Частотный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока с непосредственными преобразователями частоты и двухобмоточными асинхронными электродвигателями. Целью изобретения является упрощение. Цель изобретения достигается тем, что частичный электропривод с двухобмоточным асинхронным двигателем содержит асинхронный двигатель 4, имеющий две трехфазные обмотки, непосредственные преобразователи 1 и 2 частоты и общую систему 3 управления преобразователями , состоящую из двух фазосмещающих устройств, датчика низкой частоты, датчика высокой частоты, пересчетного устройства, смесителей, выходных ключей. Первая трехфазная обмотка 5-7 соединена в звезду без нулевого провода, вторая трехфазная обмотка имеет гальванические развязанные фазы 8-10, причем соответствующие фазные обмотки двух трехфазных обмоток уложены в одни и те же пазы расточки статора. Пересчетное устройство, выполненное шести-1 разрядным регистром с перекрестными связями, содержит также шесть элементов 2И. При достаточно простой реализации силовой части и системы управления обеспечивается широкий диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя путем снижения нижнего предела регулирования за счет уменьшения амплитуды пульсаций момента скорости, достигаемой сложением МДС с двух фазных обмоток, уложенных в одни и те же пазы расточки статора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. сл С о сл 00 CJ сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4423168/07 (22) 10.05.88 (46) 23.06.91. Бюл. N 23 (71) Белорусский политехнический институт (72) С.В.Васильев и Б.И.Фираго (53) 621.313.333.072.9.077 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 681532, кл. Н 02 P 7/42, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 785937, кл. Н 02 P 7/42, 1978. (54) ЧАСТОТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока с непосредственными преобразователями частоты и двухобмоточными асинхронными электродвигателями. Целью изобретения является упрощение. Цель изобретения достигается тем, что частичный электропривод с двухобмоточным асинхронным двигателем содержит асинхронный двигатель 4. имеющий две трехфазные обмотки, непосредственные преобразователи 1 и 2 частоты и

Я2 1658354 А1 общую систему 3 управления преобразователями, состоящую из двух фазосмещающих устройств, датчика низкой частоты, датчика высокой частоты. пересчетного устройства, смесителей, выходных ключей. Первая трехфазная обмотка 5-7 соединена в звезду без нулевого провода, вторая трехфазная обмотка имеет гальванические развязанные фазы

8-10, причем соответствующие фазные обмотки двух трехфазных обмоток уложены в одни и те же пазы расточки статора. Пересчетное устройство, выполненное шести разрядным регистром с перекрестными связями, содержит также шесть элементов

2И. При достаточно простой реализации силовой части и системы управления обеспечивается широкий диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя путем снижения нижнего предела регулирования за счет уменьшения амплитуды пульсаций момента скорости. достигаемой сложением

МДС с двух фазных обмоток, уложенных в одни и те же пазы расточки статора, 2 з,п. ф-лы, 5 ил.

1658354

15

25

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых приводах переменного тока на базе трехфаэных двухобмоточных асинхронных электродвигателей и непосредственных преобразователей частоты.

Цель изобретения — упрощение электопривода.

На фиг. 1 приведена структурная схема частотного электропривода; на фиг. 2 — схема системы управления преобразователями частоты; на фиг, 3 — схема пересчетного устройства; на фиг. 4 и 5 — временные диаграммы, поясняющие работу частотного электропривода.

Частотный электропривод (фиг.1) содержит два непосредственных преобразователя 1, 2 частоты с общей системой 3 управления и асинхронный электродвигатель 4, имеющий две трехфазные обмотки на статоре — соответственно 5-7 и 8-10. Первая трехфазная обмотка 5-7 асинхронного электродвигателя 4 соединена в звезду без нулевого провода и подключена к выходным зажимам первого непосредственного преобразователя 1 частоты. Вторая трехфазная обмотка 8-10 асинхронного электродвигателя 4 выполнена с гальванически развязанными фазами и подключена к выходным зажимам второго непосредственного преобразователя 2 частоты. Соответствующие фазы 5 и 8, 6 и 9, 7 и 10 обеих статорных обмоток асинхронных электродвигателей 4 уложены в одни и те же пазы расточки статора.

