УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ МНОГОФАЗНОЙ НАГРУЗКИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ МНОГОФАЗНОЙ НАГРУЗКИ


RU (11) 2041555 (13) C1

(51) 6 H02M5/27 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4831500/07 
(22) Дата подачи заявки: 1990.10.16 
(31) Номер конвенционной заявки: 557/89-7 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1989.02.17 
(33) Страна приоритета: CH 
(45) Опубликовано: 1995.08.09 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Патент РСТ N WO-90/054407, кл. H 02P 7/628, 1990. 2. Европейский патент N ЕР-0300872, кл. H 01H 9/00, 1989. 3. Патент Японии N 54144851, 6(1-238(1518), 1979. 4. Патент СССР N 680107, кл. H 02J 3/26, 1977. 5. Авторское свидетельство СССР N 775842, кл. H 02M 5/27, 1980. 
(71) Заявитель(и): Юроп Пейтент Лтд. (IE) 
(72) Автор(ы): Эдуард Джозеф Воет[DE] 
(73) Патентообладатель(и): Юроп Пейтент Лтд. (IE) 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ МНОГОФАЗНОЙ НАГРУЗКИ 

Использование: в качестве электроприводного устройства. Сущность изобретения: устройство содержит преобразователь частоты и дроссели, каждый из которых включен в соответствующую фазу между преобразователем частоты и нагрузкой и соединен с соответствующим конденсатором. Обмотки всех дросселей выполнены со средним выводом и намотаны в одном направлении и с одинаковым количеством витков на общем магнитопроводе. Размеры обмоток дросселей и магнитопроводы эквивалентны фильтру, отрегулированному на частоту и номинал пиковых выбросов преобразователя для их исключения. Средний вывод каждой обмотки соединен через соответствующий конденсатор с конденсаторами других фаз. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к устройству для питания многофазной нагрузки.

Такое устройство может использоваться, например, для обеспечения работы многофазного асинхронного электродвигателя в качестве нагрузки, то есть в качестве приводного устройства. Оно может использоваться, однако, в основном также во взаимосвязи с нагрузками с индукционными накопителями энергии, например, имеющими большую длину присоединительными линиями, магнитными вибраторами, пьезорезонаторами и т. п.

В случае приводного устройства с многофазным асинхронным двигателем в качестве нагрузки, нагрузка компонентов приводного устройства ухудшается в процессе эксплуатации, особенно при высоких величинах числа оборотов, что обусловлено главным образом недостатками электромагнитной системы асинхронного двигателя и/или подключенных полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя частоты. Это ухудшение остается несущественным до тех пор, пока еще не предъявляется требований к упомянутым высоким значениям числа оборотов и соответствующей динамике, а также пока не предъявляются требования к созданию предварительных условий для высокомощного крепления вала двигателя, в частности, с помощью магнитных узлов крепления. Из высокоскоростной приводной техники в настоящее время вытекают, однако, ужесточенные требования к динамике приводного устройства, в результате чего в дальнейшем оказывается недопустимым наличие магнитных сил, действующих на вал перпендикулярно. Из этого следует полностью иная, новая характеристика ротора асинхронного двигателя, в частности, применительно к его динамике, критическим величинам числа оборотов и нагрузке на подшипники. Такое приводное устройство известно, например, из патента [1]

То же справедливо также и в отношении упомянутых выше других нагрузок, а именно нагрузок с индукционными накопителями энергии, магнитными вибраторами, пьезорезонаторами и т. п.

Выход статического преобразователя частоты такого устройства, в частности, такого приводного устройства, является чувствительным к высоким электрическим пиковым величинам напряжения высокой частоты, в результате чего возникает необходимость в повышении надежности статического преобразователя частоты, а именно особенно при высокодинамических режимах работы с высоконасыщенными нагрузками, т е. при частой и быстрой смене потребности в энергии и направлении потока энергии (ускорение и торможение) при соответствующем нагружении диодов свободного хода статического преобразователя частоты посредством коммутационных процессов. Соответствующие меры защиты известного типа оказываются недостаточными для защиты полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя частоты; кроме того, они вырабатывают электрические потери и уменьшают, таким образом, коэффициент полезного действия устройства или приводного устройства.

