CS248917B1

CS248917B1 - Electrical AC Drive Drive Connection

Info

Publication number: CS248917B1
Application number: CS870284A
Authority: CS
Inventors: Nikolaj F Ilinskij; Vadim V Michailov; Vera E Platonova; Alexander Vegh; Neitus Liptak; Ladislav Borba
Original assignee: Nikolaj F Ilinskij; Vadim V Michailov; Vera E Platonova; Alexander Vegh; Neitus Liptak; Ladislav Borba
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1987-03-12

Abstract

Zapojenie elektrického striedavého měničového pohonu je určené na plynulú reguláciu rýchlosti otáčania asynchrónneho motora. Pozostáva z kaskády troj fázového indukčne-kapacitného obvodu, neriadeného mostíkového usměrňovače, prúdového striedača a asynchrónneho motora. Fázové statorové vinutia asynchrónneho elektromotora sú zapojené sériové. Ku každému fázovému statorovému vinutiu je připojený striedavý spínač. Prúdový striedač je jednofázový. Indukčně kapacítný obvod mění' vlastnosti trojfázového napaťového zdroja na vlastnosti trojfázového prúdového zdroja.The connection of the electric AC converter drive is intended for continuous regulation of the rotation speed of an asynchronous motor. It consists of a cascade of a three-phase inductive-capacitive circuit, an uncontrolled bridge rectifier, a current inverter and an asynchronous motor. The phase stator windings of the asynchronous electric motor are connected in series. An alternating switch is connected to each phase stator winding. The current inverter is single-phase. The inductive-capacitive circuit changes the properties of a three-phase voltage source into the properties of a three-phase current source.

Description

Vynález sa týká zapojenia elektrického striedavého měničového pohonu, kde sa rieši zapojenie statorového vinutia asynchrónneho motora a striedavých spínačov meniča.The invention relates to the wiring of an electric AC drive, where the wiring of the stator winding of an asynchronous motor and the AC switches of the converter is solved.

Z doteraz známých zapojení umožňujúcich riadiť rýchlosť otáčania asynchrónneho motora v širokom rozsahu je známe zapojenie, pozostávajúce z riadeného trojfázového usmérňovača, timivky a trojfázového prúdového striedača s vlastnou komutáciou, tj. nepriamy měnič frekven cie nebo měnič frekvencie s jednosměrným medziobvodom. Vyznačuje sa značným množstvom výkonových členov, zložitým riadením. Zložitosť znižuje spolahlivost prevádzky.From the prior art wiring to control the rotational speed of an asynchronous motor over a wide range, a wiring consisting of a controlled three-phase rectifier, a timepiece and a three-phase self-commutating three-phase inverter is known, i.e. an indirect frequency converter or DC link frequency converter. It is characterized by a large number of power members, complicated control. The complexity reduces the reliability of the operation.

Z technickej stránky a z hladiska dosiahnutých výsledkov je zariadeniu podlá tohto vynálezu najbližšie zariadenie, v ktorom sa používá elektrický obvod, meniaci napaťový zdroj na prúdový zdroj, neriadený usměrňovač na jeho výstupe a kaskádně zapojneý tyristorový striedač.In technical terms and in terms of results, the device according to the invention is the closest device in which an electrical circuit is used, converting the voltage source into a power source, an uncontrolled rectifier at its output, and a cascaded thyristor inverter.

Elektrický obvod, meniaci napaťový zdroj na prúdový zdroj a tyristorový striedač nedovolujú zostrojií v porovnaní s obvodom podlá tohto vynálezu jednoduchšie zariadenie. Okrem toho pri širokom rozsahu regulácie rychlosti otáčania motora narastá hmotnost a rozměry súčiastok tyristorového striedača.The electrical circuit, converting the power supply to the power supply and the thyristor inverter do not allow the construction of a simpler device compared to the circuit of the present invention. In addition, the weight and dimensions of the thyristor inverter components increase over a wide range of motor speed control.

Pokrok zapojenia elektrického striedavého měničového pohonu podlá vynálezu je v zjednodušení zapojenia a tým vo zvýšení spolehlivosti prevádzky elektrického měničového pohonu. Podstatou vynálezu je zapojenie statorového vinutia asynchrónneho motora k prúdovému striedaču, zapojenému na výstup mostíkového neriadeného usmérňovača prúdu trojfázového indúkčne-kapacltného obvodu, pričom fázové statorové vinutia asynchrónneho motora sú zapojené do série, prúdový striedač je jednofázový a paralelné ku každému fázovému statorovému vinutiu motota je zapojený riadený spínač. Indukčně kapacitný obvod je parametrickým meničom napatového zdroja na prúdový zdroj.The advancement of the wiring of the electric AC drive according to the invention is in simplifying the wiring and thus in increasing the reliability of the operation of the electric inverter drive. It is an object of the invention to connect the stator winding of an asynchronous motor to a current inverter connected to the output of a bridge uncontrolled current rectifier of a three-phase inductive-capacitor circuit, wherein the phase stator windings of the asynchronous motor are connected in series. controlled switch. The inductive capacitive circuit is a parametric converter of the voltage source to the current source.

