Частотно-регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлорежущих станках. Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей. Указанная цель достигается введением обратных диодов 14, 15 и блоков 12, 13 формирования траектории включения ключей г транзисторного инвертора 2 и подключением дросселей 10, 11 для ограничения пульсаций через диоды 14, 15 соответственно к выводам постоянного тока силового выпрямителя 4 и к обм щим точкам диодов 17, 20 и резистос S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COUHAЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (!9) (ll) (gg 4 Н 02 P 5/34, 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4170256/24-07 (22) 30,12.86 (46) 15.06.88. Бюл. У 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) В.Ф. Шепелин (53) 62-83: 62 1.313.323(088.8) (56) Техническое описание ИДАФ, 655174.002 ТО Электропривод асинхронный глубокорегулируемый комплектный.

Размер 2И-5-21. ВНБШТОРГИЗДАТ, N - 7962 И, 1983.

Частотно-регулируемый электропривод. Серия "АС SPINDLE SEPVO UNIT" фирмы хапис (Япония), 1983 ° (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕИЬЙ ЗЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлорежущих станках, Целью изобретения является улучшение массогабаритных показателей. Указанная цель достигается введением обратных диодов 14, 15 и блоков 12, 13 формирования траектории включения ключей г транзисторного инвертора 2 и подключением дросселей 10, 11 для ограничения пульсаций через диоды 14, 15 соответственно к выводам постоянного тока силового выпрямителя 4 и к об-:1 2 щим точкам диодов 17, 20 и резисто- у

1 ров 18, 21 блоков 12, 13 соответственна. Каждый блок 12, 13 включен между соответствующими выводами па" стоянного тока выпрямителя 4 и инвертора 2. Инвертор 5 рекуперации че реэ транзисторные ключи 7, 8 связан с соответствующими выводами дросселей 10, 11. В результате появилась возможность использовать дроссели

403322

10, 11 только в режиме рекуперации тока в сеть, действующее значение которого за период повторяемости в несколько раз меньше действующего значения тока, потребляемого электродвигателем 1 в двигательном режиме °

Это в свою очередь позволит уменьшить индуктивность дросселей 10, 11.

1 ил.

Изобретение относится к электро: технике, в частности к регулируемым . электроприводам переменного тока, 5 и может найти применение в электро. .приводах металлорежущих станков.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей.

На чертеже приведена схема частотно-регулируемого электропривода. 10 !

Частотно-регулируемый электропривод содержит электродвигатель переменного тока, транзисторный инвертор 2, выводы переменного тока которого соедине-.15 ны с фазными выводами электродвигателя 1, обратный диодный мост 3, выводы постоянного и переменного тока

,которого соединены с выводами постоянного и переменного тока транзисторного ннвертора 2. Электропривод содержит также силовой выпрямитель 4, выводы переменного тока которого служат для подключения к сети, инвертор рекуперацин 5, выполненный в виде тиристорного моста 6, с двумя транзисторными ключами 7 и 8, конденсатор 9 фильтра и дроссели 10 и 11 для ограничения пульсацйй тока рекуперации. Конденсатор 9 фильтра подключен к выводам постоянного тока силового .выпрямителя 4. Коллектор транзисторного ключа 7 соединен с одним выводом постоянного тока инвертора 5, с другим выводом постоянного тока которого соединен эмиттер транзисторного 35 ключа 8. Выводы переменного тока инвертара 5 подключены к выводам переменного тока силового выпрямителя 4.

В электропривад введены два блоха 12 и 13 формирования траектории 40 включения ключей транзисторного инвертора 2 и два обратных диода 14 и 15. Блок 12 формирования траектории включения составлен из дросселя

16 и последовательно соединенных между собой диода 17 и резистора 18, Точка соединения анода диода 17 и дросселя 16 подключена к одному выводу постоянного тока силового выпрямителя 4 и к аноду обратного диода

14, катод которого соединен с одним выводом дросселя 10 ° Другой вывод дросселя 10 соединен с общей точкой диода 17 и резистора 18. Тбчка соединения резистора 18 и дросселя 16 подключена к одному выводу постоянного тока транзисторного инвертора 2.

Блок 13 формирования траектории включения ключей транзисторного инвертара 2 составлен из дросселя 19 и последовательно соединенных между собой диода 20 и резистора 21, общая точка которых соединена с одним выводом дросселя 11. Другой вывод дросселя 11 подключен к коллектору транзисторного ключа 8 и к аноду диода

15. катод катарога соединен со вторым выводом постоянного тока силового выпрямителя 4 н с общей точкой дросселя 19 и катода диода 20. Общая точка дросселя 19 и резистора 21 соединена са вторым выводом постоянно тока инвертара 2.

