Частотно-управляемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах и механизмах общепромьшшенного значения. Целью изобретения являет.ся повышение точности управления. Указанная цель достигается введением в частотно-управляемый электропривод последовательно включенных преобразо вателя 12 напряжение - частота, элемента И 13, генератора 14 функции С Уолша, преобразователя 15 напряжениекод и преобразователя I6 код - напряжение , включенного между функциональным преобразователем М соотношения напряжения и частоты и блоком 6 управления вьтрямителем 3. В результате обеспечивается коррекция напряжения на выходе управляемого выпрямителя 3 и коррекция вращающего момента асинхронного двигателя 1 в интервале между двумя коммутациями в инверторе тока 2. Это приводит к уменьшению пульсаций вращающего момента асинхронного двигателя. 1 ил. (О со to СП О) ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1325656 А 1 (д1) 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 4016904/24-07 (22) 05.02,86 (46) 23.07.87, Бюл. М 27 (71) Днепропетровский горный институт им. Артема (72) В.Л.Соседка, 10.И.Драбкин и Д,И.Пружанский (53) 621.313.333 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 587589, кл. Н 02 P 7/42, 1972.

Патент ФРГ У 2234681,кл. Н 02 Р 5/36, 1974. (54) ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕИЫИ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в . системах и механизмах общепромышленного значения. Целью изобретения является повышение точности управления.

Указанная цель достигается введением в частотно-управляемый электропривод последовательно включенных преобразователя 12 напряжение — частота, элемента И 13 генератора 14 функции.

Уолша, преобразователя 15 напряжение— код и преобраэователя 16 код — напряжение, включенного между функциональным преобразователем ll соотношения напряжения и частоты и блоком 6 управления выпрямителем 3. В результате обеспечивается коррекция напряжения на выходе управляемого выпрямителя 3 и коррекция вращающего момента асинхронного двигателя 1 в интервале между двумя коммутациями в инверторе тока 2, Это приводит к уменьшению пульсаций вращающего момента асинхронного двигателя. 1 ил.

1325656

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам на основе асинхронных двигателей и может бь1ть использовано в системах и механизмах общепромышленного назначения, где определяющими являются требования высокой точ-. ности управления скоростью вращения.

Дрелью изобретения является увеличение точности управления скоростью вращения sa счет уменьшения пульсаций момента, На чертеже представлена функциональная схема частотно-управляемого электропривода °

Частотно-управляемый электропривод содержит асинхронный двигатель i, обмотки статора которого подключены к выходам автономного инвертора 2 тока, соединенного входами с выходами управляемого выпрямителя 3, тахогенератор 4, установленный на валу асинхронного двигателя 1, блок 5 управле ния атономным инвертором тока и блок 6 управления выпрямителем 3, последовательно соединенные задатчик интенсивности 7, элемент 8 сравнения, снабженный BTopbIM входом, и регулятор 9 скорости, подключенный выходом к входу блока 5 управления автономным инвертором тока, последовательно соединенные сумматор 10 функциональный преобразователь 11 соотношения напряжения и частоты. При этом первый вход сумматора 10 подключен к выходу регулятора 9 скорости, а второй— объединен с вторым входом элемента 8 сравнения и подключен к выходу тахогенератора 4.

В частотно-управляемый электропривод введены последовательно включенные преобразователь 12 напряжениечастота, элемент И 13.„ генератор 14 . функции Уолша, преобразователь 15 напряжение-код и преобразователь 16 код-напряжение, выполненный с дополнительным аналоговым входом„ подключенным к выходу функционального преобразователя ll соотношения нагряжения и частоты. Выход преобразователя 16 код-напряжение подключен к входу блока 6 управления выпрямителем.

Второй вход элемента И 13 соединен с выходом блока 5 управления антономным инвертором 2 тока, а вход преобразователя 12 напряжение-частота подключен к выходу регулятора 9 скорос.ти.

Частотно-управляемый электро.привод работает Следующим образом.

Сигнал задания скорости вращения от задатчика 7 интенсивности через

5 элемент 8 сравнения и регулятор 9 скорости поступает на вход блока 5 управления автономным инвертором 2 тока, который определяет частоту выдр ходного тока автономного инвертора 2 тока, Сигнал с выхода регулятора 9 скорости через сумматор 10 и функциональный преобразователь 11 соотношения напряжения и частоты поступает

15 также на вход блока 6 управления выпрямителем, который определяет величину напряжения на выходе управляемого выпрямителя 3. Сигнал обратной связи по частоте вращения поступает

2р с выхода тахогенератора 4 на вторые входы элемента 8 сравнения и сумматора 10, Физическая картина процессов в асинхронном двигателе при питании

25 его от автономного инвертора тока заключается в следующем. Вектор тока статора i между двумя коммутациями в инверторе занимает неподвижное по- . ложение в пространстве, а вектор по3р токосцепления ротора, перемещаясь с угловой скоростью ы ротора, меняет свое положение относительйо i Момент двигателя при неизменных значениях i и у1 определяется выражением

35 M i> yI з "(1е uptjв (I) где a — первоначальный угол между

11 и 11

ы 1 - изменение угла между i и 1, 4р Пульсации момента определяются Из менениями угла ыС, При питании двигателя от трехфазного мостового инвертора угол ыс изменяется от нуля до

60, а момент меняется по закону, оно

45 ределяемому отрезком синусоиды длительностью 60, Пульсация момента зависит от первоначального значения Ы, которое в свою очередь зависит от нагрузки.

