SU1229937A1 - Variable-frequency electric drive with braking unit - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и представл ет собой частот- но-регушруемьгй электропривод с блоком торможени . Цель изобретени  - уменьшение габаритов блока торможени  Н расширение диапазона регулируемого торможени . Частотно-регулируемый электропривод с блоком торможени  содержит трехфазную асинхронную машину I, подключенную к автономному инвертору 2 напр жени , конденсатор 3 и блок 4 торможени . Кон- (Л ND tC СО ;о со The invention relates to electrical engineering and is a frequency-controlled electric drive with a braking unit. The purpose of the invention is to reduce the size of the braking unit H to expand the range of adjustable braking. The frequency-controlled electric drive with a braking unit contains a three-phase asynchronous machine I connected to an autonomous inverter 2 voltage, a capacitor 3 and a braking unit 4. Kon- (L ND tC WITH; o with

Description

денсатор 3 включен параллельно выход источника 9 посто нного тока, сое- диненного с входом инвертора 2 напр жени . Блок 4 торможени  состоит из мостового выпр мител  С двум  группами управл ющих вентилей 5, 6 и двух групп тормозных резисторов 7, 8. Диагональ переменного тока выпр мител  соединена с выходом инвертора 2, а его выход посто нного тока - с входом инвертора 2 встречно пол рности источника 9 посто нногоThe sensor 3 is connected in parallel with the output of the source 9 of direct current connected to the input of the inverter 2 voltage. The braking unit 4 consists of a bridge rectifier. With two groups of control valves 5, 6 and two groups of brake resistors 7, 8. The diagonal of the AC rectifier is connected to the output of inverter 2, and its DC output is to the input of the inverter 2 oppositely the source of the source 9 constant

1one

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в различных отрасл х промышленности и транспорта, в частности на контактном и автономном электрическом - подвижном составе с асинхронными короткозамкнутыми двигател ми и преобразовател ми частоты.The invention relates to electrical engineering and can be used in various sectors of industry and transport, in particular, on contact and autonomous electric rolling stock with asynchronous short-circuited motors and frequency converters.

Цель изобретени  - уменьшение габаритов блока торможени  и расширение диапазона регулируемого торможени  .The purpose of the invention is to reduce the size of the braking unit and to expand the range of adjustable braking.

На фиг. 1 представлена принципи- .альна  схема частотно-регулируемого электропривода с блоком торможени  и автономным инвертором напр жени i на фиг. 2 - то же, с блоком торможени  и автономным инвертором тока на фиг. 3 - блок-схема устройства дл  регулировани  тормозного режима на фиг. 4 - совмещенные тормозные характеристики электропривода и регулировочные характеристики тормозного резистора.FIG. Figure 1 shows the principle-frequency diagram of a variable-frequency drive with a braking unit and an autonomous voltage inverter i in FIG. 2 is the same with a braking unit and an autonomous current inverter in FIG. 3 is a block diagram of the brake control device of FIG. 4 - combined brake characteristics of the electric drive and adjustment characteristics of the brake resistor.

Частотно-регулируемый электропривод с блоком торможени  (фиг. 1) содержит трехфазну ю асинхронную машину 1, подключенную к автономному инвертору 2 напр жени  с конденсатором 3 на входе, блок 4 торможени , состо щий из мостового управл емого выпр мител , имеющего две группы управл емых вентилей 5 и 6 и группы, тормозных резисторов 7 и 8, выполненных последовательно с вентил ми 5 и 6. Выходные зажимы мостового управл емого выпр мител  включены на зажимы подключени  источника 9 посто нного тока встречно пол рности последнегоA frequency-controlled electric drive with a braking unit (Fig. 1) contains a three-phase asynchronous machine 1 connected to an autonomous voltage inverter 2 with a capacitor 3 at the input, the braking unit 4 consisting of a bridge controlled rectifier having two groups of controlled valves 5 and 6 and groups, brake resistors 7 and 8, made in series with valves 5 and 6. The output terminals of the bridge controlled rectifier are connected to the terminals of the connection of the direct current source 9 9 opposite polarity

тока. Резисторы 7, 8 включены по- следовательно с соответствующими вентил ми 5, 6 и их число выбирают равным числу вентилей выпр мител . Это улучшает токораспределение между вентил ми инвертора, упрощает схему тормозного блока. Благодар  поддержанию посто нной суммы токов в тормозных резисторах в определенном диапазоне скоростей ниже номинальной поддерживаетс  посто нный тормоз ной момент. 4 ил.current. Resistors 7, 8 are connected in series with the corresponding valves 5, 6, and their number is chosen equal to the number of rectifier gates. This improves the current distribution between the inverter valves, simplifies the design of the braking unit. By maintaining a constant amount of current in the braking resistors in a certain speed range below the nominal, a constant braking torque is maintained. 4 il.