К тому же недостатки электромагнитной симметрии нагрузки и преобразователя частоты в качестве нагрузки обуславливают подпирание нагрузки. Обусловленные этой нагрузкой усилия и неравномерности должны выдерживаться подпиранием и преодолеваться устройством, причем критические частоты не деформируются или не отфильтровываются. При использовании приводного устройства с многофазным асинхронным двигателем в качестве нагрузки недостатки электромагнитной симметрии асинхронного двигателя и статического преобразователя частоты действуют в качестве нагрузки на подшипники асинхронного двигателя. Обусловленные этой нагрузкой силы и неравномерности должны выдерживаться подшипниками и преодолеваться компонентами приводного устройства, причем критические величины числа оборотов не демпфируются и не отфильтровываются.

В области техники электрических фильтров, и например, из европейского патента [2] известно, что при трехфазном сетевом питании возникающие в форме пиков направления на фазовых линиях помехи подавляются с помощью катушек, которые намотаны в одном направлении на одном кольцевом сердечнике. В этой взаимосвязи, например, из патента Японии [3] известно использование выполненного для высоких частот монолитного кольцевого сердечника или ламельного сердечника типа U1.

В сфере высокомощного оборудования, например, из патента [4] известна компенсация нагрузки питающей среды с помощью поступающих от трехфазного выпрямителя импульсов по принципу трансформатора с использованием катушек, намотанных на одном общем сердечнике.

Такая техника не может быть до настоящего времени перенесена, однако, на многофазное запитывание нагрузки, которая управляется по частоте с помощью преобразователя частоты. В частности, эта техника не использовалась до настоящего времени применительно к многофазному запитыванию асинхронного двигателя, который управляется по частоте преобразователем частоты с целью его симметричной магнетизации. В диапазонах мощности, которые находились в распоряжении ранее, необходимость в таком использовании отсутствовала, так как недостатками электромагнитной симметрии многофазного асинхронного двигателя и/или преобразователя частоты пренебрегали при величинах числа оборотов, которые могли быть достигнуты ранее, и при достижимой до настоящего времени динамике приводных устройств: асимметричные силы являются при небольших величинах числа оборотов и ограниченной динамике приводного устройства настолько незначительными, что ими можно пренебречь. Эта ситуация меняется при переходе к сверхскоростным приводам с квадратом окружной скорости асинхронного двигателя; то же справедливо и в отношении высокой динамики. В преобразователях частоты пиковые выбросы напряжения компенсировались ранее с помощью предусмотренных в статическом преобразователе частоты дополнительных коммутационных элементов, например, диодов, сопротивлений и конденсаторов, входящих в состав известных для этой цели защитных схем.

Задачей изобретения является повышение динамики, надежности и коэффициента полезного действия названного выше устройства, в частности, если в случае устройства речь идет о приводном устройстве. Среди прочего должна быть уменьшена частота возникновения отказов за счет предотвращения отрицательного влияния пиковых величин напряжения, а также недостатков электромагнитной симметрии многофазной нагрузки и/или включенных полупроводниковых элементов оконечных каскадов статического преобразователя частоты на надежность устройства.

С целью решения этой задачи устройство названного выше типа отличается тем, что с целью подавления пиковых выбросов каждая из дроссельных катушек (дросселей) включена на одной фазовой линии для питания нагрузки по последовательной схеме между статическим преобразователем частоты и нагрузкой.

С целью компенсации недостатков электромагнитной симметрии многофазной нагрузки и/или подключенных полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя частоты трансформаторным путем между фазами дроссельных катушек и магнитопроводом могут быть предпочтительно выполнены эквивалентно питающему трансформатору и настроены на частоту и мощность статического преобразователя частоты. С помощью этой меры достигается симметрирование магнитного поля к подключенной многофазной нагрузке. Если в случае этой нагрузки речь идет о многофазном асинхронном двигателе, то обеспечивается разгрузка его подшипников при высокодинамическом режиме работы с высоконасыщенным асинхронным двигателем, что позволяет эксплуатировать асинхронный двигатель с повышенной динамикой. Следует отметить также преимущество, выраженное в уменьшении акустической нагрузки в результате шумообразования при вращении вала асинхронного двигателя, а также в деформировании критических величин числа оборотов, в частности, при использовании электродвигателей с большим количеством полюсов, например с четырьмя и более полюсами.

