Устройство для управления многодвигательным электроприводом переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к системам автоматического управления частотно-регулируемыми электроприводами, требующим качественного регулирования в динамических режимах разгона и торможения привода с группой асинхронных короткозамкнутых двигателей. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия в режимах разгона и торможения . Устройство для управления многодвигательным электроприводом переменного тока содержит преобразователь 1 частоты, составленный из последовательно соединенных управляемого вьшрямителя 2, дросселя 3 и автономного инвертора 4 тока. Выходы преобразователя 1 частоты предназначены для подключения к группе асинхй

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ l 422358 (Д) б Н 02 P 7/74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4208453/24-07 (22) 12 03.87 (46) 07.09.88. Бнж. Р 33 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного объединения "ХЭИЗ" (72) А.Ю.Бару, В.П.Богатырев и И.И.Эпштейн (53) 62-83:621.313.323.072-6 (088.8) (56) Кривицкий С.О., Эпштейн И.И.

Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. — М.: Энергия, 1970. с.113.

Авторское свидетельство СССР

В 987772, кл. Н 02 Р 7/74, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам автоматического управления частотно-регулируемыми электроприводами, требующям качественного регулирования в динамических режимах разгона и торможения привода с группой асинхронных короткозамкнутых двигателей. Цель изобретения состоит в повышении быстродействия в режимах разгона и торможения. Устройство для управления многодвигательным электроприводом переменного тока содержит преобразователь 1 частоты, составленный из последовательно соединенных управляемого выпрямителя 2, дросселя 3 и ав- Я тономного инвертора 4 тока. Выходы ореобразонателн 1 частоты нреднезна- и чены для подключения к группе асинхl422358 онных короткозамкнутых двигателей 5. ок 6 задания частоты, задатчик 7 интенсивности, первый блок суммирования 8, блок деления 9, регулятор

10 ЭДС, блок 11 суммирования, регулятор 13 тока и система 14 управления соединены между собой последовательно. Выход датчика 12 тока преобразователя подключен к второму вхо» ду блока 11 суммирования. Датчик 16

1ЭДС входами подключен к датчикам 17 .тока и датчику 18 напряжения двигателя, а выходом — к второму входу блоИзобретение относится к электротехнике, в частности к системам автоматического управления частотно-регулируемыми электроприводами, выполненными на основе группы асинхронных короткозамкнутых двигателей и тиристорного преобразователя частоты с автономным инвертором тока, и может быть использовано B механизмах, требующих качественного регулирования в динамических режимах разгона и торможения привода.

Цель изобретения — повьппение быстродействия в режимах разгона и торможения.

На чертеже представлена структурная блок-схема устройства для управления многрдвигательным электроприводом переменного тока.

Устройство содержит преобразова° тель 1 частоты, составленный из последовательно соединенных управляемого выпрямителя 2, дросселя 3 и автономного инвертора 4 тока, причем выходы преобразователя частоты предназначены для подключения к группе асинхронных короткозамкнутых двигателей 5, блок

6 задания частоты, подключенный к входу эадатчика 7 интенсивности, выход которого подключен к первому входу первого блока 8 суммирования, блок

9 деления, вход для делимого которого подсоединен к выходу первого блока 8 суммирования, регулятор 10 ЭДС, вход которого подсоединен к выходу блока

9 делений, а выход — к первому входу второго блока 11 суммирования, второй ка 8 суммирования. В устройство введены блоки 19, 22 и 24 дифференцирования, функциональные преобразователи 21 и 28, блоки 20, 25 суммирования, блоки 26, 27 выделения модуля, блок 23 измерения фазового запаздывания инвертора и блок 29 определения знака частоты. В устройстве обеспечивается быстродействующее формирование сигналов задания тока и частоты, используемых для управления двигателями. 1 ил.

2 вход которого соединен с выходом датчика 12 тока преобразователя, а вы ход — с входом регулятора 13 тока.

Выход последнего подключен к входу

5 первой системы 14 управления, выходы которой соединены с управляющими входами выпрямителя 2. Вторая система

15 управления выходом соединена с управляющими входами автономного ин10 вертора 4 тока, устройство содержит также датчик 16 ЭДС, входы которого соединены с выходами датчиков 17 тока и 18 напряжения двигателя, а выход — с вторым входом первого

15 блока 8 суммирования. В устройство введены первый блок 19 дифференцирования, вход которого соединен с выходом эадатчика 7 интенсивности, третий блок 20 суммирования, 20 первый вход которого соединен с выходом задатчика 7 интенсивности, а второй — с выходом первого блока 19 дифференцирования, последовательно соединенные первый функциональный

