Система підключення електричних приводів до живильної мережі

Реферат: Заявлена система підключення електричних приводів до ж ивильної мережі, до складу якої входять груповий вхідний випрямляч, підключений до трифазної мережі і з'єднаний на виході з накопичувальним конденсатором і шинами постійного струму, до яких підключена група електроприводів. Додатково система має підвищувальний перетворювач постійної напруги в постійну, керований автономний інвертор з широтно-імпульсною модуляцією з двосторонньою провідністю і систему керування. Система керування через керований автономний інвертор та підвищувальний перетворювач з'єднана з вхідним випрямлячем та шинами постійного струму. Вихід групового вхідного випрямляча підключено до шини постійного струму, а другій вихід підключено до підвищувального перетворювача постійної напруги в постійну, один з виходів якого з'єднаний з входом інвертора напруги, а другий вихід підключено до другої шини. Вхід інвертора напруги також з'єднано з другою шиною, а вихід підключений до трифазної мережі. Підвищувальний перетворювач постійної напруги в постійну, вхід якого підключено до накопичувального конденсатора, а вихід – до автономного інвертора напруги із широтно-імпульсною модуляцією, містить послідовно з'єднані дросель і повністю керований напівпровідниковий ключ, який також підключений до шини постійного струму і з'єднаний із другим виводом дроселя і анодом діода, катод якого з'єднаний з позитивним полюсом конденсатора, включеного в ланці постійного струму автономного інвертора напруги із широтно-імпульсною модуляцією. UA 102762 C2 (12) UA 102762 C2 UA 102762 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до багатодвигунних регульованих електроприводів змінного й постійного струму на основі автономних інверторів напруги Із широтно-імпульсною модуляцією, наприклад, у металургії, машинобудуванні й Інших галузях промисловості. Відомий регульований асинхронний електропривод, що містить вхідний випрямляч, фільтр, автономний IGBT інвертор напруги, електродвигун, вузли захисту й керування, гальмовий резистор [Калашников Б.Е. и др. Опыт разработки и внедрения IGBT-инверторов для асинхронного электропривода // Электротехника, 1998, № 7, С. 24-31]. Недолік: такий електропривод дозволяє реалізувати лише генераторне гальмування без повернення енергії в мережу, яка розсіюється у вигляді тепла на гальмовому резисторі, що приводить до додаткових втрат електроенергії. Зазначений недолік частково усувається в електроприводах з рекуперативним гальмуванням за допомогою реверсивного діоднотранзисторного вхідного випрямляча (активний випрямляч). Однак і в цьому випадку внаслідок двостороннього обміну енергією між двигуном і мережею, виникають додаткові втрати енергії в проводах, що підводять, вхідному випрямлячі, силовому трансформаторі Й інших елементах системи. Відома система багатодвигунного автоматизованого електропривода із загальними живильними шинами постійного струму [Белов М.П. и др. Автоматизированный электропривод современная основа автоматизации технологических процессов // Электротехника, 2003, № 5, С. 12-16], що містить груповий вхідний випрямляч, накопичувальний конденсатор, загальні живильні шини постійного струму, автоматизовані електроприводи на основі автономних інверторів напруги, гальмовий модуль. Недолік: надлишкова енергія накопичувального конденсатора розсіюється у вигляді тепла на гальмових резисторах, що викликає додаткові втрати електроенергії. В основу винаходу поставлена задача підвищення енергетичної ефективності системи багатодвигунного регульованого електропривода, у якому введенням нових елементів і зв'язків між ними акумульована енергія накопичувального конденсатора не розсіюється на гальмових резисторах, а використовується для керування якістю електроенергії, наприклад, компенсації реактивної потужності, пригнічення вищих гармонік, стабілізації напруги й ін., що знижує втрати електроенергії в електроприводах і підвищує ефективність її передачі. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій системі багатодвигунного електропривода із загальними живильними шинами постійного струму, до складу якої входять груповий вхідний випрямляч (1), підключений до трифазної мережі і з'єднаний на виході з накопичувальним конденсатором (2) і шинами постійного струму (3), до яких підключена група електроприводів (4N), згідно з винаходом введені: підвищувальний перетворювач (5) постійної напруги в постійну, керований автономний інвертор (6) з широтно-імпульсною модуляцією з двосторонньою провідністю і систему керування (7), при цьому система керування (7) через керований автономний інвертор (6) та підвищувальний перетворювач (5) з'єднана з вхідним випрямлячем (1) та шинами постійного струму (3), а вихід групового вхідного випрямляча (1) підключено до шини постійного струму, а другій вихід підключено до підвищувального перетворювача постійної напруги в постійну (5) один з виходів якого