Регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель - упрощение конструкции электропривода. Регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель 1 с двумя обмотками статора , которые соответственно подключены к тиристорному преобразователю 2 напряжения и управляемому выпрямителю 3,. Датчик 6 частоты вращения выполнен з виде логически функционального бпока, составленного из формирователей 7 и 8 импульсов, входами соединенных с обмотками статора асинхронного двигателя, а выходом - с блоком 9 переключений, блока 10 формирования сигнала запрета, блока 11 формирования интервала измерения, блока 12 контроля, блока 13 ивмерения сигнала частоты вращения и блока 14 коррекции . Работа датчика основана на выделении в цепях статора зубцовых гармоник ротора при одновременной фильтрации сигналов, вызываемых работой преобразователя 2, Это осущест-1- вляется за счет контроля последовательности чередования фаз в блоке 11. 3 ил. i а SS (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1629956 (я)5 " 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2) ) 4468667/07 (22) 01 . 08. 88 (46) 23. 02. 91. Бюп. Р 7 (71 ) Одесский поли гехнический институт (72) Г,С,Липатов и A.M.Ñåí÷à (53) 62-83;621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Р 1378002, кл, Н 02 P 7/42, 1985 °

Системы тиристорного управления судовыми и электромеханизмами.-Л,:

Судостроение, 1978, с.25-30.

Aufzuge mit geregeltem Drehstromantrieb.- Deutsche Hebe-und Pordertechnik, 1985, 3d.31, 8.38-45. (54) РЕГУЛИРУЕИ1Й ЗЛ17КТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель — упрощение конструкции электропривода. Регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель 1 с двумя обмотками стато2 ра, которые соответственно подключены к тиристорному преобразователю 2 напряжения и управляемому выпрямителю 3,. Датчик 6 частоты вращения выполнен в виде логически функционального блока, составленного из формирователей 7 и 8 импульсов, входами соединенных с обмотками статора асинхронного двигателя, а выходом — с блоком 9 переключений, блока 10 формирования сигнала запрета, блока 11 формирования интервала измерения, блока 12 контроля, блока 13 измерения сигна- . ла частоты вращения и блока 14 коррекции, Работа датчика основана на выделении в цепях статора зубцовых гармоник ротора при одновременной фильтрации сигналов, вызываемых работой преобразователя 2, Это осущест вляется за счет контроля последова тельности чередования фаз в блоке

l i, 3 ил.

1629956

Изобретение относится к. электротехнике к может быть использовано для регулирования угловой скорости многоскоростных асинхронных электро-

5 двигателей,с короткозамкнутым ротором и независимыми статорными обмотками.

Цель изобретения — упрощение за счет логически Функционального выполнения в электроприводе датчика частоты вращения.

На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода; на фиг.2 блок формирования импульсов; на фиг.3 — блок импульсно-фазового управ-15 ления.

Регулируемый электропривод (фиг.1) содержит двухскоростной асинхронный электродвигатель 1 с двумя независи мыми статорными обмотками, выводы 20 которых подключены соответственно к тиристорному преобразователю 2 напряжения и управляемому выпрямите-, . лю 3, управляющие входы которых соединены с блоком 4 импульсно-фазового 25 управления, блок 5 задания уровня управляющего сигнала и последовательности работы тиристорного преобразователя 2 напряжения и управляемого выпрямителя 3 с тремя выходами, соединенными с соответствующими входами блока 4 импульсно-фазового управления, датчик 6 частоты вращения в виде логически функционального блока, составленный из двух блоков 7 и 8

35 .Формирования импульсов, блока 9 переключений, блока 10 формирования сиг. нала запрета, блока 11 Формирования интервала измерения, блока 12 контроля последовательности. чередования

Фаэ измеряемых сигналов, блока .13 измерения сигнала частоты вращения и блока 14 коррекции результата измерения частоты вращения, при этом блоки

