ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к области регулируемого электропривода и может быть использована в ответственных электроприводах механизмов непрерывного действия, технологические режимы которых не допускают внеплановых остановок при кратковременных нарушениях электроснабжения.
Известен преобразователь частоты, содержащий основной и резервный выпрямители, входы которых подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно, а выходы через емкостной фильтр соединены с входом инвертора напряжения, выход которого подключен к двигателю переменного тока (см. пат. РФ №32333, H02P 5/00).
Недостатком известного устройства является низкая надежность бесперебойной работы электропривода при колебаниях напряжения на вводах электропитания или динамическом изменении потребления тока инвертором, что приводит к бесконтрольному переключению электропитания преобразователя частоты с одного ввода электропитания на другой. Кроме того, бесконтрольное переключение создает проблему для других потребителей подключенных к этим же вводам электропитания, которая проявляется в виде снижения напряжения.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является преобразователь частоты для электропривода непрерывного действия, содержащий основной и резервный выпрямители, выходы которых через емкостной фильтр соединены с входом инвертора напряжения, выход последнего подключен к двигателю переменного тока, блок управления, первый и второй входы которого подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно (см. пат. РФ №110877, H02J 9/06).
Недостатком указанного устройства является низкая надежность бесперебойной работы электропривода, обусловленная наличием сложного электронного оборудования в виде статического компенсатора, установленная мощность которого равна мощности преобразователя частоты, что увеличивает ресурсоемкость известного устройства. Кроме того в данном устройстве резервный выпрямитель используется неэффективно, так как он работает только при снижении напряжения на основном вводе электропитания до заданной минимальной величины. При этом токи через основной и резервный выпрямитель равны номинальным значениям, а суммарная установленная мощность выпрямителей в два раза больше мощности двигателя переменного тока, что также увеличивает ресурсоемкость указанного устройства.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении надежности бесперебойной работы электропривода при снижении ресурсоемкости заявляемого устройства.
Технический результат, создаваемый полезной моделью, заключается в возможности одновременного обеспечения электрической энергией двигатель переменного тока от двух выпрямителей, как в рабочем, так и аварийном режиме.
Поставленная задача достигается тем, что преобразователь частоты для электропривода непрерывного действия, содержащий основной и резервный выпрямители, выходы которых через емкостной фильтр соединены с входом инвертора напряжения, выход последнего подключен к двигателю переменного тока, блок управления, первый и второй входы которого подключены к основному и резервному вводам электропитания соответственно, согласно изменению, снабжен дросселем с двумя обмотками, первым, вторым и третьим коммутационными аппаратами, при этом конец первой обмотки дросселя подключен к входу основного выпрямителя, а начало указанной обмотки через первый коммутационный аппарат подключено к основному вводу электропитания, начало второй обмотки дросселя подключено к входу резервного выпрямителя, а конец указанной обмотки через второй коммутационный аппарат подключен к резервному вводу электропитания, первый, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам первого, второго и третьего коммутационных аппаратов, причем третий коммутационный аппарат подключен одним выводом к точке соединения первого коммутационного аппарата с дросселем, а другим выводом к точке соединения второго коммутационного аппарата с дросселем.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема преобразователя частоты.
Заявляемое устройство содержит основной 1 и резервный 2 выпрямители, выходы которых через емкостной фильтр 3 соединены с входом инвертора напряжения 4, выход последнего подключен к двигателю переменного тока 5. Устройство также содержит блок управления 6, первый и второй входы которого подключены к основному 7 и резервному 8 вводам электропитания соответственно. При этом устройство снабжено дросселем 9 с двумя обмотками, первым 10, вторым 11 и третьим 12 коммутационными аппаратами. Конец первой обмотки дросселя 9 подключен к входу основного выпрямителя 1, а начало указанной обмотки дросселя 9 через первый коммутационный аппарат 10 подключено к основному вводу электропитания 7. Начало второй обмотки дросселя 9 подключено к входу резервного выпрямителя 2, а конец указанной обмотки дросселя 9 через второй коммутационный аппарат 11 подключен к резервному вводу 8 электропитания. Первый, второй и третий выходы блока управления 6 подключены к управляющим входам первого 10, второго 11 и третьего 12 коммутационных аппаратов соответственно. Причем третий коммутационный аппарат 12 подключен одним выводом к точке соединения первого коммутационного аппарата 10 с дросселем 9, а другим выводом к точке соединения второго коммутационного аппарата 11 с дросселем 9.
