Асинхронный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области частотного управления асинхронными двигателями, и может быть использовано в электроприводах механизмов, требующих ограничения тока двигателя в переходных режимах и формирования экскаваторной механической характеристики. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей электропривода в переходных режимах путем ограничения тока статора и замедления темпа разгона при больших моментах нагрузки. Указанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий асинхронный двигатель 1, подключенный к непосредственному преобразователю 2 частоты, введены задатчик 6 частоты в режиме упора, управляемый коммутатор 5, задатчик 7 интенсивности, задатчик 28 среднего значения темпа изменения сигнала, элементы 16, 17, 26 сравнения, промежуточные усилители 25, 27, ключевые элементы 21, 23, нуль-органы 20, 22, элемент "Запрет" 24, задатчик 18 уставки тока в режиме упора, задатчик 19 уставки динамического токоограничения, фильтр 15 низкой частоты и выпрямитель 14. При этом обеспечивается эффективное токоограничение в переходных режимах во всем диапазоне нагрузок. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (й)5 Н 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4%

ФФ

° е

ЪФ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4665835/24-07 (22) 24.01.89 (46) 30.12,90. Бюл. М 48 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.А. Семченко, Н.M. Улащик, С.Ю. Должников и Б.И. Фираго (53) 621.313.333 (088.8) (56) Должников С.Ю., Подобедов E.Ã., Семченко A.À. Асинхронный электропривод на база модернизированного преобразовате-: ля частоты типа ТТС-100. — В кн.: Состояние и перспективы развития электротехнологии. Тезисы докладов Всесоюзной НТК,.т. 1.

Иваново, 1985, с. 112-113.

Авторское свидетельство СССР

М 1432713, кл. Н 02 Р 7/42, 1987. (54) АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротвхни«е, а именно к области частотного управления асинхронными двигателями, и может быть использовано в электроприводах ме; ханизмов, требующих ограничения тока двигателя в переходных режимах и форми. Ж 1617611 А1 рования экскаваторной механической характеристики. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей электропривода в переходных режимах путем ограничения така статора и замедления темпа разгона при больших моментах нагрузки. Укаэанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий асинхронный двигатель 1, подключенный к непосредственному преобразователю 2 частоты, введены задатчик 6 частоты в режимеупора, управляемый коммутатор 5, задатчик 7 интенсивности. задатчик 28 среднего значения темпа изменения сигнала, элементы 16, 17, 26 сравнения, промежуточныв усилители 25, 27, ключевые элементы 21, 23, нульоргани 20, 22, элемент ЗАПРЕТ 24, задатчик

18 уставки тока в режиме упора. задатчик 19 уставки динамического токоограничения, фильтр 15 низкой частоты и выпрямитель 14.

При этом обеспечивается эффективное токоограничение в переходных режимах во всем диапазоне нагрузок. 2 ил.

1617611

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике частотного управления асинхронными двигателями, и может быть использовано в электроприводах механизмов, гребующих ограничения тока двигателя в переходных режимах и формирования экскаваторной механической характеристики, Цель изобретения — улучшение энергетических показателей электропривода в переходных режимах путем О раничения тс ка статора и "àìåäëåíèÿ темпа разгона при больших моментах нагрузки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема асинхронного электропривода; на фиг. 2 — схема задатчикс! интенсивности.

Асинхронный eaeKTpnf. t)in aors, содержит трехфазный асинхронны<): двигатель 1 (фиг. "il) подклк)ченный к непссредственному преобразовател)о 2 ча тоты, силовая часть которого состоит из девяти пар встречно-параллельно вклгоченных тиристоров, управляющие электроды которых подключены к выходу системы 3 управления преобразователем. Выход задатчика 4 часТОТЫ СОЕДИНЕН С ПЕРВЬ)М ВХОДОМ ВВ8ДЕННОГО управляемого коммутатора 5, второй вход которого подключен к выходу задатчика 6 частоты B режиме упора, Выход управляемого коммутатора 5 соедин ен: первым входом задатчика 7 интенсивности, выход которого подключен к перв )M ) входу системы 3 управления преобразователем частоты и к входу функционального преобразователя 8. Выход функционального преобразователя 8 подключен к первому входу элемен|а 9 сравнения, втор зй вход которого соединен с выходом вычислителя 10 модуля вектора ЗДС. Входы вычи:лителя 10 под) p8хфазнОму дат-InKy 11 трехфазному датчику 12 напряжения, сое" диненным с вхсдными зажимами статорной

Обмотки асинхронного двигателя 1. Вы)<од первого элемента 9 сравнения через блок регулятора 13 выходного напряжения преобразом.-..еля соединен с вторым входом системы 3 управления преобразователя частоты Выхо,< и трехфазного датчика 1 1

ТоК8 через введенные последовательно сое диненные выпрямитель "f4 fn фильтр 15 низкой частоты подключены к первым входам злементсв 16 и 17 сравнен )я. Второй вход элемента 16 сравнения подклк)чен к выходу введенного задатчика 18 уставки тока упора, а второй вход элемента -17 сравнения подключен к выходу введенного задатчика

19 уставки динамическoi о токоограничения.

