Реверсивный тиристорный преобразователь частоты

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВУ(щ 680123 Союз Соватооа Сэцмалмстмчесюа Ресаубпнк(23) ПриоритетГас 7 йэРфтмикмк ффффф СССР киикпубликовано 15,08,79, Бюллетень 3 ата опубликования описания 18,08.7(53) УДК 621.3 .2 (088.8) иа дклам имбрв и юткрмти(71) Заявител 4.) 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 а случае делесообраэно, с точки зрения обеспечения высоких энергетических показателей, использовать статические тиристорные преобразователи частоты реализующие частотный пуск и частотное (генераторное) торможение электродвигателя с рекуперацией энергии двигателя в питающую сеть.В преобразователях частоты на базе автономного инвертора напряжения реали- ф зация частотного рекуперативного торможения электродвигателя связана с существенными усложнениями схемы. Известна схема электропривода переменного тока на базе автономного инвертора напряжения с широтно-импульсным регулированием выходного напряжения, обеспечивающая двигательный и генераторный режим асинхронного электродвигателя 1.Рекуперация энергии электродвигателя при генераторном торможении осуществляется с помощью дополнительного, ведомого сетью инвертора, подключенного через дополнительные реакторы к шинам постоянного тока автономного инвертора, а шинами переменного тока через трансформатор - к питающей сети.В преобразователе для питания активно-индуктивной нагрузки энергия электродвигателя. в генераторном режиме рекупе рируется в питающую сеть с помощью дополнительного ведомогосетью инвертора, подключенного шинами постоянного тока к мостовой схеме обратных вентилей 21.Известен также статический преобразователь частоты, который содержит ре6801згупируемый выпрямитель, "сглаживающий индуктивно емкостной фильтр; автономный инвертор напряжения, группу обратных вентелей и дополнительный ведомый сетью инвертор, подключенный через вспомогательный трансформатор к питающей сети (3.Общие катоды и общие аноды мостовой схемы обратных вентилей отключены от шин постоянного тока автономного инвер О 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 возвращается в питающую сеть. Таким образом данный преобразователь обеспечивает работу электродвигателя как в двигательном, так и генераторном режимах с высокими динамическими показателям иеОсновным недостатком известного преобразоватепя является существенно усложнение преобразователя, обусловленное не 25 обходимостью установки дополнительного ведомого сетью инвертора с системой управленияя.В процессе работы преобразователя30 угол регулирования ведомого сетью инвертора должен быть жестко связан с углом регулирования входного выпрямителя и напряжением питания эпектродвигатепя.Вторым недостатком преобразователя35 является усложнение системы регулирования преобразователя, обусловленное согласованием характеристик входного выпрямитепя и ведомого сетью инвертора.Цель изобретенияупрощение и улуч-шение динамических характеристик преобраэоватепя частоты при реверсировании и генераторном торможении электродвигателя.Эта цепь достигается тем,что выводы постоянного тока управляемого выпрямителя, один непосредственно, а другой через сглаживающий дросседь фипьтра подключены к выводам постоянного тока автономного инвертора напряжения и конденсатору фильтра через дополнительно вве 50 денную мостовую однофазную тиристорную схему, к общим анодам и общим катодам тиристоров которой подключены, соответственно положительный и отрицательный выводы управляемого выпрямителя,55На фиг, 1 приведена схема реверсивного преобразователя с системой регуди;рования, содержащая управляемый выпрямитедь 1, 2 - сглаживающий дроссепь 2 234фильтра, 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, согласующий усилитель 15, датчик 16 выходного тока выпрямителя, устройство 17 управления работой тиристоров мос говой орнофазной схемы, регулятор частоты 18, задатчик интенсивности 19, блок 20 обратной связи по эпектродвижушей силе двигателя, датчики 21 выходного тока преобразователя.Пл.осовая шина унравляемого выпрямителя 1 через дроссепь 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 выпрямителяя.Плюсовая обкладка конденсатора 7 фильтра и ппюсовая шина автономного инвертора напряжения, состоящего из мостовой схемы основных тиристоров с устройствами их принудительного выключения 9 и мостовой схемы диодов обратного тока 8, подключены к общей точке катода тиристора 5 и анода тиристора 6, а минусовая обкладка конденсатора фильтра и минусовая шина автономного инвертора напряжения подключены к общей точке катода тиристора 3 и анода тиристора 4. Сигнал задания ( О д) суммируетсяс сигналом обратной связи по скорости( О осс ) и подается на входы устройствауправления работой тиристоров мостовойсхемы 17 и эадатчика интенсивности, свыхода которого сигнал поступает на регулятор частоты 18, и после суммирования с сигналом бпока обратной связи поЭДС 20 - на согласующий усилитель 15и далее на регулятор напряжения 14,Вы-,ходные сигналы блоков 14 и 18 в импульсном виде поступают на тиристорывыпрямителя 1 и инвертора 9.С выхода устройства 17 сигналы в импульсном виде иди в виде постоянного напряжения поступают на тиристоры 3 и 6иди 4 и 5 в зависимости от.