Реверсивний електропривід постійного струму

Реферат: Реверсивний електропривід постійного струму, до складу якого входять перший трифазний мостовий перетворювач, виконаний на IGBT-транзисторах зі зворотними діодами, до виходу якого під'єднаний конденсатор, дросель і послідовно з ним з'єднаний перший датчик струму, двигун постійного струму, на валу якого встановлений датчик швидкості, а послідовно з обмоткою якоря двигуна ввімкнений другий датчик струму, система керування, перший вхід якої з'єднаний з виходом датчика швидкості, другий - з виходом першого датчика струму, третій вхід - з виходом другого датчика струму, а перший вихід системи керування з'єднаний з затворами IGBT-транзисторів першого перетворювача. Перший перетворювач виконаний за схемою однофазного мостового перетворювача, з виходом якого з'єднаний датчик напруги конденсатора та реверсор, виконаний за схемою моста на чотирьох IGBT-транзисторах із зворотними діодами, до виходу якого під'єднаний двигун постійного струму, вихід датчика напруги конденсатора з'єднаний з четвертим входом системи керування, на п'ятий вхід якої надходить сигнал завдання на швидкість, а другий її вихід з'єднаний з затворами IGBTтранзисторів реверсора. UA 78593 U (54) РЕВЕРСИВНИЙ ЕЛЕКТРОПРИВІД ПОСТІЙНОГО СТРУМУ UA 78593 U UA 78593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана при розробці електроприводів при живленні двигуна від джерела струму. Відомий електропривід постійного струму, до складу якого входять трифазний мостовий регульований перетворювач, датчик струму, який контролює струм, що споживається із мережі, реверсор з'єднаний з виходом перетворювача, двигун постійного струму з'єднаний з виходом реверсора, датчик швидкості встановлений на валу двигуна, система керування з підлеглим контуром регулювання струму, перший вхід якої з'єднаний з виходом датчика швидкості, а другий з виходом датчика струму [Тиристорные электроприводы с реверсором. - М.: Энергия, 1997. - С. 43. Солодухо Я.Ю., Боголовский А.П., Плеханов С.Н., Шоруков А.Х.]. Недоліком відомого електроприводу є збільшені масогабаритні показники, за рахунок обов'язкової наявності силового трансформатора, генерування в мережу великий спектр гармонік, низький коефіцієнт потужності при зменшенні швидкості, низька надійність через наявність механічних контактів реверсора. Найбільш близьким до технічного рішення є реверсивний електропривід постійного струму, до складу якого входять перший трифазний мостовий перетворювач, виконаний на IGBTтранзисторах зі зворотними діодами, до виходу якого під'єднаний конденсатор, дросель і послідовно з ним з'єднаний перший датчик струму, двигун постійного струму, на валу якого встановлений датчик швидкості, а послідовно з обмоткою якоря двигуна ввімкнений другий датчик струму, система керування, перший вхід якої з'єднаний з виходом датчика швидкості, другий - з виходом першого датчика струму, третій вхід - з виходом другого датчика струму, а перший вихід системи керування з'єднаний з затворами IGBT-транзисторів першого перетворювача [Самчелеев Ю.П. Высокоэффективный электропривод постоянного тока электромагнитно совместимый с сетью / Ю.П. Самчелеев, И.С. Шевченко и др. // Сборник науч.трудов ДГТУ. Тем вып. Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. - Днепродзержинск: ДГТУ, 2007. - С. 159-160]. Недоліком відомого електропривода є складність, обумовлена наявністю трьох трифазних мостових перетворювачів, відповідно трьох дроселів і трьох датчиків фазних струмів, що споживаються з мережі. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення електроприводу шляхом виключення двох дроселів і двох датчиків струму та введення додаткового реверсора і датчика напруги конденсатора. Поставлена задача вирішується за допомогою того, що в реверсивному електроприводі постійного струму, до складу якого входять перший трифазний мостовий перетворювач, виконаний на IGBT-транзисторах зі зворотними діодами, до виходу якого під'єднаний конденсатор, дросель і послідовно з ним з'єднаний перший датчик струму, двигун постійного струму, на валу якого встановлений датчик швидкості, а послідовно з обмоткою якоря двигуна ввімкнений другий датчик струму, система керування, перший вхід якої з'єднаний з виходом датчика швидкості, другий - з виходом першого датчика струму, третій вхід - з виходом другого датчика струму, а перший вихід системи керування з'єднаний з затворами IGBT-транзисторів першого перетворювача, згідно з корисною моделлю, перший перетворювач виконаний за схемою однофазного мостового перетворювача, з виходом якого з'єднаний датчик напруги конденсатора та реверсор, виконаний на чотирьох IGBT-транзисторах із зворотними діодами, до виходу якого під'єднаний двигун постійного струму, вихід датчика напруги конденсатора з'єднаний з четвертим входом системи керування, на п'ятий вхід надходить сигнал завдання на швидкість, а другий її вихід з'єднаний з затворами IGBT-транзисторів реверсора. На фіг. 