В общем случае компенсационная трансформация может осуществляться между фазами при мощности трансформатора, которая, соответствует приблизительно одной трети выходной мощности, отдаваемой в нагрузку. К тому же в качестве нагрузки может использоваться один из трех- или четырехфазных асинхронных двигателей, известных из патента [1] Эти электродвигатели образуют в совокупности систему электродвигателей, при которой электродвигатели имеют одинаковый по величине максимальный крутящий момент, в то время как они отличаются различными параметрами рабочего напряжения/рабочей частоты, из которых каждый является одним из звеньев геометрической последовательности, образованной с использованием или в качестве коэффициента, в результате чего электродвигатели этой системы электродвигателей согласованы между собой с использованием коэффициента или в качестве закона образования. Если нагрузкой является один из электродвигателей этой системы электродвигателей, то из этого следует, что подходящий для этой цели согласующий трансформатор применительно к его условиям обмотки также является одним из звеньев геометрической последовательности, образованной с использованием или в качестве коэффициента. Иначе говоря, для системы электродвигателей по патенту [1] подходит соответствующая система балансных трансформаторов, в результате чего балансные трансформаторы этой системы балансных трансформаторов согласованы между собой с тем же коэффициентом в качестве закона образования, что и соответствующие электродвигатели системы электродвигателей по патенту [1]

С целью ликвидации коммутационных пиковых выбросов статического преобразователя частоты размеры обмоток дросселей и магнитопровод должны быть настроены предпочтительно эквивалентно сетевому фильтру на частоту и мощность этих коммутационных пиковых выбросов, причем каждая дроссельная катушка содержит центральный вывод, который через конденсатор соединен с опорным выводом статического преобразователя частоты, который ведет к опорному выводу внутреннего узла питания постоянного напряжения, с целью трансформации коммутационных пиковых выбросов в соотношении 1:1 и приложения трансформированных коммутационных пиковых выбросов к опорному выводу. При этом преимущество выражается в том, что устранение коммутационных выбросов подключенных полупроводниковых оконечных каскадов осуществляется трансформаторным путем. Кроме того, каждая дроссельная катушка может быть включена в предпочтительном случае параллельно следующему конденсатору с целью регулирования резонансной частоты дроссельной катушки, в результате чего при коммутации обеспечивается возможность регулировки скорости нарастания фронтов трансформированных коммутационных пиковых выбросов. С помощью этих мер достигается уменьшение амплитуд напряжения в мешающем спектре частоты за счет смещения в расположенной ниже частотный диапазон и уменьшения крутизны фронтов коммутационных пиковых выбросов. Следует также отметить преимущество, выражающееся в уменьшении акустической нагрузки вследствие коммутационных шумов статического преобразователя частоты, в то время как уменьшение нагрузки на электронные конструктивные элементы соответствующего изобретению устройства обеспечивает повышение его надежности.

Крое того, предпочтительно на магнитопровод может быть насажена дополнительная катушка, которая может использоваться в качестве вторичной обмотки питающего трансформатора. В этом случае преимущество заключается в том, что при использовании многофазного асинхронного двигателя аварийное запитывание статического преобразователя частоты может осуществляться полученной при притормаживании нагрузки электрической энергией, как это предусмотрено, например, применительно к уже упомянутому, известному из патента [1] приводному устройству, при отделении цепей тока (например, через разделительный трансформатор), без проходимости в использовании для этой цели отдельного трансформатора.

Дроссельные катушки и магнитопровод могут быть выполнены также в качестве комбинированного узла, состоящего из пиковых выбросов, причем трансформатор коммутационных пиковых выбросов используют для обеспечения работы конденсатора лишь соответственно меньшую долю витков (несколько процентов) балансного трансформатора. Оснащенная конденсаторами входная сторона комбинированного узла соединена с подключенными полупроводниковыми оконечными каскадами статического преобразователя частоты.

