Асинхронный вентильный каскад

3 158Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вэлектроприводах насосов промышленныхи. коммунальных систем водоснабжения.Целью изобретения является повышение надежности путем устраненияуравнительных токов и расширениядиапазона регулирования частоты вращения.На фиг. 1 представлена функциональная блок в схе асинхронного вентрельного каскада, на фиг. 2 - временцые диаграммы, поясняющие егорааботу,Асинхронный вентипьный каскад содержит асинхронный двигатель 1 с фаэ-цЬм ротором, соединенные между собойтрехфаэцые неуправляемый мостовойвыпрямитель 2 и инвертор 3, в цепьпостоянного тока которых включеныдатчик 4 тока и дроссель 5. Выводыпеременного тока выпрямителя подкпюЧены к фаэным выводам обмотки ротораасинхронного двигателя. Вь 1 воды постоянного тока выпрямителя 2 и инвертора 3 эашунтировацы тиристором б,включенным встречно диодам выпрямителя. На валу ротора асинхронного двигателя 1 установлен датчик 7 частотыВращения. Асинхронный вецтильцый каскад также содержит регулятор 8 токаЧастоты вращения, два входа которыхсоединены с выходами датчиков 4 и 7тока и частоты вращения.В асинхронный вентильный каскадвведены второй регулятор 9 тока иЧастоты вращения, входами подключенНый к выходам датчиков 4 и 7, регуЛятор 10 тока, блок 11 режимов работы, два блока 12 и 13 гальваническойразвязки и два управляемых переключателя 14 и 15.Управляющие входы переключателей14 и 15 соединены с выходами блока11 режимов работы. Шесть первых входов переключателя 14 подключены ксоответствующим выходам блока 16управления инвертором, седьмой входпереключателя 14 соединен с выходомблока 17 управления тиристором,восьмой вход переключателя 14 объединен с первым входом второго переключателя 15 и подключен к выходу первого регулятора 8 тока и частоты. вращения. Девятый вход переключателя 14сОединен с выходом второго регулятора 9 тока и частоты вращения. Шестьвыходов переключателя 14 соединеныс одноименными входами первого бло 2326 4ка 12 гальванической развязки, выходом подключенного к управляющемувходу инвертора 1, Седьмой выход переключателя 14 соединен с входом вто.5рого блока 13 гальванической развязки, выходом соединецного с управляющим входом тиристора 6. Восьмой выход переключателя 14 подключен квторому входу второго переключателя15, третий вход которого соединен свыходом регулятора 1 О тока, вход которого связан с выходом датчика 4тока. Выходы второго переключателя 15подключены к управляющим входам соответственно блоков 16 и 17 управления. Инвертор снабжен выводами переменного тока для подключения к сетичерез согласующий трансформатор 18и выполнен на тиристорах 19-24.Асинхронный вецтильцый каскад работает следующим образом,В первом режиме контакты переключателей 14 и 15 находятся в верхнемположении. ПротивоЭДС инвертора 3близка к максимальной, а частотавращения асинхронного двигателя 1минимальна и определяется задающимсигналом, поступающим на третий вход30первого регулятора 8 тока и частотывращения. Энергия скольжения черезвыпрямитель 2, инвертор 3 и согласующий трансформатор 18 возвращается всеть, Дроссель 5 снижает пульсациивыпрямленного тока. Поддержание за 35 данной частоты вращения обеспечивается регулятором 8, на входы которого поступают сигналы с датчиков 4 и7. Вырабатываемое регулятором 8 управляющее напряжение через замкнутые40 контакты переключателей 14 и 15 подается ца управляющий вход блока 16управления инвертором. Импульсы уп-.равления Б - Ц (фиг,2) с выходов блока 16 через соответствующиезамкнутые45 контакты переключателя 14 и блока12 гальванической развязки поступаютна управляющие входы тиристоров 1924. Коммутация тиристоров 19-24 естественна. Форма противоЭДС е ин 50 вертора представлена в интервале О-,на фиг. 2. В этом режиме в кривоймгновенного значения противоЭДСотсутствуют положительные участки,поэтому уравнительные токи в звене55 постоянного тока отсутствуют.