Реверсивный тиристорный преобразователь частоты

Реверсивный тиристорный преобразователь частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТВЛЬСТВУ »680123

Союз Соввтсннк

Соцналыстмческмк

Ресаубпнк (6Ц Яеполнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 24.01.75(21) 2099538/24-07

2, (51} М. Кл.

Н 02 М 5/44/) Н02 P 7/62 с присоединением заявки №(23) Приоритетf N < »ам»т

СССР

»» дк»ам»so5pa »»»к и юткрыт»»

Опубликовано15.08 79. Бюллетень ¹30

Дата опубликования описания 18.08.79 (53) УДК 621.314.. 2 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

В. Г. Яцук, Н. Г. Ватуля, П. jl. Андриенко и В Н, Сухарев (71) Заявитель (54.) РЕВЕРСИВНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано при создании высокоэкономичных, с улучшенными динамическими характеристиками, реверсивных тиристорных преобразователей частоты для питания 5 электродвигателей переменного тока.

При работе многих механизмов требуется высокая динамика привода с большим количеством пусков и торможений. В этом 10 случае целесообразно, с точки зрения обеспечения высоких энергетических показателей, использовать статические тиристорные преобразователи частоты реализуюшие частотный пуск и частотное (генераторное) торможение электродвигателя с рекуперацией энергии двигателя в цитаюшую сеть.

В преобразователях частоты на базе автономного инвертора напряжения реали- 2О зация частотного рекуперативного торможения электродвигателя связана с сушественными усложнениями схемы.

Известна схема электропривода переменного тока на базе автономного инвертора напряжения с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения, обеспечиваюшая двигательный и генераторный режим асинхронного электродвигателя (1).

Рекуперация энергии электродвигателя при генераторном торможении осушествляется с помошью дополнительного, ведомого сетью инвертора, подключенного через дополнительные реакторы к шинам постоянного тока автономного инвертора, а шинами переменного тока через трансформатор - к питаюшей сети.

В преобразователе для питания активно-индуктивной нагрузки энергия электродви.ателя. в генераторном режиме рекупв рируется в питаюшую сеть с помошью дополнительного ведомого сетью инвертора, подключенного шинами постоянного тока к мостовой схеме обратных вентилей (2J.

Известен также статический преобразователь частоты, который содержит ре6801 з гулируемый выпрямитель, "сглаживаюший индуктивно емкостной фильтр, автономный инвертор напряжения, группу обратных вентелей и дополнительный ведомый сетью инвертор, подключенный через вспомогательный трансформатор к питаюшей сети (3 .

Обшие катоды и обшие аноды мостовой схемы обратных вентилей отключены от шин постоянного тока автономного инвер- 10 тора и подключены к шинам постоянного тока ведомого сетью инвертора.

Реактивная энергия двигателя в двигательном режиме и энергия двигателя в режиме генераторного торможения через обратные диоды и ведомый сетью инвертор.воэврашается в питаюшую сеть. Таким образом данный преобразователь обеспечивает работу электродвигателя как в двигательном, так и генераторном режимах с высокими динамическими показателям и.

Основным недостатком известного преобразователя является сушественно усложнение преобразователя, обусловленное не25 обходимостью установки дополнительного ведомого сетью инвертора с системой управлен ия.

В процессе работы преобразователя

30 угол регулирования ведомого сетью инвертора должен быть жестко связан с углом регулирования входного выпрямителя и напряжением питания электродвигателя.

Вторым недостатком преобразователя

35 является усложнение системы регулирования преобразователя, обусловленное согласованием характеристик входного выпрямителя и ведомого сетью инвертора.

Цель изобретения ««óïpîøåíèå и улуч- „ шение динамических характеристик преобразователя частоты при реверсировании и генераторном торможении электродвигателя.

Эта цепь достигается тем,что выводы постоянного тока управляемого выпрямителя, один непосредственно, а другой через сглажившоший дроссель фильтра подключены к выводам постоянного тока автономного инвертора напряжения и конденcampy фильтра через дополнительно вве50 денную мостовую однофазную тиристорную схему, к обшим анодам и обшим катодам тиристоров которой подключены, соответственно положительный и отрицательный выводы управляемого выпрямителя.

