RU105095U1 - Устройство для управления асинхронным двигателем - Google Patents
Устройство для управления асинхронным двигателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU105095U1 RU105095U1 RU2010153336/07U RU2010153336U RU105095U1 RU 105095 U1 RU105095 U1 RU 105095U1 RU 2010153336/07 U RU2010153336/07 U RU 2010153336/07U RU 2010153336 U RU2010153336 U RU 2010153336U RU 105095 U1 RU105095 U1 RU 105095U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converters
- voltage
- phase alternating
- circuit
- input
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Устройство для управления асинхронным двигателем транспортного средства, содержащее преобразователи постоянного напряжения в трехфазные напряжения с регулируемыми раздельно для каждого из преобразователей амплитудой и частотой, причем входы преобразователей постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение подключены к выходу реверсивного выпрямителя, вход реверсивного выпрямителя подключен к выводам обмотки собственных нужд тягового трансформатора, трансформатор соединен с контактной сетью однофазного переменного тока, а реверсивный выпрямитель образован по мостовой схеме, в каждом плече которой включен IGВТ-транзистор и встречно-параллельно ему включен диод, отличающееся тем, что в цепи однофазного переменного тока на входе реверсивного выпрямителя установлен дроссель, а в цепи постоянного напряжения установлен LC фильтр и конденсатор, общий для всех преобразователей частоты.
Description
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для преобразования энергии переменного тока на входе в энергию переменного тока на выходе с промежуточным преобразованием в постоянный ток. Полезная модель предназначена для преобразования однофазного переменного напряжения в трехфазные переменные напряжения, регулируемые по величине и частоте, для управления асинхронными двигателями транспортного средства (например, электровоза переменного тока 3ЭС5К).
Известны различные устройства для управления асинхронным двигателем, обеспечивающие преобразование однофазного переменного напряжения в трехфазное напряжение с регулируемой частотой для питания электродвигателей переменного тока. Известно устройство [1] для управления асинхронным двигателем на запираемых тиристорах, состоящее из двух сетевых четерехквадрантных регуляторов, подключенных к тяговым обмоткам трансформатора, питающих промежуточное звено постоянного напряжения, и импульсного инвертора. Схемные компоненты четырех фаз регулятора и трех фаз инвертора вместе с частью конденсаторов промежуточного звена смонтированы в отдельные блоки. На фиг.1 приведена схема данного устройства.
Недостатками этого устройства являются значительные потери на переключение самозапирающихся тиристоров, а также большие потери в системе управления, что приводит к повышенным затратам на охлаждение и снижению КПД преобразователя.
Известно устройство для управления асинхронным двигателем [2], состоящее из входного диодного выпрямителя, регулятора напряжения в звене постоянного тока и инвертора на IGBT-транзисторах.
На фиг.2 представлена схема данного устройства.
Недостатком данного устройства является сравнительно низкое значение входного коэффициента мощности системы из-за искажения синусоидальности входного тока. Это требует введения пассивных фильтров высших гармоник во входных цепях системы, что приводит к увеличению массогабаритных показателей и возможности возникновения резонансных явлений.
Известен матричный преобразователь частоты [3].
На фиг.3 приведена схема данного преобразователя. Он выполняется на 9-ти двунаправленных ключах, которые способны подключать любую из трех фаз входного напряжения к любой из трех фаз нагрузки.
Недостатком данного устройства является сложность, большое количество ключевых элементов, возникновение больших перенапряжений на полупроводниковых полностью управляемых ключевых элементах в моменты прерывания ими тока в ветвях схемы с индуктивными элементами. Ограничение величины перенапряжений, возникающих при размыкании ключей, приводит к неизбежному усложнению схемы дополнительными элементами для ограничения напряжения и к дополнительным потерям.
Наиболее близким к заявленному объекту по технической сущности является устройство для управления асинхронными двигателями (ШПЧ-150), которое предназначено для преобразования однофазного переменного напряжения в частотно регулируемые трехфазные переменные напряжения для питания асинхронных двигателей вспомогательных машин электровоза, состоящее из 3-х блоков трехфазных инверторов, выполненных на IGBT-модулях, и входного стабилизированного блока тиристорного выпрямителя напряжения, построенного по однофазной мостовой схеме.
Недостатками данного устройства являются невозможность поддержания постоянной величины напряжения в звене постоянного тока при пониженном напряжении в контактной сети, и отсутствие возможности перехода преобразователя в режим рекуперации в случае если двигатель переходит в генераторный режим.