Выход элемента 16 сравнения соединен с входами зведенных нуль-органа 20 и ключевого элемента 21, а выход элемента I7

55 сравнения — с входами введенных нуль-органа 22 и ключевого элемента 23, Выход нуг, ь-органа 20 соединен с входами управления управляемого коммутатора 5 и ключевого элемента 21 и с инверсным входом введенного логического элемента ЗАПРЕТ

24. Прямой вход элемента ЗАПРЕТ 24 подключен к выходу нуль-органа 22, а выход — к выходу управления ключевого элемента 23, Выход ключевого элемента 2.1 через введенный промежуточный усилитель 25 подключен к первому суммирующему входу введенного элемента 26 сравнения, а выход ключевого элемента 23 через второй введенный промежуточный усилитель 27 — к вычитающему входу элемента 26 сравнения, второй суммирующий вход которого соединен с выходом введенного задатчика 28 среднего значения темпа изменения выходного сигнала задатчика интенсивности. Выход элемента 26 сравнения подключен к второму входу задатчика 7 интенсивности.

Задатчик 7 интенсивности частоты вращения двигателя выполнен на последовательно соединенных компараторе 29, усилителе 30 с регулируемым коэффициентом усиления и интеграторе 31, При этом выход интегратора 31 образует выход задатчика 7 интенсивности и соединен с первым входом компаргтора 29, второй вход которого является первым входом задатчика 7, Вход управления усилителя 30 с регулируемым коэффициентом усиления образует второй вход задатчика 7 интенсивности.

Асинхронный электропривод работает следующим образом, По выходному сигналу задатчика 7 интенсивности и выходному сигналу блока регулятора 13 система 3 управления формирует импульсы управления тиристорами преобразователя 2 таким образом, что частота и амплитуда основной гармоники выходного напряжения пропорциональны соответствующим входным сигналам системы 3 управления преобразователем, Система управления электроприводом обеспечивает формирование механических характеристик при стабилизации потокосцепления взаимоиндукции асичхронного двигателя 1, формирование экскаваторной механической характеристики и ограничение тока двигателя на заданном уровне в переходных режимах работы электропривода.

Функциональный преобразователь 8 формирует сигнал задания U3 модуля 3ДС в линейной зависимости от входного аналогового сигнала Uf задатчика 7 интенсивности, Сигнал задания U модуля ЭДС взаимоиндукции с выхода функционального преобразователя 8 поступает на первый вход

1617611 элемента 9 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал обратной связи по модулю ЭДС взаимоиндукции с выхода вычислителя 10. Сигнал, пропорциональный модулю ЭДС, определяется по мгновенным значениям фазных ЭДС двигателя, Сигналы фазных ЭДС формируются на основании информации о мгновенных значениях тока в обмотках стэтора асинхронного двигателя 1 и напряжениях на зажимах статора двигателя, снимаемой соответственно с трехфазного датчика 11 тока и с трехфазного датчика

12 напряжения. Разность между сигналом задания U3 модуля ЭДС взаимоиндукции и сигналом обратной связи по модулю ЭДС снимается с выхода элемента 9 сравнения и подается нэ вход блока регулятора 13 выходного напряжения преобразователя.

Блок регулятора 13, выполненный с последовательно соединенными ПИ-регулятором и ограничителем пульсаций выходного напряжения регулятора, обеспечивает стабилизацию потокосцепления взаимоиндукции асинхронного двигателя 1 во всем диапазоне регулирования скорости.

На первый вход задатчикэ 7 интенсивности подается сигнал задания частоты преобразователя либо с выхода задатчика 4 частоты, либо с выхода задатчика 6 частоты в режиме упора в зависимости от положения, в котором находится управляемый ком.. мутатор 5. Положение, в котором находится управляемый коммутатор 5, определяется сигналом (единичный или нулевой) на его выходе управления. Второй вход задатчика интенсивности служит для воздействия на темп изменения его выходного сигнала, и чем больше по абсолютному значению величина сигнала на указанном втором входе, тем выше темп изменения выходного сигнала задатчика 7.