25 преобразователь 21 и второй блок 22 дифференцирования, причем вход первого функционального преобразователя

21 соединен с выходом первого блока

19 дифференцирования, а выход второго

30 блока 22 дифференцирования — r. третьим входом третьего блока 20 сумчирования, блок 23 измерения фазового запаэдыва" иия автономного инвертора тока,, выход которого подключен к входу третьего

З5 блока 24 дифференцирования, а выход последнего — к второму входу четверТого блока 25 суммирования, первый

142235

50 блок 26 вьщеления модуля, вход которого соединен с выходом третьего блока 20 суммирования, выход соединен с первым входом четвертого блока 25 суммирования, а выход последнего с первым входом системы 15 управления инвертором, с первым входом блока 23 измерения фазового запаздывания инвертора и с входом для делите- 10 ля блока 9 деления, последовательно соединенные второй блок 27 вьщеления модуля и второй функциональный преобразователь 28, причем вход второго блока 27 вьщеления модуля соединен с выходом первого блока 19 дифференцирования, а выход второго функционального преобразователя 28 соединен с третьим входом второго блока 11 суммирования, блок 29 определения направления вращения, вход которого соединен с выходом третьего блока 20 суммирования, а выходы — с вторым входом системы 15 управления инвертором, при этом второй вход блока 23 25 измерения фазового запаздывания автономного инвертора тока соединен с выходами системы 15 управления инвертором, а третий вход -с выходом дат- чиков 17 тока двигателя.

Блок б задания частоты может быть выполнен, например, в виде потенциометра, подключенного к источнику постоянного напряжения. Задатчик 7 интенсивности представляет собой ин35 тегратор, охваченный отрицательной обратной связью, выполненный на операционном усилителе.

Регулятор 10 ЭДС и регулятор 13 тока представляют собой пропорционально-интегральные регуляторы, вы" полненные на операционных усилителях. Датчик 12 тока преобразователя представляет собой шунт постоянного тока. Датчики 17 тока и 18 напряжения

45 двигателя представляют собой соответственно трансформаторы тока и трехфазный трансформатор напряжения. Датчик 16 ЭДС содержит три фазных суммирующих усилителя, выходы которых подключены к блоку выпрямления, выход которого является выходом датчика ЭДС. При этом на вход каждого фазного суммирующего усилителя поступают сигналы фазного напряжения с датчика напряжения двигателя, фазного тока с . с датчика тока двигателя и производной фазного тока, а на выходе усилителя формируется сигнал фазной

ЭДС. Первый функциональный преобразо8

4 ватель 21 реа.шзует функцию

=arctg(F<,. которая аппроксимируется отрезками прямых. Второй функциональный преобразователь 28 реализует зависимость тока статора I) от скольжения в при постоянстве потокосцеплеt ния ротора ьг =const, которая аппрокг симируется отрезками прямых, смешенными вверх по оси ординат. Блоки 19, 22 и 24 дифференцирования представляют собой цепочки. Блоки 26 и 27 выделения модуля выполнены на операционных усилителях и диодах, Блок 23 измерения фазового запаздывания инвертора содержит интегрирующий усилитель, зашунтированный первым ключевым элементом, на вход которого подается сигнал частоты, а выход через второй ключевой элемент соединен с входом блока запоминания на операционном усилителе, выход которого является выходом блока 23.

При этом на управляющий вход первого ключевого элемента поступают импульсы с выхода первого устройства дифференцирования, вход которого соединен с выходом системы управления инвертором, а на управляющих вход второго ключевого элемента поступают импульсы с выхода второго устройства дифференцирования, вход которого соединен с нуль-индикатором, на вход которого подаются сигналы с датчиков фазных токов .цвигателя.

Блок 29 определения направления вращения представляет собой нуль-индикатор, выполненный на операционном усилителе, на выходе которого последовательно включены два логических элемента НЕ. С выхода одного из них снимается логический сигнал В ("Вперед"), с выхода другого — Н (" Назад" ) .

Устройство для управления многодвигательным электроприводом переменного тока работает следующим образом.

На выходе задатчика 7 интенсивности получают сигнал задания частоты .вращения двигателя 4 (индекс н0" здесь и далее обозначает синхронный масштаб времени). На выходе первого блока 19 дифференцирования получаем

g a производную — — — . характеризующую

dt момент двигателя (скольжение ф» ) .

