Многофазный инвертор для частотноуправляемого электропривода

Многофазный инвертор для частотноуправляемого электропривода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (и) 535694

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респчблии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"Ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.02.71 (21) 1622090/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 02.12.76

К (51) М. Кл,2 Н 02М 7/48

Н 02М 7/72

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.314,58 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Мыцык, Н. 3. Мастяев и A. И. Щеголев

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) МНОГОФАЗНЪ|Й ИНВЕРТОР

ДЛЯ ЧАСТОТНО-УП РАВЛЯ ЕМО ГО ЭЛ ЕКТРО П РИ ВОДА

Из вестны многофазные и нверторы для питания частотно-управляемого электропривода, выполненные в виде m однофазных инверторов на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью и содержащие

m-фазный генератор прямоугольных импульсов модулирующей частоты и два генератора с тра нсформаторными выходами модулируемой частоты, связанные между собой через регулируемый фазосдвигающий блок.

При согласовании уровней напряжений питания и нагрузки в таких инверторах на их выходе устанавливают согласующие трансформаторы или используют дополнительное преобразующее звено-конвертор, представляющее |собой высокочастотный инвертор с трансформаторным выходом, выпрямитель и фильтр.

Однако первый |вариант решения поставленной задачи согласования при низких выходных частотах приводит к неприемлемым массо-габаритным показателям, а .второй .на основе конвертора неприемлем из-за того, что невозможно возвращать в источник питания актив ную мощность при рекуперативном торможении привода и, кроме того, сам конвертор и меет пониженный к.п.д. из-за двойного преобразования в нем электроэнергии.

Описываемый инвертор отличается от известных тем, что цепи питания указанных т однофазных инверторов образованы последовательно соединенными обмотками двух упомянутых генераторов модулируемой частоты, а цепь управления каждого из полностью уп5 равляемых ключей m однофазных ин верторов связана с одним из выходов m-фазного генератора модулирующей частоты.

Такое выполнение инвертора позволяет уменьшить его массу и габариты.

10 На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого инвертора в двухфазном варианте (m=2); на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие принцип формирования выходного напряжения для это15 го инвертора.

Инвертор на фиг. 1 содержит двухфазный генератор импульсов прямоугольной формы модулирующей частоты, выполненный в виде

20 трех мультивибраторов на трансформаторах

1 — 3, соединенных по схеме пересчетного кольца, два генератора :прямоугольных импульсов модулируемой частоты в виде мультивибраторов на трансформаторах 4, 5, при25 чем один мультивибратор синхронизирован от другого через регулируемый фазосдвигающий блок на дросселях 6 и 7, образующих магнитный усилитель с са мона сыщен нем, а также буферные усилители на трансформа30 торах 8 и 9 и однофазные ин верторы на клю535В94 чах is виде диодных мостов с транзисторами

10, 11 и 12, 13 в диагонали постоянного тока.

Управление частотой инвертора осуществляют либо изменением параметров LC-контуров (например, индуктивностей) задающих генераторов модулирующей или модулируемой частот или путем подачи на их входы 14, 15 или 16, 17 частотно изменяемых синхронизирующих сигналов от соответствующих задатчиков частоты. Регулирование величины выходного напряжения осуществляют за счет фазосдвигающего блока путем подачи на его входы 18, 19 управляющего сигнала от соответствующего задатчика напряжения.

На фиг. 1 однофазные инверторы выполнены по схеме с нулевой точкой, однако это не принципиально. Возможно выполнение их, например по мостовой схеме.

Это относится к ключам на транзисторах

10 — 13. В качестве ключей с одинаковой двухсторонней проводимостью мож но использовать известные комбинации из встречнопараллельно или встречно-последовательно включенных транзисторов.

На фиг. 2 обозначено: а, в — суммарные напряжения двух обмоток плечей однофазного инвертора, сфазированные относительно нулевой точки «О» инвертора; б, г и ж, з — алгоритмы переключения ключей 10, 11 и 12, 13 соответственно; д, е и и, к — выходные напряжения инвертора У„и U,ь соответственно при двух углах регулирования а=О и а О.

Основные гармоники, напряжения, по частоте равные,раз ности модулируемой fi и модулирующей fM частот, показаны пунктиром.

Силовые трансформаторы 8, 9 инвертора и трансформаторы 1, 2 системы управления работают на повышенных частотах /1 и fM (от единиц до десятков килогерц) в зависимости от наибольшего значения выходной частоты), а их масса и габариты практически не зависят от значения выходной частоты, которая может изменяться от нулевых значений до заданных номинальных.

Благодаря такой структуре инвертора возможно введение трансформаторной токовой обратной связи как в транзисторы 10 — 13 однофазных инверторов, так и в транзисторы буферных усилителей. Это позволяет улучшить энергетические показатели инвертора в случае

4 переменной нагрузки (за счет стабилизации коэффициента насыщения транзисторов).

Наличие трансформаторов 8, 9 (или 4, 5 в, случае отсутствия буферных усилителей) позволяет достаточно просто согласовать уровни питающего напряжения и напряжения потребителя.

Увеличение фазности выходного напряжения в таком инверторе достигается за счет ис10 пользования m числа однофазных инверторов, ключами которых управляют от m-фазного генератора модулирующей частоты.

Средняя линия выходного напряжения при а=О имеет форму треугольника, при аФО—

15 форму трапеции, причем угол наклона боковой стороны ее стремится к л/2 при а .стремящемся к л. Это, в частности, означает, что практически во всей области регулирования напряжения для реальных Соыр нагрузки при

20 соотношениях частот f>/fM, iso крайней мере, равных 0,8 — 1,2, искажения выходного тока будут существенно меньше, чем у ин верторов с напряжением прямоугольной формы, регулируемых широтным методом.

25 Наиболее целесообразная область применения описанного инвертора — частотно управляемый электропривод малой мощности до единиц киловольтампер.

Формула изобретения

Многофазный инвертор для частотно-управляемого электропривода в виде т однофазных инверторов на полностью управляемых ключах с двухсторонней проводимостью, соЗ5 держащий m-фазный генератор прямоугольных импульсов модулирующей частоты и два генератора с трансформаторными выходами модулируемой частоты, связанные между собой через регулируемый фазосдвигающий

40 блок, о тл и ч а ю щ и и ся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов при согласовании уровней напряжений питания и нагрузки, цепи питания указанных т однофазных инверторов образованы последовательно со45 единенными обмотками двух упомянутых генераторо в модулируемой частоты, а цепь управления каждого из полностью управляемых ключей т однофазных инверторов связана с одним из выходов т,-фазного генератора

50 модулирующей частоты.

535694

8 9 8 9

В 9 В 9

Составитель A. Моин

Техред А. Камышникова Корректор Л. Денискина

Редактор И. Шубина

Заказ 2356/10 Изд. № 1746 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2