На фиг. 1 приведена схема реверсивного преобразователя с системой регули;рования, содержашая управляемый выпрямитель 1, 2 - сглаживающий дроссель 2

23

4 фильтра, тиристоры 3, 4, 5, 6 дополнительной однофазной мостовой схемы, конденсатор 7 фильтра, мостовую схему 8 диодов обратного тока (обратные вентили), мостовую схему 9 тиристоров автономного инвертора с устройствами их принудительного выключения, асинхронный электродвигатель 10, датчик скорости 11, датчики 12 входного тока, блок токоограничения 13, регулятор напряжения 14, согласуюший усилитель 15, датчик 16 выходного тока выпрямителя, устройство 17 управления работой тиристоров мос говой однофазной схемы, регулятор частоты 18, задатчик интенсивности 19, блок 20 обратной связи по электродвижушей силе двигателя, датчики 21 выходного тока преобразователя.

Пл.осовая шина управляемого выпрямителя 1 через дроссель фильтра 2 соединена с анодами тиристоров 3 и 5, катоды которых соединены с анодами тиристоров

4 и 6 соответственно, а катоды последних - с минусной шиной управляемого выпрям ителя.

Плюсовая обкладка конденсатора 7 фильтра и плюсовая шина автономного инвертора напряжения, состояшего из мостовой схемы основных тиристоров с устройствами их принудительного выключения 9 и мостовой схемы диодов обратного тока

8, подключены к обшей точке катода тиристора 5 и анода тиристора 6, а минусовая обкладка конденсатора фильтра и минусовая шина автономного инвертора напряжения подключены к обшей точке катода тиристора 3 и анода тиристора 4.

Сигнал задания ((j >

ЭДС 20 - на согласуюший усилитель 15 и далее на регулятор напряжения 14.Вы-, ходные сигналы блоков 14 и 18 в им пульсном виде поступают на тиристоры выпрямителя 1 и инвертора 9.

С выхода устройства 17 сигналы в импульсном виде или в виде постоянного напряжения поступают на тиристоры 3 и 6 или 4 и 5 в зависимости от.режима работы электродвигателя 10.

Преобразователь работает следуюшим образом.

Для обеспечения двигательного режима асинхронной машины 10, необходымо подать импульсы управления на тиристоры управляемого выпрямителя 1, угол регулировання которого должен соответство- 5 вать выпрямительному режиму, на тиристоры автономного инвертора 9 и тиристоI ры 4, 5 однофазной мостовой схемы. При этом процессы в силовой Охеме преобразователя (интервал времени 4<- t g фнг. 2)

1О не отличаются от процессов в силовых схемах известных преобразователей на базе автономных инверторов напряжения.

Силовой ток от управляемого выпрямите15 ля к электродвигателю в любой момент времени протекает по цепи: плюсовая шина 1 - дроссель 2 фильтра — тиристор 5тнрнстОр автономного инвертора 9, статорные обмотки двигателя 10 — тиристор автономного инвертора 9 — тиристор 4минусовая шина 1. Реактивная энергия электродвигателя перераспределяется между статорными обмотками, а при низком коэффициенте мошности нагрузки поступа- 25 ет в конденсатор фильтра 7.

При переводе электродвигателя в режим генераторного (частотного ) торможения для рекуперации энергии двигателя в питаюшую сеть необходимо прекратить подачу импульсов управления на тиристоры 4 и 5 и подать импульсы управления на тиристоры 3 и 6 мостовой схемы и перевести управляемый выпрямитель в режим ведомого сетью инвертора.

При этом к тиристором 4 н 5 прикладывается напряжение конденсатора 7 фильтра в обратном направлении и они принудительно выключаются, а ток электродвнгателя протекает по цепи: статорная обмот- 40 ка двигателя 10 - диод обратного тока

8 - тиристор 6 — тиристор выпрямителя

1 - питаюшая сеть - тиристор 3 - диод обратного тока 8 » статорная обмотка двигателя 10. 45

В режиме торможения автономный инвертор 9 работает в режиме компенсированного выпрямителя, а его основные тиристоры проводят только ток возбуждения асинхронного генератора, направление ко- 5о торого в звене постоянного тока инверто» ра остается прежним.

