SU1582326A1

SU1582326A1 - Асинхронный вентильный каскад

Info

Publication number: SU1582326A1
Application number: SU874258940A
Authority: SU
Inventors: Игорь Владимирович Авкштоль; Янис Поликарпович Грейвулис; Угис Владиславович Ивбулс; Сергей Сергеевич Петров
Original assignee: Рижский политехнический институт им.А.Я.Пельше
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1990-07-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах насосов промышленных и коммунальных систем водоснабжени . Целью изобретени вл етс повышение надежности путем устранени уравнительных токов и расширени диапазона регулировани частоты вращени . С этой целью асинхронный вентильный каскад введены регул тор 9 тока и частоты вращени , входы которого св заны с выходами датчиков 4, 7 тока и частоты вращени регул тор 10 тока. Переключатели 14, 15, блок 11 режимов работы и блоки 12, 13 гальванической разв зки обеспечивают три режима работы вентильного каскада, обеспечива в каждом режиме стабилизацию частоты вращени на заданном уровне с исключением уравнительных токов в звене посто нного тока инвертора 3 и выпр мител 2 асинхронного двигател 1. 2 ил.

Description

СЛ 00 N

оо о

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах насосов промышленных и коммунальных систем водоснабжени . Целью изобретени вл етс повышение надежности путем устранени уравнительных токов и расширени диапазона регулировани частоты вращени .

На фиг. 1 представлена функцио- н альна блок-схема асинхронного вен- т льного каскада; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Асинхронный вентильный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, соединенные между собой трехфазные неуправл емый мостовой выпр митель 2 и инвертор 3, в цепь п осто нного тока которых включены датчик 4 тока и дроссель 5, Выводы переменного тока выпр мител подклю- ч;ены к фазным выводам обмотки ротора асинхронного двигател . Выводы посто нного тока выпр мител 2 и инвертора 3 зашунтированы тиристором 6, включенным встречно диодам выпр мител . На валу ротора асинхронного двигател 1 установлен датчик 7 частоты Вращени . Асинхронный вентильный каскад также содержит регул тор 8 тока частоты вращени , два входа которых соединены с выходами датчиков 4 и 7 тока и частоты вращени .

В асинхронный вентильный каскад введены второй регул тор 9 тока и Частоты вращени , входами подключенной к выходам датчиков 4 и 7, регул тор 10 тока, блок 11 режимов работа , два блока 12 и 13 гальванической разв зки и два управл емых: переключател 14 и 15.

Управл ющие входы переключателей 14 и 15 соединены с выходами блока 11 режимов работы. Шесть первых входов переключател 14 подключены к соответствующим выходам блока 16 управлени инвертором, седьмой вход переключател 14 соединен с выходом блока 17 управлени тиристором, восьмой вход переключател 14 объединен с первым входом второго переключател 15 и подключен к выходу первого регул тора 8 тока и частоты вращени . Дев тый вход переключател 14 соединен с выходом второго регул тора 9 тока и частоты вращени . Шесть выходов переключател 14 соединены с одноименными входами первого бло

5

0

ка 12 гальванической разв зки, выходом подключенного к управл ющему входу инвертора 1. Седьмой выход переключател 14 соединен с входом второго блока 13 гальванической разв зки , выходом соединенного с управл ющим входом тиристора 6. Восьмой выход переключател 14 подключен к второму входу второго переключател 15, третий вход которого соединен с выходом регул тора 10 тока, вход которого св зан с выходом датчика 4 тока. Выходы второго переключател 15 подключены к управл ющим входам соответственно блоков 16 и 17 управлени . Инвертор снабжен выводами переменного тока дл подключени к сети через согласующий трансформатор 18 и выполнен ыа тиристорах 19-24.

Асинхронный вентильный каскад работает следующим образом.

В первом режиме контакты переключателей 14 и 15 наход тс в верхнем 5 положении. ПротивоЭДС инвертора 3 близка к максимальной, а частота вращени асинхронного двигател 1 минимальна и определ етс задающим сигналом, поступающим на третий вход первого регул тора 8 тока и частоты вращени . Энерги скольжени через выпр митель 2, инвертор 3 и согласующий трансформатор 18 возвращаетс в сеть. Дроссель 5 снижает пульсации выпр мленного тока. Поддержание за- 5 данной частоты вращени обеспечиваетс регул тором 8, на входы которого поступают сигналы с датчиков 4 и 7. Вырабатываемое регул тором 8 управл ющее напр жение через замкнутые 0 контакты переключателей 14 и 15 подаетс на управл ющий вход блока 16 управлени инвертором. Импульсы управлени U,g-U 24(фиг. 2) с выходов блока 16 через соответствующие замкнутые 5 контакты переключател 14 и блока 12 гальванической разв зки поступают на управл ющие входы тиристоров 19- 24. Коммутаци тиристоров 19-24 естественна . Форма противоЭДС е инвертора представлена в интервале 0-t, на фиг. 2. В этом режиме в кривой мгновенного значени противоЭДС отсутствуют положительные участки, поэтому уравнительные токи в звене посто нного тока отсутствуют.

