Параллельный инвертор тока для частотно-управляемого электропривода

(61 лнительнос к авт 5) М. Кс.- "И 02 М 7,515//Н ООР 7/4) 2018417,07 7,22) Заявлено 19,0 ПРПСОСД)1 ИЕПИС) ЗЯЯВК Государственный комите Совета Уинистров ССС(54) ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ИИВЕРТОР ТОКАДЛЯ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВО Известны параллельные ицверторы, содержащие на выходе тиристорно-дроссельцый компенсатор реактивной мощности с блоком управления, регулирующее звено в виде встречно-параллельно включенных тиристоров, установленных мс)кду выходными зажимами инвсртора и нагрузкой, со своим бл 1)ком управления, датчики или измерител Ныс органы напря)кения, а также блок управления тиристорами инвертора. В случае, если инвсртор 10 предназначен для частотно управляемого электропривода, в нем содержится также функциональный блок, обеспечнваОщий заданный закон регулирования напряжения и частоты. 15Предложенный инвертор отличается от известных тем, что вход блока управления тиристорно-дроссельным компенсатором реактивной мощности через датчик напряжения подключен к коммутирующим конденсаторам, а 21 вход блока управления указанного регулирующего звена на встречно-параллельно соед 11 ненных тиристорах через второй датчик напряжения подключен к за)кимам нагрузки. Зто позволяет уменьшить массу и габариты комму тирующих параллельных конденсаторов. На фиг. 1 представлены принципиальнаяэлектрическая схема силовой части инвертораи блок-схема системы управления; на фиг. 30 2 -- законы изменентя основных параметров в 1 нверторе и в частотно регулируемом электроприводс,Инзсртор содержит входной дроссель 1, мо. стоьой тпристорпый ппвертор 2, параллельные коммутирующие конденсаторы 3, тиристорнодросселыый кО)1 пснсатор редктнВной мОщнО- сти 4, регулирующее звено 5 в виде встрсчно- Гяряллельно Вкло 1 сннь 1 х тирпсторов, Олок 6 упраВлеппя тир 11 с, Орно-дроссельпы) НО)1 пснсатороъ 1, св 1 Заппы через дят 1 ик напряжения 7 с копдснсяторямп 3, блок 8 управления встречно-параллельно включенными тпрпсторамп регулирующего звсня, подключсццьй через датчик напвяжппя 9 к нагрузке 10, олок управления тирпстора.;и инверторя в виде расределптсля импульсов 11 и зядзю 1 цсго гснерятора 12,2 также блок 13 задания закипя регулирования цапряжсппя и частоть Нцвертора,Блок 2 инвсртцрует постоянное напряжение источника питания в переменное цапряженис на конденсаторах 3. Частота этого напряжения определяется частотой импульсов, поступающих с блока управления 11 и регулируется задающим генератором 12, Напряжение на коммутирующих конденсаторах 3 стабилизируют независимо от частоты тиристорно-дроссельным компспсятором 4. Напряжение на Выходе инверторя (,пя зажима электродВНГя45 50 55 60 65 3теля) 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" = сопз 1(М =Лом = сопз 1), У где Уо - напряжение на коммутирующих конденсаторах инвертора; Уо - напряжение на зажимах электродвигателя; 1 - частота инвертора; и - скорость вращения электродвигателя; а - угол отпирания тиристоров; 1 - время.Пусть за время М= 1 г - 1 необходимо уменьшить скорость электродвигателя с п, до пг. Для этого частоту инвертора уменьшают сдо 1 г. Одновременно, для выполнения закона частотного регулирования " = - Сопэ 1,У уменьшают напряжение на зажимах электродвигателя с У до Уд путем увеличения угла отпирания встречно-параллельно соединенных тиристоров соответственно с а, до аг. Напряжение же на коммутирующих конденсаторах инвертора стабилизируется на номинальном уровне, т. е. У,= - Сопз 1. Это является отличительной особенностью описываемого инвертора.Стабилизация напряжения на конденсаторах инвертора обеспечивает сохранение их реактивной мощности, достаточной для питания 510152025Зо3540В то время, как в известных инверторах она изменяется прямо пропорционально еще и квадрату напряжения на коммутирующих конденсаторах у,г.Таким образом, при законе частотного регулирования У/= Сопз 1 реактивная мощность коммутирующих конденсаторов в известных инверторах определяется так: Рс . ( У ОспомЛом(3) Отношение реактивной мощности конденсаторов к мощности электродвигателя равно(4) поскольку мощность электродвигателя определяется так;(5)Р,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 С= С,м(б) Как видно, при этом резко возрастает требуемая емкость коммутирующих конденсаторов, Так, например, при диапазоне частотного регулирования, равным 1 оомЯ=10, требуемая емкость по отношению к емкости, определенной для номинальной частоты составляетС=100 Со,.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.(7) 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 (С,=Сопз) в процессе частотного регулирования реактивная мощность конденсатором, определяемая как Я, =2-1 У,г С,(1) изменяется только прямо пропорционально частотеРс У(9) Следовательно, мощность на валу электродвигателя для рассмотренных видов нагрузки при частотном регулировании можно обеспечить без увеличения установленной мощности ком 5Сравнивая выражения (6) и (7), можно видеть, какой выигрыш в величине емкости коммутирующих конденсаторов дает описываемый инвертор, Так, например, если при диапазоне ЧаСТОТНОГО РЕГУЛИРОВаНИЯ раВНОМ 1 поаД=10, 5 емкость конденсаторов в известном инверторе необходимо увеличить в 100 раз, то в описываемом инверторе ее не требуется увеличивать вовсе. При вентиляторном моменте нагрузкиг; а 1 О .ф 1 =.ф 1 ном 1 МощНОСТЬ дВИГаТЕЛяЛ;о./(8) а реактивная мощность конденсаторов прн 15 Уо =- Сопз 1 по-прежнему определяется выражением (2). В этом случае имеется даже запас реактивной мощности коммутирующих конденсаторов, определяемый выражением мутирующих конденсаторов, определенной приноминальной частоте.Формула изобретенияПараллельный инвертор тока для частотно управляемого электропривода, содержащий на выходе тиристорно-дроссельный компенсатор реактивной мощности с блоком управления, регулирующсе звено в виде встречно-параллельно включеппых тиристоров, установленных между выходными зажимами инвертора и нагрузкой, со своим блоком управления, датчики напряжения, а также блок управления тиристорами ипвсртора и блок задания закона регулирования напряжения н частоты, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов коммутирующих конденсаторов, вход блока управления тиристорно- дроссельным компенсатором через датчик напряжения подключен к коммутирующим конденсаторам, а вход блока управления регулирующего звена на встречно-параллельно соединенных тпрнсторах через второй датчик напряжения подключен к зажимам нагрузки,Заказ 2366/7ЦНИ Изд.1745 Тираж 882Государственного комитета Совета Министров ССпо делам изобретений и открытий035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписи Типография, пр. Сапунова, 2