Если возникает необходимость вбыстром уцеличении частоты вращенияэлектропривода, а затем поддержанииее. на максимальном уровне, по сигца 1582326+ 1 Т,5 Е 1.И 1. 1 где1 - выпрямленный ток ротора, 55 лу от внешних устройств задатчик 11 режима переводит контакты переключателя 14 в нижнее положение. В этом режиме инвертор 3 работает как выпря 5 митель, что способствует быстрому увеличению тока .в роторной цели асинхронного двигателя 1 и, следовательно, быстрому разгону последнего, Установившееся значение частоты вращения также увеличивается за счет компенсации падения напряжения на элементах звена постоянного тока направленным в этом режиме ло току средним значением ЭДС инвертора 3.Изменение положения контактов переключателя 14 приводит к тому, что управляющие импульсы П от блока 17 управления закорачивающим тиристором 6 (системы импульсно-фазового управления) через контакт переключателя 14 и блок. 13 гальванической развязки подаются на закорачивающий тиристор 6, Частота управляющих импульсов на тиристоре 6 равна частоте поступле ния импульсов на инвертор 3 (300 Гц), Поскольку управляющее напряжение на блок 17 в этом режиме не подается, то импульсы управления поступают на закорачивающий тиристор 6 в момент перехода через ноль синхронизирующих напряжений, т.е. в момент перехода через ноль линейных напряжений на вторичной стороне согласующего трансформатора 18. Это приводит к тому, что в мгновенном значении ЭДС инвер тора отсутствуют участки, где ЭДС направлена против тока, так как в момент перехода ЭДС через ноль выпрямленный ток ротора начинает замыкаться через включенный закорачиваю щий тиристор 6Моменты включения тиристоров инвертора 3 выбирают из условия максимального значения направленной по току ЭДС инвертора лри исключении уравнительных токов. Перевод инвертора в выпрямительный режим осуществляют посредством перевода в нижнее положение контактов переключателя 14, что эквивалентно сдвигу на 50 60 эл.град. синхронизирующего напряжения. Максимальное мгновенное значение е ЭДС инвертора определяется как К - эквивалентное активное сопротивление цепи выпрямленного тока;К - эквивалентное активное солротивление фаз ротора асинхронного двигателя с учетомприведенного к вторичнойстороне активного сопротивления обмоток статора;1, - эквивалентная индуктивностьзвена постоянного тока,1, - эквивалентная индуктивность2обмотки ротора;Е - напряжение на контактныхкольцах заторможенного асинхронного двигателя,Б - скольжение асинхронного двигателя.Для того, чтобы выполнялось указанное неравенство, управляющее напряжение, от которого зависит угол управления тиристоров инвертора, на блок16 управления инвертора подается отрегулятора 9 через замкнутые контакты переключателей 14 и 15. Регулятор9 преобразует в соответствии с указанной формулой сигнал от датчика 4тока и датчика 7 частоты вращения вуправляющее напряжение. Включениетиристоров инвертора 5 происходит втакие моменты времени, в которыеуказанное неравенство выполняется.Второму режиму на фиг. 2 соответствует время С-С . Надежность работыустройства увеличивается за счет исключения уравнительных токов, Быстрый разгон электропривода и достижение максимальной частоты вращенияпозволяют более надежно обеспечиватьзаданные параметры технологическогопроцесса.Если асинхронный вентильный каскад должен работать с частотой вращения, меньшей максимальной, и среднимзначением противоЭДС инвертора,меньшим половины максимального значения, устройство переходит в третийрежим работы. По сигналу от внешнегоустройства срабатывает задатчик 11режима и переводит контакты переключателя 15 в нижнее положение. Углыуправления тиристорами инвертора 5выбираются из условия обеспеченияестественной коммутации тока из закорачивающего тиристора 6 в инверторе. При этом участки мгновенного значения ЭДС инвертора, направленныепо току, минимальны, что исключает7 15 появление уравнительных токов. Напряжение управления для блока 16 управления инвертора в этом режиме вырабатывает регулятор 10, который Связан с датчиком 4 тока. управляющее напряжение от регулятора 10 к блоку 16 подается через замкнутый контакт переключателя 15. В этом реиме противоЭДС определяется из выаженияГ 2 Хт 1,1е ) Ц з 1 п (агссоз(1 ---- -)/ в в 11 /(тде П .