Riadený striedavý spínač móže byt realizovaný dvomi antiparalelnými tyristormi.The controlled AC switch can be realized by two antiparallel thyristors.

Pre ohraničenie prepatí na statorovom vinuti motora móže byt paralelné ku každému fázovému vinutiu připojený obvod, pozostávajúci zo sériovo zapojeného odporníka a kondenzátora. Okrem toho, na ohraničenie komutačných prepatí možno na výstup jednofázového prúdového strie dača připojit paralelné vstup jednofázového mostíkového usmérňovača, na výstupe ktorého je paralelné zapojený odporník a kondenzátor.To limit the overvoltages on the stator winding of the motor, a circuit consisting of a series connected resistor and a capacitor can be connected in parallel to each phase winding. In addition, to limit the commutating surge voltages, a parallel input of a single-phase bridge rectifier can be connected to the output of a single-phase current inverter, at the output of which a resistor and a capacitor are connected in parallel.

Na připojených výkresoch je na obr. 1 bloková schéma elektrického měničového pohonu podlá vynálezu, na obr. 2 příklad realizácie konkrétného zapojenia elektrického měničového pohonu podlá vynálezu.In the accompanying drawings, FIG. 1 is a block diagram of an electrical converter drive according to the invention; and FIG. 2 shows an example of an embodiment of a particular electrical converter drive arrangement according to the invention.

V elektrickom pohone podlá obr. 1 a obr. 2, je k trojfázovej sieti 2 připojený trojfázový indukčne-kapacitný obvod 2, výstup ktorého je zapojený so vstupom neriadeného mostíkového usmérňovača _3· Výstup usmérňovača 3 je připojený na vstup jednofázového prúdového striedača 4, k výstupu ktorého sú sériové zapojené statorové vinutia jednotlivých fáz asynchrónneho motora 5, 5_, J7·In the electric drive according to FIGS. 1 and 2, a three-phase inductive-capacitor circuit 2 is connected to the three-phase network 2, the output of which is connected to the input of the uncontrolled bridge rectifier 3. The output of the rectifier 3 is connected to the input of a single-phase of which the stator windings of the individual phases of the asynchronous motor 5, 5_, J7 are connected in series.

K statorovým fázovým vinutiam 5, 6, T_ sú paralelné zapojené riadené striedavé spínače 8, 9, 10. Riadíace výstupy jednorázového prúdového striedača 4_ a riadených striedavých spínačov 8, 9, 10 sú připojené na blok riadenia elektrického měničového pohonu 11.Controlled alternating switches 8, 9, 10 are connected in parallel to the stator phase windings 5, 6, T. The control outputs of the disposable current inverter 4 and the controlled alternating switches 8, 9, 10 are connected to the control block of the electric inverter drive 11.

Příklad ukazuje, že riadené striedavé psínače 2' 2' Αθ ^m°žno realizovat pomocou dvoch antiparalelne zapojených tyristorov. Napr. striedavý spínač 8 je realizovaný antiparalelne zapojenými tyristormi 15 a 16 Na obr. 2 je ku každému fázovému statorovému vinutiu £, T_ a odpovedajúcim snímačom prúdu 12, 13, 14 paralelné připojený obvod, pozostávajúci zo sériové zapojeného odporníka a kondenzátora. Napr. paralelné k vinutiu 2 motora a snímačůThe example shows that the controlled alternating psínače 2 '2' ° ^m Αθ Jewish Community realized by two antiparallel connected thyristors. E.g. The alternating switch 8 is realized by antiparallel connected thyristors 15 and 16. In FIG. 2, a circuit connected to a series of resistor and capacitor is connected in parallel to each phase stator winding 8, T and the corresponding current sensors 12, 13, 14. E.g. parallel to the winding of 2 motor and sensors

Na obr. 2 je tíalej zapojený na výstupe jednofázového prúdového striedača 4, vstup jednofázového mostíkového usmerňovača 19, na výstupe ktorého je zapojený druhý kondenzátor 20 a druhý odpor 21.In FIG. 2, the output of the single-phase current inverter 4, the input of the single-phase bridge rectifier 19, is connected to the output of which a second capacitor 20 and a second resistor 21 are connected.