На выходе первого функционального преобразователя 21 вьщеляется сигнал

Gzctg »(фазовый угол положения вектора тока статора I относительно

5 14223 потокосцепления ротора у ), который днфференцируется во втором блоке 22 дифференцирования. В блоке 20 происходит суммирование сигналов 1, и curd8

5 нала — — — с выхода блока 22. Резульdt тирующий сигнал с выхода блока 20 после выпрямления в блоке 2б поступает на первый вход четвертого. блока 10

25 суммирования, на второй вход которого поступает после дифференцирования в блоке 24 сигнал фазового запазДЫвания инвертора ф, физическая

3 д сущность и принцип измерения которого описаны. Результирующий сигнал с выхода четвертого блока 25 суммирования в качестве сигнала задания частоты инвертора поступает на вход системы 15 управления инвертором.

Поскольку привод может быть реверсивным, необходимо не только выделение модуля сигнала частоты (блок

26), но и определение его знака, Определение знака производится в блоке

29, с выходов которого снимаются сигналы В (" Вперед" ) и Н ("Назад"), представляющие собой логические сигналы "0" и "1". При направлении вращения "Вперед" В=1, Н=О, при вращении "Назад" B=O, Н=1. Эти логические сигналы поступают в систему 15 управления инвертором, где используются для .пересчетного кольца.

Одновременно сигнал †-- (р ) с

35 выхода первого блока 19 дифференцирования после выпрямления в блоке 27 поступает на вход второго функционального преобразователя 28, реализующего зависимость I,=f(р2)при y,=const.40

Сформированный на выходе функционального преобразователя 28 сигнал задания тока 4I поступает на третий вход второго блока 11 суммирования и отрабатывается замкнутой системой автоматического регулирования тока, т.е. в системе существует узел, обес-! печивающий быстродействующее формирование управляющего сигнала тока из условия обеспечения требуемого момен- gg та при y =const. При наличии такого

1 устройства регулятор ЭДС в режимах разгона и торможения выполняет роль корректирующего устройства.

Таким образом, введение в устройс- 5с тво управления многодвигательным электроприводом переменного тока узлов, реализующих эффективное быстродействующее формирование сигналов эадания тока и частоты, позволяет повысить производительность механизмов с высокодинамичными приводами за счет качественного регулирования в пускотормозных режимах. формула и э обретения

Устройство для управления многодвигательным электроприводом переменного тока, содержащее преобразователь частоты, составленный иэ после" довательно соединенных управляемого выпрямителя, дросселя и автономного инвертора тока, причем выходы преобразователя частоты предназначены для подключения к группе асинхронных короткозамкнутых двигателей, блок задания частоты, выходом подключенный к входу задатчика интенсивности, выход которого подключен к первому входу первого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом датчика ЭДС, входы которого соединены с выходами датчиков тока и напряжения двигателя, а выход первого блока суммирования подключен к входу для делимого блока деления, выход которого подключен к входу регулятора ЭДС, выходом подключенного к первому входу второго блока суммирования, второй вход которого соединен с датчиком тока преобразователя частоты, а выход — с входом регулятора тока, при этом выход последнего подключен к входу первой системы управления, выходы которой соединены с управляющими входами выпрямителя, вторую систему управления, выходы которой соединены с управляющими входами автономного инвертора тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия в динамических режимах разгона и торможения, введены три блока дифференцирования, первый и второй функциональные преобразователи, реализующие соответственно функции arctg р2 и

I„=f (p2) ГДе Д2 абсолютное сколь жение асинхронного двигателя; Т „— ток фазы двигателя, третий и четвер" тый блоки суммирования, два блока выделения модуля, блок измерения фазового запаздывания инвертора, блок определения направления вращения,при этом выход задатчика интенсивности подключен к первому входу третьего блока суммирования и к входу первого

14223

Составитель В.Тарасов

Техред М.Дидык

Редактор Л.Зайцева

КорректоР И.Муска

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4439/55

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 блока дифференцирования, выход которого соединен с вторым входом третьего блока суммирования, через последовательно соединенные первый функ5 циональный преобразователь и второй блок дифференцирования с третьим входом третьего блока суммирования и через последовательно соединенные второй блок выделения модуля и второй функциональный преобразователь с третьим входом второго блока суммирования, выход третьего блока суммирования подключен к входу блока определения направления вращения н к входу первого блока выделения модуля, выход которого соединен с первым входом

58 8 четвертого блока суммирования, второй вход которого через третий блок дифференцирования подключен к выходу блока измерения фазового запаздывания инвертора, а выход четвертого блока суммирования с первым входом системы управления инвертором, с входом для делителя блока деления и с первым входом блока измерения фазового запаздывания, второй вход которого соединен с выходами системы управле" ния инвертором, а третий вход — с выходами датчиков тока двигателя, причем выход блока определения .направления вращения соединен с вторым входом сйстемы управления инвертором.