Также целесообразным является компромисс между отдельно упомянутыми вариантами, а именно оптимальным исполнением эквивалентно питающему трансформатору с настройкой на частоту и мощность преобразователя частоты и оптимальным исполнением эквивалентно сетевому фильтру с настройкой на частоту и мощность этих коммутационных пиковых выбросов. При этом дроссельные катушки и магнитопровод действуют в совокупности в качестве фильтра, который способен самостоятельно различать фазу коммутации и токоведущую фазу преобразователя. В течение фазы коммутации действуют импедансы реактивной мощности дроссельных катушек, в то время как в течение токоведущей фазы они взаимно компенсируются и их действие обоюдно аннулируется, если сумма токов равна нулю. К тому же в случае использования статического преобразователя рабочая частота и частота коммутации находятся в приблизительном соотношении 1:1000. Так как при использовании дроссельных катушек и магнитопровода в качестве комбинированного узла из балансного трансформатора и трансформатора коммутационных пиковых выбросов по технологическим причинам для трансформатора коммутационных пиковых выбросов должны использоваться по меньшей мере три витка, возникают реальные соотношения витков, составляющие лишь 1:20.1:50. По этой причине для трансформации коммутационных пиковых выбросов всегда должна присутствовать достаточно большая индуктивность.

Известно также устройство, содержащее многофазную нагрузку и статический преобразователь частоты с фазными дросселями, обмотки которых включены последовательно между преобразователем частоты и нагрузкой, и намотаны в одном направлении и с одинаковым количеством витков [5]

Недостатком этого устройства является то, что его цепь нижних частот образуется на полупроводниках как раз тех пиковых выбросов, которые настоящее изобретение ставит своей целью предотвратить.

Настоящее изобретение устраняет вышеупомянутый недостаток устройства [5] и позволяет предотвратить образование пиковых выбросов за счет выполнения соединения конденсаторов со средним выводом соответствующих дросселей, соединение которых обеспечивает инвертирование полярности всплесков. Вышеуказанная цель достигается устройством для питания многофазной нагрузки, содержащим преобразователь частоты и дроссели, каждый из которых включен в соответствующую фазу между преобразователем частоты и нагрузкой и соединен с соответствующим конденсатором, причем обмотки всех дросселей намотаны в одном направлении и с одинаковым количеством витков, при этом обмотки намотаны на общем магнитопроводе, образующем замкнутый магнитный контур, причем размеры обмоток дросселей и магнитопровода эквиваленты фильтру, отрегулированному на частоту и номинал пиковых выбросов преобразователей для их исключения, а обмотка дросселя каждой фазы выполнена со средним выводом, соединенным через соответствующий конденсатор с конденсаторами других фаз.

На фиг. 1 изображена блок-схема одного исполнения соответствующего изобретению устройства на основании примера, в случае которого нагрузкой является многофазный асинхронный двигатель, а устройство представляет собой приводное устройство;

на фиг. 2 показан пример расположения дроссельных катушек на общем магнитопроводе в соответствующем изобретению устройстве.

Изобретение поясняется ниже на примере трехфазного исполнения соответствующего изобретению устройства во взаимосвязи с одним исполнением нагрузки в качестве трехфазного асинхронного двигателя. При этом следует отметить, что это трехфазное приводное устройство рассматривается в качестве примера, а соответствующее изобретению устройство может использоваться также в совокупности с другими многофазными, в частности, четырех- и шестифазными исполнениями нагрузки; в том случае все такие элементы, как клеммы, линии, катушки, конденсаторы и т. д. которые встречаются в последующем во взаимосвязи с трехфазным исполнением асинхронного двигателя в трехкратном или шестикратном количестве и соответствующим образом описываются, должны быть предусмотрены в случае многофазного исполнения нагрузки в соответствующем количестве, например, во взаимосвязи с четырехфазным исполнением нагрузки в четырех- или восьмикратном количестве.

В блоке-схеме на фиг. 1 статический преобразователь частоты 1, описанный в патенте [1] запитывается от трехфазной сети 2 и выдает в выходные линии 3 трехфазное напряжение для питания трехфазного асинхронного двигателя 4 через его присоединительные линии 5.

Каждая из выходных линий 3 соединена с соответствующей присоединительной линией 5 через соответствующую дроссельную катушку 6. Дроссельная катушка 6 выполнена состоящей из двух частей и оснащена центральным выводом 7, который расположен между обеими частями 6а, 6 дроссельной катушки 6. Таким образом каждая дроссельная катушка 6 подключена на соответствующей фазовой линии 5 питания асинхронного двигателя 4 по последовательной схеме между статическим преобразователем частоты 1 и асинхронным двигателем 4.

