Частотно-регулируемый электропривод

 

Использование: в электроприводах, частота вращения которых регулируется посредством инвертора. Сущность: уст-во содержит инвертор, питающийся через полностью управляемый ключ - транзистор от источника постоянного тока. Средством, обеспечивающим при отключении инвертора от источника введение в цепь токов само- .индукции либо обратндго вентиля, либо конденсатора, являются тиристоры второго дополнительного моста. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ.СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4910245/07 (22) 12.02.91. (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (76) P.В.Давыдов (56) Заявка Японии М 63-38952, кл. Н 02 М 7/48, 1988.

Заявка Ягюнии М 51-12815, кл. Н 02 М 7/75, 1976.

Розман Я,S. и др. Устройство, наладка и эксплуатация электроприводов металлорежущих станков, M., 1985, с, t52.

Изобретение относится к электронриводу, частота вращения двигателя которого, регулируется посредством инвертора, питающегося от источника постоянного тока.

Цель изобретения — снижение стоимости, габаритов и повышение надежности частотно-регулируемого электроприводэ— достигается тем, что 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.

На фиг. 1 представлена схема предложенного электропривода; на фиг. 2 — схема электроп ри вода-прототипа.

На фиг. 1 тиристорный мост, состоящий из тиристоров 1-6, подключен к источнику 7 постоянного тока через транзистор 8. Источником 7 может быть как выпрямитель

„„5U „„1820987 АЗ (5ц5 Н 02 M 7/515, Н 02 Р 5/16

2 (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Использование: в электроприводах, частота вращения которых регулируется посредством инвертора. Сущность. уст-во содержит инвертор, питающийся через полностью управляемый ключ — транзистор от источника постоянного тока. Средством, обеспечивающим при отключении инвертора от источника введение в цепь токов само,индукции либо обратного вентиля, либо конденсатора, являются тиристоры второго дополнительного моста. 2 ил. (управляемый или неуправляемый), так и аккумулятор. К первому тиристорному мосту через конденсаТоры 9-10 подключен второй мост на тиристорах 11-16, вход которого шунтирован обратным вентилем 17. Выходы мостов обьединены и к ним подключены обмотки двигателя 18.

В электроприводе-прототипе (фиг.2) ти- О© ристорный мост педключен к источнику 7 постоянного тока не только через транзи- С) стор 8, но и через транзистор 19, и парал- сО лельно источнику 7 подключен конденсатор (ф

20; Вместо дополнительного моста на тиристорах 11-16 в электроприводе-прототипе имеется мост обратных вентилей 21 — 26.

По схеме на фиг. 1 рассмотрим работу предложенного электропри вода для случая, (д) когда не ставится задача обеспечения синусоидальноститоков двигателя и назначение мостов сводится к изменениям направлений токов в обмотках двигателя 18 в соответствии с заданной частотой питания

1820987 двигателя. Установление требуемого напряжения питания обеспечивается либо регулированием источника 7, либо широтной модуляцией тока базы транзистора 8. Рассмотрим вначале операции переключения ..гоков управления тиристоров 11 — 16 при широтной модуляции тока базы транзистора 8, осуществляемой с целью установления тре. буемого напряжения, то есть когда В цепь токов самоиндукции должен быть введен вен иль 17. Полагаем, что использованы быстродействующие вентиль 17 и тиристоры

11 — 16, Пусть в период времени между двумя изменениями направлений токов в обмотках двигателя 18, то есть на протяжении 1/6

ВыхОднОЙ частоты, направления тОкОВ в фазах соответствуют сплошным стрелкам на фиг. 1. Тогда в этот период времени должны быть постоянно включены токи управления тиристоров 1,3,6 первого моста, а перед раэрыВОм транзистором 8 цепи источника 7 должны подаваться короткие импульсы токов управления на соответствующие тириcTopbl второго моста, To ecTb на тиристоры

11, 13, t6. Тогда при отключении источника

7 токи самоиндукции фаэ А и В перекинутся с тиристоров 1,3,6 первого моста на тиристоры 11, 13, 16, второго моста и замкнутся 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 окажутСя шунтированными тиристорами 11, 13,16), При последующем замыкании цепи источника 7 Вкл очаются тиристоры 1,3,6 и отключаются тиристоры 11, 13, 16, то есть восстанавливается прежнее токораспределение, Пусть. рассматриваемый период времени заканчивается изменением тока в фазе А на обратное, укаэанное пунктирной стрелкой. При последнем в этот период времени включении транзистора 0 отключается ток управления тиристора 1 и включа отся токи управления лишь тиристоров 13, 16, но не тиристора 11. Перед отключением транзистора 9 дается выдержка времени на восстановление запирающих свойств тиристора 11 (эта выдержка получается автоматически, если период широтной модуляции транзистора 8 больше времени

BOccTBHoBflBHMA заl1Hp8lo+wx свойств тири сторов 11 — 16), Тогда при отключении транзистора 8 ток фазы В перебросится с тиристоров 3, 6 на тиристоры 13, 16 и замкнется ho цепи: фаза  — фаза С вЂ” тиристор

16 — обратный вентиль 17 — тиристор 13— фаза В. Ток же фазы А замкнется по цепи: фаза А — фаза С вЂ” тиристор 16 — обратный вентиль 17 — конденсатор 9 — тиристор 1— фаза А. При образовании указанной цепи

45 моиндукции в период времени от отключения транзистора 8 до истечения времени задержки включения вентиля 17 и тиристоров 11 — 16. Это время может иметь порядок десяти мкС). Эти дополнительные конденсатор с резистором показаны пунктиром на фиг,1.

