Электропривод

 

ЭЛЕКТРОП-РИВОД, содержащий асинхронный электродвигатель, инвер .Тор тока с двухступенчатой коммутацией , выход которого подключен к асинхронному электродвигателю, а -вход через последовательно соединенные узел регулирования и реверсирования тока и входной L-C-фильтр подключен к сети постоянного тока, узел резисторного торможения, включенный параллельно входу инвертора, неуправляемый выпрямитель, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электропривода и снижения его стоимости, введен трансформатор с коэффициентом трансформации , определяемьм из условия 1, 3 ( и с индуктивностью рассеяния не менее, чем на порядок меньшей, чем индуктивности рассеяния § обмоток асинхронной машины, при СП этом входы трансформатора подключены на выход инвертора, а выходы со единены с входами выпрямителя, выходы которого подключены к выходу U-С .фмльтра, где -фазовый угол асинхронного электродвигателя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (11) 3 (51) Н 02 P 7 4 2

ОПИСАНИЕ NSOEPETEHHR; - :

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 329 1858/24-07 (22) 03.04.81 (.46) 07.08.83.- Бюл. Р 29 (72) Н.Х. Ситник (71) Всесоюзный научно-исследовательФ ский проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (53) 62-83:621.313.333.072.9(088.8) (56) 1. Забровский С..Г., Лазарев Г.Б, . Штейнберг А.Ю. Перенапряжения в системах с тиристорнымн преобразователями, Кишинев, ШТИИНЦА, 1979, рис. 2.9.

2. Там же, рис. 2.10.

3. Патент Швейцарии 9 596704, кл. Н 02 5/27, 1976, фиг. 1.

4.. Там же, фиг. 2. 5. Там же, фиг. 3.

6. Там же, фиг. 5. (54 ) (57) ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный электродвигатель, инвер,тор тока с двухступенчатой коммутацией, выход которого подключен к асинхронному электродвигателю, а

- вход через последовательно соединенные узел регулирования и реверсирования тока и входной (-С-фильтр подключен к сети постоянного тока, узел резисторного торможения, включенный параллельно входу инвертора, неуправляемый выпрямитель,, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности электропривода и снижения его стоимости, введен трансформатор с коэффициентом трансформации, определяемым из условия

1 3) Кт7 -- - и с инДУктивностью

6059 рассеяния не менее, чем на порядок меньшей, чем индуктивности рассеяния обмоток асинхронной машины, при этом входы трансформатора подключены на выход инвертора, а выходы соединены с входами выпрямителя, выходы которого подключены к выходу (-С.фильтра, где g-фазовый угол асинхронного электродвигателя.

1034140

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу и может быть использовано пре имущественно на электроподвижном составе с питанием от контактной сети постоянного тока.

Электроприводы с инверторами то ка с двухступенчатой коммутацией, с асинхронной машиной характерны коммутационными перенапряжениями, накладываемыми на близкое по форме 10 к синусоиде, инвертируемое напряжение, т.е. напряжение, поикладываемое к нагрузке - асинхронной машине. Амплитуда напряжения равна произведению входного тока инвертора на 5 волновое сопротивление контура, составленного коммутирующими конден саторами и фазовыми обмотками асинхронной машины в момент коммутации тока с одного плеча инвертора (од- 2О ной фазы машины) на другое (другую).

Результирующее напряжение, определяющее изоляцию обмоток асинхронной машины, класс тиристоров и диодов инвертора, номинальное напряжение 25 коммутирующих конденсаторов, может в два и более раз превосходить амплитуду 1-й гармоники напряжения на асинхронной машине. Воэможность уменьшения амплитуды перенапряжения увели- 30 чением емкости коммутирующих конденсаторов лимитируется допустимой максимальной частотой инвертора и его малогабаритными показателями. известен электропривод с инверто- З5 ром тока, к выходу которого подключен асинхронный двигатель. Вход инвертора через звено постоянного тока, содержащее фильтр и выпрямитель, под» соединяется к сети. Электропривод содержит блок частичной рекуперации энергии перенапряжения, который выполнен в виде выпрямителя, подключенного параллельно зажимам асинхронного двигателя (1 .

