Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронным электроприводом непрерывного транспорта (эскалаторов, канатных дорог и т.п.). Целью изобретения является улучшение энергетических показателей за счет увеличения коэффициента мощности. Указанная цель обеспечивается в результате введения в схему электропривода инвертора 12 с блоком 13 управления, на вход которого поступает сигнал управления из блока 11 сравнения. Указанный сигнал формируется как разность между заданным сигналом и сигналом обратной связи, который пропорционален отношению активной к реактивной составляющей токов статора синхронного электродвигателя 1. Таким образом устройство осуществляет стабилизацию угла между током и напряжением асинхронного электродвигателя 1 на номинальном уровне, а в процессе регулирования напряжения асинхронного электродвигателя 1 устройство обеспечивает опережающий сдвиг фазы выходного напряжения относительно напряжения сети. В результате осуществляется стабилизация коэффициента мощности асинхронного электродвигателя 1 и его компенсация, что позволяет улучшить энергетические показатели электропривода. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„151531 (51) 4 Н 02 Р 5/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1, (21) 4265726/24-07 (22) 22.06.87 (46) 15. 10.89. Бюл, У 38 (71) Комсомольский-на-Амуре политехнический институт (72) В,С.Климаш, А.P .Куделько, С.А,Васильченко, В.А,Соловьев и Ю,А.Смольников (53) 621 ° 3.077.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 322836, кл. Н 02 М 5/02, 1970, Авторское свидетельство СССР

Ф 687552, кл. Н 02 P 5/36, 1975.

2 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и мол ет быть использовано для управления асинхронным электроприводом непрерывного транспорта (экскалаторов, канатных дорог и т,п.).

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей за счет увеличения коэффициента мощности.

Укаэанная цель обеспечивается в результате введения в схему электропривода инвертора 12 с блоком 13 управ1515316 гателя 1 на номинальном уровне, а в процессе регулирования напряжения асинхронного электродвигателя 1 устройство обеспечивает опережающий сдвиг фазы выходного напряжения относительно напряжения сети, В реэульта" те осуществляется стабилизация коэффициента мощности асинхронного электродвигателя 1 и его компенсация, что позволяет улучшить энергетические показатели электропривода. 4 ил. ления, на вход которого поступает сигнал управления из блока 11 сравнения, Укаэанный сигнал формируется как разность между заданным сигналом

5 . и сигналом обратной связи, который пропорционален отношению активной к реактивной составляющей токов статора синхронного электродвигателя 1, 1

Таким образом устройство осуществляет стабилизацию угла между током и напряжением асинхронного электродви1 обмотки второго трехфазного трансформатора 6 напряжения, другие выводы которой объединены в общую точку, одни выводы вторичной обмотки второго трехфазного трансформатора 6 напряжения объединены в общую точку и подключены к первому входу датчика 9 активного тока статора к второму входу которого подключен другой вывод одной из фаз вторичной обмотки второго трехфазного трансформатора 6 напряжения, к другим выводам второй и третьей фаэ которой подключены первый и второй входы датчика 8 реактивного тока статора, третий вход которого подключен к третьему входу датчика 9 активного тока статора, обмотка однофазного трансформатора 7 тока включена в одну из фаз статорной обмотки электродвигателя 1 и своими выводами подключена соответственно к четвертым входам датчиков 9 и 8 активного и реактивного токов статора соответственно, выходы которых подключены к входам, соответствующим делителю и делимому, блока деления 10, выход которого подключен к инвертирующему входу блока 11 сравнения, прямой вход которого предназначен для подачи сигнала задания, а выход подсоединен к входу блока 13 управления инвертором

12.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Подводимое к устройству напряжение сети, например фаза А, преобразуется посредством трехфазного трансформатора 2, неуправляемого выпрямителя 5 и инвертора 12 с блоком 13 управления в напряжение П,подаваемое на асинхронный двигатель 1. Впроцессе преобразования переменного напряжения неуправляемый выпрямитель 5.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронным электроприводом непрерывного транспорта (экскалаторов, канатных дорог и т,п.), В

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей за счет увеличения коэффициента мощности. 25

На фиг, 1 представлена электрическая принципиальная схема электропривода; на фиг. 2 и 3 — векторные . диаграммы работы асинхронного двигателя; на фиг. 4 — регулировочные характеристики электропривода.

