Параллельный инвертор тока для частотно-управляемого электропривода

Параллельный инвертор тока для частотно-управляемого электропривода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е tti) 526993

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Са!оз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к явт. свид-в . (22) Заявлено 19,04.74 (21) 2018417, 07 (5!) М. K;i," -Н 02М 7, 515//

Н 02Р 7/42 с присОсд)и)енисм заявки

Государственный комитет

Совета министров СССР оо делам изобретений и открытий (23) П р и о р и Ст

Опуo3ttlloi)

В. С. Богрый и Г. А. Кудеров (71) Заявитель (54) ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИНВЕРТОР ТОКА

ДЛЯ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Известны параллельные инверторы, содержащие на выходе тиристорно-дроссельный компенсатор реактивной мощности с блоком управления, регулирующее звено в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, установленных между выходными зажимами инвсртора и нагрузкой, со своим блоком управления, датчики или измерительные органы напри>кения, а также блок управления тиристорами инвертора. В случае, если инвсртор предназначен для частотно управляемого электропривода, в нем содержится также функциональный блок, обеспечива3ощий задаишяй закон регулирования напряжения и частоты.

Предложенный инвертор отличается от известных тем, что вход блока управления тиристорно-дроссельным компенсатором реактивной мощности через датчик напряжения подключен к коммутирующим конденсаторам, а вход блока управления указанного регулирующего звена на встречно-параллельно соединенных тиристорах через второй датчик напряжения подключен к за>кимам нагрузки. Зто позволяет уменьшить массу и габариты коммутирующих параллельных конденсаторов.

На фиг. 1 представлены принципиальная электрическая схема силовой части инвертора и блок-схема системы управления; на фиг.

2 — — законы измснештя основных параметров в

)!нверторе и в частотно регулируемом электронриводс.

Инзсртор содержит входной дроссель 1, мостоьой тиристорпый ин!Зертор 2, параллельные коммутирующие конденсаторы 3, тиристорнодроссе. 1ы!ый коз!пснсятор 1>еактивной мощности 4, регулирующее звено 5 в виде вогрсчнопарал.)ельнО вкл!О !синь)х тиристоров, Олок 6

10 управления т!)ристорно-дроссельн)ым компснсатором, связанныи через датчик напряжения

7 с конденсаторами 3, блок 8 управления встречно-параллельио включенными тиристорами регулирующс-:!) звеня, подключенный че15 рез дат и)к напряж ния с! к нагрузке 10, олок управлс t»tt тиристоря.;!и инверторя и виде распредели с;)!! и .i)и> льсо!3 1 1 и зада!Ои(сго гснеpclгора 1 2, а та! жс б. !!)к 13 з>3д;!ни!! ЗЯ i;oii a рсгулирован!Ня напря>ксшгя и частоть! Ннвер20 тора.

Блок 2 инвсртирует постоянное напряжение источника питания в переменное напряженис на конденсаторах 3. Частота этого напряжения определяет я частотой импульсов, посту25 пающих с блока управлепия 11 и регулируется задающим генератором 12. Напряжение на коммутирующих конденсаторах 3 стабилизируют независимо от частоты тиристорно-дроссельным компснсятором 4. Напряжение на

30 выходе и)3вертора (на зажимах электродвига526993

15

Qc (Qспом Лом (3) 25 (4) Зо

40

С= C„„„„„ (б) 45

3 теля) независимо регулируют встречно-параллельно соединенными тиристорами звена 5.

Закон частотного регулирования вырабатывается блоком задания закона регулирования

13, Сигнал с блока задания закона управления 13 поступает на блок задающего генератора регулируемой частоты 12 и одновременно на блок 8. Сигнал, воздействующий на блок задающего генератора 12, управляет его частотой, а сигнал, воздействующий на блок управления 8, управляет углом отпирания тиристоров звена 5. Сигнал регулируемой частоты с блока задающего генератора 12 поступает на распределитель импульсов 11, который формирует управляющие импульсы с параметрами, необходимыми для отпирания тиристоров инвертора 2. Управляющие импульсы с блока 11 управляют частотой переключения инвертора 2, а следовательно, и частотой инвертора. Блок управления 8 формирует регулируемые по фазе управляющие импульсы с параметрами, необходимыми для отпирания тиристоров звена 5, а следовательно, и к изменению выходного напряжения инвертора (на зажимах электродвигателя).

Стабилизация напряжения на коммутирующих конденсаторах 3 производится путем изменения величины реактивной мощности, потребляемой тиристорно-дроссельным компенсатором 4, который управляется блоком управления 6. Блок управления б формирует регулируемые по фазе управляющие импульсы с параметрами, необходимыми для отпирания тиристоров компенсатора 4.

