RU1820987C - Частотно-регулируемый электропривод - Google Patents

Abstract

Использование: в электроприводах, частота вращени  которых регулируетс  посредством инвертора. Сущность: уст-во содержит инвертор, питающийс  через полностью управл емый ключ - транзистор от источника посто нного тока. Средством, обеспечивающим при отключении инвертора от источника введение в цепь токов само- .индукции либо обратндго вентил , либо конденсатора,  вл ютс  тиристоры второго дополнительного моста. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроприводу , частота вращени  двигател  которого регулируетс  посредством инвертора, питающегос  от источника посто нного тока.

Цель изобретени  - снижение стоимости , габаритов и повышение надежности частотно-регулируемого электропривода - достигаетс  тем, что в качестве вентилей второго моста использованы тиристеры, входные выводы первого тиристорного моста соединены конденсаторами с одноименными входными выводами, положительным и отрицательным, второго мостачмежду которыми включен введенный обратный вентиль .

На фиг. 1 представлена схема предложенного электропривода; на фиг. 2 - схема электропривода-прототипа.

На фиг. 1 тиристорный мост, состо щий изтиристоров 1-6, подключен к источнику 7 посто нного тока через транзистор 8. Источником 7 может быть как выпр митель

(управл емый или неуправл емый), так и ак- С/1 кумул тор. К первому тиристорному мосту f через конденсаторы 9-10 подключен второй мост на тиристорах 11-16, вход которого шунтирован обратным вентилем 17. Выходы мостов объединены и к ним подключены Обмотки двигател  18.

В электроприводе-прототипе (фиг.2) ти- ОО ристорный мост подключен к источнику 7 Ю посто нного тока не только через транзи- О стор 8, но и через транзистор 19, и парал- sQ лельно источнику 7 подключен конденсатор QQ 20. Вместо дополнительного моста на тири- агорах 11-16 в электроприводе-прототипе имеетс  мост обратных вентилей 21-26.

По схеме на фиг. 1 рассмотрим работу Ј предложенного электропривода дл  случа , дЭ когда не ставитс  задача обеспечени  синусоидальности токов двигател  и назначение ; мостов сводитс  к изменени м направлений токов в обмотках двигател  18 в соответ- ствии с заданной частотой питани 

двигател . Установление требуемого напр жени  питани  обеспечиваетс  либо регулированием источника 7, либо широтной модул цией тока базы транзистора 8. Рассмотрим вначале операции переключени  токов управлени  тиристоров 11-16 при широтной модул ции тока базы транзистора 8, осуществл емой с целью установлени  требуемого напр жени , то есть когдз в цепь токов самоиндукции должен быть введен вентиль 17. Полагаем, что использованы быстродействующие вентиль 17 и тиристоры 11-16, Пусть в период времени между двум  изменени ми направлений токов в обмотках двигател  18, то есть на прот жении 1/6 выходной частоты, направлени  токов в фазах соответствуют сплошным стрелкам на фиг, 1. Тогда а этот период времени должны быть посто нно включены токи управлени  тиристоров 1,3,6 первого моста, а перед разрывом транзистором 8 цепи источника 7 должны подаватьс  короткие импульсы токов управлени  на соответствующие тири- сторы второго Моста, то есть на тиристоры 11, 13, 16. Тогда при отключении источника 7 токи самоиндукции фаз А и В перекинутс  с тиристоров 1,3,6 первого моста на тиристоры 11, 13, 16, второго моста и замкнутс  через обратный вентиль 17 (обесточивание тиристоров 1,3,6 произойдет ввиду того, что цепи с последовательно соединенными конденсаторами 9, 10 и тиристорами 1,3,6 окажутс  шунтированными тиристорами .11, 13,1-6). При последующем замыкании цепи источника 7 включаютс  тиристоры 1,3,6 и отключаютс  тиристоры 11, 13, 16, то есть восстанавливаетс  прежнее токораспреде- ление. Пусть.рассматриваемый период времена заканчиваетс  изменением тока в фазе А на обратное, указанное пунктирной стрелкой. При последнем в этот период времени включении транзистора 8 отключаетс  ток управлени  тиристора 1 м включаютс  токи управлени  лишь тиристоров 13,16, но не тиристора 11. Перед отключением транзистора 9 даетс  выдержка времени на вос- становление запирающих свойств тиристора 11 (эта выдержка получаетс  автоматически , если период широтной модул ции транзистора 8 больше времени восстановлени  запирающих свойств тиристоров 11-16). Тогда при отключении транзистора 8 ток фазы В переброситс  с тиристоров 3, 6. на тиристоры 13, 16 и замкнетс  по цепи: фаза В - фаза С - гиристор 16 - обратный вентиль 17 - тиристор 13 - фаза В. Ток  ге фазы А замкнетс  по цепи: фаза А - фаза. С - тиристор 16 - обратный вентиль 17 - конденсатор 9 - тиристор 1 - фаза А. При образовании указанной цепи

конденсатор 9 будет зар жатьс  током ь с направлением зар дной ЭДС ЕС, указанном пунктирной стрелкой. После того, как с момента отключени  транзистора 8 пройдет

врем  переключени  tn to + te, может быть включен ток управлени  тиристора 2 и транзистора 8 (to - врем  спада тока до нул ; т.в - врем  восстановлени  запирающих свойств тиристоров). При этом должен остатьс 

0 включенным тиристор 3, через который будет протекать суммарный ток фаз А, С. Таким образом, при новой комбинации направлений токов оказываютс  включенными в первом мосте тиристоры 2, 6, 3, с