Выходные сигналы трехфазного датчика 11 тока выпрямляются выпрямителем 14, фильтруются фильтром 15 низкой частоты и поступают на первые входы элементов 16 и

17 сравнения, На второй вход элемента 17 сравнения поступает с отрицательным знаком сигнал уставки lorp. динамического токоограничения с выхода задатчика 19, а на второй вход элемента 16 сравнения — также с отрицательным знаком сигнал уставки тока упора lyo. с выхода эадатчика 18. Величины сигналов lorp. u lyo. выбирают исходя из необходимого уровня ограничения тока двигателя в переходных режимах и уровня тока двигателя, при котором формируется стопорная часть его механической характеристики. При этом сигнал уставки l«p. меньше сигнала уставки lyn. Рассогласование A1 = — lorp с выхода элемента 17 сравнения подается нэ входы нуль-органа и ключевого элемента 23, а рассогласование Q = I„2i .Iyn с выхода элемента 16 сравнения — на входы куль-органа 20 и ключевого элемента:

21. Когда рассогласование (Ь или Л2 ) на входе нуль-органа 20 или 22 меньше нуля, сигналы на выходах этих нуль-органов равны логическому нулю и ключевые элементы

21 и 23 разомкнуты, При разгоне (торможении) злектропривода в случае, когда сигнал на выходе фильтра 15 низкой частоты меньше сигнала уставки lorp. (а значит, и сигнала уставки Iyo), рассогласования Л1 и

h,z на выходах соответствующих элементов сравнения меньше нуля, выходные сигналы нуль-органов 20 и 22 равны нулю и ключевые элементы 21 и 23 разомкнуты. Управляемый коммутатор 5 находится при этом в положении, изображенном на фиг. 1, т, е. частота вращения двигателя задаегся сигналом с выхода задатчика 4 частоты. Темп изменения выходного сигнала задатчика 7 интенсивности определяется при этом величиной сигнала с выхода задатчика 28 среднего значения темпа. Если сигнал I становится равным lorp. 1 < Iyn, то выходной сигнал нуль-органа 22 становится равным единице, 30 а нуль-органа 20 остается равным нулю, При этом сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 24 становится равным логической единице, замыкается ключевой элемент 23 и рассогласование Л1 с выхода элемента 17 сравнения через промежуточный усилитель 27 поступает на вычитающий вход элемента 26 сравнения. Выходной сигнал элемента 26 сравнения при этом уменьшается, следовательно, снижается темп изменения выход40 ного сигнала ээдатчика 7 интенсивности.

Уровень этого уменьшения определяется величиной рассогласования и . При уменьшении темпа изменения выходного сигнала задатчика 7 интенсивности уменьшается

45 ток асинхронного двигателя 1, и когда сигнал I становится меньше сигнала уставки

lorp,, выходной сигнал нуль-органа 22 становится равным нулю, размыкается ключевой элемент 23 и темп изменения выходного

50 сигнала 7 эадатчика определяется только сигналом с выхода задатчика 28 среднего значения темпа.

В случае, если сигнал 1 на выходе фильтра 15 низкой частоты становится большим сигнала уставки Iyg. на выходе задатчикэ l8, рассогласование hz на выходе элемента 16 сравнения становится больше нуля и выходной сигнал нуль-органа 20 ста1617611

50 ковится равным единице, При этом замыкается ключевой элемент 21 и управляемый коммутатор 5 перебрасывается в положение, при котором выходная ча "òoòà преоб033 083T8ë я Оп редел яетс я сиГналом с выхода задатчика 6 частоты в режиме упоэа. Одновременно единичный выходной сиГнзл нуль-оргзн3 20 ззпpBR(38т Г!рохождеиие единичного выходного сигнала нуль-органа 22 Н3 выход элемен; а ЗАПРЕТ 24. выходкой сигнал элемента ЗАПРЕТ 24 становится равным нулю и ключевой элемент

23 размыкается. 8 результате рассогласование Лр " выхода элемента 16 сравнения через промежуточный усил(»тель 25 поступает на (. Уммлру(ощий вход:, элемента 26 сравнения, При этом Выхсднэй сигнал эгемэитз 26 (:равнения увеличивается, а следо.>зтельно, увег(ичивается темп изменен(ля

f>bIxopHof o сиг>>3f>3 33+3T Iика 7 интенсивностии и частота вы)(одного напряжения преобразователя уменьшается (эыстрее, Так ()ОРМИРУЕТСЯ СТОПОРНЗЯ ВЗТВЬ М8ХЗИИЧ6 ской характеристики асинхронного двигзтегя 1.