Общая система 3 управления непосредственными преобразователями 1 и 2 частоты содержит (фиг.2) датчик 11 нижней частоты, пересчетное устройство 12, двенадцать смесителей 13-24, двенадцать выходных ключей 25-36, два фазосмещающих устройства 37, 38 и датчик 39 высокой частоты. Входы фаэосмещающих устройств 37, 38 объединены и соединены с зажимами для подключения питающей сети. Выход датчика 11 низкой частоты соединен с входом пересчетного устройства 12, Первые входы смесителей 13-18 катодных и анодных тиристорных групп выходных фаз первого преобразователя 1 частоты объединены и соединены с выходом первого фазосмещающего устройства 37. Первые входы смесителей 19-24 катодных и анодных тиристорных групп выходных фаз второго преобразователя 2 частоты объединены и соединены с выходом второго фазосмещающего устройства 39. Первый, второй и третий выходы пересчетного устройства 12 соединены соответственно с вторыми входами смесителей 13-15 катодн :; г ...;..;,дных групп первой, второй и третьей выходных фаз первого преобразователя частоты, Четвертый, пятый и шестой выходы пересчетного устройства 12 соединены соответственно с вторыми входами смесителей 16-18 анодных тиристорных групп первой, второй и третьей выходных фаз первого преобразователя 1 частоты. Седьмой, восьмой и девятый выходы пересчетного устройства 12 соединены соответственно с вторыми входами смесителей 19-21 катодных тиристорных групп первой, второй и третьей выходных фаз второго преобразователя 2 частоты. Десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы пересчетного устройства 12 соединены соответственно с вторыми входами смесителей 22-24 анодных тиристорных групп первой, второй и третьей выходных фаз второго преобразователя 2 частоты. Третьи входы всех смесителей 13-24 объединены и соединены с выходом датчика 39 высокой частоты. Выходы смесителей 13-24 анодных и катодных групп тиристоров первого и второго преобразователей 1. 2 частоты соединены с входами соответствующих выходных ключей 25-36, выходы которых образуют выходы системы 3 управления преобразователями 1. 2 частоты.

Пересчетное устройство 12 выполнено (фиг.3) в виде шестиразрядного регистра на шести триггерах 40-45 с перекрестными связями и содержит шесть логических элементов 2И 46-51. Счетные входы всех триггеров

40-45 объединены и образуют вход пересчетного устройства 12. Прямые и инверсные выходы первого 40, третьего 42 и пятого

44 триггеров образуют соответственно первый, четвертый, шестой, третий, второй и пятый выходы пересчетного устройства 12.

Прямой выход второго триггера 41 соединен с первыми входам первого 46 и шестого 51 логических элементов 2И 46, 51. Инверсный выход второго триггера 41 соединен с первыми входами третьего 48 и четвертого 49 логических элементов 2И.

Прямой выход четвертого триггера 43 соединен с первым входом второго логического элемента 2И 47 и с вторым входом шестого логического элемента 2И 51. Инверсный выход четвертого триггера 43 соединен с первым входом пятого логического элемента 2И 50 и с вторым входом третьего логического элемента 2И 48. Прямой выход шестого триггера 45 соединен с вторыми входами второго 47 и четвертого 49 логических элементов 2И, а инверсный выход шестого триггера 45 соединен с вторыми входами первого 46 и пятого 50 логических

1658354 элементов 2И. Выходы первого-шестого логических элементов 2И 46-51 образуют соответственно седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы пересчетного устройства 12, На фиг.4а показана последовательность импульсов на выходе датчика 11 низкой частоты и соответственно на входе пересчетного устройства 12, на фиг. 4 б, в, г, д, е, ж — временные диаграммы,соответствующие форме сигналов на прямых выходах триггеров 40-45 пересчетного устройства 12, Сигналы, изображенные на фиг. 4з,и,к, имеют длительность 180 эл.град, и являются задающими для катодных тиристорных групп соответствующих выходных фаэ первого преобразователя 1. Сигналы, изображенные на фиг, 4л, м, н, также имеют длительность 180 эл.град и являются задающими для анодных тиристорных групп соответствующих выходных фаэ первого преобразователя 1. На фиг. 4о,п,р показаны временные диаграммы задающих сигналов длительностью 120 эл.град для катодных тиристорных групп соответствующих выходных фаз второго преобразователя 2, а на фиг. 4с,т,у — временные диаграммы задающих сигналов длительностью 120 эл,град для анодных тиристорных групп соответствующих выходных фаз второго преобразователя 2.