На фиг. 2 показано, каким образом все три дроссельных катушки 6 намотаны на общем магнитопроводе 8, собранном для образования замкнутой магнитной цепи. Магнитопровод 8 выполнен в соответствии с изображением на фиг. 2 из ламельного сердечника типа U1 с U элементами 9 и 1 элементами 10, однако это указано лишь в качестве примера 1 и магнитопровод 8 может быть выполнен также в других формах элементов или в качестве монолитного кольцевого сердечника. Двухсекционное исполнение дроссельных катушек 6 выражается в том, что каждая дроссельная катушка содержит три присоединительных линии 11, 12, 13, из которых средняя присоединительная линия 13 соответствует центральному выводу 7, в результате чего обе части 6а, 6b дроссельных катушек 6 расположены между присоединительными линиями 13, 11 или 12.

Кроме того на магнитопровод 8 может быть помещена дополнительная катушка 14, которая может быть использована в качестве вторичной обмотки силового трансформатора.

Направление обмотки дроссельных катушек 6 на общем магнитопроводе 8 является таким, что протекающий через дроссельные катушки идеальный трехфазный ток (синусоидальные точки с точно одинаковой интенсивностью во всех дроссельных катушках при сдвиге фазы точно на 120о) вырабатывает в магнитопроводе 8 магнитные потоки, сумма которых точно равна нулю.

В случае исполнения соответствующего изобретению приводного устройства размеры дроссельных катушек 6 и магнитопровода 8 выбраны аналогично случаю питающего трансформатора применительно к частоте и мощности статического преобразователя частоты. Другими словами, исходя из своей размерности дроссельные катушки 6 выполнены на магнитопроводе 8 в качестве балансного трансформатора таким образом, что всю конструкцию в целом можно использовать в качестве силового трансформатора со взаимным соотношением фаз 1:1. В этих условиях отклонения токов от идеального трехфазного тока индуцируют магнитные потоки, которые противодействуют этим отклонениям и делают векторные суммы токов многофазного питания асинхронного двигателя в основном равными нулю.

В случае исполнения приводного устройства со статическим преобразователем частоты, описанного в патенте [1] упомянутые отклонения от идеального трехфазного тока обусловлены в основном недостатками электромагнитной симметрии трехфазного асинхронного двигателя и/или подключенных оконечных полупроводниковых каскадов статического преобразователя частоты. Из этого следует, что описанное расположение дроссельных катушек 6 на магнитном сердечнике 8 по последовательной схеме между статическим преобразователем частоты 1 и асинхронным двигателем 4 обеспечивает корректировку погрешностей электромагнитной симметрии трехфазного асинхронного двигателя 4 и/или подключенных полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя частоты 1. Объем железа, который необходим для обеспечения надежной работы асинхронного двигателя, сведен к минимуму. Если асинхронный двигатель эксплуатируется с высокой насыщенностью в высокодинамичном режиме, то в этом случае описанная балансировочная трансформация в асинхронном двигателе 4 обеспечивает постоянно концентрическую магнетизацию при измененной степени использования железа статора.

За счет корректировки электромагнитной симметрии трехфазного асинхронного двигателя и/или подключенных полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя частоты уменьшается нагрузка на крепления вала асинхронного двигателя, особенно в высокодинамическом режиме, в частности, действующая перпендикулярно к валу нагрузка на крепления, также в том случае, если речь идет об асинхронном двигателе с большим количеством полюсов, например, с четырьмя или более полюсами.

Кроме того, за счет корректировки электромагнитной симметрии и уменьшения массы железа трехфазного асинхронного двигателя достигаются меньшие по величине постоянные времени электродвигателя при высоком насыщении.

Иными словами, в случае магнитопровода с тремя одинаковыми обмотками с одинаковым направлением прохождения магнитного потока речь идет о шестиполюсной конструкции, которая в состоянии осуществлять на выходе статического преобразователя частоты с характеристикой низкоомного генератора напряжения симметрирования тока без повышения внутреннего сопротивления на выходе статического преобразователя частоты в соответствии с приложением тока из источника тока.

В целом изобретение предпочтительным образом позволяет добиться существенно более высокой динамики асинхронного двигателя и улучшить его точное концентрическое вращение, особенно при высоком насыщении и высокой динамике. В случае исполнения соответствующего изобретению приводного устройства, которое предназначено, в частности, для защиты статического преобразователя частоты от воздействия коммутационных пиковых выбросов, дроссельные катушки 6 и магнитопровод 8 настроены эквивалентно сетевому фильтру на частоту и мощность коммутационных пиковых выбросов на той или иной фазе запитывания.

