SU653711A1

SU653711A1 - Frequency-controlled electric drive

Info

Publication number: SU653711A1
Application number: SU762372389A
Authority: SU
Inventors: Валерий Михайлович Новиков; Алексей Николаевич Коняев; Николай Николаевич Колякин; Георгий Андреевич Пупынин; Александр Леонидович Голубенко; Иосиф Антонович Дидоренко; Владимир Иванович Воробьев
Original assignee: Ворошиловградский машиностроительный институт
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1979-03-25

Description

Изобретение относитс к области регулируемого электропривода переменного тока со статическим преобразователем частоты , обеспечиваюнлего его устойчивую работу независимо от частоты питающего напр жени и режимов работы нагрузки и может быть использовано, в частности, дл создани электропривода т говой передачи тепловозов переменного тока, а также электропривода их вспомогательных механизмов.The invention relates to the field of an adjustable AC drive with a static frequency converter, ensuring its stable operation regardless of the frequency of the supply voltage and the operating modes of the load, and can be used, in particular, to create an electric drive for traction of alternating current locomotives and mechanisms.

Известен статический преобразователь частоты с непосредственной св зью и с узлом искусственной коммутации, имеющий широкий диапазон изменени выходной частоты 1. Недостаток известного решени состоит в сложной схеме управлени .A static frequency converter with direct connection to an artificial switching node is known, which has a wide range of variation of the output frequency 1. A disadvantage of the known solution is the complicated control circuit.

Известен частотно-регулируемый электропривод со статическим преобразователем и индукционным трехфазным электроприводом содержащий на каждую фазную обмотку, выполненную в виде двух секций, параллельно-включенные блоки с управл емы.ми вентил ми . Указанный преобразователь имеет заниженный КПД, большие габариты и сложную систему управлени 2.A frequency-controlled electric drive with a static converter and a three-phase induction electric drive is known. It contains, for each phase winding, made in two sections, parallel-connected units with controllable gates. The specified converter has an underestimated efficiency, large size and complex control system 2.

Цель насто щего изобретени - повышение КПД, упрощение систе.мы управлени .The purpose of the present invention is to increase efficiency, simplify the control system.

Указанна цель достигаетс тем, что в предлагаемом частотно-регулируемом электроприводе со статическим преобразователем частоты и индукционным тре.хфазным электродвигателем , содержащим на каждую фазную обмотку, выполненную в виде двух секц |й , параллельно включенные блоки с управл емыми вентил ми, концы (начала) секций каждой фазной обмотки подсоединены к анодам и катодам тиристоров указанных блоков , подключенных на напр жение сети трехфазного , однофазного или посто нного тока , а средн точка соединени секций подсоединена к нулевому проводу. Дл протекани реактивного тока нагрузки концы (начала ) секций каждой фазной обмотки замкнуты диодом реактивного тока, анод которого подключен к анодам тиристоров указанного блока.This goal is achieved by the fact that in the proposed variable-frequency drive with a static frequency converter and an induction three-phase electric motor containing, for each phase winding, made in the form of two sections, parallel-connected blocks with controllable gates, the ends (beginnings) sections of each phase winding are connected to the anodes and cathodes of the thyristors of these blocks connected to the three-phase, single-phase or direct-current network, and the average connection point of the sections is connected to Left wire. For the flow of reactive current, the ends (beginnings) of sections of each phase winding are closed by a reactive current diode, the anode of which is connected to the anodes of the thyristors of the specified unit.

На фиг. 1 изображена принципиальна электрическа схема электропривода с непосредственным преобразователем частот з1 с общим УЗЛОМ искусственной комм тацииFIG. 1 shows a circuit diagram of an electric drive with a direct frequency converter s1 with a general KNOT of artificial commutation.

и индукционным трехфазным электродвига-телем с фазными обмотками, соединенными в звезду; на фиг. 2 - диаграмма рабочего процесса непосредственного преобразовател частоты в одной фазной обмотке.and induction three-phase electric motor with a phase windings connected in a star; in fig. 2 is a diagram of the workflow of a direct frequency converter in a single phase winding.