На фиг. 2 изображен процесс частотного регулирования скорости вращения электродвигателя по закону

" = const (М = Л„,„= const), f где U„— напряжение на коммутирующих конденсаторах инвертора; U, — напряжение на зажимах электродвигателя; f — частота инвертора; n — скорость вращения электродвигателя; а — угол отпирания тиристоров; 1— время.

Пусть за время М= t> — t< необходимо уменьшить скорость электродвигателя с и, до п2. Для этого частоту инвертора уменьшают с

f> до fz. Одновременно, для выполнения закона частотного регулирования " = — Const, f уменьшают напряжение на зажимах электродвигателя с U»i до U»2 путем увеличения угла отпирания встречно-параллельно соединенных тиристоров соответственно с а1 до а>.

Напряжение же на коммутирующих конденсаторах инвертора стабилизируется на номинальном уровне, т. е. U,= — Const. Это является отличительной особенностью описываемого инвертора.

Стабилизация напряжения на конденсаторах инвертора обеспечивает сохранение их реактивной мощности, достаточной для питания электродвигателей на самых низких частотах при вентиляторной нагрузке и нагрузке с постоянным моментом.

Отделение же тиристорами звена 5 конденсаторов от электродвигателя исключает также возможность его самораскачивания. При стабилизации напряжения на коммутирующих конденсаторах (U,=Const) в процессе частотного регулирования реактивная мощность конденсатором, определяемая как Q,=2-f.

U, С, ... (1) изменяется только прямо пропорционально частоте

Qc У (2) ясном Лом

В то время, как в известных инверторах она изменяется прямо пропорционально еще и квадрату напряжения на коммутирующих конденсаторах U

Таким образом, при законе частотного регулирования U/f = Const реактивная мощность коммутирующих конденсаторов в известных инверторах определяется так:

Отношение реактивной мощности конденсаторов к мощности электродвигателя равно поскольку мощность электродвигателя определяется так: ()

Р„« f„„ «„

Выражение (4) показывает, что при частотном регулировании реактивной мощности конденсаторов недостаточно для обеспечения мощности потребляемой электродвигателем.

Чтобы обеспечить эту мощность, необходимо увеличить емкость коммутирующих конденсаторов согласно выражению

Как видно, при этом резко возрастает требуемая емкость коммутирующих конденсаторов.

Так, например, при диапазоне частотного регулирования, равным 1о.м/f= 10, требуемая емкость по отношению к емкости, определенной для номинальной частоты составляет

C= 100 CÄÄÄ,.

Увеличение емкости коммутирующих конденсаторов не только увеличивает габариты, но и приводит к снижению к.п.д., ухудшению вероятности самораскачивания двигателя инвертором. Как следует из (5) и (2) мощность электродвигателя и реактивная мощность конденсаторов в зависимости от частоты изменяются по одинаковому закону. Следовательно, емкость конденсаторов не требуется увеличивать по отношению к емкости, определенной для номинальной частоты, т. е.

c=c,, (7) 526993

Р„ „ (т, „)

Р 1У/ (9) Следовательно, мощность на валу электродвигателя для рассмотренных видов нагрузки при частотном регулировании можно обеспечить без увеличения установленной мощности ком5

Сравнивая выражения (6) и (7), можно видеть, какой выигрыш в величине емкости коммутирующих конденсаторов дает описываемый инвертор. Так, например, если при диапазоне частотного регулирования, равном „,„//=10, 5 емкость конденсаторов в известном инверторе необходимо увеличить в 100 раз, то в описываемом инверторе ее не требуется увеличивать вовсе. При вентиляторном моменте нагрузки у;а 1О

М=Л1„„, 1 мощность двигателя

У ОМ/ (8) а реактивная мощность конденсаторов при

U„. =- Const по-прежнему определяется выражением (2). B этом случае имеется даже зап3с реактивной мощности коммутирующих конденсаторов, определяемый выражением мутирующих конденсаторов, определенной при номинальной частоте.

Формула изобретения

Параллельный ннвертор тока для частотно управляемого электропривода, содержащий на выходе тиристорно-дроссельный компенсатор реактивной мощности с блоком управления, регулирующсе звено в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, установленных между выходными зажимами инвертора и нагрузко, со своим блоком управления, датчики напряжения, а также блок управления тиристорамп инвсртора и блок задания закона регулирования напряжения и частоты, отл пч аю щи и ся тем, что, с целью снижения массы и габаритов коммутирующих конденсаторов, вход блока управления тиристорнодроссельным компенсатором через датчик напряжения подключен к коммутир ющим конденсаторам, а вход блока управления регулирующего звена на встречно-параллельно соединенных чпристорах через второй датчик напряжения подключен к зажимам нагрузки.

526993 о о иуда< при! V а г

Составитель Т. Мыцык

Текред 3. Тараненко

Редактор В. Левятов

Корректор Л. Денискина

Заказ 2366/7 Изд. № 1745 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 -,ддг лр

f и

1 !

6 1