Электропривод также содержит блоки 22 и 23 R-С цепочек, подключенные параллельно транзисторам инвертора 2, датчик 24 частоты вращения электродвигателя, блок 25 управления транзисторами инвертора 2, на входы которого поступают сигналы задания частоты вращения 0, действительной частоты

03322

55 з

14 вращения с датчика 24 и тока нагрузки I," блоки 26 и 27 соответственно управления тиристорами инвертора 5 и транзисторными ключами 7 и 8, блок

28 сравнения напряжений конденсатора

9 фильтра и сети, входы которого связаны .с зажимами конденсатора 9 фильтра и через вспомогательный выпрямитель 29 с зажимами питающей сети. Входы блока 26 управления тиристорами иявертора 5 связаны с выходом блока 27 управления транзисторными ключами 7 и 8 и с выходом блока

30 формирования зон управления тиристорами инвертора 5. Имеется также блок 31 дифференцирующих цепочек, входы которого связаны с выходом блока 30, а выход — с входом блока 27 управления транзисторными ключами

7 и 8.

Частотно-регулируемый электропривод работает следующим образом.

В исходном состоянии схем конденсатор 9 фильтра заряжен до амплитудного значения напряжения сети, задающее напряжение U равно нулю. и все транзисторные ключи инвертора 2. закрыты, тока в обмотках электродвигателя нет. и он находится в неподвижном состоянии. При равенстве напряжений сети и конденсатора 9, т.е. при равенстве разности мгновенных значений противоЗДС сети и напряжения конденсатора 9 нулю, на выходе блока 28 сравнения напряжений имеем нулевой сигнал, который запрещает вьдачу блоком 27 открывающего сигнала на транзисторные ключи 7, 8 и разрешающего сигнала на вход блока

26 для открытия соответствующих тиристоров инвертора 5. Последние закрыты и ток 1 рекуперации отсутствует несмотря на то, что в некоторые моменты времени напряжение на зажимах конденсатора 9 превышает мгновенное значение напряжения сети.

При подаче сигнала U> на выходе блока 25 управления транзисторами инвертора 2 появляются управляющие сигналы, которые открывают соответствующие транзисторы и к фазам элек3 тродвигателя прикладывается напряжение U> конденсатора 9 фильтра. Ток электродвигателя начинает возрастать.

При превьш ении. им заданного значения ранее открытые транзисторные ключи инвертора 2 закрываются и энергия, запасенная в индуктивностях рас10

45 сеяния электродвигателя на ии ает перекачиваться" в конденсатор 9. Ток в этом случае перетекает через обратный диодный мост 3, дроссели и резисторы блоков 12 и 13, подзаряжая конденсатор 9 °

При снижении тока фаз ниже заданного уровня происходит повторное открытие соответствующего транзисторного ключа инвертора 2 и повторное нарастание тока. В таком режиме широтно-импульсной модуляции транзисторные ключи инвертора 2 продолжают работать и в дальнейшем, обрабатывая заданное блоком 25 значение тока фаз дви гателя .

Поскольку время открывания и закрывания транзистора имеет конечную величину (несколько микросекунд), то в процессе переключения имеет место явление, когда напряжение на переходе эмиттер-коллектор возрастает при токе, равном нулю, Поэтому при переключении: режимов работы транзисторов, если не принять соответствующие меры, вьделяется большая мощность, транзистор разогревается и может выйти из строя.

Для улучшения режима работы транзисторов в процессе закрывания их эмиттер-коллекторы зашунтированы

R-С цепочками 22 и 23, которые в первый момент перехватывают ток нагрузки и закрывание транзисторов проис) ходит при малом напряжении. При этом, вьдсляемая в транзисторе мощность снижается.

Для улучшения режима работы транзистора в процессе его открывания используются дроссели 16 и 19, которые принимают часть напряжения на себя и ограничивают темп нарастания тока транзистора, позволяя ему открыться при малом его значении, снижая тем самым выделяемую в нем в этом режиме мощность.

Таким образом, блок 25 управления транзисторами наряду с регулированием величины тока должен обеспечить необходимые вьдержки времени для разряда конденсаторов R-С цепочек после открытия транзисторов инвертора 2 и разряда (полного или частичного) индуктивностей дросселей

16 и 19 после закрытия транзисторов (всех или некоторых).

При каждом переключении транзисто— ров инвертора 2 часть энергии, эл 5 140 пасенной в индуктивностях рассеивания электродвигателя, возвращается в конденсатор 9 фильтра, несколько увеличивая его напряжение.

