в сеть, а сохраняется в результате образования при помощи упомянутых тиристоров двух короткозамкнутых контуров с малыми потерями. Конденсатор 14 и тиристоры .10, 11 могут быть использованы для ускорения процесса прерывания тока через тиристоры инвертора 2 при помощи выпрямителя 1 путем обеспечения мгновенного изменения полярности напряжения на выходе последнего.

На средних и высоких частотах вращения электродвигателя 3' конденсатор 14 посредством тиристоров 11 и 12 может быть включен в диагональ между выпрямителем 1 и инвертором 2, \ способствуя подавлению коммутационных гармоник как со стороны двигателя, так и со стороны питающей сети.

Таким образом, обеспечивается расширение области использования известного электропривода переменного тока с синхронным электродвигателем. Достигается это введением минимального числа дополнительных элементов при максимальном использовании оборудования исходной схемы. Кроме того, и исходная схема в своем штатном варианте применения приобретает дополнительные полезные свойства (ускоряется процесс- сетевой коммутации инвертора и уменьшается вредное влияние преобразователя частоты на питающую сеть переменного тока и на синхронный электродвигатель).

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  частотой вращени  мощных синхронных электродвигателей Целью изобретени   вл етс  расширение области применени . На чертеже показана структурна  схема электропривода переменного ток Электропривод переменного тока со держит управл емый выпр митель 1 с входными клеммами дл  подключени  к сети переменньго тока и выходными клеммами посто нного тока, зависимый инвертор 2 с входными клеммами посто нного тока и выходными клеммами переменного тока дл  подключени  фазных обмоток синхронного электродвигател  3, первый дроссель 4, включенный между одной выходной клем мой посто нного тока управл емого выпр мител  1 и одной входной клеммо посто нного тока зависимого инвертора 2, второй дроссель .5, включенный между другой выходной клеммой посто нного тока управл емого выпр мител  1 и другой входной клеммой посто нного тока зависимого инвертора контактор с коммутационными элементами 6, включенными между входньши клеммами переменного тока управл ем го выпр мител  1 и выходными клемма ми переменного тока зависимого инвертора 2, выключатель 7, предназна ченный дл  подключени  к выходным клеммам посто нного тока управл емо выпр мител  1, источника 8 энергии посто нного тока, п ть тиристоров 9-13 и коммутирующий конденсатор 14 Аноды первого и второго тиристоров 9 и 10 объединены и подключены к од ной входной клемме посто нного тока зависимого инвертора 2, катод перво го .тиристора 9 и одна обкладка комм тирующего конденсатора 14 объединен и подключены к одной выходной клемм посто нного тока управл емого выпр  мител  1. Катоды третьего и четвертого тиристоров 11, 12 и анод п того тиристора 13 объединены и подклю чены к другой входной клемме посто нного тока зависимого инвертора 2, анод четвертого тиристора 12 подклю чен к другой выходной клемме посто нного тока управл емого вьшр мител  1. Катоды второго и п того тиристоров 10 и 13,анод третьего тиристора 11 и друга  обкладка коммутирующего конденсатора 14 объединены . Изобретение позвол ет обеспечитьуправление частотой вращени  синхронного электродвигател  при питаНИИ статического преобразовател  как от сети переменного, так и от сети посто нного тока, что необходимо в системах гарантированного электроснабжени , когда при длительных перерывах питани  от сети переменного тока используетс  переключение на питание от сети посто нного тока,, в частности от аккумул торных батарей. Электропривод работает следующим образом. При прерывании питани  переменно го тока статический преобразователь переключают на питание от источников 8 энергии посто нного тока,.дл  чего включают выключатель 7 и контактор , который своим коммутационными элементами 6 объедин ет соответствующие клеммы переменного тока управл емого выпр мител  1 и зависимого инвертора
2. 2. В результате управл емый выпр митель 1 по переменному току оказываетс  подключенным к фазным обмоткам электродвигател  3, а тиристоры его начинают выполн ть функции обратных вентилей по отношению к тиристорам зависимого инвертора 2, Коммутаци  тиристоров зависимого инвертора 2 осуществл етс  за счет прерывани  тока через них, что достигаетс  попеременным включением тиристоров 10, 11 и соединением при :их помощи коммутирующего конденсатора 14 или параллельно дросселю 4 или параллельно последовательно включенным дроссел м 5 и источнику 8 посто нного тока. Пол рность напр жени  на коммутирующем конденсаторе 14 при этом такова, что к провод -. щему тиристору выключаемой группы зависимого инвертора 2 через обратный тиристор соответствующей группы управл емого выпр мител  1 прикладываетс  обратное напр жение, а ток через дроссель 4 или 5, соедин ющий выключаемую группу зависимого инвертора 2 с источником 8 посто нного тока, переключаетс  вначале в контур , образованный коммутирующим конденсатором 14 и тиристором 10 или 11, а затем,в короткозамкнутую цепь, образованную шунтирующим тиристором 9 или 12. Включение тиристоров 9 и 12 обеспечивает ограничение напр жени  коммутирующего конденсатора 14 на 3 требуемом уровне. Ток в некоммутируемой группе тиристоров инвертора замыкаетс  через соответствующий тиристор обратной группы управл емого выпр мител  1 и включенный меж ду этими группами дроссель 4 или 5. Отличие между тактами коммутации, заключающеес  в том, что на одном такте источник 8 посто нного тока оказываетс  включенным в контур перезар да конденсатора 14, а на другом такте - нет, компенсируетс  заданием одинаковых задержек на включение тиристоров 12 и 9 относительно моментов включени  тиристоров 11 и 10.