Асинхронно-вентильный каскад

О П И С А Н И Е ,)896736 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик СТ ВИД КО 1) Дополнительное к 2) Заявлено 29.09.75 рисоединением заявк т. свид-ву -21) 2175291/24-07 51) Р 7 78-Гасударственный камит СССР(71) Заявител СКА ЛЬНЬ 0-ВЕ(54) АСИНХ но- аретения - уменьшение устащности электрооборудования нном повышении КПД приИзобретение относится к электротехнике. и может быть использовано для привода механизмов в химической, горнорудной и других отраслях промышленности.Известен асинхронно-вентильный каскад, в цепь выпрямленного тока ротора которого последовательно включены два статических преобразователя, выполненных по трехфазной нулевой схеме, при этом один из преобразователей постоянно работает в инверторном режиме с фиксированным минимальным углом опережения зажигания, а другой работает с переменным углом опережения зажигания и в зависимости от скорости привода может находиться в режиме работы либо инвертора, либо выпрямителя 1.Указанный асинхронно-вентильный каскад характеризуется относительно небольшим потреблением реактивной мощности, однако имеет существенный недостаток, заключающийся в значительном искажении напряжения сети питания токами высших гармоник.Наиболее близким к предлагаемому является асинхронно-вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, выпрямитель в цепи ротора,последовательно включенные с выпрямителем два управляемых статических преобразователя и две системы импульсно-фазового управления вентилями преобразователей, одна из которых выполнена с постоянным углом опережения зажигания вентилей, а другая - с переменным углом опережения зажигания 12.Известный каскад характеризуется от сительно малым содержанием высших г моник в сети питания, однако не обеспечивает уменьшения установленной мощности электрооборудования и повышения КПД привода.Цель изобрновленной мопри одновремевода.Поставленная цель достигается тем, что в асинхронно-вентильном каскаде, содержащем асинхронный двигатель с фазным ротором, выпрямитель в цепи ротора, последовательно включенные с выпрямителем два управляемых статических преобразователя и две системы импульсно-фазового управления вентилями преобразователей, одна из которых выполнена с постоянным угломопережения зажигания вентилей, а другая - с переменным углом опережения зажигания, управляющие электроды вентилей анодного блока первого управляемого преобразователя и катодного блока второго управляемого преобразователя подключены к выходам системы импульсно-фазового управления с постоянным углом опережения зажигания, а управляющие электроды вентилей катодного блока первого управляемого преобразователя и анодного блока второго управляемого преобразователя подключены к выходам системы импульсно-фазового управления с переменным углом опережения зажигания.На фиг, 1 приведена принципиальная схема асинхронно-вентильного каскада; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов инверторов и сети при работе привода в нижнем диапазоне регулирования скорости, на фиг. 3 - то же, в верхнем диапазоне регулирования скорости. В предлагаемом асинхронно-вентильном каскаде к ротору асинхронного двигателя 1 подключен неуправляемый выпрямитель 2, соединенный последовательно с управляемыми статическими преобразователями 3 и 4, состоящими из вентильных блоков 5 - 8, управляющие электроды которых подключены к выходам систем 9 и 10, импульсно- фазового управления, при этом к выходам системы 9 импульсно-фазового управления подключены управляющие электроды анод- ного вентильного блока 5 преобразователя 3 и катодного вентильного блока 8 преобразователя 4, а к выходам системы 10 импульсно-фазового управления подключены управляющие электроды катодного вентиль- ного блока 6 преобразователя 3 и анодного вентильного блока 7 преобразователя 4.Системы 9 и 10 импульсно-фазового управления управляются системой 11 регулирования скорости, связанной с задающим устройством 12 и с датчиком 13 действительной скорости.Преобразователи 3 и 4 соединены с питающей сетью через согласующие трансформаторы 14 и 15, Вместо двух трансформаторов 14 и 15, в каскаде может быть применен один трехобмоточный трансформатор с двумя синфазными обмотками равной мощности.Последовательно с преобразователями3 и 4 включен дроссель 16, служащий для сглаживания пульсаций выпрямленного тока.Системы 9 и 10 импульсно-фазового управления совместно с системой 11 регулирования настроены таким образом, что при изменении сигнала управления задающего устройства 12 от минимального до максимального значения углы опережения зажигания ф, вентильных блоков 5 и 8 остаются неизменными и равными ф,= /3па= сопз 1, а углы опережения зажигания ф вентильных блоков 6 и 7 соответственно,изменяются в пределах ф;, 4, 6 ( игде /Зщ, - минимальный угол опережения зажигания, обеспечивающий защиту5преобразователей от опрокидывания при работе их в режиме инвертора с максимальнойпротиво-ЭДС,Асинхронно-вентильный каскад работает следующим образом.