7 и S формирования импульсов входами 45 соединены соответственно с выводами статорных обмоток асинхронного электродвигателя 1, а выходами подключены к блоку 9 переключений, два вторых входа которого соединены с выходами

15 и 16 блока 5 задания, определяющими последовательность работы тиристорного преобразователя 2-и управляемого выпрямителя 3, а выход соединен с первым входом блока 11 формирования интервала измерения и через блок 12 контроля последовательности чередования фаз измеряемых сигналов с вторым входом блока 11 формирования интервала измерения, третий вход которого через блок 1О формирования сигнала запрета подключен к выходу 17 блока 4 импульсно-фазового управления, первый вход блока 14 коррекции результата измерения частоты вращения соединен с выходом блока 13 измерения сигнала частоты вращения, входы которого подключены к выходам блока 11 формирования интервала измерения, два вторых входа блока 14 коррекции результата измерения частоты. вращения соединены с выходами 15 и 16 блока 5 задания, определяющими последовательность работы преобразователя 2 напряжения и управляемого выпрямителя 3, силовые входы которых объединены с входом 18 блока 4 импульсно-фазового управления и подключены к источнику питающего напряжения. Каждый из блоков 7 и 8 формирования импульсов, йапример блок 7 {фиг.2), содержит три идентичных канала 19-21 формирования, выполненные из последовательно соединенных усилителя 22, Фильтра 23, компаратора 24 и узла 25 гальванической развязки, при этом первые входы усилителей 22 в каждом канале формирования образуют вход блока 7 Формирования импульсов, вторые входы усилителей 22 каналов 19-21 формирования соединены соответственно с первыми входами усилителей 22 каналов 20, 21 и 19 формирования, а входы узлов 25 гальванической развязки каналов 19-21 формирования образуют выход блока 7 формирования импульсов..

Блок 4 импульсно-фазового упра .— ления (фиг.3) содержит три узла. 2628 синхронизации, четыре фазосдвигающих узла 29-32 и узел 33 выходных каскадов, при этом первые входы Фазосдвигающих узлов 29-31 соединены соответственно с выходами узлов 26-28 синхронизации, входы которых образуют вход 18 блока 4 импульсно-P,àçîçого управления, выход узла 28 синхронизации дополнительно подключен к первому входу фазосдвигающего узла 32, вторые входы Фазосдвигающих узлов 29-32 объединены и подключены к входу задания уровня сигнала управления блока

4 импульсно-фазового управления, выходы фазосдвигающих узлов 29-32 образуют выход 37 блока 4 импульсно-фазового управления и дополнительно подключены к первым входам узла 33 выходных каскадов, пе»вые и вторые вьS 162 ходы которого образуют соответственно выходы управления тиристорным преобразователем 2 напряжения и управляемым выпрямителем 3 блока 4 импульсно-фазового управления, входы которого, определяющие последовательность работы преобразователя 2 напряжения и управляемого выпрямителя.. !

3, соединены с вторым и третьим входами узла 33 выходных каскадов.

Регулируемый электропривод работает следующим образом, Для разгона электродвигателя 1 блок 5 задания формирует требуемый уровень сигнала управления и на выходе 15 — сигнал, определяющий работу тиристорного преобразователя 2 напряжения . Эти сигналы поступают в блок 4 импульсно-фазово; о управления, который на первых выходах узла 33 выходных каскадов вырабатывает импуль= сы управления тиристорами преобразователя 2 напряжения, Сдвиг импульсов управления на угол 0(относительно нулей соответствующих фазных напряжений питающей сети, определяемых узлами 26-28 синхронизации, осуществляется фазосдвигающими узлами 29-31, Угол 0 сдвига определяется уровнем сигнала управления, изменение которого приводит к изменению величины переменного напряжения, подводимого к обмотке высокой скорости электродвигателя 1. В обесточенной обмотке низкой скорости электродвигателя 1 отсутствует ЭДС поля рабочей гармоники, поскольку электрические оси обмоток с различным числом полюсов сдвинуты на 90, а наводятся ЭДС высших гармоник, в спектре которых преобладают ЭДС зубцовых гармоник ротора, Частота f ЭДС, наводимых этими гармониками в статорных .обмотках, определяется выражением

f = 1 + — — ° k {1-S) гг, (1) кг. р В где z — число пар полюсов ротора; 2. р — число полюсов рабочей обмотки;

S — скольжение

fj — частота питающей сетй;

k — - целое число, причем максимальную амплитуду в спекI тре ЭДС имеют гармоники первого порядка, частота fy которых определяется из (l) при k =1. Учитывая, что и

G3 g.