Činnost elektrického striedavého měničového pohonu je nasledovná: indukčně kapacitný měnič 2, pozostávajúci z tlmivky a batérie kondenzátorov, mění vlastnosti troj fázového napatového zdroja, ktoré má striedavá siet 2/ ^na vlastnosti trojfázového prúdového zdroja, z ktorého sa napája neriadený usměrňovač .3.The operation of the electric AC drive is as follows: an inductive capacitor 2, consisting of a choke and a capacitor battery, changes the properties of a three-phase power supply having an AC power supply 2 ^{to a} three-phase power supply from which the uncontrolled rectifier 3 is supplied.

Na výstupe usmerňovača 2 sa realizujú vlastnosti neriadeného prúdového zdroja a velkostou nemenný prúd jednofázového striedača £ sa mění na striedavý prúd s konštantnou amplitúdou, ktorého frekvencia je niekolkokrát vyššia ako frekvencia prúdov, formová: ých vo vinutiach 5., 2 elektrického motora.At the output of the rectifier 2, the properties of the uncontrolled current source are realized and the magnitude of the unchangeable current of the single-phase inverter 6 is transformed into an alternating current of constant amplitude, the frequency of which is several times higher than those.

Na formovaní prúdov v statorových vinutiach 5, £, 7 elektromotora používajú sa postupné riadené striedavé spínače 9, 10.In order to form currents in the stator windings 5, 6, 7 of the electric motor, sequentially controlled AC switches 9, 10 are used.

Pre změnu velkosti prúdu v statorovom vinutí 5 elektromotora v kladnej polperióde používajú sa iba zodpovedajúce kladné polperiódy prúdu jednofázového striedača 4., alebo ich část meraná od začiatku tej polperiódy rozopnutým stavom striedavého spínača 2· Záporné polperiódy prúdu jednofázového invertora £ sa prepúštajú mimo vinutia 5 elektromotora cez striedavý spínač j}, ktorý je přitom zapnutý.To change the magnitude of the current in the stator winding 5 of the electric motor in the positive half-period, only the corresponding positive current half-periods of the single-phase inverter 4, or a part thereof measured from the start of that half-period. via an alternating switch j which is switched on.

Keď sa pre změnu prúdu v statorovom vinutí 2 elektromotora v kladnej polaritě používá len časť kladnej polperiódy prúdu jednofázového striedača £, zvyšná část, odpočítávaná od začiatku kladnej polperiódy prúdu jednofázového tyristora £, prepúšta sa tiež cez spínací obvod 8^, ktorý je přitom tiež priepustný. Rovnakým sposobom sa dosahuje změna velkosti prúdu v statorovom vinutí 5 elektromotora v zápornéj polperióde.When only a part of the positive current half-phase of the single-phase inverter 6 is used to change the current in the positive-polarity stator winding 2 of the electric motor, the remainder subtracted from the start of the positive current half-phase of the single-phase thyristor 6 also passes through the switching circuit 8, . In the same manner, a change in the magnitude of the current in the stator winding 5 of the electric motor in the negative half-period is achieved.

Aby sa objasnil spósob formovania prúdov v statorových vinutiach S_, T_ elektromotora, sledujeme prácu spínacieho obvodu 8 na obr. 2, ktorý je tu realizovaný dvomi antiparalelne zapojenými tyrístormi 15 a 16. Kvóli jednoduchosti budeme předpokládat, že na začiatku sledovania deja niet prúdu vo vinutí J5 a třeba v ňom formovat prúd v smere vodivosti tyristora 15.To elucidate the formation of currents in the stator windings S, T_ of the electric motor, we follow the work of the switching circuit 8 in Fig. 2, which is implemented here by two antiparallel connected thyristors 15 and 16. For simplicity, we assume that J5 and to form a current in the direction of the conductivity of the thyristor 15.

Potom tyristor 15 musí byt nevodivý a tyristor 16 vodivý počas celej polperiódy prúdu jednofázového striedača 4, v ktorom tento prúd je, čo do směru, smerom priepustného prúdu tyristora 15, alebo časti tejto polperiódy, meranej od jej začiatku.Thereafter, the thyristor 15 must be non-conductive and the thyristor 16 must be conductive throughout the half-period of the current of the single-phase inverter 4, in which this current is in the direction of the forward current of the thyristor 15, or part thereof.

Přitom polperiódy prúdu jrdnofázového striedača _4 opačnej polarity sa prepúštajú mimo vinutia 2 elektromotora cez zapnutý tyristor 16, cez ktorý sa přitom uzatvára aj prúd vinutia 2 elektromotora, ktorý je vytvořený z energie elektromagnetického póla tohto vinutia.In this case, the half-currents of the current of the three-phase inverter 4 of opposite polarity are transmitted outside the motor winding 2 via the switched-on thyristor 16, through which the winding current 2 of the motor is also closed.

