Способ управления асинхронным электродвигателем с частотно- импульсным регулированием напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя с переменным моментом нагрузки. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения потерь электроэнергии. Устройство для реализации способа содержит эадатчик 9 частоты, блок 10 формирования модулирующего напряжения, узел 11 блокировки, блок 12 фазосмещения и распределения управляющих импульсов , датчики 13 напряжения, выпрямитель 14, управляемый ключ 15, амплитудный детектор 16, одновибратор 17, элемент 18 задержки, функциональный преобразователь 20 и регулятор 21. Регулирование двигателя осуществляется за счет регулирования напряжения на основе информации об амплитуде результирующего вектора напряжения на статоре двигателя во время полной бестоковой паузы в фазах статора . Определение сигнала обратной связи как максимального значения выпрямленного напряжения обеспечивает „ высокую точность измерения модуля ЭДС и регулирования двигателя. 2 ил. А в Ј (Л Юиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

091 (111

А1 (51)5 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4380954 /07 (22) 22.02.88 (46) 30. 05.91. Бюл. М- 20 (71) Белорусский политехнический институт (72) А,А. Семченко, H.N. Улащик, С .Ю. Должников и Б.И. Фираг о (53) 62-83:621.313.333.072 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 1145445, кл. Н 02 Р 7/42, 1987. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСHblM РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя с переменным моментом нагрузки . Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем снижения потерь электроэнергии ° Устройство для реализации способа содержит задатчик 9 частоты, блок 10 формирования модулирующего напряжения, узел

11 блокировки, блок 12 фазосмещения и распределения управляющих импульсов, датчики 13 напряжения, выпрямитель 14, управляемый ключ 15, амплитудный детектор 16, одновибратор 17, элемент 18 задержки, функциональный преобразователь 20 и регулятор 21.

Регулирование двигателя осуществляется за счет регулирования напряжения на основе информации об амплитуде результирующего вектора напряжения на статоре двигателя во время полной бестоковой паузы в фазах статора. Определение сигнала обратной связи как максимального значения выпрямленного напряжения обеспечивает высокую точность измерения модуля

ЭДС и регулирования двигателя. 2 ил.

1653122

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано цля регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя с пе5 ременным моментом нагрузки.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей путем снижения потерь электроэнергии.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего способ управления электродвигателем, на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для реализации спосо-! ба управления асинхронным электродвигателем 1 содержит преобразователь

2 переменного напряжения, выполненный в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров 3-8, включенных 0 между зажимами статорных обмоток электродвигателя 1 и зажимами для подключения питающей сети, последо-. вательно соединенные между собой задатчик 9 частоты, блок 10 формирования модулирующего напряжения, узел

11 блокировки и блок 12 фазосмещения и распределения управляющих импульсов, выходы которого подключены к управляющим электродам тирис" торов 3-8 преобразоватеЛя 2 переменного напряжения, а также датчики 13 напряжения на статоре электродвигателя 1, выпрямитель 14, управляемый ключ 15, амплитудный,цетектор 16, одновибратор 17, элемент 18 задержки,, узел 19 суммирования,, функциональный преобразователь 20, регулятор

21. Датчики 13 напряжения входами подключены к фазам статора асинхронного электродвигателя 1, а выходами к входам выпрямителя 14. Выход выпрямителя 14 через управляемый ключ 15 соединен с входом амплитудного детектора 16, вход управления которого подключен к выходу одновибратора 17.

Вход одновибратора 17 соединен с входом управления управляемого ключа 15 и выходом элемента 18 задержки. Вход элемента 18 задержки подклю5Î чен к выходу блока 10 формирования модулирующего напряжения ° Выход амплитудного детектора 16 соединен с первым входом узла 19 суммирования, второй вход которого соецйнен с выходом Функционального преобразовате55 ля 20, входом подключенного к выходу задатчика 9 частоты. Выход узла

19 суммирования через регулятор 21 подключен к второму входу блока 12 фазосмещения и распределения управляющих импульсов, первый вход которого соединен с выходом узла 11 блокировки.

На фиг.2 сигналы управления тиристорами 3-8 обозначены соответственно как Т -Т-. Момент времени t соответь" 1 ствует началу бестоковой паузы. Момент времени t соответствует началу интервала ойределения сигнала обратной связи по ЭДС в бестоковой паузе. Момент времени t соответствует началу интервала времени, в течение которого разрешено поступление отпирающих импульсов на управляющие электроды тиристоров 3-8. Момент времени t4. соответствует окончанию бестоковой паузы (в фазах статора электВ родвигателя 1 начинает протекать эл ектрич ес кий т ок) . устройство для реализации способа управления электродвигателем работаI ет следующим образом.

В соответствии с сигналом задатчика 9 частоты блоком 10 формирования модулирующег о напряжения формируются временные интервалы включенного и отключенного состояний преобразователя 2 переменного напряжения (сигнал U,, ф иHг,2) . Под действием сигнала Б„о узел 11 блокировки разрешает (сигнал U<< равен "1") или блокирует (сигнал U рааен "0") прохожде о ние управляющих импульсов с выхода блока 12 фазосмещения и распределения управляющих импульсов на тиристоры 3-8 преобразователя 2. Частота вращения асинхронного двигатепя определяется частотой Яв основной гармонической составляющей выходного напряжения преобразователя 2.

Величина частоты LQ> определяется выражением

1- 1

И =(— — — ) а с1+5 где Я вЂ” кругова частота питающей

С сети;

1 — натуральное число.