- амплитуда линейного напряжения на вторичной стороне согласующего трансформатора 18;Х - индуктивное сопротивлениефазы согласующего трансформатора, приведенное к вторичной стороне.Значение противоЭДС инвертора изменяется регулированием угла управНения эакорачивающего тиристора 6, Этот угол задается управляющим наряжением, которое поступает на блок 17 управления закорачивающего тирисТора 6 от регулятора 8 через замкнутый контакт переключателя 15. ЗаданНое значение частоты вращения злектропривода в регуляторе 8 сравнивается с сигналом от датчика 7 частоты ращения, и в соответствии с их разностью изменяется управляющее напря в , )кение. Вид противоЭДС инвертора для этого режима показан на фиг. 2 (интервал Т). Применение закорачивающего тиристора 6 в этом режиме позволяет увеличить .коэффициент сдвига инвертора, снизить пульсации мгно - венного значения противоЭДС инвертора, что наряду с исключением уравнительных токов способствует улучшении энергетических показателей и увеличению надежности электропривода.Формула изобретенияАсинхронный вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, соединенные между собой трехфазные неуправляемый мостовой выпрямитель и инвертор, в цепь постоянного тока которых включен датчик тока, выводы переменного тока упомяну- гого выпрямителя подключены к фазным Выводам обмотки ротора асинхронного82326 8 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 двигателя, а выводы постоянного тока мостового выпрямителя и инвертора зашунтированы тиристором, включенным встречно диодам указанного выпрямителя, датчик частоты вращения, установленный на валу ротора асинхронного двигателя, регулятор тока и частоты вращения, входы которого подключены к выходам указанных датчиков, блоки управления инвертором и тиристором соответственно, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что., с целью повышения надежности путем устранения уравнительных токов и расширения диапазона регулирования частоты вращения, введены второй регулятор тока и частоты вращения и регулятор тока, блок режимов работы, два блока гальванической развязки, два управляемых переключателя, один из которых снабжендевятью входами и восемью выходами,а другой - тремя входами и двумя выходами, управляющие входы указанных переключателей подключены к соответствующим выходам блока режимов работы, шесть первых входов одного переключателя соединены с одноименными выходами блока управления инвертором, седьмой вход первого переключателя соединен с выходом блока управления тиристором, восьмой. вход объединен с первым входом второго переключателя и подключен к выходу первого регулятора тока и частоты вращения, а девятый вход первого переключателя соединен с выходом второго регулятора тока и частоты вращения, входы которого соединены с выходами упомянутых датчиков, шесть выходов первого переключателя соединены с одноименными входами первого блока гальванической развязки, выходом подключенного к управляющему входу инвертора, седьмой выход данногопереключателя подключен к входу второго блока гальванической развязки, соединенного выходом с управляющим входом тиристора, а восьмой выход первого переключателя подключен к второму входу второго переключателя, третий вход которого соединен с выходом регулятора тока, входом подключенного к выходу датчика тока, а выходы второго переключателя соединены соответственно с управляющими входами блоков управления инвертором и тиристора.. Заказ 2096 Тираж 45ВНИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж о изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС35, Раушская наб., д. 4/5