способ формирования напряжения на статорных обмотках трехфазного двигателя в регулируемом электроприводе

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА СТАТОРНЫХ ОБМОТКАХ ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ В РЕГУЛИРУЕМОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ переменного тока, при котором каждую фазу двигателя непосредственно подключают попеременно к одной из двух фаз трехфазной сети переменного тока, имеющих в моменты переключения самый высокий и самый низкий потенциалы, отличающийся тем, что первоначально все три фазы двигателя одновременно подключают к фазе сети с наименьшим потенциалом, затем по очереди фазы двигателя переключают на ту фазу, которая в момент переключения обладает наибольшим потенциалом, затем также по очереди, но в обратной последовательности фазы двигателя переключают на ту фазу сети, которая в момент переключения обладает наименьшим потенциалом, и весь цикл повторяют с высокой частотой, в несколько десятков раз превышающей частоту сети.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области регулируемого электропривода переменного тока и может быть использовано в системах векторного управления асинхронными и синхронными электроприводами.

Известен способ формирования напряжения на статорных обмотках трехфазного двигателя в регулируемом электроприводе переменного тока [1], при котором каждая фаза статора двигателя попеременно подключается к положительному и отрицательному полюсам источника постоянного напряжения. В качестве источника постоянного напряжения используют выпрямители. Присутствие выпрямителя не позволяет осуществлять свободный обмен энергией между двигателем и сетью переменного тока, что приводит к необходимости установки громоздких конденсаторов фильтра и инверторов, ведомых сетью.

Известен способ (прототип) формирования напряжения в трехфазной нагрузке [2], при котором фазы нагрузки подключают к фазам сети переменного тока непосредственно. При этом в момент каждого переключения всегда выбирают два фазы сети, имеющие самый высокий и самый низкий потенциалы. Этот способ позволяет осуществлять обмен энергией между двигателем и сетью при использовании двигателя в качестве нагрузки, но не учитывает специфических особенностей двигателей переменного тока: для двигателей переменного тока с точки зрения потерь энергии имеет особое значение очередность подключения фаз двигателя к фазам сети во времени.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в снижении потерь энергии в двигателе за счет уменьшения пульсаций тока в обмотках статора при сохранении свободного обмена энергией между двигателем и сетью.

Для этого в способ вводится оптимальная очередность непосредственного подключения фаз двигателя к сети переменного тока. Эта очередность заключается в том, что в пределах каждого повторяющегося цикла переключений все три фазы двигателя сначала одновременно подключают к фазе сети, обладающей самым низким потенциалом. Затем по очереди, первую, вторую и третью фазы двигателя подключают к фазе сети, обладающей самым высоким потенциалом. Затем в обратной последовательности, третью, вторую и первую фазу двигателя подключают к фазе сети, обладающей самым низким потенциалом. Весь цикл повторяют с высокой частотой, в несколько десятков раз превышающей частоту сети переменного тока.

При указанной последовательности переключений вектор напряжения на статоре двигателя пробегает ряд последовательных состояний, при этом возможны шесть различных вариантов (см. также чертеж):











, где соответствует подключению всех трех фаз двигателя к фазе сети с наименьшим потенциалом; соответствует подключению всех трех фаз двигателя к фазе сети с наибольшим потенциалом. Относительное расположение векторов и показано на чертеже. В каждом из шести перечисленных вариантов весь такт можно разбить на два полутакта, например

и

.

В первом полутакте формируется высокочастотная гармоника вектора тока статора, совпадающая по направлению вращения с основной гармоникой. Во втором полутакте формируется высокочастотная гармоника вектора тока статора с противоположным направлением вращения. В пределах целого такта эти две гармоники компенсируют друг друга.

В результате такой компенсации уменьшается величина пульсаций тока в статорных обмотках двигателя и потерь энергии в двигателе. Таким образом, предлагаемая очередность подключений в известном способе (прототипе) с непосредственным подключением фаз двигателя к фазам сети переменного тока позволяет уменьшить потери в двигателе при прочих равных условиях.