Функциональный преобразователь

20 с линейной характеристикой "вход— выход" на основании сигнала U задат9 чика 9 частоты формирует на своем выходе сигнал U< задания модуля ЭДС электродвигателя 1. Измерительный орган, состоящий из датчик 13 напряжения, выпрямителя 14 управляемого

165312 ключа 15, амплитудного детектора 16, одновибратора 17 и элемента 18 задержки, позволяет определятb амплитудное значение выпрямленной ЗДС

5 электродвигателя 1 в течение бестоковых пауз выходного напряжения преобразователя 2 и запоминать его на время протекания тока в статоре электродвигателя. Зто амплитудное значение пропорционально модулю результирующего вектора ЭДС электродвигателя. Для этого трехфаэное напряжение статора ПО ° ПЬ U поступа ет на датчик .13 напряжения (однофазные трансформаторы, включенные на фазные напряжения статорных обмоток электродвигателя 1), выпрямляется выпрямителем 14, на выходе которого напряжение Б»4 соответствует выпрям- 2р ленному напряжению статора асинхронного электродвигателя 1, включающему участки ЭДС статора во время бес-.. токовых пауз (фиг.2) .

Выделение величины ЭДС статора производится управляемым ключом 15, KoTopblH управляется сигHBJ10M 618 с выхода элемента 18 задержки. Элемент 18 задержки осуществляет фазовый сдвиг заднего фронта " 1/О" сигнала Ulo на интервал ф Т /6, где

Т, — период напряжения питающей сети.

Единичное значение сигнала управления соответствует разомкнутому состоянию управляемого ключа 15 (фиг.I) а нулевое значение сигнала U1>

35 замкнутому состоянию управляемого ключа 15. Величина 9 времени задержки зависит от характера нагрузки (соотношения активного и индуктив- 4р ного сопротивлений) и выбирается так, чтобы исключить запоминание амплитудным детектором 16 импульсов напряжения питающей сети и обеспечить достоверное определени амплитуды выпрями- 45 тельной ЭДС во всех режимах работы электропривода.

Таким образом, "нулевой" уровень сигнала U11» соответствует бестоковой паузе во всех трех фазах выходного 5р напряжения преобразователя 2, во время которой на вход амплитудного детектора 16 через ключ 15 поступает выпрямленная ЭДС статора, амплитудное значение которой сохраняется и после размыкания управляемого ключа 15 в течение периода протекания тока в. статоре двигателя (сигнал U 6 на фиг.2) . Одновибратор 17 на выходе форг 6 мирует короткий "единичный" импульс

U»g по фронту "1/О" сигнала U<8 . С помощью этого сигнала U > поступающего на вход управления амплитудного детектора 16, осуществляется сброс предыдущего максимального значения

ЭДС статора электродвигателя 1 перед новым циклом формирования сигнала обратной связи. с

Длительность "единичного" значения сигнала U<> выбирается достаточной для полного (до нулевого значения) сброса элемента памяти (запоминающего конденсатора) амплитудного детектора 16 . Полученное напряжение

UI< (фиг.2) с выхода амплитудного детектора 16 подается на узел 19 суммирования, где сравнивается с напряжением U 0 задания модуля ЭДС двигателя. Полученное рассогласование (Ugly- UIg) поступает на вход регулятора 21, который воздействует на блок

i2 фазосмещения и распределения управляющих импульсов (на фазу углов управления тиристорами 3-8) так, чтобы уменьшить рассогласование до минимума и, следовательно, стабилизировать значение модуля ЭДС при заданной выходной частоте преобразователя

2. Такая система стабилизации ЗДС обеспечивает поддержание постоянного значения потока асинхронного электродвигателя 1, так как напряжение задания модуля ЭДС, формируемое функ:циональным преобразователем 20, пропорционально частоте основной гармонической составляющей напряжения, . питающего двигатель 1.

Перегрузочная способность привода обеспечивается за счет стабилизации модуля результирующего вектора ЭДС (а значит, и потока), определяемого на основании измерения амплитуды результирующего вектора напряжения на статоре двигателя 1 во время полной бестоковой паузы в фазах статора. Таким образом, обеспечивается существенное улучшение энергетических показателей асинхронного электропривода с частотно-импульсным управлением, работающего в режиме переменной нагрузки.

Использование для определения ЭДС двигателя информации о напряжении на статоре во время полной бестоковой паузы позволяет реализовать автоматическую систему регулирования напряжения самыми простыми средствами, l653122

Е1 ЕЛ

1Л ГД .Г1

-Ъ;,ф -.. .Р о и е о

Уу в 0 г ю

Фиг g

Составитель С. Позднухов

Техред Л.Сердюкова Корректор C. Пекмар

:?едактор М. Келемеш

Эаказ 1779 Тираж 359 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101 в частности без применения датчиков така статора двигателя. Определение сигнала обратной связи как максимального значения выпрямленного напряже5 ния во время полной бестоковой паузы об ес печи ва ет выс окую т оч нос т ь и з мер ения модуля ЭДС асинхронного двигателя и, следовательно, обеспечивает улучшение энергетических показателей асинхронного электропривода с частотно-импульсным управлением.

Формула из обрет ения

Способ управления асинхронным электродвигателем с ча.стотно-импульснйм регулированием напряжения, при котором осуществляют периодическое подключение фаз статорной обмотки электродвигателя к питающей сети, определяют интервалы совпадения бес токовых пауз в трех фазах статорной обмотки электродвигателя, на указанных интервалах запоминают выпрямленное значение ЭДС, сравнивают его с заданным значением и в случае, если запомненное значение не равно заданному, на интервалах протекания тока в фазах электродвигателя регулируют напряжения питания электродвигателя до устранения указанного неравенства, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем снижения потерь электроэнергии, на интервалах бестоковых пауз запоминают максимальное значение выпрямленной ЭДС.