1 представлена схема запропонованого реверсивного електропривода постійного струму. На фіг. 2 показано процеси, які відбуваються в електроприводі. До складу реверсивного електропривода постійного струму входять однофазний мостовий перетворювач 1, з виходом якого з'єднані конденсатор 2, датчик напруги конденсатора 3 і реверсор 4, до виходу якого під'єднаний двигун постійного струму, на валу якого встановлений датчик швидкості 6, вхід перетворювача 1 з'єднаний з мережею через послідовно з'єднані дросель 7 і перший датчик струму 8, що споживається з мережі, другий датчик струму 9 в навантажені 5, система керування 10. Електропривід працює наступним чином. До початку роботи електропривода конденсатор повинен бути попередньо заряджений до напруги, що перевищує амплітуду напруги мережі для забезпечення надійної роботи перетворювача в режимі примусового формування синусоїдального струму, що споживається з мережі (полярність напруги Uc вказана на фіг. 1). Після того, як конденсатор буде заряджений, на вхід першого суматора 11 подається сигнал задання швидкості ωз. Під дією цього сигналу на виході регулятора швидкості 12 з'явиться 1 UA 78593 U 5 10 15 20 25 30 сигнал завдання на формування струму в якорі двигуна, одночасно цей сигнал надходить до логічного пристрою 13 для початку формування струму, що споживається із мережі з початковою амплітудою Іmз. В подальшому відбувається одночасно процес формування струму, що споживається із мережі і струму в навантаженні (в якорі двигуна). Принцип формування струму, що споживається із мережі полягає в тому, що попередньо заряджений конденсатор 2 вмикається або згідно з напругою мережі і тоді струм форсовано зростає, або зустрічно - і тоді струм форсовано зменшується. Зміна напрямку включення напруги конденсатора здійснюється в моменти, коли струм перевищує або стає менше заданого значення, що змінюється за синусоїдальним законом, на величину ширини петлі гістерезису релейного елемента 14, тобто в заданому струмовому "коридорі". Формування струму в навантажені здійснюється зміною полярності напруги конденсатора 2, що прикладається до навантаження завдяки реверсору 4. Відповідно струм або зростає, або зменшується по відношенню до заданого значення Із, а зміна полярності відбувається в моменти, коли струм перевищує або стає менше значення Із на величину ширини петлі гістерезису релейного елемента 15. При зміненні параметрів кола навантаження (наприклад Rн) або мережі (напруга U) виникає порушення балансу між потужністю двигуна і потужністю джерела живлення. Індикатором розбалансу є напруга Uc на конденсаторі 2. Різниця між заданим його значенням і дійсним значенням Uc у вигляді відповідного сигналу ΔUC з виходу суматора 16 буде додаватися до струму Із або відніматися від нього і цим корегувати амплітуду струму і з для відновлення балансу потужностей. Відповідне значення iз=Iзsinωt надходить на вхід суматора 17, порівнюється з дійсним значенням струму і результат порівняння надходить на вхід релейного елемента 14. На осцилограмах, що приведені на фіг. 2, наведені процеси розгону двигуна, рух зі сталою швидкістю, накидання-скидання навантаження та реверс двигуна. У всіх режимах cosφ=l (відсутність фазового зсуву між струмом і напругою мережі), а струм, що споживається з мережі, залишається близьким до синусоїдального. На осцилограмах видно, що електропривод не чутливий до дії такого збурення, як зменшення напруги мережі. Таким чином, електропривод у всіх режимах залишається електромагнітно сумісним з мережею та інваріантним до дії збурень при спрощеній системі керування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Реверсивний електропривід постійного струму, до складу якого входять перший трифазний мостовий перетворювач, виконаний на IGBT-транзисторах зі зворотними діодами, до виходу якого під'єднаний конденсатор, дросель і послідовно з ним з'єднаний перший датчик струму, двигун постійного струму, на валу якого встановлений датчик швидкості, а послідовно з обмоткою якоря двигуна ввімкнений другий датчик струму, система керування, перший вхід якої з'єднаний з виходом датчика швидкості, другий - з виходом першого датчика струму, третій вхід - з виходом другого датчика струму, а перший вихід системи керування з'єднаний з затворами IGBT-транзисторів першого перетворювача, який відрізняється тим, що перший перетворювач виконаний за схемою однофазного мостового перетворювача, з виходом якого з'єднаний датчик напруги конденсатора та реверсор, виконаний за схемою моста на чотирьох IGBT-транзисторах із зворотними діодами, до виходу якого під'єднаний двигун постійного струму, вихід датчика напруги конденсатора з'єднаний з четвертим входом системи керування, на п'ятий вхід якої надходить сигнал завдання на швидкість, а другий її вихід з'єднаний з затворами IGBTтранзисторів реверсора. 2 UA 78593 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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