режима работы электродвигателя 10,Преобразователь работает следующимобразом.,е 1 ля обеспечения двигательного режима асинхронной машины 10, необходимо подать импульсы управления на тиристоры управляемого выпрямителя 1, угол регулированИя которого должен соответство вать выпрямительному режиму, на тиристоры автономного инвертора 9 и тиристоры 4, 5 однофазной мостовой схемы. При этом процессы в силовой схеме преобразователя (интервал времени 14- Ффиг. 2)10 не отличаются от процессов в силовых схемах известных преобразователей на базе автономных инверторов напряжения. Силовой ток от управляемого выпрямите 15 ля к электродвигателю в любой момент времени протекает по цепи; плюсовая шина 1 - дроссель 2 фильтра - тиристор 5 - тиристор автономного инвертора 9, статорные обмотки двигателя 10 - тиристор автономного инвертора 9 - тиристор 4- минусовая шина 1. Реактивная энергия электродвигателя перераспределяется между статорными обмотками, а при низком коэффициенте мошности нагрузки поступа ет в конденсатор фильтра 7,При переводе электродвигателя в режим генераторного (частотного ) торможения для рекуперации энергии двигателя в питающую 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 и 5 прикладывается напряжение конденсатора 7 фильтра в обратном направлении и они принудительно выключаются, а ток электродвигателя протекает по цепи: статорная обмот ка двигателя 10 - диод обратного тока 8 - тиристор 6 - тиристор выпрямителя 1 - питающая сеть - тиристор 3 - диод обратного тока 8статорная обмотка двигателя 10. 45В режиме торможения автономный инвертор 9 работает в режиме компенсированного выпрямителя, а его основные тиристоры проводят только ток возбуждения асинхронного генератора, направление ко О торого в звене постоянного тока инверто ра остается прежним.По окончании торможения (частота напряжения питания электродвигателя не снижается) для возврата преобразователя в 55 исходное состояние первоначально необ ходимо снять импульсы управления с тиристоров 3 и 6 (момент времени 36фпг, 2). При этол к тиристорем выпрямителя и тиристорам 3 и 6 однофазной мостовой схемы в обратном направлении прикладывается напряженеее питающей сети (входной выпрямитель в режиме ведомого сетью инвертора) и тиристоры 3 и 6 принудительно выключаются. Через интервал времени, требуемыйдля восстановления запрешаюших свойствуказанных тиристоров, необходимо податьипмульсы управления на тиристоры 4 и5 мостовой схемы, а при переводе управляемого выпрямителя 1 в выпрямительныйрежим по обмоткам статора протекает силовой ток и на валу двигателя возникаетврашаюший момент.На фиг. 1 приведена схема тиристорного преобразователя частоты с системойрегулирования, реализуюшей режим постоянства магнитного потока,со стабилеезацией скорости электродвигателя и предусматривающей отрешательную обратную связьпо ЭДС двигателя, а также обратную связьпо скорости. Система обеспечивает автоматический перевод преобразователя в режим рекуперации при генераторном тормо-жении двигателя.Рассмотрим работу системы в описанных режимах.В двигательном режиме асинхронноймашины сигнал обратной связи по скорости Оосс меньше сигнала задания Осед,При этом с выхода устройства 17 импульсы управления поступают только натиристоры 4 и 5.При переводе электродвигателя в генераторный режим в первоначальный момент(1, ф . 2) О.О.,(,ся неизменными, поэтому с выхода устройства 17 импульсы управления поступаюттОлькО на тир истОры 3 и 6, а импульсыуправления тиристорами выпрямителя перемешаются в зону, соответствующую инверторному режиму. При включении тиристоров 3 и 6 и выключении тиристоров 5и 4 вследствие увеличения тока Э 1 и Эувеличивается сигнал датчиков тока 1 2и при достижении величины уставки встулает в работу блок токоограничения 13,который переводит выпрямитель 1 (фиг, 1 )в режим ведомого инвертора и в дальнейшем автоматически управляет работой выпрямителя таким образом, что ток 31 аследовательно и токи еи Эв процессе торможения неизменны и определяютсяуставкой блока токоограничения,680123При возврате преобразователя в исход- м ное состояние (Оуд Ъ (1 осс) сначала сни- го маются импульсы управления с тиристо- с ров 3 и 6, а спустя время задержки пов отношению к моменту уменьшении токан до нуля (сигнал датчика 14 равен нулю дфиг. 2) подаются импульсы управле- в ния нв тиристоры 4 и 5. формула изобретення 1, Реверсивный тиристорный преобразователь частоты для регулирования скорости двигателей переменного тока, состо 15 яшей из управляемого выпрямители, автономного ннвертора и ,С -фильтра, вклю-ченного на стороне постоянного тока; о тличаюшийся тем,что,сцелью упрощения и улучшения динамических ха 20 рактеристнк преобразователя при реверскровании и торможении двигателя, выводы постоянного тока управляемого выпря 8ителя подключены к выводам постояннотока автономного ннвертора и конденвтору ьС -фильтра через дополнительноведенную однофазную мостовую тиристорую схему, к общим анодам и общим катоам тиристоров которой подключены, соотетственно, положительный и отрицательный выводы,2. Реверсивный тиристорный преобразователь частоты по н, 1, о т л н ч аю щ и й с я тем, что дроссель Ы фильтра включен между выводами постоянноготока выпрямителя и однофазной мостовойсхемой.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1,"Вгочци Волен МтИЕЖОир ЕН,"1961, 51, % 8-9,2. Патент ФРГ Мю 2035262,кл. 21 д 12/02, 1970.2. Авторское свидетельство СССРХф 238656, кл. Н 02 М 5/44, 1966,, Зубов Техред М. Петко Корр О. Билак ПП Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 ф Закаа 4808/52 Тираж 857 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иаобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/