Отличительной особенностью заявляемого технического решения является то, что при наличии напряжения на обоих вводах электропитания или только на одном из вводов, двигатель переменного тока получает электропитание от основного и резервного выпрямителей одновременно, что позволяет снизить их ресурсоемкость. Применение дросселя со встречновключенными обмотками позволяет осуществлять автоматическое выравнивание токов по вводам электропитания и одинаковую загрузку основного и резервного выпрямителей, что существенно упрощает построение преобразователя частоты и следовательно снижает его ресурсоемкость. Вышесказанное позволяет обеспечить повышение надежности бесперебойной работы электроприводов ответственных механизмов.
Преобразователь частоты работает следующим образом. При наличии напряжения на обоих вводах электропитания 7 и 8 блок управления 6 подает команду «включить» на управляющие входы первого 10 и второго 11 коммутационных аппаратов и команду «отключить» на управляющий вход третьего коммутационного аппарата 12. С основного ввода электропитания 7 через первый коммутационный аппарат 10 и первую обмотку дросселя 9 на вход основного выпрямителя 1 подается напряжение. Аналогично с резервного ввода электропитания 8 через второй коммутационный аппарат 11 и вторую обмотку дросселя 9 подается напряжение на вход резервного выпрямителя 2. При равенстве напряжений на вводах электропитания 7 и 8 питание инвертора напряжения 4 осуществляется одновременно от основного 1 и резервного 2 выпрямителей через емкостной фильтр 3. При этом на встречновключенных обмотках дросселя 9 отсутствуют электродвижущие силы, так как токи по вводам электропитания 7 и 8 одинаковые. При незначительном снижении напряжения на основном вводе электропитания 7 ток через резервный ввод электропитания 8 и вторую обмотку дросселя 9 возрастает. При этом на первой обмотке дросселя 9 индуцируется электродвижущая сила, которая компенсирует снижение напряжения на основном вводе электропитания 7, а на второй обмотке дросселя 9 индуцируется электродвижущая сила, которая компенсирует превышение напряжения на резервном вводе электропитания 8. Таким образом, при колебаниях напряжения на вводах электропитания 7, 8 в условиях нормального электроснабжения дроссель 9 со встречновключенными обмотками обеспечивает примерное выравнивание токов по вводам электропитания 7 и 8.
В случае аварийного режима при снижении напряжения, например, на основном вводе электропитания 7 до заданной минимальной величины, блок управления 6 подает команду «отключить» на управляющей вход первого коммутационного аппарата 10 и команду «включить» на управляющей вход третьего коммутационного аппарата 12. Пока происходит переключение коммутационных аппаратов 10 и 12 резервный выпрямитель 2 кратковременно работает с двойной перегрузкой, чтобы сохранить бесперебойную работу двигателя переменного тока 5. После отключения первого 10 и включения третьего 12 коммутационного аппарата основной выпрямитель 1 получает питание с резервного ввода электропитания 8 через третий коммутационный аппарат 12 и первую обмотку дросселя 9. При этом токи через основной 1 и резервный 2 выпрямители выравниваются и будут примерно равны токам, которые существовали до переключения коммутационных аппаратов 10 и 12. Таким образом, в течение всего времени нарушения электроснабжения по основному вводу электропитания 7 инвертор напряжения 4 получает электропитание от резервного ввода 8, обеспечивая устойчивую работу двигателя переменного тока 5. Подобные процессы происходят в преобразователе частоты при нарушении электроснабжения и по резервному вводу электропитания 8.
После восстановления нормального электроснабжения блок управления 6 подает необходимые команды на управляющие входы коммутационных аппаратов 10, 11, 12 и осуществляет питание инвертора напряжения 4 одновременно от основного 1 и резервного 2 выпрямителей, при этом токи по вводам электропитания 7, 8 и через основной 1 и резервный 2 выпрямители примерно одинаковые.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет обеспечить питание инвертора напряжения одновременно от основного и резервного выпрямителей, как в рабочем, так и аварийном режиме, снизить ресурсоемкость выпрямителей в два раза и преобразователя частоты в целом, и тем самым повысить надежность бесперебойной работы частотно-регулируемого электропривода непрерывного действия при колебаниях напряжения на вводах электропитания.