На фиг. 2 приведена схема с использованием инвертора, дл  которого характерно наличие дроссел  10 на входе инвертора 2. В этом случаеFIG. 2 shows a circuit using an inverter, which is characterized by the presence of drossel 10 at the input of the inverter 2. In this case

5 входные зажимы мостового управл емо- го выпр мител  блока 4 переключени  включены согласно с зажимами пол рности источника 9 посто нного тока.The 5 input terminals of the bridge controlled rectifier of the switching unit 4 are connected in accordance with the terminals of the polarity of the direct current source 9.

Блок-схема устройства дл  регули- 0 ровани  тормозного режима (фиг. 3) ;дополнительно содержит компаратор 11, задатчик 12 тормозного режима, .формирователи 13 и 14 импульсов, транс форматор .15 тока, в котором объеди-The block diagram of the device for adjusting the braking mode (Fig. 3); additionally contains a comparator 11, a braking mode adjuster 12, pulse formers 13 and 14, a current transformer .15, in which

5 нены два элемента - датчики тока и суммирующий элемент, при этом первичные обмотки трансформатора тока образованы проводниками, подключающими тормознзпо группу 8 к положитель0 ному полюсу источника 9, а тормозную группу 7 - к отрицательному полюсу источника 9. Выход трансформатора 15 тока подключен непосредственно к входу компаратора 11, второй вход которого соединен с задатчиком 12 тормозного режима, а выход через формирователь 13 - к управл ющим электродам тиристоров группы 5. Дополнительный выход задатчика 5 тормоз0 ного режима через формирователь 14 подключен к управл ющим электродам тиристоров группы 6. 5 there are two elements - current sensors and summing element; the primary windings of the current transformer are formed by conductors connecting the brake group 8 to the positive pole of the source 9, and the brake group 7 to the negative pole of the source 9. The output of the current transformer 15 is connected directly to the input the comparator 11, the second input of which is connected to the brake mode setting unit 12, and the output through the driver 13 to the control electrodes of the thyristors of group 5. An additional output of the brake status setting device 5 via the phy tors, 14 connected to the control electrodes of the thyristors 6 groups.

Частотно-регулируемый электропривод (фиг. I) работает следующим об5 разом.The variable frequency drive (Fig. I) works as follows.

Регулирование величины эквивалентного сопротивлени  тормозного резистора осуществл етс  за счет изменени  длительности проводимости управ$The adjustment of the equivalent resistance of the braking resistor is carried out by varying the duration of the control conductivity.

л емых вентилей, управление которыми осзпцествл етс  по алгоритму управлени  тиристорами инвертора 2. Энерги  торможени  асинхронной машины через группу обратных диодов инвертора 2 и группы управл емых вентилей 5 и 6 поступает в группы тормозных резисторов 7 и 8, где превращаетс  в тепло . Входное напр жение инвертора измен етс  в соответствии с кривой 16 (фиг. 4 ).controlled valves, which are controlled by the inverter 2 thyristor control algorithm. The braking energy of the asynchronous machine through the inverter 2 reverse diode group and the controlled valve group 5 and 6 enters the braking resistor groups 7 and 8, where it is converted into heat. The input voltage of the inverter varies according to curve 16 (Fig. 4).

На фиг, 4 показаны кривые 17-19, показывающие соответственно изменение момента, величины тормозного сопротивлени  и коэффициента заполнени  К. в функции относительного изменени  скорости п ,Fig. 4 shows curves 17-19 showing, respectively, the variation in torque, the magnitude of the braking resistance and the fill factor K. as a function of the relative change in velocity n,

Если группа тиристоров, например 6, посто нно включена, а угол включени  тиристоров группы 5 мен етс  в широком диапазоне, то при полностью открытых тиристорах группы 5 () обеспечиваетс  параллельное соединение трех тормозных резисторов . При равенстве величин их сопро- тивлений, при п 0,33 и п 3 регул тор полностью открыт и R 0,33. Тормозной момент М измен етс  в соответствии с кривой 20 (фиг. 4fl). Величины тормозного сопротивлени  мен ютс  по кривой 21, а Kg - по кривой 22 (фиг. 4Б).If the group of thyristors, for example 6, is constantly switched on, and the switching on angle of the thyristors of group 5 varies in a wide range, then with fully open thyristors of group 5 (), three braking resistors are connected in parallel. With equal values of their resistances, with n 0.33 and n 3, the regulator is fully open and R 0.33. Braking torque M varies according to curve 20 (Fig. 4fl). The values of braking resistance vary along curve 21, and Kg - along curve 22 (Fig. 4B).

При использовании в электроприводе инверторов тока напр жение на вхоWhen using current inverters in an electric drive, the voltage at the input

де инвертора в тормозном режиме мен -35 сто нный тормозной момент.de inverter in the braking mode men -35 stand for the braking torque.

ет пол рность, поэтому дл  передачи энергии асинхронной машины 4 в тор- мозные резисторы 8 и 7 группа управл емых вентилей 6 и 5 включаютс  так как показано на фиг. 2, т.е. в отли- чие от привода с инвертором напр жени , группы тормозных резисторов 8 и 7 включаютс  между одноименными полюсами источника 9 посто нного напр жени  и мостового выпр мител , образованного тиристорными группами 6 и 5.polarity, therefore, to transfer the energy of the asynchronous machine 4 to the brake resistors 8 and 7, the group of controlled gates 6 and 5 are turned on as shown in FIG. 2, i.e. In contrast to the inverter drive, the brake resistor groups 8 and 7 are connected between the same poles of the constant voltage source 9 and the bridge rectifier formed by the thyristor groups 6 and 5.