По окончании торможения (частота напряжения питания электродвигателя не сныжается) для возврата преобразователя в 55 исходное состояние первоначально необ» ходимо снять импульсы управления с тиристоров 3 и 6 (момент времени 6

23

6 фиг. 2). При этом к тяристорам выпрямителя и тиристорам 3 в 6 однофазной мостовой схемы в Обратном направлении прикладывается напряжение питаюшей сети (входной выпрямитель в режиме ведомого сетью инвертора) и тиристоры 3 и

6 принудительно выключаются.

Через интервал времени, требуемый для восстановления запрешаюших свойств указанных тиристоров, необходимо падать ипмульсы управления на тирнсторы 4 и

5 мостовой схемы, а при переводе управляемого выпрямителя 1 в выпрямительный режим по обмоткам статора протекает силовой ток и на валу двигателя возникает врашаюший момент.

На фиг. 1 приведена схема тнристорного преобразователя частоты с системой регулирования, реализуюшей режим постоянства магнитного потока,со стабилизацией скорости электродвигателя и предусматриваюшей отрицательную обратную связь по ЭДС двигателя, а также обратную связь по скорости. Система обеспечивает автоматический перевод преобразователя в режим рекуперации при генераторном тормо- жении двигателя.

Рассмотрим работу системы в описанных режимах.

В двигательном режиме асинхронной машины сигнал обратной связи по скорости 0 сс меньше сигнала задания 0-5О1д.

При этом с выхода устройства 17 импульсы управления поступают только на тиристоры 4 и 5.

При переводе электродвнгателя в генераторный режим в первоначальный момент (tg Фнг 2) U occ и "серда . остаются неизменными, поэтому с выхода устройства 17 нмпульсы управления поступают тОлькО HQ TBpBGTopbI 3 и 6, а импульсы управления тиристорами выпрямителя перемешаются в зону, соответствуюшую инверторному режиму. При включении тиристоров 3 и 6 и выключении тиристоров 5 и 4 вследствие увеличения тока 1 и .1 увеличивается сигнал датчиков тока 12 и при достижении величины уставки вступает в работу блок токоограничения 13, который переводит выпрямитель 1 (фиг. 1 ) в режим ведомого инвертора и в дальнейшем автоматически управляет работой выпрямителя такнм образом, что ток 3< а следовательно и токи 3 и 3 в процессе торможения неизменны и определяются уставкой блока токоограничения.

680123

При возврате преобразователя s исход- м ное состояние (О е д Ъ Uocc) сначала сни- го маются импульсы управления с тиристо- с ров 3 и 6, а спустя время задержки по в отношению к моменту уменьшении тока 5 н до нуля (сигнал датчика 14 равен нулю д

4g фиг. 2) подаются импульсы управле- в ния нв тиристоры 4 и 5.

Формула изобретен ня

1. Реверсивный тиристорный преобразователь частоты для регулировання скорости двигателей переменного тока, состо15 яшей из управляемого выпрямители, авч номного ннвертора и gC -фильтра, вклю- ченного на стороне постоянного тока; о тличаюшийся тем,что,сцелью упрошения и улучшения динамических ха20 рактеристнк преобразователя при реверскровании и торможении двигателя, выводы постоянного тока управляемого выпря8 ителя подключены к выводам постояннотока автономного ннвертора и конденвтору ьС -фильтра через дополнительно веденную однофазную мостовую тиристорую схему, к обшим анодам и обшим катоам тиристоров которой подключены, соотетственно, положительный и отрицательHbIa ВЫВОДЫ.

2. Реверсивный тиристорный преобразователь часто и по ц. 1, о т л н ч аю ш и и с я тем, что дроссель ti0 фильтра включен между выводами постоянного тока выпрямителя и однофазной мостовой схемой.

Источники информации, принятые во внимание цри экспертизе

1,"Вго к Волен МтИЕЖОирЕН, 1961, 51, % 8-9.

2. Патент ФРГ % 2035262, кл. 21 8 12/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Хя 238656, кл. Н 02 М 5/44, 1966, (прототип ) ..

680123

Ед Е3

Фиа Р

Составитель 10, Андреев

Редактор ll. Зубов Техред М. Петко Корректор О. Билак

Закаа 4808/52 Тираж 857 Поднисное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4