В частности, дроссельные катушки 6 оснащены количеством витков, которое в 10-20 раз больше по сравнению с описанным выше исполнением соответствующего изобретению устройства, которое предназначено, в частности, для корректировки электромагнитного симметрирования трехфазного асинхронного двигателя и/или подключенных полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя частоты.

В случае мощного оконечного каскада с подключенной индуктивностью последний при коммутации, а также при замыкании контакта вырабатывает пиковые напряжения в подключенных полупроводниковых оконечных каскадах. Эти пиковые напряжения устраняются известным образом с помощью диодов свободного хода, однако в чисто теоретическом плане нарастание напряжения осуществляется в момент времени "ноль", который диоды не могут сопровождать бесконечно быстро, в результате чего несмотря на наличие диодов в подключенных полупроводниковых оконечных каскадах вырабатываются недопустимые пиковые напряжения.

Для каждой дроссельной катушки центральный вывод 7 соединен через конденсатор 15 с опорным выводом 16 статического преобразователя 1 частоты, который ведет к опорному полюсу внутреннего узла питания постоянного напряжения статического преобразователя 1 частоты. Конденсатор 15 обеспечивает временную задержку коммутационных пиковых выбросов относительно опорного вывода 16. В результате этого между обеими частями 6а, 6b дроссельной катушки 6 на частотах отведенных пиковых коммутационных выбросов образуется трансформатор с соотношением 1:1. Последний индуцирует части 6а дроссельной катушки 6 напряжение той же величины, которое направлено против нарастания коммутационных пиковых выбросов в части 6b дроссельной катушки 6. Трансформированные таким образом коммутационные пиковые выбросы прикладываются к опорному выводу 16 преобразователя 1. Тем самым при незначительных потерях достигается как ликвидация мешающих пиковых коммутационных выбросов, так и удлинение их эффективного времени нарастания, достигается "мягкая" коммутация подключенных полупроводниковых оконечных каскадов.

Кроме того, достигнутая "мягкая" коммутация подключенных полупроводниковых оконечностей каскадов осуществляется с мгновенной величиной тока, в соответствии с чем достигается уменьшение нагрузки реактивным током полупроводниковых оконечностей каскадов и нагрузки соответствующего конденсатора 7 во время коммутации. После коммутации действие индуктивности соответствующей дроссельной катушки 6 устраняется.

К тому же, как показано на фиг. 1, параллельно каждой дроссельной катушке может быть включен следующий конденсатор 17. С помощью этого конденсатора 17 может регулироваться резонансная частота дроссельной катушки 6 и, следовательно, временная постоянная трансформации коммутационных пиковых выбросов. Иными словами, с помощью конденсатора 17 определяется рассматриваемый в качестве мешающего частотный спектp коммутационных пиковых выбросов, на который воздействует описанная трансформация коммутационных пиковых выбросов. За счет этого при коммутации может осуществляться регулировка скорости нарастания фронтов трансформированных коммутационных пиковых выбросов.

В случае каждой дроссельной катушки также и в части 6а дроссельной катушки 6 (на стороне статического преобразователя 1 частоты) наводится напряжение той же величины, противоположное нарастанию возможных пиковых величин напряжения в части 6b дроссельной катушки (на стороне нагрузки). Такие пиковые величины напряжения возникают на стороне нагрузки вследствие процессов коммутации и т. п. мешающие и опасные для полупроводниковых оконечных каскадов, амплитуды напряжений которых уменьшаются без потерь в мешающем спектре частот при одновременном удлинении их эффективного времени нарастания.

Таким образом, соответствующее изобретению приводное устройство оснащено благодаря комбинации дроссельных катушек 6, а также конденсаторов 15 и 17, работающей с малыми потерями защитной схемой для защиты полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя 1 частоты, которая трансформирует пиковые величины напряжения в направлении от полупроводниковых оконечных каскадов к асинхронному двигателю 4, и наоборот, преобразует приложенные на стороне нагрузки пиковые величины напряжения таким образом, что они пре представляют собой более никакой опасности для полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя 1 частоты.

Исполнение дроссельных катушек 6 определяется в зависимости от мощности и частотного диапазона в соответствии с их целью, в частности, заключающийся в корректировке электромагнитной симметрии трехфазного асинхронного двигателя и/или подключенных полупроводниковых оконечных каскадов преобразователя частоты, или в трансформации пиковых величин напряжения.