Преобразователь содержит на каждую фазную выходную обмотку 1, 2, 3 встречно включенные блоки 4, 5 на управл емых вентил х 6, 7, 8. Фазна выходна обмотка выаолнена в виде двух параллельных секций 9, 10 и включена звездой. Концы или начало каждой секции 9, 10 подсоединены к анодам и катодам тиристоров 6, 7, 8 встречно включенных блоков 4, 5 и замкнуты диодом реактивного тока 11. Общий узел 12 искусственной коммутации состоит из неуправл емого выпр мительного моста, выполненного на диодах 13 -18, конденсатора фильтра 19, тиристоров 20, 21, 22, 23, узла подзар да коммутирующего конденсатора 24 через дроссели подзар да 25, 26 и коммутирующий дроссель 27. Подключаетс узел искусственной коммутации 12 к тиристорам 6, 7, 8 встречно-включеНных блоков 4 и 5 каждой фазной обмотки 1 с помощью распределительных тиристоров 28, 29 и диодов 13-18. На входе питающей трехфазной сети установлены сетевые реакторы 30, 31, 32.The converter contains for each phase output winding 1, 2, 3 counter-connected blocks 4, 5 on controllable gates 6, 7, 8. The phase output winding is designed as two parallel sections 9, 10 and is turned on by a star. The ends or the beginning of each section 9, 10 are connected to the anodes and cathodes of the thyristors 6, 7, 8 of the oppositely connected blocks 4, 5 and are closed by a reactive current diode 11. The common artificial switching node 12 consists of an uncontrolled rectifying bridge, made on diodes 13 - 18, the filter capacitor 19, the thyristors 20, 21, 22, 23, the charging node of the switching capacitor 24 through the chokes of the charging voltage 25, 26 and the switching choke 27. An artificial switching node 12 is connected to the thyristors 6, 7, 8 of the on-board units 4 and 5 each phase winding 1 with schyu switching thyristors 28, 29 and diodes 13-18. At the input of the three-phase supply network installed network reactors 30, 31, 32.

Особенность работы данного электропривода заключаетс в том,что через каждую параллельную секцию 9, 10 фазной обмотки 1 электродвигател ток протекает одного направлени , а токи каждой секции 9, 10 относительно друг друга имеют разные направлени . Подключа поочередно встречновключенные блоки 4, 5 с управл е.мыми вентил ми 6, 7, 8, в каждой фазной обмотке 1 двигател получаем переменный магнитный поток, аналогичный потоку, создаваемому в односекционной фазной обмотке переменным током.The peculiarity of the operation of this electric drive is that through each parallel section 9, 10 of the phase winding 1 of the electric motor, the current flows in one direction, and the currents of each section 9, 10 have different directions relative to each other. By connecting alternately connected blocks 4, 5 with control valves 6, 7, 8, in each phase winding 1 of the engine, we obtain an alternating magnetic flux similar to that generated in a single-section phase winding with an alternating current.

Рабочий процесс преобразовател частоты при заданном периоде выходной частоты Т2 и определенном угле регулировани :/. регул тора напр жени в одной фазе электродвигател протекает следующим образом (фиг. 2).The working process of the frequency converter for a given period of the output frequency T2 and a certain angle of regulation: /. a voltage regulator in one phase of an electric motor proceeds as follows (Fig. 2).

Пусть открыты тиристоры 6,. 7, 8 блока 4 и ток нагрузки 1д проходит от фаз А, В и С через одну секцию 9 фазной обмотки 1 к нулевому проводу, а коммутирующий конденсатор зар жен (при открытии тиристоров 21 и 22 за 30°э до момента ti) с пол рностью, указанной на фиг. 1. В момент времени ti прекращаетс подача управл ющих импульсов на тиристоры 6, 7, 8 блока 4 и подаютс узкие управл ющие импульсы на тиристор 22 узла искусственной коммутации 12 и распределительный тиристор 28, коммутирующий конденсатор 24 разр жаетс по цепи: конденсатор 24 - тиристор 28 - последние провод щие в данный момент времени тиристор 6, 7 или 8 и диод 13, 14 или 15 - тиристор 22 - коммутирующий дроссель 27, запира провод щий тиристор блока 4. В дальнейшем конденсатор 24 перезар жаетс от трехфазной сети через диоды 13, 14, 15 и секцию 9 фазной обмотки 1 с обратной пол рностью. Реактивный ток нагрузки секции 9, протекающий в прежнем направлении , замыкаетс через диод И, секцию 10 фазной обмотки, обеспечива его непрерывность, а протека по секции 10 вLet thyristors 6, open. 7, 8 of block 4 and load current 1d pass from phases A, B and C through one section 9 of phase winding 1 to the neutral wire, and the switching capacitor is charged (when opening thyristors 21 and 22 30 ° e until ti) shown in FIG. 1. At time ti, the supply of control pulses to the thyristors 6, 7, 8 of block 4 is stopped and narrow control pulses are supplied to the thyristor 22 of the artificial switching unit 12 and the distribution thyristor 28, the switching capacitor 24 is discharged along the circuit: capacitor 24 - thyristor 28 —the last conductive thyristor 6, 7 or 8 at a given time, and diode 13, 14, or 15 — thyristor 22 — switching choke 27, blocking the conducting thyristor of unit 4. Subsequently, capacitor 24 is recharged from the three-phase network through diodes 13, 14, 15 and section 9 phase winding 1 with reverse polarity. The reactive load current of section 9 flowing in the same direction is closed through diode I, section 10 of the phase winding, ensuring its continuity, and flow through section 10 V