Задачи полезной модели - обеспечение стабилизации оптимальной величины напряжения в звене постоянного тока при значительном понижении величины входного напряжения относительно номинального, при этом заявляемая модель должна обладать возможностью перехода в режим рекуперации, в случае если двигатель переходит в генераторный режим, что улучшает энергетические и динамические свойства преобразователя
Поставленные задачи достигаются тем, что в предлагаемом устройстве для управления асинхронным двигателем, содержащем преобразователи постоянного напряжения в трехфазные напряжения с регулируемыми раздельно для каждого из преобразователей амплитудой и частотой, и активный реверсивный выпрямитель, построенный по однофазной мостовой схеме на IGBT-модулях, подключенный к выводам вторичной обмотки тягового трансформатора, в цепь однофазного переменного тока на входе реверсивного выпрямителя вводится дроссель, а в цепь постоянного напряжения устанавливается LC фильтр и конденсатор, общий для всех преобразователей частоты.
На фиг.4 представлена схема предлагаемого устройства для управления асинхронным двигателем. Активный реверсивный выпрямитель, подключенный к выводам вторичной обмотки трансформатора, образован по однофазной мостовой схеме на 4-х IGBT транзисторах (2, 3, 4, 5) и включенных встречно-параллельно к ним обратных диодах (6, 7, 8, 9). В цепи однофазного переменного тока на входе реверсивного выпрямителя установлен дроссель 1, а в цепи постоянного напряжения установлен LC фильтр 10, настроенный на частоту 100 Гц, предназначенный для подавления второй гармоники напряжения, и конденсатор 11, необходимый для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, общий для всех преобразователей частоты.
Через выпрямитель от обмотки собственных нужд тягового трансформатора питаются преобразователи постоянного напряжения в трехфазные напряжения, регулируемые по величине и частоте, которые образованы по трехфазной инверторной схеме, в каждое плечо которой включен IGBT-транзистор и встречно-параллельно ему включен диод. IGBT-транзисторы управляются широтно-импульсными сигналами, модулированными по синусоидальному закону.
Реверсивный выпрямитель работает следующим образом: в течение положительного полупериода входного напряжения работает диагональная пара обратных диодов 6-9, ток от питающей сети протекает последовательно через дроссель 1, обратный диод 6, нагрузку и обратный диод 9 при этом транзисторы 2, 3 и 5 находятся в закрытом состоянии. Транзистор 4 работает в импульсном режиме. Диоды 6 и 9, отсекают нагрузку и конденсатор фильтра 11 от ключа в нужные моменты времени: когда транзистор 4 открыт, ток протекает через дроссель, запасая в нем энергию, диоды при этом блокируют нагрузку и не позволяют конденсатору фильтра 11 разряжаться через открытый транзистор. В этот момент ток в нагрузку поступает только от конденсатора 11. Далее, когда транзистор 4 запирается, энергия, запасенная дросселем 1, отдается в нагрузку, при этом выходное напряжение оказывается больше входного. Системой управления контролируется напряжение на выходе и регулируется скважность транзистора. В течение отрицательного полупериода входного напряжения происходят аналогичные процессы, но в этот момент работает пара обратных диодов 7-8 и транзистор 5, а остальные обратные диоды и транзисторы находятся в закрытом состоянии. Таким образом, выпрямитель сочетает в себе функции повышающего регулятора, что позволяет поддерживать величину оптимального напряжения в звене постоянного напряжения при значительном понижении величины входного напряжения относительно номинального.
Использование в предлагаемом устройстве активного реверсивного выпрямителя, построенного по однофазной мостовой схеме, в каждом плече которой включен IGBT-транзистор и встречно-параллельно ему включен диод, и преобразователей постоянного напряжения в трехфазные напряжения, регулируемые по величине и частоте, которые образованы по трехфазной инверторной схеме, в каждое плечо которой включен IGBT-транзистор и встречно-параллельно ему включен диод, позволяет обеспечить переход устройства в режим возврата энергии в сеть в момент, когда асинхронный двигатель переходит в генераторный режим. В этом случае реверсивный выпрямитель работает как инвертор напряжения, возвращая энергию в питающую сеть.