Электропривод переменного тока содержит трехфазный асинхронный электродвигатель 1, первый трехфазный трансформатор 2 напряжения, первич35 ные обмотки 3 которого одними выводами соединены в общую точку, вторичные обмотки 4 трехфазного трансформатора 2 напряжения одними выводами соединены с фазами статорной обмотки 40 асинхронного электродвигателя 1, а другими — с зажимами для подсоединения к трехфазной сети и к входу неуправляемого трехфазного выпрямителя 5, второй трехфазный трансформа- 45 тор 6 напряжения, однофазный трансформатор 7 тока, датчики 8 и 9 реактивного и активного токов статора соответственно, блок 10 деления, блок

11 сравнения, инвертор 12 с блоком

13 управления, неуправляемый трехфазный выпрямитель 5, подключенный к входам инвертора 12, выход которого соединен с другими выводами первичной обмотки 3 первого трехфазного трансформатора 2 напряжения, одни выводы вторичной обмотки 4 первого трехфазного трансформатора 2 напряжения соединены с одними выводами первичной

5 1515316 питает ннвертор 12 выпрямленным напряжением У(, которое связано с фаэным напряжением сети следующим выражением:

З (б(С 1 (З" / 1()

) е до

ЗЖ 3 1 .!

Ua= — П = —; — U

Г 1 1(((Э (1) и 11, — действующие и амплитудные значения фазного напряжения сети, Инвертор 12 осуществляет преобразование выпрямленного напряжения Бс( в переменное напряжение U и питает им первичные обмотки 3 трехфазного трансформатора 2, Первая гармоническая составляющая выходного напряжения инвертора для рассматриваемой фазы А

Ug =У е ((f j(Р г (2) где U(и p — амплитуда и фаза нае ((l пр яже ния U

Амплитуда первой гармонической составляющей выходного напряжения инвертора определяется из выражения ГЗ

U (3) или с учетом (1)

U — y-U

Уп(Г((ю (4)

Трехфазный трансформатор 2, первичная обмотка 3 которого питается напряжением U<,наводит на вторичной обмотке 4 той же фазы напряжение К 0 с и, прибавляя его к напряжению сети U, формируюет на асинхронном двигателе 1 напряжение U g i значение которого определяется выражением.

Uq U, + K,Uf(e 1 (5) и с учетом (4) преобразуется к виду

0 = (1+ К .уу е ) U, (6)

9 fVg

Из выражения (6) следует, что при изменении фазы выходного напряжения инвертора 12 в пределах от — — до ((2

11 Напряжение на двигателе 1 изменяется в пределах от

9 (1-К вЂ” -)

1 tn т я

Так как регулирование выходного напряжения U происходит с опережающим фазовым сдвигом относительно напряжения сети Ц а неуправляемый выпрямитель 5 является практически чисто активным элементом для сети, то устройство осуществляет компенсацию реактивной мощности и повышает коэффициент мощности сети.

1О

55 е

При нормальной нагрузке на валу асинхронного двигателя 1 независимо от отклонения и колебания напряжения сети U устройство обеспечивает питание асинхронного двигателя 1 номинальным напряжением. Это осуществляется за счет автоматического регулирования угла ц в функции ting тока двигателя при помощи датчиков 9 и 8 активного и реактивного тока, блока 10 де; ления, блока 11 сравнения, трехфазного трансформатора 6 напряжения, однофаэного трансформатора 7 тока и блока )3 управления инвертора 12.

Йекторная диаграмма работы устройства в области номинальной нагрузки приведена на фиг. 2. Из этой диаграммы видно, что в зависимости от коэффициента трансформации К, устройство может иметь опережающую или отстаю% щую фазу входного тока I относительно напряжения сети U а также может работать в режиме полной компенсации реактивной мощности.