- В результате предкоммутационные уровни напр жени  коммутирующег конденсатора 14 устанавливаютс  в ..зависимости от такта отличными друг от друга на величину напр жени  источника 8, а результирующее начальн напр жение, прикладываемое к запира мому тиристору, на обоих тактах оказываетс  одним и тем же, так же как врем , предоставл емое данному тиристору на восстановление запираюощх свойств. Данный вариант орга низации контура искусственной конденсаторной коммутации отличаетс  минимальным числом дополнительных элементов относительно состава пре .образовател  частоты, необходимого дл  питани  от источника переменного тока, однако он позвол ет обеспе чить коммутацию тиристоров зависимо инвертора 2 при номинальном и даже перегрузочном значени х пускового т ка, начина  с нулевой частоты враще ни  двигател . Кроме того, устройст во предоставл ет возможность не только коммутировать ток между тири торами зависимого инвертора 2, но и широтно-импульсным способом регулировать его величину на интервалах проводимости каждого из этих ТИРИСторов . Электропривод позвол ет также расширить диапазон регулировани  частоты вращени  синхронного электр двигател  в области низких частот вращени  при питании от сети переме ного тока. В этом случае выключател 7 и коммутационные элементы 6 разом кнуты. Переменный ток выпр мл етс  выпр мителем 1, сглаживаетс  дрос- сел ми 4, 5 и инвертируетс  зависимым инвертором 2 поочередно с часто той, соответствующей частоте враще124 ни  электродвигател  3, протека  через его фазные обмотки. Коммутаци  тиристоров зависимого инвертора 2 в основных режимах работы осуществл етс  за счет ЭДС синхронного электродвигател 
3. 3. В диапазоне низких частот вращени , когда величины ЭДС двигател  недостаточны дл  коммутации тока инвертора 2, переключение тиристоров последнего происходит в результате прерывани  тока выпр мител  1, который дл  ускорени  этого процесса переводитс  в инверторный режим. Одновременно включаютс  шунтирующие тиристоры 9, 12 и и энерги , запасенна  в дроссел х :4, 5, не сбрасываетс  в сеть, а сохран етс  в результате образовани  при помощи упом нутых тиристоров двух короткозамкнутых контуров с малыми потер ми. Конденсатор 14 и тиристоры .10, 11 могут быть использованы дл  ускорени  процесса прерывани  тока через тиристоры инвертора 2 при помощи выпр мител  1 путем обеспечени  мгновенного изменени  пол рности напр жени  на выходе последнего. На среднр1Х и высоких частотах вращени  электродвигател  3 конденсатор 14 посредством тиристоров 11 и 12 может быть включен в диагональ между выпр мителем 1 и инвертором 2, способству  подавлению коммутационных гармоник как со стороны двигател , так и со стороны питающей сети. Таким образом, обеспечиваетс  расширение области использовани  известного электропривода переменного тока с синхронным электродвигателем. Достигаетс  это введением минимального числа дополнительных элементов при максимальном использовании оборудовани  исходной схемы. Кроме того , и исходна  схема в своем штатном варианте применени  приобретает дополнительные полезные свойства (ускор етс  процесс сетевой коммутации инвертора и уменьшаетс  вредное вли ние преобразовател  частоты на питающую сеть переменного тока и на синхронный электродвигатель). Формула изобретени  Электропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель , управл емый выпр митель с входными клеммами, предназначенными дл  подключени  к сети переменного тока, и выходными клеммами посто нно го тока, зависимый инвертор с входными клеммами посто нного тока и выходными клеммАми переменного тока, соединенными с фазными обмотками синхронного электродвигател , коммутирующий конденсатор, первый и второй тиристоры и первый дроссель, подключенный между одной выходной клеммой посто нного тока управл емого выпр мител  и одной входной клеммой посто нного тока зависимого инвертора , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени , в него введены третий, четвертый и п тый тиристоры, второй дроссель, выключатель и контактор с коммутационными элементами, включенными между входными клеммами перемен ного тока управл емого вьтр мител  и выходными клеммами переменного тока зависимого инвертора, между дру гой выходной клеммой посто нного тока управл емого вьптр мител  и дру12ft гой входной клеммой зависимого инвертора включен второй дроссель, аноды первого и второго тиристоров объединены и подключены к одной входной клемме посто нного тока зависимого инвертора, катод первого тиристора соединен с одной обкладкой коммутирующего конденсатора и подключен к одной выходной клемме посто нного тока управл емого выпр мител , катоды третьего и четвертого тиристоров и анод п того тиристора объединены и подключены к другой входной клемме посто нного тока зависимого инвертора , анод четвертого тиристора подключен к другой выходной клемме посто нного тока управл емого выпр мител , катоды второго и п того тиристоров, анод третьего тиристора и друга  обкладка Коммутирующего конденсатора объединены, одни выводы выключател  подключены к выходным клеммам посто нного тока управл емого выпр мител , другие вьшоды выключател  снабжены клеммами дл  подключени  к источнику энергии посто нного тока.