Если возникает необходимость в быстром увеличении частоты вращени электропривода, а затем поддержании ее. на максимальном уровне, по сигна0

0

5

лу от внешних устройств задатчик 11 режима переводит контакты переключател 14 в нижнее положение. В этом режиме инвертор 3 работает как выпр митель , что способствует быстрому увеличению тока в роторной цепи асинхронного двигател 1 и, следовательно , быстрому разгону последнего . Установившеес значение частоты вращени также увеличиваетс .за счет компенсации падени напр жени на элементах звена посто нного тока направленным в этом режиме по току средним значением ЭДС инвертора 3.

Изменение положени контактов переключател 14 приводит к тому, что управл ющие импульсы U от блока 17 управлени закорачивающим тиристором 6 (системы импульсно-фазового управлени ) через контакт переключател 14 н блок 13 гальванической разв зки подаютс на закорачивающий тиристор 6, Частота управл ющих импульсов на тиристоре 6 равна частоте поступлени импульсов на инвертор 3 (300 Гц). Поскольку управл ющее напр жение на блок 17 в этом режиме не подаетс , то импульсы управлени поступают на закорачивающий тиристор 6 в момент перехода через ноль синхронизирующих напр жений, т.е. в момент перехода через ноль линейных напр жений на вторичной стороне согласующего трансформатора 18. Это приводит к тому, что в мгновенном значении ЭДС инвертора отсутствуют участки, где ЭДС направлена против тока, так как в момент перехода ЭДС через ноль выпр мленный ток ротора начинает замыкатьс через включенный закорачивающий тиристор 6.

Моменты включени тиристоров инвертора 3 выбирают из услови максимального значени направленной по току ЭДС инвертора при исключении уравнительных токов. Перевод инвертора в выпр мительный режим осуществл ют посредством перевода в нижнее положение контактов переключател 14, что эквивалентно сдвигу на 60 эл.град. синхронизирующего напр жени . Максимальное мгновенное значение инвертора определ етс как

е (R 2 R|La/L«) + + УТ75 Е2кЬг8/Ц7;

где i - выпр мленный то-к ротора

RJ эквивалентное активное сопротивление цепи выпр мленного тока;

с R - эквивалентное активное сопротивление фаз ротора асинхронного двигател с учетом приведенного к вторичной стороне активного сопротив- 0 - лени обмоток статора;

L - эквивалентна индуктивность

звена посто нного тока, I, - эквивалентна индуктивность

обмотки ротора,- J5 2к напр жение на контактных

кольцах заторможенного асинхронного двигател S - скольжение асинхронного двигател .

20 Дл того, чтобы выполн лось указанное неравенство, управл ющее напр жение , от которого зависит угол управлени тиристоров инвертора, на блок 16 управлени инвертора подаетс от 25 регул тора 9 через замкнутые контакты переключателей 14 и 15. Регул тор 9 преобразует в соответствии с указанной формулой сигнал от датчика 4 тока и датчика 7 частоты вращени в управл ющее напр жение. Включение тиристоров инвертора 5 происходит в такие моменты времени, в которые указанное неравенство выполн етс . Второму режиму на фиг. 2 соответствует врем t1-t. Надежность работы устройства увеличиваетс за счет исключени уравнительных токов. Быстрый разгон электропривода и достижение максимальной частоты вращени позвол ют более надежно обеспечивать заданные параметры технологического процесса.

Если асинхронный вентильный каскад должен работать с частотой вращени , меньшей максимальной, и средним значением противоЭДС инвертора, меньшим половины максимального значени , устройство переходит в третий режим работы. По сигналу от внешнего устройства срабатывает задатчик 11 режима и переводит контакты переключател 15 в нижнее положение. Углы управлени тиристорами инвертора 5 выбираютс из услови обеспечени естественной коммутации тока из за- 5 корачивающего тиристора 6 в инверторе . При этом участки мгновенного значени ЭДС инвертора, направленные по току, минимальны, что исключает

30

35

40

15

50

по вление уравнительных токов. Напр жение управлени дл блока 16 управлени инвертора в этом режиме вырабатывает регул тор 10, который Св зан с датчиком А тока. Управл ющее напр жение от регул тора 10 к блоку 16 подаетс через замкнутый контакт переключател 15. В этом ре- Жиме противоЭДС определ етс из выражени