1-S- (2)

И

9956

1О

21н1(Q) m (3) (р где Я, - угловая скорость магнитного поля;

И вЂ” угловая скорость ротора, из (1) можно определить угловую скорость двигателя

z и

ЭДС с частотой f p наведенные в каждой фазе трехфазной обмотки, образуют трехфазную систему переменных напряжений, сдвинутых одно относительно другого на 120 . Сигналы

ЭДС с выводов обмотки низкой скорости электродвигателя 1 поступают в блок ? формирования импульсов, каждый из трех каналов которого выделяет из входного сигнала зубповую гармонику ротора с частотой fr11< и преобразует гармонический сигнал в импульсный; Усилитель 22 усиливает входной сигнал, Формирование импульсного сигнала осуществляет компаратор 24, на вход которого поступает сигнал с выхода полосового фильтря 23, настроенного на рабочий диапазон изменения частоты fp . Гальваническое разделение силовой цепи от цепи управления выполняет узел 25 гальванической развязки.

Блок 9 переключения по сигналу с выхода 15 блока 5 задания подключает выходной сигнал блока 7 формирования импульсов к входам блока 11 д:ормиро- ° вания интервала измерения и блока 12 контроля последовательности чередования фаз измеряемых сигналов. Блок

12 контроля осуществляет проверку. достовернс сти информации, используемой для измерения скорости, т,е. проверку соответствия частоты выходного сигнала блока 7 формирования импульсов и частоты f<< зубцоьой rapЦ моники ротора. Контроль достоверности информации осуществляется путем контроля последовательности чередования фаз входного сигнала. Сигнал достоверности информации поступает на вход блока 21 формирования интервала измерения, на другой вход кото" рого подается сигнал запрета, вырабатываемый блокам 10 формирования сигнала запрета в виде последовательнос" ти импульсов, начало которых совпадает с моментами подачи импульсов управления на тиристоры преобразователя 2 напряжения, а длительность каждого импульса равна длительности

1629956 искажений в ЭДС, наводимых в обесто ченной обмотке низкой скорости элек- тродвигателя 1 при коммутации тирнсторов. Блок ll формирования интервала времени измерения определяет длительность интервала времени Т между каждыми последующими импульсами запрвта, в течение которого. сохраняется достоверная информация об измеряемой скорости, и суммарное число М полупернодов в трех фазах входного сигнала с частотой f l за интервал времени T.

По значениям М и Т блок 13 измерения сигнала частоты вращения определяет составляющую ) угловой скорости электродвигателя 1, пропорциональную среднему значению частоты зубцовой гармоники:

Т-э,nya N 4 0; (5)

Я О, прнМ О, 21 где k — — — — — коэффициент про-

6 г

l порциональности. Значение О, пропорциональное первому слагаемому в (4); поступает в блок 14 коррекции результата измерения, на выходе которого формируется значение угловой скорости gZ, скорректированное с учетом влияния частоты fq питающей сети на частоту эубцовой гармоники ротора f p<. При,наличии сигнала на выс ходе 15 блока 5 задания, определяющего работу тирнсторного преобразователя 2 напряжения, угловая скорость 6)g определяется по формулам

1 .Я - Я 4Я, рн Q

3 зоне малых угловых скоростей в спектре наведенных в обесточенной обмотке электродвигателя 1 ЭДС отсутствует преобладание зубцовой . гармойики ротора с частотой 2 1 по сравнению с. другими высшими гармониками, а частота сигналов на выходе блока 7 формирования импульсов не соответствует fp<, При этом на выходе блока 12 контроля отсутствует