з'єднаний з входом інвертора напруги (6), а другий вихід підключено до другої шини, при цьому вхід інвертора напруги (6) також з'єднано з другою шиною, а вихід підключений до трифазної мережі, причому підвищувальний перетворювач (5) постійної напруги в постійну, вхід якого підключено до накопичувального конденсатора (2), а вихід до автономного Інвертора напруги із широтноімпульсною модуляцією (6), містить послідовно з'єднані дросель (8) і повністю керований напівпровідниковий ключ (9), який також підключений до шини постійного струму, який з'єднаний із другим виводом дроселя (8) і анодом діода (10), катод якого з'єднаний з позитивним полюсом конденсатора (11), включеного в ланці постійного струму автономного інвертора напруги із широтно-імпульсною модуляцією (6). На кресленні наведена електрична схема пропонованої системи підключення електричних приводів до живильної мережі. Система підключення електричних приводів до живильної мережі містить: груповий вхідний випрямляч 1, підключений з мережі змінного струму, до виходу якого підключений накопичувальний конденсатор 2, підключений до загальних живильних шин постійного струму 3, до яких підключені автоматизовані електроприводи 4-N, підвищувальний перетворювач постійної напруги в постійну 5, повністю керований автономний інвертор напруги із широтноімпульсною модуляцією 6, підключений до мережі змінного струму, Із системою керування 7. Підвищувальний перетворювач 5 постійної напруги в постійну, вхід якого підключено до накопичувального конденсатора 2, а вихід до автономного Інвертора напруги із широтноімпульсною модуляцією 6, містить послідовно з'єднані дросель 8 і повністю керованим 1 UA 102762 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 напівпровідниковим ключем 9, наприклад, тиристорний, анод якого з'єднаний із другим виводом дроселя 8 і анодом діода 10, катод якого з'єднаний з позитивним полюсом конденсатора 11, включеного в ланці постійного струму автономного інвертора напруги із широтно-імпульсною модуляцією 6. У пропонованому пристрої робота системи підключення електричних приводів до живильної мережі здійснюється в такий спосіб. При роботі електродвигунів у режимі рекуперативного гальмування акумульована в накопичувальному конденсаторі 2 енергія не розсіюється у вигляді тепла на гальмових резисторах, як це має місце в прототипі, а надходить на вхід підвищувального перетворювача 5 постійної напруги в постійну. Збільшена напруга з виходу перетворювача 5 надходить на вхід автономного інвертора напруги із широтно-імпульсною модуляцією, який залежно від керуючих сигналів, що формуються залежно від параметрів струму й напруги трифазної мережі, на виході системи керування 7 реалізує: компенсацію реактивної потужності й потужності викривлення, симетрирування навантаження, стабілізацію напруги на навантаженні й ін. Можлива також реалізація перерахованих функцій одночасно. При цьому усуваються втрати енергії на гальмових резисторах, підвищується енергетична ефективність передачі електроенергії й розширюються функціональні можливості багатодвигунного електропривода, що реалізує незалежне керування електроприводами і якістю електроенергії. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Система підключення електричних приводів до живильної мережі, до складу якої входять груповий вхідний випрямляч (1), підключений до трифазної мережі і з'єднаний на виході з накопичувальним конденсатором (2) і шинами постійного струму (3), до яких підключена група електроприводів (4N), яка відрізняється тим, що додатково має підвищувальний перетворювач (5) постійної напруги в постійну, керований автономний інвертор (6) з широтно-імпульсною модуляцією з двосторонньою провідністю і систему керування (7), при цьому система керування (7) через керований автономний інвертор (6) та підвищувальний перетворювач (5) з'єднана з вхідним випрямлячем (1) та шинами постійного струму (3), а вихід групового вхідного випрямляча (1) підключено до шини постійного струму, а другий вихід підключено до підвищувального перетворювача постійної напруги в постійну (5), один з виходів якого з'єднаний з входом інвертора напруги (6), а другий вихід підключено до другої шини, при цьому вхід інвертора напруги (6) також з'єднано з другою шиною, а вихід підключений до трифазної мережі, причому підвищувальний перетворювач (5) постійної напруги в постійну, вхід якого підключено до накопичувального конденсатора (2), а вихід - до автономного інвертора напруги із широтноімпульсною модуляцією (6), містить послідовно з'єднані дросель (8) і повністю керований напівпровідниковий ключ (9), який також підключений до шини постійного струму і з'єднаний із другим виводом дроселя (8) і анодом діода (10), катод якого з'єднаний з позитивним полюсом конденсатора (11), включеного в ланці постійного струму автономного інвертора напруги із широтно-імпульсною модуляцією (6). 2 UA 102762 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3