Недостатком устройства являются 45 невозможность генераторного режима и низкий КПД, преобразования энергии перенапряжения.

Известен электропривод, содержащий инвертор тока, узел ограни- 50 чения перенапряжения, подключенный параллельно зажимам асинхронной машины, включенной на выход инвертора 23.

Однако энергия перенапряжений рас-55 сеивается на резисторах, включенных на выход узла ограничения перенапряжений. Это снижает общий КПД электро; привода, кроме того необходимо иметь . дополнител и блок конденсаторов Яа 60 выходе узла ограничения, что услож няет реализацию.

Известен электропривод, содержащий инвертор тока с двухступенчатой ко утаци й, к выходу которого подключена асинхронная машина, а вход через последовательно соединенные узел регулирования и реверсирования тока и входной Ь- С фильтр подключен к сети постоянного тока (3).

Там же приведены варианты выполиения, которые отличаются особенностями выполнения узла ограничения перенапряжений. Так в основном варианте 13) узел ограничения перенапряжений выполнен s виде выпрямителя, на выход которого. включены резистор и конденсатор .

В варианте f4) узел ограничения перенапряжений подключен на вход инвертора в варианте (5) применен специальный электронный блок, осуществляющий рекуперацию в сеть; в вари. анте (б) - узел ограничения перенапряжения состоит из выпрямителя и специального коммутационного блока.

Недостатками таких электродвигателей (3), 4 н 5 является необходимость во всех случаях дополнительных конденсаторов для формирова-. ния опорного напряжения выпрямителя, ограничивающего уровень перенапряжений, а также пониженный КПД электропривода из-за рассеивания энергии перенапряжений в резисторах t.3) и P4), и применение в целях рекуперации энергии перенапряжений специального электронного блОка, содержащего тиристорные ключи, с соответствующей системой управления (5).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электропривод, содержащий инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, к выходу которого подключена, по меньшей мере, одна асинхронная машина, а вход через последовательно соединенные узел регулирования и реверсирования тока и входной (.-С фильтр подключен к сети постоянного тока, узел резистивного торможения, включенный параллельно входу инвертора, узел ограничения перенапряжений, состоящий из выпрямителя и специального коммутационного блока б).

Недостатком электропривода является наличие в узле ограничения перенапряжений в целях обеспечения заданного опорного напряжения для выпрямителя сложного коммутационного блока, увеличивающего стоимость электропривода и снижающего его надежность. Он состоит из двух дополнительных конденсаторов, одного дросселя, двух диодов тиристорных ключей с искусственйой коммутацией, содержащих, в свою очередь, тиристоры, диоды, дроссели конденсаторы, два пороговых датчика напряжения и систему автоматического управления ключами. Сложность этого блока соиз-, мерима со сложностью преобразователя

10З4140 частоты и напряжения (тока) электропривода - регулятора постоянного тока, инвертора.

Цель изобретения - снижение стоимости и повышение надежности электропривода без снижения его КПД и с 5 обеспечением генераторного режима машины.

Поставленная цель достигается тем, что в электроприводе, содержащем асинхронный электродвигатель, инвер- Щ тор тока с двухступенчатой коммутацией, выход которого подключен к асинхронному электродвигателю, а вход через последовательно соединенные узел регулирования и реверсировайия тока и входной Ь-С-Фильтр подключен к сети постоянного тока, узел резисторного торможения, включенный параллельно входу инвертора, неуправляемый выпрямитель, введен трансформатор с коэффициентом трансформации, определяемым условием

1,3 g К 7 — --- и с индуктивностью

7Г

3 соМР рассеяния не менее, чем на порядок меньшей, чем индуктивности рассеяния обмоток асинхронной машины, при этом входы трансформатора подключены на выход инвертора, а выходы соединены с входами выпрямителя, выходы которого яодключены к выходу Ь-С-фильтра, где 9-фазовый угол асинхронного электродвигателя..

