ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД


RU (11) 2194355 (13) C2

(51) 7 H02P7/36, H02P5/34 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

(21) Заявка: 2000118941/09 
(22) Дата подачи заявки: 2000.07.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.07.17 
(43) Дата публикации заявки: 2002.08.10 
(45) Опубликовано: 2002.12.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2100898 С1, 27.12.1997. RU 2014722 С1, 15.06.1994. RU 2130689 С1, 20.05.1999. SU 1385213 А1, 30.03.1988. SU 1066023 А, 07.01.1984. DE 156322 А, 15.04.1972. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Брянский машиностроительный завод" 
(72) Автор(ы): Загорский М.В.; Воробьев В.И.; Ивахин А.И.; Михальченко Г.С. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Брянский машиностроительный завод" 
Адрес для переписки: 241015, г.Брянск, ул.Ульянова, 26, ОАО БМЗ, ТО 

(54) ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 

Изобретение относится к локомотивостроению. Технический результат заключается в повышении надежности электропривода путем снижения токовых нагрузок в силовой цепи. Частотно-управляемый электропривод снабжен не менее чем двумя дуговыми обмотками статора электродвигателя, подключенными к отдельным автономным инверторам статического преобразователя частоты. Токи автономных инверторов сдвинуты относительно друг друга на угол, определяемый количеством дуговых обмоток. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и непосредственно касается асинхронных тяговых приводов локомотивов.

Известен частотно-управляемый асинхронный электропривод [1], содержащий электродвигатель с основной круговой и пусковой дуговой обмотками статора, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования, включающую статический преобразователь частоты с автономным инвертором, коммутатор обмоток и блок управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости, при этом коммутатор обмоток электрически связан со статическим преобразователем частоты, основной круговой и пусковой дуговой обмотками и блоком управления преобразователем.

Недостатком этого технического решения является наличие высоких токовых нагрузок на элементы привода, вызванных повышенными значениями абсолютного скольжения электродвигателя при пуске, разгоне и движении с малыми скоростями.

Целью изобретения является повышение надежности привода путем снижения токовых нагрузок в силовой цепи привода вследствие уменьшения величины абсолютного скольжения двигателя.

Для достижения поставленной цели электропривод содержит электродвигатель с дуговым статором, датчик скорости электродвигателя и систему регулирования, которая состоит из подключенного к обмотке статора статического преобразователя частоты с автономными инверторами, блок управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости.

Новым в изобретении является обеспечение электродвигателя несколькими дуговыми обмотками статора, каждая из которых подключена к отдельному автономному инвертору. При этом токи инверторов сдвинуты друг относительно друга на угол, определяемый количеством дуговых обмоток.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом.

Электропривод содержит (фиг. 1) электродвигатель 1 с дуговыми обмотками 2 статора (в качестве примера на фиг. 1 изображен электропривод с тремя дуговыми обмотками) и систему регулирования, которая состоит из статического преобразователя частоты 3 с автономными инверторами 4, блока управления 5 преобразователем 3 с обратной связью по датчику скорости 6 электродвигателя 1. При этом блок управления 5 имеет прямую связь со статическим преобразователем частоты 3.

В электроприводе электродвигатель 1 содержит количество дуговых обмоток 2, необходимое для обеспечения требуемых характеристик крутящего момента двигателя. Дуговые обмотки 2 подключены к отдельным автономным инверторам 4 статического преобразователя частоты 3, токи которых сдвинуты друг относительно друга на угол, определяемый количеством дуговых обмоток 2.

Электропривод работает следующим образом.

Регулирование электропривода осуществляется частотным способом. Статический преобразователь частоты 3 вырабатывает напряжение (ток) питания электродвигателя 1. При этом блок управления 5 преобразователем частоты 3 формирует сигналы управления инверторами 4 по алгоритму с однократной на периоде коммутацией силовых элементов, а пусковая частота напряжения питания f1п дуговых обмоток 2 соответствует пусковым частотам частотно-регулируемых асинхронных тяговых двигателей с круговым статором, т. е. f1п = 0,8... 1,0 Гц [2].

Напряжения (токи) питания дуговых обмоток 2 статора электродвигателя 1 смещены друг относительно друга на угол, равный



где k 2 - количество дуговых обмоток статора.

Известно [2] , что в области низких частот f1 напряжения питания двигателя при законах управления статическим преобразователем частоты с однократной на периоде коммутацией силовых элементов ( = 180 эл. градусов или = 120 эл. градусов) пульсации крутящего момента на валу двигателя



могут достигать 25% и более от его среднего значения. При этом частота следования пульсаций крутящего момента равна шестикратной частоте питающего напряжения, т. е. fM = 6f1.

Суммирование крутящих моментов дуговых обмоток позволяет (на фиг. 2 приведен крутящий момент электродвигателя с тремя дуговыми обмотками) достичь необходимого среднего значения момента Mcp электродвигателя, а также уменьшить до требуемого уровня относительную пульсацию М крутящего момента с одновременным увеличением частоты следования пульсаций до значений

fM = 6kf1,

где f1 - частота напряжения питания электродвигателя.

Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что функционирование электропривода с питанием нескольких дуговых обмоток статора от отдельных автономных инверторов, токи которых сдвинуты на соответствующий угол, снижает токовые нагрузки в силовой цепи электропривода вследствие уменьшения величины абсолютного скольжения электропривода. Это повышает надежность электропривода.

С целью выяснения характеристик предложенного электропривода были выполнены расчеты крутящего момента электродвигателя. Расчеты производились для числа дуговых обмоток k = 2, 3, 4; 5; 6 путем суммирования крутящих моментов обмоток, как показано на фиг. 2 для k = 3. Результаты вычислений, приведенные на фиг. 3, показали, что с увеличением количества обмоток величина относительной пульсации крутящего момента М уменьшается до 3% с одновременным увеличением частоты следования пульсаций fM до 29... 36 Гц и среднего значения крутящего момента двигателя до 6Mcp, где Mcp - среднее значение момента от одной дуговой обмотки.

Источники информации

1. Патент РФ 2100898 "Частотно-управляемый асинхронный электропривод" от 31.05.96 - прототип.

2. Курбасов А.С., Седов В.И., Сорин Л.Н. "Проектирование тяговых электродвигателей", М., Транспорт, 1987, с.364-365. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Частотно-управляемый асинхронный электропривод преимущественно рельсового транспортного средства, состоящий из электродвигателя с дуговым статором, датчика скорости электродвигателя и системы регулирования, содержащей подключенный к дуговым обмоткам статора статический преобразователь частоты с автономными инверторами, блок управления преобразователем с обратной связью по датчику скорости, имеющий прямую связь с преобразователем частоты, отличающийся тем, что электродвигатель снабжен не менее чем двумя дуговыми обмотками статора, подключенными к отдельным автономным инверторам статического преобразователя частоты, токи которых сдвинуты относительно друг друга на угол, определяемый количеством дуговых обмоток.