Уменьшение пульсаций момента, как следует иэ (1), может быть завязано с уменьшением угла ыс, которое достигается увеличением числа коммутаций ннвертора. Такой путь достаточно эффективен при выполнении инвертора на

55 транзисторах, В тиристорных инверторах необходимо обеспечивать принудительную коммута-. ци а тиристоров и потому увеличение

1325656

U U

Зерк н з г 1 (3) 20

М - — — —." — в

41 sinÃЫ -et

si1I(— — — ый) 2

11 1 З1П о Э- а2

cosset (2) KU sx

I< Вик 11 (4) где К вЂ” коэффициент;

Н вЂ” параллельный код числа, пропорционального напряжению иа выходе генератора 14 функции

Уолша, Так как параллельный код числа И пропорционален cosset, то задание на входе блока 6 управления выпрямителем 3 будет расти,.что приведет к увеличению тока статора, чем и достигается уменьшение пульсаций момента.

В соответствии с (1) и (2) для уменьшения пульсаций момента напряжение на выходе управляемого выпрямителя 3 должно изменяться по закону числа коммутаций в них вызывает за.труднения.

Другой путь уменьшения пульсаций момента основан на увеличении тока статора по такому закону, который, 5 обеспечивал бы постоянство момента, несмотря на уменьшение синуса угла.

Пульсация момента будет исключена, если ток статора будет изменяться по

1t закону -т — — — —, В приниципе угол

sin(ot, ю )

Ы можно определить, так как при векторном управлении двигателями определяется положение вектора потокосцепле-15 ния у . Однако для неответственных о приводов можно положить, что ot = 90 и тогда изменение момента во времени запишется

Выражение (2) показывает, что момент будет постоянным только при a, =

7I

При значениях y(o отличных от

II

-2, момент будет пульсирующим, Но 30 амплитуда пульсаций будет значительно меньше, чем в тех случаях, когда ток статора не корректируется, Частотно-управляемый электропривод работает следующим образом, 35

Сигнал задания скорости поступает с выхода задатчика 7 интенсивности на один иэ входов элемента 8 сравнения, иа другой вход которого. подается сигнал с выхода тахогенератора 4, 40

Результат сравнения заданной и текущей скоростей вращения через регулятор 9 скорости поступает на вход блока 5 управления автономным инвертором тока, определяя частоту тока íà 45 его выходе, Выходные сигналы регулятора 9 скорости и тахогенератора 4 суммируются с помощью сумматора 10 и через функциональный преобразователь 11 соотношения напряжения и час- 50 тоты и преобразователь 16 код-напряжение поступают на блок 6 управления выпрямителем, определяя величину выходного напряжения. где Uq — первоначальное значение на- пряжения, соответствующее заданной частоте.

Этого можно добиться, если по этому же закону изменять задание на входе блока 6 управления выпрямителем.

Для этого служат введенные узлы 12

16, Преобразователь 12 напряжениечастота преобразует аналоговый сигнал с выхода регулятора 9 скорости в последовательность импульсов, Эле- . мент И 13 открывается в момент подачи очередного управляющего импульса на тиристор и определяет момент начала формирования косинусоидальной функции заданной частоты, В генераторе 14 функции Уолша из полученной последовательности импульсов формируются отрезки косинусоидальной функции заданной частоты и заданной длительности, Преобразователь 15 напряжение-код преобразует аналоговый сигнал в код, а преобразователь 16 код-напряжение, работающий в режиме деления, преобразует выходной сигнал функционального преобразователя 11 в аналоговый сигнал управления по выражению

Используя свойство асинхронного двигателя 1 изменять свой момент по известному (синусоидальному) закону с известной частотой, имеется воэможность относительно простыми средствами создать систему регулирования момента по возмущению без необходимости определения самого возмущения.

Таким образом, введение в частотно-управляемый электропривод преоб" разователя напряжение-частота, элемента И, генератора функции Уолша, пре-.

5 132565 образователя напряжение-код и преобразователя код-напряжение обеспечивает коррекцию напряжения на выходе управляемого выпрямителя, а следовательно, и коррекцию момента в интервале между двумя коммутациями в инверторе, благодаря чему уменьшаются пульсации момента и увеличивается точность управления скорости вращения в сравнении с известным решением, 1п

Составитель А.Жилин

Редактор Г,Гербер Техред П.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 3122/53

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Частотно-управляемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, обмотки статора которого подключены f5 к выходам автономного инвертора тока, соединенного входами с выходами управляемого выпрямителя, тахогенератор, установленный на валу асинхронного двигателя, блок управления ав- 2р тономным инвертором тока и блок управления выпрямителем, последовательно соединенные задатчик интенсивности, элемент сравнения и регулятор скорости подключенный выходом к входу бло- 25

Ф ка управления инвертором тока, последовательно соединенные сумматор, 6 б функциональный преобразователь соотношения напряжения и частоты, при этом первый вход сумматора подключен к выходу регулятора скорости, а второй — обьединен с другим входом элемента сравнения и подключен к выходу тахогенератора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения точности управления скоростью вращения за счет уменьшения пульсаций момента, введены последовательно включенные преобразователь напряжениечастота, элемент И, генератор функции Уолша, преобразователь напряжение-код и преобразователь код-напряжение, выполненный с дополнительным аналоговым входом, подключенным к выходу функционального преобразователя соотношения напряжения и частоты, а выход преобразователя код-напряжение подключен к входу блока управления выпрямителем, при этом второй вход элемента И соединен с выходом блока управления автономным инвертором тока, а вход преобразователя напряжение-частота подключен к выходу регулятора скорости,