Изобретение поясняется чертежом.

Электропривод содержит инвертор 1 тока с двухступенчатой коммутацией, 35 один или несколько асинхронных электродвигателей 2.К вводам питающей сети подсоединен 6-С фильтр, состоящий из дросселей 3 и 4 и конденсатора 5 °

Между фильтром и инвертором 1 вклю- 4(1 чен узел регулирования и реверсирования тока, состоящий из тиристорных регуляторов б и 7 постоянного тока я диодов 8 и 9. На входе инвертора, параллельно ему, включен узел резисторного торможения, состоящий из резистора 10 и тиристора 11. Между выходом инвертора (вводами асинхронного электродвигателя) и входом узла регулирования и реверсирования включен узел ограничения коммутационных перенапряжений, состоящий из трансформатора 12 и неуправляемого выпрямителя 13.

Злектропривод работает следующим образом. 55

Плавное регулирование частоты асинхронного электродвигателя 2 осуществляется инвертором 1, а напряжения — регуляторами 6 и 7 постоянного тока. Переход от двигательно- 60 го к генераторному режиму осуществляется эапиранием регуляторов б и 7 постоянного тока. Возможна замена одного из регуляторов постоянного тока б и 7 контактором. Генератор. ный режим используется для электрического торможения привода. Если питающая сеть постоянного тока не обеспечивает приема части или всей энергии торможения, то рекуперативное торможение замещается частично или полностью резисторным торможением, для чего включается тиристор 11.

Входной фильтр применяется в том случае, когда необходимо защитить пита- . ющую сеть от генерируемых электроприводом высших гармонических тока. Он обязателен при применении электропривода на электроподвижном составе.

Как в двигательном,. так и в генераторном режимах избыточная энергия коммутационных контуров системы инвертор тока — асинхронная машина рекуперируется через выпрямитель 13 иа вход узла регулирования и реверсирования (в питающую сеть). Уровень ограничения коммутационных перенапряжений устанавливается выбором коэффициента трансформации К трансформатора 12. Для обеспеченйя ограничения напряжения на уровне не ниже аМплитуды 1-й гармоники напряжения на асинхронном электродвигателе 2 слеX" дует принимать 1,3 К р -- — — (уЗЛУ юазовый угол асинхронного электродвигателя).

В связи с влиянием рассеяния трансформатора напряжение ограничивается величиной, несколько превосходящей

К Од (Ug - напряжение питающей сети), необходима минимизация отношения индуктивности рассеяния трансформатора (, и индуктивности рассеяния двигателя 1 . Как показывают расчеты мощность устройства ограничения перенапряжений,составляет порядка 5Ъ от мощности привода;при этом 4+> и

)„+ соизмеримы. Специальным конструк- тивным исполнением трансформатора можно обеспечить хорошую магиитную связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора тока и тем. самым уменьшить 4, . Однако учитывая, что К> обычно не превосходит значения

1,25 целесообразно применение автотрансформатора, переход от трансфор" матора к автотрансформатору позволяет уменьшить L - не менее, чем в

l0 раз и обесйечить Ь /Ь 0,1, что обеспечивает ограниченйе напряжения близко к К () .

Применение предлагаемого электродвигателя особенно целесообразно на трамваях, троллейбусах. Массовость выпуска этих видов электроподвижно« го состава требует использования недифицитных инверторных тиристоров, что возможно лишь при применении в тяговом электроприводе инверторов тока.

Технико-зкономический эффект определяется разницей между стоимостью . сложного электронного устройства or1О3414О

Составитель В. Тарасов

Техред М. Ге р гел ь Корректор М. Демчик

Редактор О. Сопко

Эаказ 5б40/57 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР г по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 раничения перенапряжений и стоимостью электромагнитного трансформатора (автотрансформатора), а также умень« шением эксплуатационных расходов в связи с повышением надежности элект" ропривода.