Асинхронный вентильный каскад

/62,ство7/74,82. СР983 ВЕНТИЛЬНЫЙ КАСКАД относится к электт быть использовано х мощных центробежГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР П 9 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретенйеротехнике и можев электропривода ных насосов в промьппленности и коммунальном хозяйстве. Целью изобрете ния является повышение энергетическ показателей путем снижения потерь аативной составляющей мощности, Цель достигается тем, что подключение дополнительных резисторов производится в момент коммутации тока в фазе, т.е, момент минимального значения противоЭДС в данной фазе. Падение напряжения на резисторе снижает пульсации противоЭДС при небольших ее средних значениях, что приводит к снижению пульсаций выпрямленного тока ротора, что, в свою очередь, повышает энергетические показатели.1 ил.13561Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в эюрктроприводах мощных центробежных насосов в промышленности и коммунальном хозяйстве.5Целью изобретения является повышение энергетических показателей путем снижения потерь активной составляющей мощности. 10На чертеже представлена схема асинхронного вентильного каскада,55 Асинхронный вентильный каскад содержит трехфазный асинхронный электродвигатель 1, роторная обмотка кото рого подключена на входе мостового выпрямителя 2, анодный вывод которого подключен к общей точке соединения. катодов первой группы тиристоров 3-5 и второй группы тиристоров 6-8, тран сформатор, первичная обмотка которого предназначена для подключения к источнику питания, вторичная обмотка 9 тансформатора одними выводами подключена к анодам первой группы тиристоров 3-5 и катодам третьей группы тиристоров 10-12, другие выводы вторичной обмотки 9 трансформатора подключены к анодам второй группы тиристоров 6-8 и катодам четвертой группы 30 тиристоров 13-15, трехобмоточный сглаживающий дроссель, один вывод первой, обмотки 16 которого подключен к общей точке соединения анодов четвертой группы тиристоров 13-15 и к З 5 катоду первого дополнительного тиристора 17, один вывод второй обмот- ки 18 сглаживающего дросселя подключен к общей точке соединения анодов третьей группы тиристоров 10-12 и к 40 катоду второго дойолнительного тиристора 19, аноды первого и второго дополнительных тиристоров 17, 19 объединены и подключены к одному выводу третьей обмотки 20 сглаживающего 45 дросселя, выход первого блока 21 управления подключен соответственно к управляющим электродам первой группы тиристоров 3-5 и четвертой группы тиристоров 13-15, выход второго 50 блока 22 управления подключен соответственно к управляющим электродам второй группы тиристоров 6-8 и третьей группы тиристоров 10-12; выход третьего блока 23 управления подключен к управляющим электродам первого и второго дополнительных тиристоров 17, 19, катодный вывод мостового выпрямителя 2 через датчик 24 полного выпрямленного тока ротора подключен к другому выводу третьей обмотки 20 сглаживающего дросселя и к входам двух датчиков 25, 26 разветвленного выпрямленного тока ротора, выходы которых подключены соответственно к первым выводам двух резисторов 27, 28, шунтируемых управляемыми ключевыми элементами 29, 30 соответственно, вторые выводы двух резисторов 27, 28 подключены соответственно к другим выводам первой 16 и второй 18 обмоток дросселя насыщения, выход датчика 24 полного выпрямленного тока ротора и выходы датчиков 25, 26 разветвленного выпрямленного тока ротора подключены соответственно к первым и вторым входам ПИ-регуляторов 31 и 32, выходы которых через соответствующие интеграторы 33, 34 подключены к первым входам соответствующих компараторов 35, 36, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков 37, 38 управления включением ключевых элементов 29, 30, вторые входы двух компараторов 35, 36 соединены с выходами соответствующих генераторов 39, 40 пилообразного напряжения, входы которых соединены с выходами соответствующих блоков 41, 42 управления отключением управляемых ключевых элементов 29, 30, входы которых подключены к выходам первого 21 и" второго22 блоков управления соответственно.Устройство работает следующим об"разом.1Ток ротора асинхронного двигате" ля 1 выпрямляется выпрямителем 2, Выпрямленный ток разветвляется на три фазы звена постоянного тока, которые сглаживаются обмотками 16, 18 20 дросселя. Все три фазы звена постоянного тока могут соединяться с каждой фазой вторичных обмоток 9 трансформатора и через первичную обмотку трансформатора отдавать энергию скольжения асинхронного двигателя 1 в сеть.Две первые фазы звена постоянного тока подключаются к фазам трансформатора в течение 120 эл.град., третья фаза звена постоянного тока - в течение 60 эл,град.Наложение тока одной фазы звена постоянного тока на ток другой в фазе вторичной стороны трансформатора создает амплитудную модуляцию инвертируемого тока, соотношение ступеней в которой желательно поддерживать опти3 13561мальным для снижения доли высших гармоник в инвертируемом токеДля этого в первые фазы звена постоянноготока вводят резисторы 27, 28, Среднеепадение напряжения на дополнительныхсопротивлениях регулируют широтноимпульсным способом с помощью управляемых ключей 29, 30. Таким образомкомпенсируется разность в среднихзначениях противоЭДС для первых двух 10фаз звена постоянного тока и третьей.Оптимальное соотношение между токами в фазах звена постоянного тока(ступенями амплитудно-модулированноготока) поддерживается следующим образом.