Для запуска каскада на минимальнуюскорость с помощью соответствующих коммутационных аппаратов подключается к сети двигатель 1 и трансформаторы 14 и 15,а с помощью задающего устройства 12 всистему 11 регулирования скорости подается сигнал управления, соответствующий ми 15 нимальной скорости привода, при этом навыходе систем 9 и 10 импульсно-фазовогоуправления образуются импульсы управления, обеспечивающие работу вентильныхблоков 5 - 8 преобразователей 3 и 4 с минимальным углом опережения зажигания/3, = /3= Д; и в контур выпрямленного тока каскада вводится максимальнаявеличина противо-ЭДС преобразователейЗи 4.Увеличение скорости от минимального25 значения до определенного заданного уровня производится соответствующим изменением сигнала управления задающего устройства 12, при этом, учитывая условия предварительной настройки систем 9 и 10 им 30пульсно-фазового управления и системы 11регулирования, углы опережения зажигания вентильных блоков 6 и 7 изменяютсяв сторону увеличения, а углы опережениязажигания вентильных блоков 5 и 8 остаются неизменными и равными 3 щ,. Суммарная противо-ЭДС преобразователей 3 и 4уменьшается, в результате чего скорость двигателя 1, соответственно, увеличивается.Последующее увеличение скорости вплотьдо максимального значения осуществляетсяпри соответствующем изменении сигнала40 управления задающего устройства 12, который воздействует на систему 11 регулирования и системы 9 и 10 импульсно-фазовогоуправления таким образом, что углы опережения зажигания вентильных блоков 6 и 7увеличиваются, практически, до 180 эл. град,а углы опережения зажигания вентильныхблоков 5 и 8 по-прежнему остаются неизменными и равными ф;.Суммарная противо-ЭДС преобразователей 3 и 4 в этом случае уменьшается до50 нуля, а скорость двигателя 1 увеличиваетсядо максимального значения.Подключение управляющих электродоввентилей анодного блока первого и катодного блока второго статических преобразователей к системе импульсно-фазового уп 55 равления, работающей с постоянным уГломопережения зажигания ф = Р а упв 1 правляющих электродов вентилей катодногоблока первого и анодного блока второгоФормула изобретения статических преобразователей к системе импульсно-фазового управления, работающей с переменным углом опережения зажигания ф, изменяющимся в пределах ф;д ( (Ц1, приводит к тому, что в некоторых режимах работы управляемых статических преобразователей, соответствующих верхнему диапазону регулирования скорости привода, выпрямленный ток ротора не протекает по обмоткам трансформаторов 14 и 15, а минует их, замыкаясь по вентилям статических преобразователей (в интервалах времени1 - 1 , фиг. 3), Это обстоятельство приводит к уменьшению эквивалентного тока согласующих трансформаторов 14 и 15, снижению электрических потерь и, соответственно, увеличению КПД привода, а в случае вентиляторного характера нагрузки позволяет уменьшить установленную мощность трансформаторов 14 и 15.Предлагаемое изобретение позволяет существенно повысить технико-экономические показатели привода, что и определяет его перспективность. Асинхронно-вентильный каскад, содержащий асинхронный двигатель с фазным 1 О 5 2 О 25 ротором, выпрямитель в цепи ротора, последовательно включенные с выпрямителем два управляемых статических преобразователя и две системы импульсно-фазового управления вентилем преобразователей, одна из которых выполнена с постоянным углом опережения зажигания вентилей, а другая - с переменным углом опережения зажигания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности электрооборудования при одновременном повышении КПД привода, управляющие электроды вентилей анодного блока первого управляемого преобразователя и катодного блока второго управляемого преобразователя подключены к выходам системы импульсно- фазового управления с постоянным углом опережения зажигания, а управляющие электроды вентилей катодного блока первого управляемого преобразователя и анод- ного блока второго управляемого преобразователя подключены к выходам системы импульсно-фазового управления с переменным углом опережения зажигания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Онищенко Г. Б, Асинхронно-вентильный каскад. М., Энергия, 1967, с. 88,2. Онищенко Г. Б Юньков М. Г. Электро- привод турбомеханизмов. М., Энергия, 1972, с, 174.Составитель А. ГТехред А. БойкасТираж тяВНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж - 35, Раулиал ППП Патент, г. Ужгор ловчен комитети открыщская наод, ул. Редактор В. ПетрашЗаказ1722/43 Корректор В, СиницкаПодписноеСССРтийб., д. 4/5Проектная, 4