На фиг.5а,б,в показаны упрощенныедиаграммы выходного фазного напряжения первого 1 и второго 2 преобразователей частоты, Например, на фиг.5а кривая UA>— выходное напряжение первой фазы первого преобразователя, кривая 0д2 — выходное напряжение первой фазы второго преобразователя. На фиг. 5г,д,е изображены временные диаграммы м.д.с. трех фаз асинхронного двигателя 4, которые получаются путем сложения м.д.с, одноименных фазных обмоток, так как соответствующие фззные обмотки двух трехфазных обмоток уложены в одни и те же пазы расточки статора

Регулируя задающее напряжение на входе датчика 11 низкой частоты, можно изменить частоту следования импульсов на входе пересчетного устройства 12 и тем самым регулировать частоту выходного напряжения непосредственно п реобразователей 1 и 2 частоты. Фазосмещающие устройства 37, 38 формируют синхронизированные с источником питания импульсы управления, которые подаются на смесители тиристоров соответствующих фаэ преобразователей 1 и 2 частоты. Датчик 39 высокой частоты служит для высокочастотного заполнения импульсов управления. Смесители 13-24, выполняющие функцию логического умножения ЗИ, предназначены для логической обработки

5 сигналов, поступаюших с пересчетного устройства 12, фаэосмещающих устройств 37 и

38 и датчика 39 высокой частоты. Выходные ключи 25-36 усиливают сигналы, которые поступают со смесителей 13-24. Усиленные сиг10 налы с выходных ключей подаются на катодные и анодные группы тиристоров соответствующих выходных фаз 5-10 непосредственных преобразователей 1 и 2 частоты.

15 При соединении обмотки статора в звезду без нулевого провода форма выходных фазных напряжений первого преобразователя 1 частоты имеет вид UAt, 0в, Uc1 (фиг.5а,б,в), которые содержат 5, 7, 11, 13 и

20 другие высшие временные гармоники, Аналогичен гармонический состав выходного фазного напряжения второго преобразователя 2 частоты 0д2, 0в2, Ucz. Формы кривых отличаются вследствие разных фазовых

25 сдвигов между составляющими 1-й и высших гармоник.

В данном электроприводе достигается устранение 5 и 7 временных гармоник м.д,с. эа счет синтеза м.д.с. каждой фазы статора

30 двумя фазными обмотками. М.д.с. фазы А формируется 5 и 8 обмотками, м.д.с. фазы

 — 6 и 9 обмотками, м.д.с. фазы С вЂ” 7 и 10 обмотками {фиг.1). На фиг.5г,д,е показаны м.д.с, фаз А, В, С, имеющие 12-ступенчатую

35 форму за период.

Для уменьшения общего содержания гармоник ступенчатой кривой необходимо, чтобы уровень каждой ступени был равен среднему значению соответствующей сину40 соидальной кривой на каждом интервале. В такой ступенчатой кривой гармоника наименьшей кратности имеет порядковый номер, на единицу меньший числа степеней за период, а амплитуда К-й гармоники в К раз

45 меньше амплитуды основной составляющей. Амплитуда первой гармоники такой кривой равна Ufm = л Um/3, где Um — максимальное значение ступенчатой кривой.

Другие ступени напряжения имеют уровни

50 0,268 Um и 0,732 Um (фиг.5г,д,е). Регулируя величину выходных фазных напряжений

Uai, UBt, Uc> первого преобразователя и

0д2, 0в2. UC2 второго преобразователя, можно добиться требуемого соотношения

55 между уровнями ступеней кривых фаэных м.д,с. FA, Гв, Fc. Разложение кривой данной формы показывает, что в 12-ступенчатой кривой гармоники ниже 11-й отсутствуют. Следовательно, в фаэных м.д.с, будут отсутствовать 5- и 7-я временные гар1658354 моники, что приведет к отсутствию пульсаций момента с 6-кратной частотой сети, Таким образом, частотный электропривод при сравнительно простой реализации силовой части, построенной на непосредственных преобразователях частоты, и системы управления позволяет обеспечить для двухобмоточного асинхронного электродвигателя широкий диапазон регулирования частоты вращения путем снижения нижнего предела регулирования частоты вращения за счет уменьшения амплитуды пульсаций момента и скорости.