5 включением которых и транзистора 8 конденсатор 9 с зар дной ЭДС Ее будет разр жатьс  по цепи: источник 7 - конденсатор 9 - тиристор 13 - фаза В - фаза А, фаза С - тиристор 2, тиристор 6 - транзистор 8 0 источник 7. При этом через тиристор 3 со включенным током управлени  тох 1ь протекать не будет, так как этот тиристор оказываетс  смещенным ЭДС Ес через тиристор 13 в непровод щем направлении. При раз5 р де конденсатора до 0 тиристор 3 включаетс  в цепь суммарного тока, а тиристор 13 с отключенным ранее током управлени  из этой цепи выключаетс  (если используемые вентиль 17 и тиристор 11-16 не обладают

0 достаточным быстродействием, параллельно вентилю 17 должен быть включен конденсатор с токоограничивающим резистором, воспринимающий последовательно с конденсаторами 9, 10 энергию са5 моиндукции в период времени от отключени  транзистора 8 до истечени  времени задержки включени  вентил  17 и тиристоров 11-16. Это врем  может иметь пор док дес ти мкС). Эти дополнительные

0 конденсатор с резистором показаны пунктиром на фиг, 1.

Сформулируем теперь алгоритм управлени  дл  каждой 1 /6 части периода выходной частоты, на прот жении которой

5 направлени  токов остаютс  неизменными. Токи управлени  соответствующих тиристоров 1-6 первого моста оставл ют посто нно включенными; а токи управлени  соответствующих тиристоров 11-16 второго моста

0 включают только несколько ранее отключени  источника 7 и лишь на врем  до по влени  в них тока. Изменение направлени  тока какой-либо из фаз начинают перед очередным отключением транзистора 8 с от5 ключени  тока управлени  тиристора первого моста, относ щегос  к переключаемой фазе и с включени  тока управлени  двух тиристоров второго моста, относ щихс  к фазе с неизмен емым в данный отрезок времени направлением тока, после чего отключают транзистор 8. После истечени  времени зар да конденсатора и времени восстановлени  запирающих свойств отключенного тиристора первого моста вклю- чают ток управлени  противофазного ему тиристора и транзистор 8, замыкающий цепь источника 7.

Определение алгоритма управлени  ти- ристорами 11-16 второго моста в каждую указанную 1/6 часть периода выходной ча- стоты при формировании синусоидальных токов двух фаз одинакового направлени , а значит и синусоидального суммарного тока третьей фазы основываетс  дл  каждой из этих двух фаз на чередовании быстрого спа- да тока при введении в цепь тока самоиндукции одного из конденсаторов 9, 10 и медленного спада при введении в эту цепь обратного вентил  17. Такое формирование возможно, поскольку при каждом отключе- нии транзистора 8 выбор режима спада тока дл  одной из этих двух фаз может быть произведен независимо от другой фазы.

Обратимс  теперь к сопоставлению предложенного электропривода с электро- приводом-прототипом (фиг.2). Электропривод по фиг. 1 обладает перед электроприводом-прототипом следующими преимуществами: а) меньша  стоимость. Силовой транзистор дл  работы в цеп х вы- пр мленного сетевого напр жени  (например , 540 В), значительно дороже тиристора на ту же проходную мощность. В электроприводе-прототипе номинальное напр жение конденсатора должно быть выбрано приблизительно на величину сетевого напр жени  большим номинального напр жени , каждого из конденсаторов 9,, 10. В электроприводе-прототипе шесть быстродействующих обратных вентилей, в предло- женном - один. В случае использовани  небыстродействующих вентилей каждый из этих шести вентилей должен быть шунтирован своей цепочкой конденсатор-резистор . Поэтому суммарна  стоимость

элементов схемы по фиг.1 будет ниже, чем по фиг.2.

б) более простой алгоритм управлени . В электроприводе-прототипе (фиг,2) сложны операции по введению в цепь тока самоиндукции конденсатора 20. Пусть конденсатор, например, надо ввести в цепь фазы А. Дл  этого необходимо отключить транзистор 19, чем вывести из цепи тока фазы А тиристор 1. При этом ток замкнетс  по цепи: фаза А - фаза С - тиристор 6 - транзистор 8 - вентиль 22 - фаза А. После восстановлени  запирающих свойств тиристора необходимо снова включить транзистор 19, чтобы при последующей операции не прерывать ь. и лишь затем отключить транзистор 8, ввод  в цепь тока Is конденсатор по цепи; фаза А - фаза С - вентиль 25 - конденсатор 20 - вентиль 22 - фаза А. Таким образом, необходимо лишнее по сравнению с фиг.1 отключение транзистора 19, длительность которого равна времени восста- новлени  запирающих свойств тиристора 1.

в) больша  надежность. Это вытекает из пп.а), б).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Частотно-регулируемый электропривод , содержащий источник посто нного тока , соединенный через полупроводниковый ключ с соответствующими по пол рности входными выводами первого тиристорного моста, выходные выводы которого соединены пофазно с выходными выводами второго вентильного моста и с выводами обмотки двигател , отличающийс  тем, что, с целью снижени  стоимости, габаритов и повышени  надежности, в качестве вентилей второго моста использованы тиристоры, входные выводы первого тиристорного моста соединены конденсаторами с одноименными входными выводами, положительным и отрицательным, второго моста, между которыми включен введенный обратный вентиль .

   ,

   2м

   II4Ш1 11

   //

   ZS ffi

   /

   /

   о

   fS

   /

   .

   ф 2

   f 1-:т/жУч; у

   М /т

   2

   & А 2

   L ЗГ

   /S

   /7

   J