" сигнал достоверности информации, а блок 11 формирования интервала измерения вырабатывает значение М О, I по которому 00< и Q в соответствии с (5) и (6) устанавливаются равнымн нулюа

Регулируемый электропривод, содержащий двухскоростной асинхронный, электродвигатель с двумя независимымн статорнымн обмотками, выводы котоI рых подключены соответственно к тиристорному преобразователю напряжеия H управляемому выпрямителю управляющие входы которых соединены с блоком импульсно-.фазового управления, блок задания уровня управляюще5

Для замедления электродвигателя 1 блок 5 задания снимает сигнал с выхо,да )5 и вырабатывает сигнал на выходе 16, Этот сигнал поступает в блок

4 импулъсно-фазового управления, который на вторых выходах узла 33 выходных каскадов вырабатывает импульсы управления тирнсторами выпрямителя 3.

Обмотка низкой скорости электродвигателя ), подключенная к выходу выпрямителя 3, питается постоянным током, в результате чего электродвигатель формирует тормозной момент. Блок 9 переключений подключает к входам блока 11 формирования интервапы измерения и блока 12 контроля последовательности чередования фаз выходной сигнал блока 8 формирования импульсов, входы которого подключены к выводам обес- . точенной обмотки высокой скорости электродвигателя 1, По выходным сигналам М и Т блока 11 формирования интервала измерения блок 13 измерения частоты вращения вычисляет по (5)

I значение Я . Блок 14 коррекции прн наличии сигйала на выходе 16 блока

5 задания, определяющего работу управляемого выпрямителя 3, вычисляет уг--ловую скорость Я по (6) при QQ =О, т.е, += Я . Работа остальных узлов и блоков при замедлении электродвигателя 1 не изменяется.

Таким образом, упрощение регулируемого электропривода с двухскоростным асинхронным электродвигателем дости" гается за счет логически функционального выполнения датчика частоты вращения, соединенного с выводами обмоток электродвигателя, что устраняет необходимость использования для измерения частоты вращения электродвигателя электрических машин или электромеханических устройств и их мехаиичес" кого сочленения с валом электродвигателя.

Формула изобретения

1629956 го сигнала и последовательности работы тиристорного преобразователя напряжения и управляемого выпрямителя с тремя выходами, соединенными с со" ответствующими входами блока импульс5 но-фазового управления, датчик частотывращения, отличающийс я тем, что, с целью упрощения, датчик частоты вращения выполнен в виде g логически функционального блока, снабженного двумя блоками формирования импульсов, блоком переключений, блоком формирования сигнала запрета, блоком формирования интервала измере- 5 ния, блоком контроля последовательности чередования фаэ измеряемых сигналов, блоком измерения сигнала частоты вращения и блоком коррекции результата измерения частоты враще ния, а блок импульсно-фазового управления снабжен дополнительным выходом, при этом два блока формирования импульсов входами соединены соответственно с выводами статорных обмоток 25 асинхронного двигателя, а выходами подключены к первому и второму входам блока переключений, третий и четвертый входы которого соединены с выходами блока задания уровня управляющего сигнала и последовательности работы тиристориого преобразователя и управляемого выпрямителя, а выход соединен с первым входом блока формирования интервала измерения и через блок контроля с вторым входом блока формирования интервала измерения, третий вход которого через блок формирования сигнала запрета соединен с дополнительным выходом блока импульсно-фазового управления, а выход через блок измерения сигналов частоты вращения соединен с входом блока коррекции результатов измерения частоты вращения, два других входа которого соединены с выходами блока задания уровня управляющего сигнала и последовательности работы тиристорного преобразователя и управляемого выпрями- теля, выход блока коррекции является выходом датчика частоты вращения.

1629956

Составитель В.Тарасов

Техред Д.Олийнык Корректор А.Осауленко

Редактор Н.Бобкова

Заказ 442 Тираж 343 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 103