При уменьшении нагрузки на валу асинхронного двигателя 1 увеличивается угол ц между током и напряжением статора двигателя и, соответственно, сигнал на выходе блока 10 деления, пропорциональный tg (4.

Этот сигнал, воздействуя на блок

13 управления, увеличивает фазу (см. рис,З) вектора первой гармоники на\ пряжения вольтодобавки К,U, и уменьшает напряжение U, подаваемое на асинхронный двигатель 1. В результате этого осуществляется стабилизация угла асинхронного двигателя 1 и рациональное потребление им электрической энергии. Одновременно с этим в процессе регулирования напряжения асинхронного двигателя 1 в функции р((1 вектор U имеет практически неизменный опережающий фазовый сдвиг относительно напряжения сети U,, который при коэффициенте трансформации

К равном 1/ 3 незначительно отличается от номинального угла у асинхронного двигателя 1.

Это позволяет при изменении нагрузки на валу двигателя 1 обеспечить рациональный режим компенсации реактивной мощности, при котором входной коэффициент мощности устройства практически равен единице °

На фиг, 4 приведены зависимости

1 „соз1 =f() при Ef =p и К = - - (7) ! 5153I 6 где q — угол между входным током

1 устройства 1, и напряжением сети U, ц - регулируемый угол между выГ 5 ходным напряжением инвертора 0< и напряжением сети 0, Ч и „ — угол между напряжением и током статора асинхронного двигателя и его номинальное значение;

К вЂ” коэффициент трансформации вольтодобавочного трансформатора.

Расчет зависимостей (7) произведен 15 по первой гармонике токов и напряжений устройства с пренебрежением током намагничивания трансформатора 2.

Расчет зависимостей (7) выполнен по следующим формулам: 20 т, = т + Ig, (9)

0 = 2ун в (10) — а 25 где — первая гармоника тока, потребляемого неуправляемым выпрямителем 5; сопротивление короткого замыкания трехфазного трансформатора;

30 эквивалентное сопротивление асинхронного двигателя 1 в номинальном режиме.

Применение предлагаемого изобретения наиболее целесообразно для асин- 35 хронных электроприводов транспортных машин непрерывного действия, работающих в условиях периодически иэменяющеися нагрузки.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель первый трехфазный 45 трансформатор напряжения, первичная обмотка которого одними выводами соединена в общую точку, вторичная обмотка первого трехфазного трансформатора напряжения одними выводами соединена с фазами статорной обмотки

50 асинхронного электродвигателя, а другими выводами соединена с зажимами для подсоединения к трехфазной сети и к входу неуправляемого трехфазного выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей за счет увеличения коэффициента мощности, в него введены второй трехфазный трансформатор напряжения, однофазный трансформатор тока, датчики реактивного и ак тивного токов статора, блок деления, блок сравнения, инвертор с блокомуправления, выход которого соединен с другими выводами первичной обмотки первого трехфазного трансформатора напряжения, одни выводы вторичной обмотки первого трехфазного трансформатора напряжения соединены с одними выводами первичной обмотки второго трехфазного трасформатора напряжения, другие выводы которой объединены в общую точку, одни выводы вторичной обмотки второго трехфазного трансформатора напряжения объединены в общую точку и подключены к первому входу датчика активного тока статора, к второму входу которого подключен другой вывод одной из фаз вторичной обмотки второго трехфазного трансформатора напряжения, к другим выводам второй и третьей фаз которой подключены первый и второй входы датчика реактивного тока статора, третий вход которого подключен к третьему входу датчика активного тока статора, обмотка однофаэного трансформатора тока включена в одну из фаз статорной обмотки электродвигателя и своими выводами подключена соответственно к четвертым входам датчиков реактивного и активного токов статора, выходы которых подключены соответственно к входу делителя и входу делимого блока деления, выход которого подключен к инвертирующему входу блока сравнения, прямой вход которого предназначен для подачи сигнала задания, а выход подсоединен ко входу блока управления инвертором.! 515316 соя

Фиа 2

It

1_#_

ФиаО

U, ape) Jg