Ak pre formovanie prúdu vo vinutí 5 elektromotora v polaritě priepustného prúdu tyristora 15 sa použije len část príslušnej polperiódy prúdu jednofázového striedača _4, odčítavaná od začiatku tejto polperiódy, zvyšná část tejto polperiódy prúdu sa prepúšta mimo vinutia 5_ . elektromotora v dosledku zapnutia tyristora 15.If only a portion of the respective current half-period of the single-phase inverter 4 is subtracted from the beginning of this half-period, the remaining part of the current half-period is released outside the winding 5 to form the current in the electric motor winding 5. of the electric motor as a result of switching on the thyristor 15.

Na ohraničenie prepátí elektromotora pri formovaní prúdu v ňom sa paralelné k vinutiu 5 a snímačů prúdu 12 připojila siet, pozostávajúca z kondenzátora 17 a odporníka 18.A network consisting of a capacitor 17 and a resistor 18 has been connected in parallel to the winding 5 and the current sensors 12 to limit the overvoltages of the electric motor.

Formovanie prúdov vo vinutiach _6 a 7 elektromotora pomocou riadených striedavých spínačov jy a 10 sa realizuje obdobné. Fázový posun prúdov, formovaných v statorových vinutiach 5, 6_f £ elektromotora sa získává vhodným riadením striedavých spínačov 8, 9_, 10 pomocou riadiaceho bloku pohonu 11.The formation of currents in the windings 6 and 7 of the electric motor by means of the controlled AC switches 10 and 10 is similar. The phase shift of the currents formed in the stator windings 5, 6 £ _f of the electric motor is obtained by suitable control of the alternating switches 8, 9, 10 via the drive control block eleventh

Riadiace signály a signály potřebných spatných vázieb privádzajú sa na riadiaci blok pohonu 11. Kvólí zníženiu strát energie pri komutácii v jednofázovom prúdovom striedači £ a striedavých spínačoch 8, 3, 10 móže riadiaci blok 11 zaistit zníženie frekvencie prúdu striedača £ pri zniženi frekvencie prúdov, formovaných vo vinutiach 3, 6, 2 elektromotora.The control signals and the necessary feedback signals are applied to the control block of the drive 11. In order to reduce the power losses during commutation in the single-phase inverter 8 and the AC switches 8, 3, 10, the control block 11 can reduce the frequency of the inverter current. in windings 3, 6, 2 of electric motor.

Ako vidno z obr. 2, pre ohraničenie komutačných napatí k výstupu jednofázového prúdového striedača 4 móže byt připojený jednofázový mostíkový usměrňovač 19, na výstup ktorého sa zapojí kondenzátor 20 a rezistor 21.As can be seen in FIG. 2, a single-phase bridge rectifier 19 can be connected to the output of which a capacitor 20 and a resistor 21 are connected to limit the commutating voltages to the output of the single-phase current inverter 4.

Technicko-ekonomické výhody striedavého měničového pohonu podlá vynálezu v porovnaní se známými zariadeniami, ktoré majú podobné charakteristiky, získali sa použitím menšieho množstva komutujúcich súčiastok a preto aj jednoduchéieho a spolahlivejšieho rladiaceho obvodu.The technical-economic advantages of the AC drive of the present invention in comparison with known devices having similar characteristics were obtained by using a smaller number of commutating components and hence a simpler and more reliable control circuit.

Zvýšenie spolehlivosti práce elektrického měničového pohonu sa získává aj realizovaným spósobom formovania prúdov vo vinutiach elektrického motora, lebo aj vynechanie riadiaceho impulzu polovodičových spínačov spósobí len malú změnu tvaru vo vinutí motora.An increase in the reliability of the operation of the electric converter drive is also obtained by the method of forming currents in the windings of the electric motor, since the omission of the control pulse of the semiconductor switches causes only a small change in the shape in the motor winding.

Claims

A wiring of an alternating current electric drive comprising an electric motor whose stator phase windings are connected to a current inverter connected to the output of an uncontrolled bridge rectifier of a three-phase inductive capacitor, characterized in that the phase stator windings / 5, 6, 7) of the electric motor are connected the serial current inverter (4) is designed as a single-phase, with a controlled alternating switch (8, 9, 10) connected in parallel to each phase stator wave (5, 6, 7) of the electric motor.

2. The electric drive connection according to claim 1, characterized in that the controlled AC switch (8, 9, 107) consists of two antiparallel connected thyristors (15, 16).

3. The electric drive circuit as set forth in claim 1, wherein each phase stator winding (5, 6, 7) of the electric motor is connected in parallel with a circuit consisting of a series-connected first capacitor (17) and a first resistor (18).

4. The electric drive connection according to claim 1, characterized in that a single-phase bridge rectifier (19) input is connected to the output of the single-phase current inverter (4), the output of which is connected in parallel with a second resistor (20) and a second capacitor (21).