Формула изобретения

1. Частотный электропривод, содержащий трехфазный двухобмоточный асинхронный электродвигатель, два преобразователя частоты с системой управления, первая статорная обмотка асинхронного электродвигателя соединена в звезду без нулевого провода и подключена к выходным зажимам первого преобразователя частоты, выходные зажимы второго преобразователя частоты соединены с зажимами второй статорной обмотки асинхронного электродвигателя, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью упрощения, преобразователи частоты выполнены в виде непосредственных преобразователей частоты, вторая статорная обмотка асинхронного электродвигателя выполнена с гальванически развязанными фазами, соответствующие фазы обеих статорных обмоток асинхронного электродвигателя уложены в одни и те же пазы расточки статора.

2, Электропривод по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что система управления преобразователями частоты содержит датчик низкой частоты, датчик высокой частоты, два фаэосмещающих устройства, двенадцать смесителей с тремя выходами каждый, двенадцать выходных ключей и пересчетное устройство с двенадцатью выходами, входы фаэосмещающих устройств объединены и соединены с зажимами для подключения питающей сети, выход датчика низкой частоты соединен с входом пересчетного устройства, первые входы смесителей катодных и анодных тиристорных групп выходных фаз первого преобразователя частоты объединены и соединены с выходом первого фвэосмещающего устройства, первые входы смесителей катодных и анодных тиристорных групп выходных фаз второго преобразователя частоты объединены и соединены с выходом второго фаэосмещающего устройства, первый, второй и третий выходы пересчетиого устройства соединены соответственно с вторыми входами смесителей катодных тиристорных групп первой, второй и третьей выходных фаз первого преобразователя ча5 стоты. четвертый, пятый и шестой выходы пересчетного устройства соединены соответственно с вторыми входами смесителей анодных тиристорных групп первой, второй и третьей выходных фаз первого

10 преобразователя частоты, седьмой, восьмой и девятый выходы пересчетного устройства соединены соответственно с вторыми входами смесителей катодных тиристорных групп первой, второй и третьей выход15 ных фаз второго преобразователя частоты, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы пересчетного устройства соединены соответственно с вторыми входами смесителей анодных тиристорных групп первой, 20 второй и третьей выходных фаз второго преобразователя частоты, третьи входы всех смесителей объединены и соединены с выходом датчика высокой частоты, выходы смесителей анодных и катодных групп тири25 сторов первого и второго преобразователей частоты соединены с входами соответствующих выходных ключей, выходы которых образуют выходы системы управления преобразователями частоты, 30 3. Электропривод по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что пересчетное устройство зыполнено в виде шестиразрядного регистра на шести триггерах с перекрестными связями и содержит шесть логических

35 элементов 2И, счетные входы всех триггеров объединены и образуют вход пересчетного устройства, прямые и инверсные выходы первого, третьего и пятого триггеров образуют соответственно первый, чет40 вертый, шестой, третий, второй и пятый выходы пересчетного устройства, прямой выход второго триггера соединен с первыми входами первого и шестого логических элементов 2И, инверсный выход второго триг45 гера соединен с первыми входами третьего и четвертого логических элементов 2И, прямой выход четвертого триггера соединен с первым входом второго логического элемента 2И и с вторым входом шестого логи50 ческого элемента 2И, инверсный выход четвертого триггера соединен с первым входом пятого логического элемента 2И и с вторым входом третьего логического элемента 2И, прямой выход шестого триггера

55 соединен с вторыми входами второго и четвертого логических элементов 2И, инверсный выход шестого триггера соединен с вторыми входами первого и пятого логических элементов 2И, выходы первого, второго, третьего, четвертого пятого и шестого

1б58354 ой азыза ой азы 6 и азы 7 зыо зы/О логических элементов 2И образуют соответственно седьмой. восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый выходы пересчетного устройства. разы о ной

Фазы 7 и щазы 5 ной

Фазы8 ой азы Ю ой азы/О

1658354

1658354