Одновременно с управляющими импульсами на соответствующие тиристоры блоков 21, 22 управления тиристорами подают сигнал на блоки 41, 42 20управления отключением ключевых элементов, которые отключают управляемыеключевые элементы 29, 30. Продолжительность включения в цепь звена постоянного тока резистора определяется 25,частью схемы, состоящей из датчиков24-26, ПИ-регуляторов 31, 32, тиристоров 33, 34, компараторов 35, 36,генераторов 39, 40 пилообразногонапряжения, блоков 37, 38 включения 30управляемых ключевых элементовРаботу этой части схемы рассмотрим напримере регулирования продолжительности включения регистра 27,73 4фазе. Снижение напряжения интегратора 34, а следовательно, и рост тока в фазе продолжается до тех пор, пока соотношение между выпрямленным током ротора и током первой фазы звена постоянного тока не станет оптимальным. Блок 21, подавая сигнал на блок 41 и через него на сброс генератора 39 пилообразного напряжения, задает частоту подключения резистора 27, равную частоте коммутации тока в первой фазе (через каждые 20 эл.град.).Регулирование тока во второй фазе звена постоянного тока производится аналогично.Поскольку подключение дополнительного сопротивления производится в момент коммутации тока в фазе, т.е.в момент минимального мгновенного значения противоЭДС в данной фазе, то падение напряжения на резисторе снижает пульсации противоЭДС при небольших ее средних значениях, что приводит к снижению пульсаций выпрямленного тока роторй, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на энергетических показателях электро- привода. Применение трехфазного звена постоянного тока позволяет уменьшить число резисторов, а следовательно, величину потерь по сравнению с шестифазной при использовании того же принципа перераспределения токов.Таким образом, переход к трехфазДатчик 24 полного выпрямленного ному звену постоянного тока и подтока ротора и датчик 25 разветвлен- ключение дополнительного сопротивленого тока ротора первой фазы подают ния в момент, когда мгновенное значесигнал, пропорциональный соответст- ние противоЭДС минимально, снижаетвующему току, на ПИ-регулятор 32. 40 пульсации выпрямленного тока ротораЕ сли ток в первой фазе звена посто- по сравнению с прототипом. Автоматиянного тока составляет такую долю ческое поддержание оптимального соотвыпрямленного тока ротора, которая ношения ступеней в инвертирующем токесоответствует оптимальному соотноше- делает схему нечувствительной к измению ступеней в инвертируемом токе, 45 нению параметров элементов силовойто ПИ-регулятор 32 не оказывает воз- части,действия на интегратор 34, Например,если ток в первой фазе звена посто- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яянного тока меньше, чем необходимо,этот сигнал приводит к снижению нап Асинхронный вентильный каскад,соряжения на выходе ПИ-регулятора 34. держащий трехфазный асинхронный элекЭто приводит к тому, что компаратор тродвигатель, роторная обмотка. кото 36 н6, на которыи также подается напря- рого подключена на вход мостового вы-,жение от генератора 39 пилообразного прямителя, анодный вывод которогонапряжения, раньше подает сигнал на 55 подключен к общей точке соединенияблок 38, который включает управляемый катодов первой и второй групп тирисключевой элемент 38, тем самым сни- торов, трансформатор, первичная обжая среднее напряжение на резисторе мотка которого соединеназвезду и27 и увеличивая ток в рассматриваемой предназначена для подключения к ис 5135 б 1 точнику питания, вторичная обмотка трансформатора одними выводами подключена к анодам первой группы тиристоров и к катодам третьей группы тиристоров, другие выводы вторичной обмотки трансформатора подключены к анодам вторых трех тиристоров и к катодам четвертой группы тиристоров, трехобмоточный дроссель, один вывод первой обмотки которого подключен к общей точке соединения анодов четвертых трех тиристоров и к катоду первого дополнительного тиристора, один вывод второй обмотки сглаживающего дросселя" подключен к общей точке соединения анодов третьей группы тиристоров и к катоду второго дополнительного тиристора, аноды первого и второго дополнительных тиристоров объединены и подключены к одному выводу третьей обмотки сглаживающего дросселя, выход первого блока управления подключен соответственно к управляющим электродам первой и четвертой групп тиристоров, выход второго блока управления подключен соответственно к управляющим электродам второй и третьей групп тиристоров, выход третьего блока управления подключен к управляющим электродам первого и второго дополнительных тиристоров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем снижения потерь активной составляющей мощности, в него введены два резистора, два управляемых ключевых элемента, датчик полного выпрямленного тока ротора, два датчика разветвленного выпрямленного тока ротора, два ро 13 6тора, два ПИ-регулятора, два интегратора, два компаратора, два генератора пилообразного напряжения, дваблока управления включением и дваблока управления выключением управляемых ключевых элементов, катодныйвывод мостового выпрямителя черездатчик полного выпрямленного токаротора подключен к другому выводутретьей обмотки сглаживающего дросселя и к входам двух датчиков разветвленного выпрямленного тока ротора,выходы которых подключены соответственно к первым выводам двух резисторов, шунтируемых управляемыми ключевыми элементами соответственно, вто-,рые выводы двух резисторов подключенысоответственно к другим выводам первой и второй обмоток дросселя насыщения, выход датчика полного выпрямленного тока ротора подключен к пер-вым входам двух ПИ-регуляторов, а вы-ходы .датчиков разветвленного выпрямленного тока ротора подключены соответственно к вторым входам ПИ-регуляторов, выходы которых через соответствующие интеграторы подключены кпервым входам соответствующих компараторов, выходы которых подключенык входам соответствующих блоков управления включением ключевых элементов, вторые входы компараторов соеди"иены с выходами соответствующих генераторов пилообразного напряжения,входы которых соединены с выходамисоответствующих блоков управления отключением управляемых ключевых элементов, входы которых подключены квыходам первого и второго блоков управления соответственно.1356 173 Составитель Е,Псвмысловдактор АЛаковская Техред Л,Сердюьова Максим ект одписное водственно-полиграфическое предприятие, г; Ужгород, ул. Проект П 3 580852 ВНИИПИ Го по дел 113035, Моск