Коэффициент усиления и ромежуточного усилителя 25 задают большим коэффициента усиления проме)куточиого усилителя

27 M таким, чтобы обеспечить .)адан>ный TBfl-!

ioBoA режим двигателя при эго работе Н3 уг(ор, Величину коэ(4фи(>иечта усиления pGfM8N>((Оч>1ОГО усилителя 27 в э>бира(от исходя из условия збеспсчени (эффективного токООГракичения В ПBреходиых 1)8)кимах во всем диапазоне нагрузок.

Таким образом, предлагаемый электропривод Обесг>8чиВзет по сг>эвнeниio с изве стиым повышение энергетических

oQK333T8tl8É в переходных ре:кимах работы за счет ограничения тока стагора двигателя путем замедления TBMI 13 разгона при бол|ь-ших 1."(оментзх нзГрузки. При этом сохраняются высо:кие д>лкамические показатели в рел(име хог>ост>>го ) .Ода и малых H3f !)узок. Зз счет снижения частоты напряжения на статэре O(3TBJ>R flpM Q:p81 p 131(3X г>ривод;1 формируе-. ся экскаваторная механическая х 3 р 3 кте р >лоти ка эл 8 ктр О и р и В(>да .

Формула изобретения

Асинхронный электропривод, содержащий асинхронкый двигатель, подключенный к непосредственному прео бразовател >о частоты, систему управления поеобразователем частоты, задатчик частот((, функциональный прео(зразователь для р-;3>1(1зации требуемз(л зависимости сигнала3 задания. Вьп(одного напряжения преобра5

2, ЗО

45 зователя частоты От значения сигнала задания выходной частоты, первый элемент сравнения. регулятор напряжения преобразователя с ограничением амплитуды пульсаций выходного напряжения регулятора, вычислитель модуля результирующего вектора эпектродвижущейся силы от потокосцепления взаимоиидукции асинхронного двигателя, трехфазиые,цатчики напряжения и тока статора асинхронного двигателя, при этом первый вход системы управления преобразователем частоты соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с первым входом первого элемекта сравнения, подключенного выходом через регулятор выходного напряжения преобразователя к второму входу системы управления преобразователем частоты, второй вход первого элемента сравнения соединен с выходом вычислителя модуля, входы которого соединены с выходами трехфазных датчиков напряжения и тока статора асинхронного двигателя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей в переходных режимах путем ограничения тока статора и замедлечия тем(за разгона при больших моментах нагрузки, введены задатчик частоты В режиме упора, управляемый коммутатор, задатчик интенсивности, задатчик среднего значения темпа изменения выходного сигнала задатчика интенсивности, второй, третий и четвертый элементы сравнения, два промежуточных усилителя, два ключевых элемента, два нуль-органа, элемент ЗАПРЕТ, задатчик уставки тока упора, задатчик уставки динамического токоограничения, фильтр низкой частоты и выпрямитель, вход которого соединен с выходом трехфазного датчика тока статора

3CMHXPOHHOf Q ДВИГЗТBПЯ, 3 ВЫХОД С ВХОДОМ фильтра низкой частоты, подключенного выходом к первым входам второго и третьего элементов сравнения, второй вход второго элемента сравнения соединен с выходом задатчика уставки тока упора, а его выход — с входом первого нуль-органа и входом первого ключевого элемента, второй вход третьего элемента сравнения соединен с выходом задатчика уставки динамического токоограиичения, а его выход — с входом второго нуль-органа и входом второго ключевого элемента, выход первого нуль-органа соединен с входами управления первого ключевого элемента и управляемого коммутатора и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого подкл>очен к выходу второго нуль-органа, а Выход элемента ЗАПРЕТ соединен с входом управления Второго ключевого элемента, выход

1617611

Составитель А. Жилин

Техред М.Моргентал Корректор С. Шекмар

Редактор А. Orap

Заказ 4127 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 первого ключевого элемента через первый промежуточный усилитель подключен к первому суммирующему входу четвертого элемента сравнения, выход второго ключевого элемента через второй промежуточный усилитель подключен к вычитающему входу четвертого элемента сравнения, второй суммирующий вход которого соединен с выходом задатчика среднего значения темпа изменения выходного сигнала задатчика интенсивности, задатчик частоты выходом соединен с первым входом управляемого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу задатчика частоты в режиме упора, выход управляемого

5 коммутатора соединен с первым входом задатчика интенсивности, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента сравнения, а выход задатчика интенсивности соединен с входом ука10 занного функционального преобразователя.