Сформулируем теперь алгоритм управления для каждой 1/6 части периода выходной частоты, на протяжении которой направления токов остаются неизменными.

Токи управления соответствующих тиристоров 1 — 6 первого моста оставляют постоянно включенными; а токи управления соответстВующих тиристоров 11-16 второго моста включают только несколько ранее отключения источника 7 и лишь на время до появления в них тока. Изменение направления тока какой-либо иэ фаэ начинают перед очередным отключением транзистора 8 с от55 ключения тока управления тиристора первого моста, относящегося к переключаемой фазе и с включения тока управления двух тиристоров второго моста, относящихся к фазе с неизменяемым в данный отрезок времени направлением тока, после чего отконденсатор 9 будет заряжаться током Ib C направлением зарядной ЭДС Ес, указанном пунктирной стрелкой. После того, как с момента отключения транзистора 8 пройдет время переключения t> = 10+ te, может быть включен ток управления тиристора 2 и трэнзистора 8(Ь â€”; t>— время восстановления запирающих свойств тиристоров). При этом должен остаться включенным тиристор 3, через который будет протекать суммарный ток фаз А, С. Таким образом, при новой комбинации направлений токов оказываются включенными в первом мосте тиристоры 2, 6, 3, с включением которых и транзистора 8 конденсатор 9 с зарядной ЭДС Ес будет разряжаться по цепи: источник 7 — конденсатор 9— тиристор 13 — фаза  — фаза А, фаза С— тиристор 2, тиристор 6 — транзистор 8—

20 источник 7, При этом через тиристор 3 со включенным током управления ток Ib протекать не будет, так как этот тиристор оказывается смещенным ЭДС Ес через тиристор

13 в непроводящем направлении. При разряде конденсатора до 0 тиристор 3 включается в цепь суммарного тока, а тиристор 13 с отключенным ранее током управления из этой цепи выключается (если используемые вентиль 17 и тиристор 11-16 не обладают

30 достаточным быстродействием, параллельно вентилю 17 должен быть включен конденсатор с токоограничивающим резистором, воспринимающий последовательно с конденсаторами 9, 10 энергию са1820987 ключают транзистор 8. После истечения времени заряда конденсатора и времени восстанбвления запирающих свойств отключенного тиристора первого моста включают ток управления противофазного ему тиристора и транзистор 8, замыкающий цепь источника 7.

Определение алгоритма управления тиристорами 11-16 второго моста в каждую указанную 1/6 часть периода выходной частоты при формировании синусоидальных токов двух фаз одинакового направления, а значит и синусоидального суммарного тока третьей фазы основывается для каждой иэ этих двух фаз на чередовании быстрого спада тока при введении в цепь тока самоиндукции одного из конденсаторов 9, 10 и медленного спада при введении в эту цепь обратного вентиля 17. Такое формирование возможно, поскольку при каждом отключении транзистора 8 выбор режима спада тока для одной из этих двух фаз может быть.произведен независимо.от другой фазы.

Обратимся теперь к сопоставлению предложенного электропривода с электроприводом-прототипом (фиг.23. Злектропривод по фиг. T обладает перед электроприводом-прототипом следующими преимуществами: а) меньшая стоимость.

Силовой транзистор.для. работы в цепях выпрямленного сетевого напряжения (например, 540 В), значительно дороже тиристора на ту же проходную мощность, В злектроприводе-прототипе номинальное напряжение конденсатора должно быть выбрано приблизительно на величину сетевого напряжения большим номинального напряжения каждого из конденсаторов 9, 10. В электроприводе-прототипе шесть быстродействующих обратных вентилей, в предложенном — один. В случае использования небыстродействующих вентилей каждый иэ этих шести вентилей должен быть шунтирован своей цепочкой "конденсатор-резистор". Поэтому суммарная стоимость тельность которого равна времени восстановления запирающих свойств тиристора 1. в) большая надежность. Это вытекает из пп.а), б).

Формула изобретения

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий источник постоянного тока, соединенный через полупроводниковый ключ с соответствующими по полярности входными выводами первого тиристорного моста, выходные выводы которого соединены пофазно с выходными выводами второго вентильного моста и с выводами обмотки

35 двигателя, 0 т лича ю щийся тем, что, с целью снижения стоимости, габаритов и повышения надежности, в качестве вентилей второго моста использованы тиристоры, входные выводы первого тиристорнога мос40 та соединены конденсаторами с одноименными входными выводами, положительным и отрицательным, второго моста. между которыми включен введенный обратный вентиль. элементов схемы по фиг.1 будет ниже, чем по фиг.2. б) более простой алгоритм управления.

В электроприводе-прототипе (фиг,2) слож5 ны операции по введению в цепь тока самоиндукции конденсатора 20. Пусть конденсатор, например, надо ввести в цепь фазы А. Для этого необходимо отключить транзистор 19, чем вывести из цепи тока

10 фазы А тиристор 1. При этом ток замкнется по цепи: фаза А — фаза С вЂ” тиристор 6— транзистор 8 — вентиль 22 — фаза А. После восстановления запирающих свойств тиристора 1 необходимо снова включить транзи15 стор 19, чтобы при последующей операции не прерывать !ь,и лишь затем отключить транзистор 8, вводя в цепь тока i> конденсатор по цепи; фаза А — фаза С вЂ” вентиль 25— конденсатор 20- вентиль 22 — фаза А. Таким

20 образом, необходимо лишнее по сравнению с фиг.1 отключение транзистора 19, дли1820987

Eg

Риг,/

Составитель P.Äàâûäîâ

ТехредМ.Моргентал . Корректор М.Петрова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2044 Тираж - . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж 35, Раушсквя наб„4/5