Источники информации:
1. «Железные дороги мира», ISSN 0321-1495, №4, 2006
2. В.Климов, А.Москалев «Трехфазные источники бесперебойного питания: схемотехника и технические характеристики», Электронные компоненты, №8, 2005
3. A.Alesina, M.Venturini «Analysis and Design of Optimum-amplitude Nine-switch Direct AC-AC Converters», IEEE Trans. on Power Electronics, vol.4, no.1, 1989;
Claims (1)
- Устройство для управления асинхронным двигателем транспортного средства, содержащее преобразователи постоянного напряжения в трехфазные напряжения с регулируемыми раздельно для каждого из преобразователей амплитудой и частотой, причем входы преобразователей постоянного напряжения в трехфазное переменное напряжение подключены к выходу реверсивного выпрямителя, вход реверсивного выпрямителя подключен к выводам обмотки собственных нужд тягового трансформатора, трансформатор соединен с контактной сетью однофазного переменного тока, а реверсивный выпрямитель образован по мостовой схеме, в каждом плече которой включен IGВТ-транзистор и встречно-параллельно ему включен диод, отличающееся тем, что в цепи однофазного переменного тока на входе реверсивного выпрямителя установлен дроссель, а в цепи постоянного напряжения установлен LC фильтр и конденсатор, общий для всех преобразователей частоты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153336/07U RU105095U1 (ru) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Устройство для управления асинхронным двигателем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010153336/07U RU105095U1 (ru) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Устройство для управления асинхронным двигателем |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU105095U1 true RU105095U1 (ru) | 2011-05-27 |
Family
ID=44735327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010153336/07U RU105095U1 (ru) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Устройство для управления асинхронным двигателем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU105095U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490778C1 (ru) * | 2012-04-10 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Электровыпрямитель" | Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока |
RU2548679C2 (ru) * | 2013-08-02 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Частотно-токовый электропривод и способ коммутации вентилей в его схеме |
RU2635663C1 (ru) * | 2016-07-11 | 2017-11-15 | Александр Вениаминович Рамат | Устройство регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя |
-
2010
- 2010-12-24 RU RU2010153336/07U patent/RU105095U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490778C1 (ru) * | 2012-04-10 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Электровыпрямитель" | Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока |
RU2548679C2 (ru) * | 2013-08-02 | 2015-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Частотно-токовый электропривод и способ коммутации вентилей в его схеме |
RU2635663C1 (ru) * | 2016-07-11 | 2017-11-15 | Александр Вениаминович Рамат | Устройство регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7848121B2 (en) | Advanced matrix converter and method for operation | |
EP2871760B1 (en) | Resistorless precharging | |
Grbovic et al. | The ultracapacitor-based regenerative controlled electric drives with power-smoothing capability | |
US10434882B2 (en) | Track-bound vehicle converter | |
Suresh et al. | A novel dual-leg DC-DC converter for wide range DC-AC conversion | |
WO2014028873A2 (en) | Dc to ac power converter | |
US9270192B2 (en) | Variable speed drive provided with a supercapacitor module | |
Pourmahdi et al. | Buck–boost common ground bridgeless PFC (CGBPFC) rectifies with positive/negative output | |
WO2015109094A1 (en) | Split phase power conversion apparatuses, methods and systems | |
KR20150067510A (ko) | 배터리용 충전 제어 장치 및 방법 | |
CA2853556C (en) | Double-rectifier for a multi-phase contactless energy transmission system | |
Bharatiraja et al. | Analysis, design and investigation on a new single-phase switched quasi Z-source inverter for photovoltaic application | |
CN109275354B (zh) | 用于利用单相源操作三相负载的***和方法 | |
Nerubatskyi et al. | Analysis of topologies of active four-quadrant rectifiers for implementing the INDUSTRY 4.0 principles in traffic power supply systems | |
RU105095U1 (ru) | Устройство для управления асинхронным двигателем | |
RU2732851C2 (ru) | Регулируемый повышающий выпрямитель напряжения | |
JP2012239309A (ja) | 電力変換装置 | |
RU2424612C1 (ru) | Устройство для управления скоростью асинхронного электродвигателя (варианты) | |
Menzi et al. | Novel S-Link Enabling Ultra-Compact and Ultra-Efficient Three-Phase and Single-Phase Operable On-Board EV Chargers | |
Suzuki et al. | Input power factor control of high-frequency-link AC/DC converter | |
RU2540110C2 (ru) | Обратимый преобразователь частоты | |
RU2399145C1 (ru) | Преобразователь частоты с явно выраженным звеном постоянного тока | |
RU63620U1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения | |
Stretch et al. | A stand-alone, split-phase current-sourced inverter with novel energy storage | |
Reznikov et al. | Power semiconductor switches for pulse power transformers with a modular and scalable architecture |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191225 |