Дл  реализации тормозной характеристики (фиг. 4а) в диапазоне рассмотрим устройство (фиг, 3), работающее следующим образом.To implement the braking characteristic (Fig. 4a) in the range, consider the device (Fig, 3), working as follows.

При переходе электропривода в тормозной режим по сигналу задатчи- ка 12 формировател  13 и 14 перевод т группы тиристоров 6 и 5 в режим .работы мостового выпр мител  с фазовым управлением. Одновременно на вход компаратора 1I подаетс  напр When the electric drive goes to the braking mode by a signal from the setpoint 12 of the driver 13 and 14, the groups of thyristors 6 and 5 are switched to the phase rectifier operation mode of the bridge rectifier. Simultaneously to the input of the comparator 1I is fed

жение, соответствующее току I, протекающему по группам тормозных резисторов 8 и 7 при заданном максимальном напр жении на входе инвертора Ud,,the current corresponding to the current I flowing through the groups of brake resistors 8 and 7 at a given maximum voltage at the input of the inverter Ud,

т y jsajse.- о Rt y jsajse.- o R

TOTO

где сопротивление тормозного резистора, выбираемое на основании соотношени where the resistance of the braking resistor is selected based on the ratio

,гg

RT RT

-До-Before

yd JHCIJCCyd JHCIJCC

lelTlelT

где FT- - максимальна  мощностьwhere FT- is maximum power

Р ««ксПри п -с 1 напр жение на входе инвертора з меньшаетс  (крива  16, фиг. 4а), значение тока через тор- мозные резисторы становитс  меньше 1д. При зтом компаратор 11 через формирователь 13 включает управл емую группу 5 и измен ет угол открыти  тиристоров до тех пор, пока сигнал тока с датчика I 5 -не станет 1 . Компаратор дает команду на прекращение изменени  угла регулировани . Таким образом, каждому значению п соответствует определенный коэффициент заполнени  регул тора. P «« kcPri p −c 1 the voltage at the input of the inverter 3 decreases (curve 16, fig. 4a), the value of the current through the braking resistors becomes less than 1e. In this case, the comparator 11 through the imaging unit 13 turns on the controlled group 5 and changes the opening angle of the thyristors until the current signal from the I 5 sensor becomes 1. The comparator gives the command to stop the change of the control angle. Thus, each value of n corresponds to a certain fill factor of the controller.

Благодар  поддержанию посто нной суммы токов в тормозных резисторах в определенном диапазоне скоростей ниже номинальной поддерживаетс  поТехнико-экономическа  эффективность предлагаемого частотно-регулируемого электропривода состоит в уменьшении износа механических тормозов и повьш1ении производительности транспортных средств за счет расширени  области действи  электрического торможени , в уменьшении габаритов , стоимости за счет упрощени  схемы тормозного блока, улучшени  токораспределени  между венуи- л ми инвертора.By maintaining a constant amount of currents in the brake resistors in a certain speed range below the nominal, the technical and economic efficiency of the proposed variable-frequency electric drive is reduced in reducing the wear of mechanical brakes and increasing the performance of vehicles by reducing the size of the electric braking, reducing the size, cost over by simplifying the braking unit circuit, improving current distribution between the inverter venules.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Частотно-регулируемый электропривод с блоком торможени , содержащий трехфазную асинхронную машину, подключенную к автономному инвертору , блок торможени , состо щий из мостового управл емого выпр мител  и тормозных резисторов, отличающийс  тем, что, с цельюA frequency-controlled electric drive with a braking unit, comprising a three-phase asynchronous machine connected to an autonomous inverter, a braking unit consisting of a bridge controlled rectifier and braking resistors, characterized in that уменьшени  габаритов и расширени  диапазона регулируемого торможени , число т ормозных резисторов выбираютreducing the size and expansion of the adjustable braking range, the number t of brake resistors is chosen 12299371229937 рав рав посrav rav pic равным числу вентилей мостового управл емого выпр мител  и включают их последовательно с ними.equal to the number of gates of the bridge controlled rectifier and include them in series with them. фиг.Зfig.Z О 0.33 0.5 1About 0.33 0.5 1 SoSo Составитель В.Тарасов Редактор Н.Марголина Техред М.Ходанич Корректор Л.ПатайCompiled by V.Tarasov. Editor N. Margolina Tehred M. Khodanych Proofreader L. Patay Заказ 2458/58 Тираж 63 ПодписноеOrder 2458/58 Circulation 63 Subscription ВНИЖИ Государственного комитета СССРVNIZHI State Committee of the USSR nd делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушска  наб., д. 4/5nd cases of inventions and discoveries 4/5, Raushsk nab., Moscow, 113035 Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4 фиг. 4FIG. four