Однако, в двигательном режиме, потребляемая мощность ат конденсатора превьппает возвращаемую и увеличения иа его зажимах сверх напряжения сети не происходит. 1

При тормозном режиме электродвига теля возвращаемая в конденсатор мощность превышает мощность, потребляемую от него (на создание тока намаг-, ничивания), и через некоторое время после начала торможения напряжение на конденсаторе 9 превьппает напряжение сети на заданную допустимую ве" личину. После этого на выходе блока

28 сравнения напряжений появляется сигнал, который через блок 27 открывает транзисторные ключи 7 и 8 и через блоки 27 и 26 открывает два тиристора иивертора 5 (с наибольшим встречным напряжением сети), создавая контур разряда конденсатора 9 на питающую сеть, который включает в себя дроссели 10 11„ 16, 19, резисторы 18 и 21.

3322 денсаторе 9 превышает напряжение сети.

Дроссели для ограничения пульсаций тока рекуператора включены н цепь тормозного тока, действующее значение которого за период повторяемости в несколько раэ меньше действующего значения тока, потребляемого электроприводом в двигательном режиме. Поэтому масса и габариты дросселей также в несколько раз меньше по сравнению с вариантом иэ включения в цепь связи сети с зажимами

15 переменного тока силового выпрямителя и инвертора рекуперации.

Индуктивность дросселей, а значит и их габариты для ограничения пульса20 ций тока рекуперации также могут быть уменьшены на величину индуктивности дросселей блока формирования траектории включения тиристоров инвертора, поскольку их индуктивность входит в контур разряда конденсатора фильтра в режиме рекуперации.

Если активные сопротивления обмо:ток дросселей для ограничения пульсаций тока рекунерации близки к требуемым для ограничения тока рекуперации от постоянной составляющей разности напряжения сети и конденсатора фильтра, то разрядные резисторы

18 и 21 можно исключить иэ контура протекания тока рекуперацни, поме35

Ограничение тока рекуперации от постоянной составляющей разности напряжений конденсатора и сети производится активными сопротивлениями контура (активные сопротивления обмоток дросселей 10, 11, 16 и 19 и резисторов 18, 21), а амплитуда переменной составляющей — индуктивностью указанных дросселей. Коммутация тока тиристорон инвертора 5 н процессе рекуперации тока осуществляется транзисторными ключами 7 и 8, которые кратковременно закрываются по сигналам с выхода блока 31 дифференцирующих цепочек, появляющимся при каж- . дой смене сигналов на выходе блока

30 формирования зон управления тиристорами инвертора 5. ияв местами диоды и резисторы разрядных цепочек драсселей 16 и 19, Таким образом, данный частотно-регулируемый электропривад имеет мень шую массу и габариты дросселей для ограничения пульсаций тока рекуперации, а также повышенную надежность за счет формирования траектории включения транзисторных ключей инвертора. формула и з а б р е т е н и я

Если закрытие транзисторных ключей 7 и 8 происходит при наличии тока в дросселях 10 и 11, то н работу вступают диоды 14 и 15, пропуская через себя так драсселей и исключая тем самым обрыв в цепи тока и возникновения перенапряжений.

При наличии тока рекуперации через транзисторные ключа 7 и 8.и тиристары инвертора 5 диоды 14 и 15 закрыты, так как напряжение на конЧастотно-регулируемый электропривод, содержащий электродвигатель переменнога тока, транзисторный мостовой инвертор, выводами переменного тока соединенный с фаэными выводами электродвигателя, обратный диодный мост, выводами постоянного и переменного тока соединенный с выводами постоянного и переменного тока указанного инвертара соответственно, мостовой силаной выпрямитель с выводами переменного тока для подключения к сети, Составитель В,Тарасов

Техред М.Ходанич

Редактор И.Сегляник

Корректор Г.Решетник

Заказ 3002/53 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035 ° Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 инвертор рекуперации тока с двумя транзисторными ключами, один силовой вывод каждого из которых соединен с соответствующим выводом постоянного тока инвертора рекуперации тока, выводы переменного тока которого соединены с выводами переменного тока силового выпрямителя, к выводам постоянного тока которого подключен конденсатор, и дроссель для ограничения пульсаций тока рекуперации, о т л и ч а ю. шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, введены два обратных диода и два блока формирования траектории включения ключей транзисторного инвертора, каждый из которых составлен из дросселя и последовательно соединенных между собой диода

403322 8 и резистора, подключенных параллельно дросселю, а точки соединения диода и резистора с дросселем снабжены

5 выводами для подключения к выводам постоянного тока силового выпрямителя и транзисторного инвертора соответственно, каждый диод одним силовым выводом подключен к соответствующему выводу постоянного тока силового выпрямителя, а вторым силовым выводом — к второму силовому выводу транзисторного ключа инвертора рекуперации тока и к соответствующему выводу дросселя для ограничения пульсации тока рекупераций, второй вывод которого соединен с общей точкой диода и резистора блока формирования траектории включения транзисторного инвертора.