При трансформации пиковых величин напряжения важнейший результат заключается в обеспечении надежности статического преобразователя особенно при высокодинамичных режимах работы, т. е. с частой сменой потребности в энергии и направлении потока энергии (ускорение/торможение) при соответствующей нагрузке на диоды свободного хода статического преобразователя частоты в результате коммутационных процессов, при значительных электрических потерях и высоком коэффициенте полезного действия.

При корректировке электромагнитной симметрии трехфазного асинхронного двигателя важнейшим результатом является разгрузка подшипников при высокодинамическом режиме работы с использованием высоконасыщенного асинхронного двигателя, в результате чего асинхронный электродвигатель может эксплуатироваться с повышенной динамикой.

При этом дроссельные катушки соответствующего изобретению приводного устройства не вырабатывают при оптимальной электромагнитной симметрии асинхронного двигателя и подключенных полупроводниковых оконечных каскадов статического преобразователя частоты помимо их сопротивления меди никакого дополнительного внутреннего сопротивления на выходе преобразователя, следовательно, при правильном определении размерности не возникает также никаких тепловых потерь, в результате чего это не оказывает отрицательного влияния на коэффициент полезного действия соответствующего изобретению приводного устройства. Использовавшиеся ранее для этой цели известные защитные схемы содержат в отличие от соответствующего изобретению приводного устройства сопротивления, которые обуславливают соответствующие термические потери.

Расширенная область использования устройства согласно изобретению включает в себя синхронизацию и взаимосвязь при корректировке фазы в случае более одного преобразователя частоты на общей нагрузке. Когда большое количество обычных преобразователей частоты взаимосвязано на общей нагрузке, возникает дополнительная асимметрия, вызываемая асимметрией преобразователей частоты по отношению друг к другу. Когда большое количество устройства согласно изобретению, содержащее большое количество преобразователей, взаимосвязано на общей нагрузке через фильтры, расположенные у соответствующих выходов, описанная работа сохраняется. Однако благодаря фильтру между двумя выходами преобразователей частоты возникает развязывающая индуктивность, которая при соответствующих размерах препятствует прохождению какого-либо потока мощности между преобразователями частоты в течение асимметричных коммутационных процессов. С другой стороны, отдельные выходные мощности преобразователей частоты суммируются в нагрузке путем суммирования потоков.

Расширенной областью использования соответствующего изобретению устройства является синхронизированное, истинное в фазовом отношении совместное включение более чем одного статического преобразователя частоты и одной общей нагрузки. При совместном включении нескольких обычных статических преобразователей частоты и одной общей нагрузки дополнительная причина асимметрии заключается в асимметрии статических преобразователей частоты между собой. При совместном подключении нескольких соответствующих изобретению устройств с несколькими статическими преобразователями частоты к одной общей нагрузке через расположенные в том или ином выходе фильтры описанный принцип действия сохраняется. Между двумя выходами статического преобразователя частоты в результате наличия фильтра возникает, однако, индуктивность развязки, которая при соответствующей размерности препятствует потоку мощности между статическими преобразователями частоты в течение асимметричных коммутационных процессов. И напротив, отдельные выходные мощности статических преобразователей частоты суммируются применительно к сумме потока в нагрузке. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ МНОГОФАЗНОЙ НАГРУЗКИ, содержащее преобразователь частоты и дроссели, каждый из которых включен в соответствующую фазу между преобразователем частоты и нагрузкой и соединен с соответствующим конденсатором, причем обмотки всех дросселей намотаны в одном направлении и с одинаковым количеством витков, отличающееся тем, что обмотки дросселей намотаны на общем магнитопроводе, образующем замкнутый магнитный контур, причем размеры обмоток дросселей и магнитопровода эквивалентны фильтру, отрегулированному на частоту и номинал пиковых выбросов преобразователя для их исключения, а обмотка дросселя каждой фазы выполнена со средним выводом, соединенным через упомянутый соответствующий конденсатор с конденсаторами других фаз.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что точка соединения конденсаторов всех фаз соединена с опорным выводом преобразователя, служащим для подключения внутреннего источника постоянного тока преобразователя, для трансформирования пиковых выбросов в соотношении 1 1 и их приложения к опорному выводу.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что параллельно каждому дросселю подключен дополнительный конденсатор.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве нагрузки использован многофазный асинхронный двигатель.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru