Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в горно-металлургической промьппленности, в механизмах, требующих, высоких динамических свойств и повьшенной надежности. Целью изобретения является повьшение надежности и качества переходных процессов. Указанная цель достигается взведением в электропри 10 вод неременного тока элемента задержки (ЭЗ) 25, трехфазного размыкателя 26 и блока 27 роторных сопротивлений, сумматора (С) 28 в формирователь 10 сигналов задания активного и реактивного токов ротора, включенного между регулятором 12 реактивного тока и вторым выходом фор1 зирователя 10, и подключением источника 20 постоянного сигнала к второму входу С 28, выхода ЭЗ 23 - к управляюп1ему входу управляемого ключа 17 блока 16 пуска. Вход ЭЗ 23 объединен с входом ЭЗ 25, выход которого подключен к управляющему входу трехфазного размыкателя 26, включенного обмотками ротора асинхронного двигателя 1 и блоком 27. В результате уменьшаются броски тока и исключаются перенапряжения в цепях ротора двигателя 1 при переходе, от нерегулируемого к регулируемому режиму работы. I з.п. ф-лы, 1 ил. с (О ел гг ОО NU СЛ со О ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (,5!) Н 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4022034/24-07 (22) 1!.02.86 (46) 15.10.87. Бюл. № 38 (71) Научно †исследовательск электротехнический институт Производственного объединения "ХЭМЗ" (72) В.А.Ерухимович, 10.Л.Шинднес и И.И.Эпштейн (53) 621.313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1037405, кл. Н 02 P 7/42, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1185528, кл. Н 02 Р 7/42, 1984. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в горно-металлургической промышленности, в механизмах, требующих. высоких динамических свойств и повышенной надежности. Целью изобретения является повышение надежности и качества переходных процессов. Указанная цель достигается введением в электропривод переменного тока элемента задержки (ЭЗ) 25, трехфазного размыкателя

26 и блока 27 роторных сопротивлений, сумматора (C) 28 в формирователь !О сигналов задания активного и реактивного токов ротора, включенного между регулятором 12 реактивного тока и вторым выходом формирователя 1О, и подключением источника 20 постоянного сигнала к второму входу С 28, выхода ЭЗ 23 — к управляющему входу управляемого ключа 17 блока 16 пуска.

Вход ЭЗ 23 объединен с входом ЭЗ 25, выход которого подключен к управляющему входу трехфазного размыкателя

26, включенного между обмотками ротора асинхронного двигателя 1 и блоком 27. В результате уменьшаются броски тока и исключаются перенапряжения в цепях ротора двигателя при переходе от нерегулируемого к регулируемому режиму работы. 1 з.п. ф-лы, ! ил.

1"-.4 0302 ного тока. г . 0 ,.; г

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электраприводу переменного тока на базе машины двойного питания с непосредственным преобразователем частоты в цспи ротаря, и может быть использовано в механизмах, требующих высоких динамических свойств и повьппенной надежности., например в горно-металлургической промышленности при регулировании числа оборотов ротора относительно синхронной скорости питающего поля.

Целью изобретения является повышение надежности и качества переходных процессов за счет уменьшения бросков тока и исключения перенапряжений в

| цепях ротора при переходе от н регулируемогс к регулируемому режиму работы электропривоца.

На чертеже представлена функциональная схема электропривоца переменЗлектропривсд,переменного тока со-держит ясичхрОнный дви1 31 ель i с фаз ным ротором, подключенным к выходам регулируемОГО HCTQ IIIêêç 2 тока., выполненнлго с последовательно ссец .-ненными блоком 3 импульспс-фазового управления, управляемым ключем, / преобразователем 5 час:o-.ь. с непос.редственной связью блок 6 прямого преобразователя каор;инат, псцключе .ный выходами к 7пряв.Г(яюпп! входам р Гулиp) емОГО истОчникл 2 тскЯ. блок / обратного поеабвазова <ия косо;. II:,lr.i ., подключенный входами х выходам датч:."-кав фЯзных токов 8 и 11Я|-:р5-)-,,ен;.lj. i статора«формирователь 10 сигнала:. задания активногс и реактивнсгОт,-о-к О в рОтОра с p:= г ул я т с 13 Ом . к О р о с т =l вращения ротора и регулят ipo;".ë . . реактивного тока статора, фязовы- - ; дискриминатор 13 с пропорционально-ин-тегральным регулятором 14 частоты скольжения на выходе, формирсватсл .

15 гармонических функций,, вход кстсрого соединен с выхоцам фазового дискриминатора 13, я выходы подключе-ны к опорным входам блока 6 прямогс преобразования координат, блок 16 пуска, выполненный с тремя управ.ll;-I=мыми ключами 17 — 19, источником 20 постоянного ситнала, orраничителем

21 уровня сигнала, определителем 22 начального скольжения и элемента l 2 1 задержки, вход которого образует ьхсц блока 16 пуска и соединен с вводом

24 цля сигнала пуска, с упрявляощн l зхсд и управляемых ключей 4 и 17. Выходы первого управляемога ключа 17, образующие первый и второй выходы блока 16 пуска, подключены соответственна к входу и выходу пропорционально-интегрального регулятора 14 частоты скольжения и к выходам ограничителя 21 уровня сигнала, первый вход которого подключен -< выходу определителя 22 начального скольжения, а второй вход сбьединен с управляющим входом второго управляемого ключ- 18 блока

16 пуска и подключен к выходу элемента 23 задержки, выходы управляемого ключа 18, образующие третий и четвертый выходы блока 16 пуска, падключе—

-ны соответственно к входу и выходу регулятора 11 скорости вращения ротооа, выходы третьего управляемого ключа 19, образующие пятый и шес" îé вы— ходы блока 16 пуска, подключены соответственно к входу и выходу регулято1

1оа 12 реактивного тока статора. Первый и второй входы фазового дискриминатора 13 подключены к одноименнь1м выходам блока 7 обратного преобразования координат, я третий вход фазового дискриминатора 13 и первый управляющий вход блока 6 прямого преоб- язавяния координат подключены к перзому вь:ходу формирователя 10 сигналов задания активного и реактивного токон ротора., втогой выход которого подключен к второ: у управляющему входу блока 6 прямого преобразования соорци. Ят, я первый — четвертый вхопь! фсрмировЯ сля 0 .игнЯЛОВ ЗЯЦЯния

-.ктивнсго и реактявнога токов ротора падкл1очены соатве гстве Ho к третьему выходу блока 7 обратного пресбразозянел касрдинятр х выхсд5 фязовОГО цискриминатора 13 и к выходам датчиков фазных токов 8 и напряжений 9 статора.

11 элек:рспривад переменнсга тока введены элемент 2з задержки трехфаз:-ь. и кантактор 25:. блок 27 рстарных

cot>po l IB PIIIiA фа >мирсватель 1 0 ляпов задания активного и реактив-:а—

r o таков ротора снабжен сумматором

28,. включенным по первому входу и выходу между выходом регулятора 12 реактивного тока татара и вторым выходом названного формирователя 10, я выход источника 20 постоянного сигнала слака 16 пуска подключен к второму входу сумматора 28 формирователя 1О сигналов задания активного и

1345302 реактивного токов ротора. Выход элемента 23 задержки блока 16 пуска соединен с управляющим входом четвертого управляемого ключа I 9, а вход

5 элемента 23 задержки объединен с входом введенного элемента 25 задержки, выход которого соединен с управляющим входом трехфазного размыкателя

26, подключенного первым входом к lp обмоткам ротора, а вторым входом — к бЛоку 27 роторных сопротивлений.

В электропривод переменного тока могут быть введены управляемый ключ

29, блок 30 памяти и сумматор 31, включенный по первому входу, и выходы между первым выходом формирователя 10 сигналов задания активного и реактивного токов ротора и первым управляющим входом блока 6 прямого пре- 2р образования коорцинат; второй вход сумматора 31 соединен с выходом блока 30 памяти, вход которого через введенный управляемый ключ 29 подключен к первому выходу блока 7 обратно- 25 го преобразовании координат; управляющий вход управляемого ключа 29 соединен с вводом 24 для сигнала пуска. Входы блока 3 импульсно-фазового управления в регулируемом источни- 8д ке 2 тока подключены к выходу регулятора 32 фазных токов и к выходу блока 33 компенсации. На входе регулятора 32 фазных токов включен элемент 34 сравнения первый вхОд кото рого образует управляющий вход регулируемого источника 2 тока, а второй вход подключен к выходу датчика 35 фазных токов ротора.

На входы регулятора 11 скорости вращения ротора подключен элемент 36 сравнения, а на вход регулятора 12 реактивного тока статора — элемент

37 сравнения. К выходу регулятора 11 скорости вращения ротора подключен 4„ блок 38 деления, другой вход которогс соединен с выходом определителя

39 потокосцепления. Входы обратной связи элементов 37, 36 сравнения и входы определителя 39 потокосцепления образуют соответственно первый— четвертый входы формирователя 10 сигналов задания активного и реактивного токов ротора, первый и второй выходы которого образованы выходом блока 38 деленйя и выходом сумматора 28.

К входу пропорционально-интегрального регулятора 14 частоты скольжег ния в фазовом дискриминаторе 13 подключен блок 40 деления, соединенный входом с выходом элемента 41 сравнения. Один из входов элемента 41 сравнения и другой вход блока 40 деления образуют первый и второй входы фазового дискриминатора 13. Другой вход элемента 41 сравнения образует третий вход фазового дискриминатора 13.

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Для качественного подключения преобразователя 5 частоты с непосредственной связью к вращающемуся асинхронному электродвигателю 1 с фазным ротором необходимо, чтобы в момент подключения вектор выходного напряжения преобразователя был сориентирован определенным образом относительно вектора ЭДС ротора. В противном случае при случайной ориентации указанного вектора возможны недопустимо большие броски тока в момент подключения преобразователя 5 частоты с непосредственной связью к ротору.

Требование по ориентации векторов выполняется в электроприводе реализацией промежуточного синхронного режима работы электродвигателя 1 с последующим автоматическим переводом к регулируемому режиму работы. Для этого по сигналу пуска, поступающему на ввод 24, выходы преобразователя 5 частоты с непосредственной связью подключаются к ротору, и на протяжении времени Д t формируется неизменной частоты выходной ток преобразователя. За время Llt электродвигатель l втягивается в синхронизм и векторы оказываются сориентированы необходимым образом.

Для того, чтобы не возникало перенапряжений в цепях ротора при размыкании контактора, закорачивающего ротор в нерегулируемом. режиме работы (не показан), в электроприводе используется блок 27 роторных сопротивлений, подключенный в нерегулируемом режиме через трехфазный контактор 26 к ротору. Пока ротор закорочен контактором блок 27 роторных сопротивлений в работе не .участвует, зато при размыкании контактора ток ротора поступает в роторные сопротивления блока 27 и перенапряжения не возникают.

После размыкания контактора в ротор подается выходной ток преобразователя 5 частоты с непосредственной связью. Этим током электродвигатель 1

13ч5302 втягивается в синхронизм за время не более времени элемента 25 задержки, в результате чего направление векто— ра указанного тока становится соглас5 ным направлению вектора тока ротора.

Теперь можно отключать от ротора роторные сопротивления блока 27 без каких-либо перенапряжений в цепях ротора. Это осуществляется размыканием 10 трехфазного контактора 26. На управляющий вход которого поступает задержанный на время 8 t элементом 25

1 задержки сигнал пуска.

Отключение роторных сопротивлений 15 блока 27 от ротора приводит к измен-нию величины тока ротора,. в результате чего возникают затухающие колебания тока ротора, вызванные выпадани-. ем электродвига.теля 1 из синхронизма. 20

Колебания затухают при повторном втягивании электродвигателя 1 в синхронизм, для обеспечения которого с выхода преобразователя 5 частоты с непосредственной связью на протяжении интер- 25 вала времени dt после отключения роторных сопротивлений блока 27 от ротора продолжает поступать ток прежней частоты. Формирование выходного тока данной частоты преобразователем ВО

5 частоты с непосредственной связью осущестьляется на интервале времени

At„ + dt s с помощью элемента 23 задержки По выходному сигналу элемента 23 задержки на интервале времени

+ dt- после поступления сигнала пуска осуществляется закорачивание управляемыми ключами 18, 19 регулятора 11 скорости вращения ротора и ре-гулятора 12 реактивного тока статора,,10 а также ограничение выходного сигнала пропорционально--интегрального регулятора 14 частоты скольжения ограничителем 21 уровня сигнала.

По окончании интервала времени

dt, + zt> после поступления сигнала пуска выходной сигнал элемента 23 задержки изменяется и электропривод переходит в регулируемый режим работы. 50

В эпектроприводе благодаря введе— нию сумматора 28 и закорачиванию в синхронном режиме работы управляемым ключем 19 регулятора 12 реактивного тока статора можно задавать ток ротора в синхронном режиме независимо от уровня уставки ограничения выходного сигнала регулятора 12 и менять при необходимости его величину в широких пределах.

Благодаря введению управляемого ключа 29 блока 30 памяти и сумматора 31 в момент вступления электропривода в регулируемый режим работы обеспечивается соответствие по величине сигналов задания и реального значения активного тока электродвигателя 1. Это достигается запоминанием величины активного тока электродвигателя 1 блока 30 памяти в момент перехода электродвигателя 1 к синхронному режиму работы и использованием выходного сигнала блока 30 памяти в качестве задания активного тока ротора в синхронном режиме работы. Блок

30 памяти представляет собой инерционное звено с большой постоянной времени спадания выходного сигнала до нуля. После вступления в работу регулятора 11 скорости вращения ротора и спадания выходного сигнала блока 30 памяти до нуля активный ток ротора задается указанным регулятором 11. Управляемый ключ 29 нужен для того, чтобы после вступления блока 30 памяти в работу сигнал реального значения активного тока двигателя 1 че поступ" ë на вход блока 30 памяти и не влиял на величину его выходного сигнала, ::.е., чтобы не возникал контур с положительной обратной свчзью:

Таким образом, введение в электропривод переменного тока элемента задержки трехфазного размыкателя, блока роторных сопро-ивлений и соответствующее выполнение формирователя сигналов задания активного и реактивного токов ротора и блока пуска обеспечивают уменьшение бросков тока и исключение перенапряжений в цепях ротора при переходе от нерегулируемого к регулируемому режиму работы, благодаря чему повышается нацежность и качество переходных процессов.

Формула изобретения

1. Электропривоц переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, поцключенным к выходам регулируемого источника тока, выполненного с последовательно соединенными блоком импульсно-фазового управления, управляемым ключем и преобразователем частоты с непосредствен134 >302

7 ной связью, блок прямого преобразования координат, подключенный выходом к управляющему входу регулируемого источника тока, блок обратного преобразования координат, подключенный 5 входами к выходам датчиков фазных токов и напряжения статора асинхронного двигателя, формирователь сигналов задания активного и реактивного токов ротора с регулятором скорости вращения ротора и регулятором реактивного тока статора, фазовый дискриминатор с пропорционально-интегральным регулятором частоты скольжения на выходе, формирователь гармонических функций, вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора, а выходы подключены к опорным входам блока прямого преобразования координат, блок пуска, выполненный с тремя управляемыми ключами, источником постоянного сигнала, ограничителем уровня сигнала, определителем начального скольжения и элементом задержки, вход

25 которого образует вход блока пуска, соединенного с вводом для сигнала пуска и с управляющими входами ключа регулируемого источника тока и первого ключа блока пуска, при этом выходы первого управляемого ключа блока пуска, образующие первый и второй выходы блока пуска, подключены соответственно к входу и выходу пропорционально-интегрального регулятора частоты скольжения и к выходам огра в 35 ничителя уровня сигнала, первый вход которого подключен к .выходу определителя начального скольжения, а второй вход объединен с управляющим входом второго управляемого ключа блока пус- 10 ка и подключен к выходу элемента задержки этого блока, выходы второго управляемого ключа блока пуска, образующие третий и четвертый выходы блока пуска, подключены соответственно 45 к входу и выходу регулятора скорости вращения ротора, выходы третьего управляемого ключа блока пуска, образующие пятый и шестой выходы блока пуска, подключены соответственно к 50 входу и выходу регулятора реактивного тока статора, первый и второй входы фазового дискриминатора подключены к одноименным выходам блока обратного преобразования координат, а третий вход фазового дискриминатора и первый управляющий вход блока прямого преобразования координат подключены к первому выходу формирователя сигналов задания активного и реактивного токов ротора, второй выход которого подключен к второму управляющему входу блока прямого преобразования координат, а первый, второй, третий и четвертый входы формирователя сигналов задания активного и реактивного токов ротора подключены соответственно к третьему выходу блока обратного преобразования координат, к выходу фазового дискриминатора и к выходам датчиков фазных токов и напряжений статора, о т л и ч а ю щ и й-.с я тем, что, с целью повышения надежности и качества переходных процессов за счет уменьшения бросков тока и исключения перенапряжений в цепях ротора при переходе от нерегулируемого к регулируемому режиму работы, введены элемент задержки, трехфазный размыкатель и блок роторных сопротивлений, формирователь сигналов задания активного и реактивного токов ротора снабжен сумматором, включенным по первому входу и выходу между выходом регулятора реактивного тока статора и вторым выходом указанного формирователя, а выход источника постоянного сигнала блока пуска подключен к второму входу сумматора формирователя сигналов задания активного и реактивного токов ротора, выход элемента задержки блока пуска соединен с управляющим входом третьего управляемого ключа этого блока, а вход указанного элемента задержки объединен с входом введенного элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом трехфазного размыкателя, подкзцоченного первым входом к обмоткам ротора, а вторым входом — к блоку роторных сопротивлений.

2. Электропривод по п.1, о т л ич а ю m, и и с я тем, что введены управляемый ключ, блок памяти и сумматор, включенный по первому входу, и выходы между первым выходом формирователя сигналов задания активного и реактивного токов ротора и первым управляющим входом блока прямого преобразования координат, второй вход введенного сумматора соединен с выходом блока памяти, вход которого через управляемый ключ подключен к первому выходу блока обратного преобразования координат, управляющий вход введенного управляемого ключа соединен с вводом для сигнала пуска.