0 другом направлении создает рабочий намагничивающий магнитный поток встречного направлени , тем самым уменьша врем спадани тока в секции 9, что дает возможность повысить верхнюю границу генерируемой частоты преобразовател . Использование накопленной энергии магнитного пол в секции 9 дл создани рабочего тока в секции 10 фазной обмотки 1 повышает КПД трехфазного преобразовател частоты и всего привода.0 in the other direction creates a working magnetizing magnetic flux of the opposite direction, thereby reducing the current dropping time in section 9, which makes it possible to increase the upper limit of the generated frequency of the converter. Using the stored energy of the magnetic field in section 9 to create an operating current in section 10 of the phase winding 1 increases the efficiency of the three-phase frequency converter and the entire drive.

В момент времени tj спуст врем Л t At time tj after time L t

tn, где to - врем восстановлени запирающих свойств тиристоров, после подачи запирающих импульсов U,,j, могут быть открыты тиристоры 6, 7, 8 блока 5. Точный момент открыти тиристоров блокаtn, where to is the recovery time of the thyristor locking properties, after supplying the locking pulses U ,, j, thyristors 6, 7, 8 of block 5 can be opened. The exact moment of opening of the thyristors of the block

5 5 определ етс углом регулировани а регул тора напр жени , осуществл ющего широтно-импульсное регулирование выходного напр жени преобразовател , в св зи с этим будет измен тьс и форма выходноQ го напр жени преобразовател . Задержка подачи управл ющих импульсов встречновключенных блоков 4 и 5 на врем Д t to вызвана необходимостью исключени по влени значительных токов тиристоров в блоках 4 и 5 за счет одновременного их открыти , при котором ток фазной обмотки ограничиваетс только активным сопротивлением секций 9 и 10, а индуктивность обмотки равна нулю.5 5 is determined by the angle of regulation of the voltage regulator that implements the pulse-width regulation of the output voltage of the converter, and therefore the shape of the output voltage of the converter will change. The delay in supplying control pulses of the interlocking blocks 4 and 5 for the time D t to is caused by the need to eliminate the occurrence of significant thyristor currents in blocks 4 and 5 due to their simultaneous opening, in which the phase winding current is limited only by the active resistance of sections 9 and 10, and inductance winding is zero.

При протекании тока нагрузки через секцию 9 фазной обмотки ЭДС самоиндукции, наведенна ею в секции 10, размыкаетс , так как потенциал катода выше потенциала анода диода 11.When a load current flows through section 9 of the phase winding, the EMF of self-induction induced by it in section 10 opens, since the potential of the cathode is higher than the potential of the anode of the diode 11.

В момент времени t. подаютс узкие управл ющие импульсы на тиристоры 23 и 29, что вызывает разр д коммутирующего конденсатора 24 (предварительно подзар женного при открытии тиристоров 21 и 22 за 30°э, до момента времени 14) и запирание тиристоров 6, 7, 8 блока 5, а конденсатор 24 перезар жаетс через диоды 16, 17, 18 и секцию 10 фазной обмотки 1. Далее через врем Л t включаютс тиристоры блока 4, и процесс повтор етс .At time t. narrow control pulses are supplied to the thyristors 23 and 29, which causes a discharge of the switching capacitor 24 (pre-charged when opening the thyristors 21 and 22 at 30 ° E, before time 14) and locking the thyristors 6, 7, 8 of block 5, and the capacitor 24 is recharged through the diodes 16, 17, 18 and section 10 of the phase winding 1. Then, after time T, the thyristors of unit 4 turn on, and the process repeats.

За счет разделени фазной обмотки 1 5 на две секции исключаетс необходимость в установке уравнительных реакторов или датчиков тока, фиксирующих конец спадани фазного тока, только после чего могут быть включены тиристоры блока 5 (моментDue to the separation of the phase winding 1 5 into two sections, the need to install equalizing reactors or current sensors fixing the end of the decay of the phase current is eliminated, after which the thyristors of unit 5 can be switched on (

времени tj), что упрощает систему управлени преобразовател .time tj), which simplifies the converter control system.

Claims

1. USSR author's certificate number 470046, cl. H 02 M 5/27, 01.23.73.

2. USSR author's certificate number 221813, cl. H 02 R 7/58, 12.12.66.

VA

3 iw iii

axes

V, o.23 n P ggv

%

go

M

n n GGZGGL