ет7/

Umsin(arccos(1 - -2-%-1-4),

1582326.8

двигател , -а выводы посто нного тока

мостового выпр мител и инвертора зашунтированы тиристором, включенным встречно диодам указанного выпр мител , датчик частоты вращени , установленный на валу ротора асинхронного двигател , регул тор тока и частоты вращени , входы которого подключены к выходам указанных датчиков, блоки управлени инвертором и тиристором соответственно, отличающий10

Де Un

hi

-1- амплитуда линейного напр жени на вторичной стороне согласующего трансформатора 18; Хт - индуктивное сопротивление

фазы согласующего трансформатора , приведенное к вторичной стороне.

Значение противоЭДС инвертора измен етс регулированием угла управ- |тени закорачивающего тиристора 6. Этот угол задаетс управл ющим на- р жением, которое поступает на блок 17 управлени закорачивающего тиристора 6 от регул тора 8 через замкнутый контакт переключател 15. Задан- hoe значение частоты вращени электропривода в регул торе 8 сравниваетс с сигналом от датчика 7 частоты рращени , и в соответствии с их разностью измен етс управл ющее напр - кение„ Вид противоЭДС инвертора дл этого режима показан на фиг. 2 (интервал ta-t). Применение закорачивающего тиристора 6 в этом режиме позвол ет увеличить коэффициент сдвига инвертора, снизить пульсации мгновенного значени противоЭДС инвертора , что нар ду с исключением уравнительных токов способствует улучшение энергетических показателей и увеличению надежности электропривода.

Claims

Формула изобретени

Асинхронный вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, соединенные между .собой трехфазные неуправл емый мостовой выпр митель и инвертор, в цепь посто нного тока которых включен датчик тока , выводы переменного тока упом нутого выпр мител подключены к фазным выводам обмотки ротора асинхронного

15

20

25

30

35

40

45

50

55

дежности путем устранени уравнительных токов и расширени диапазона регулировани частоты вращени , введены второй регул тор тока и частоты вращени и регул тор тока, блок режимов работы, два блока гальванической разв зки, два управл емых переключател , один из которых снабжен дев тью входами и восемью выходами, а другой - трем входами и двум выходами, управл ющие входы указанных переключателей подключены к соответствующим выходам блока режимов работы, шесть первых входов одного переключател соединены с одноименными выходами блока- управлени инвертором , седьмой вход первого переключател соединен с выходом блока управлени тиристором, восьмой.вход объединен с первым входом второго переключател и подключен к выходу первого регул тора тока и частоты вращени , а дев тый вход первого переключател соединен с выходом второго регул тора тока и частоты вращени , входы которого соединены с выходами упом нутых датчиков, шесть выходов первого переключател соединены с одноименными входами первого блока гальванической разв зки, выходом подключенного к управл ющему входу инвертора , седьмой выход данного переключател подключен к входу второго блока гальванической разв зки, соединенного выходом с управл ющим входом тиристора, а восьмой выход первого переключател подключен к второму входу второго переключател , третий вход которого соединен с выходом регул тора тока, входом подключенного к выходу датчика тока, а выходы второго переключател соединены соответственно с управл ющими входами блоков управлени инвертором и тиристора .

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дежности путем устранени уравнительных токов и расширени диапазона регулировани частоты вращени , введены второй регул тор тока и частоты вращени и регул тор тока, блок режимов работы, два блока гальванической разв зки, два управл емых переключател , один из которых снабжен дев тью входами и восемью выходами, а другой - трем входами и двум выходами, управл ющие входы указанных переключателей подключены к соответствующим выходам блока режимов работы, шесть первых входов одного переключател соединены с одноименными выходами блока- управлени инвертором , седьмой вход первого переключател соединен с выходом блока управлени тиристором, восьмой.вход объединен с первым входом второго переключател и подключен к выходу первого регул тора тока и частоты вращени , а дев тый вход первого переключател соединен с выходом второго регул тора тока и частоты вращени , входы которого соединены с выходами упом нутых датчиков, шесть выходов первого переключател соединены с одноименными входами первого блока гальванической разв зки, выходом подключенного к управл ющему входу инвертора , седьмой выход данного переключател подключен к входу второго блока гальванической разв зки, соединенного выходом с управл ющим входом тиристора, а восьмой выход первого переключател подключен к второму входу второго переключател , третий вход которого соединен с выходом регул тора тока, входом подключенного к выходу датчика тока, а выходы второго переключател соединены соответственно с управл ющими входами блоков управлени инвертором и тиристора .

e i

Фиг. 2