Устройство для управления частотно-регулируемым многодвигательным электроприводом

 

Использование: в автоматизированном электроприводе со статическим преобразователем частоты. Сущность изобретения: введение блока 25 выделения старшей единицы между блоком 16 выделения наиболее загруженного двигателя и блоком 17 выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей 7, коэффициент передачи блока 17 автоматически настраивается на активное сопротивление наиболее загруженного двигателя при совпадении величин нагрузок двигателей 7. 3 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 P 7/74

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1256126 (21) 4840249/07 (22) 27.04.90 (46) 07.07,92.Бюл. N 25 (71) Новомосковский филиал Московского химико-технологического института им, Д.M. Менделеева (72) А.И.Лазарев и Е,Б.Колесников (53) 62 — 83,621,316,718.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1256126, кл. Н 02 P 7/74, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛ ЕНИЯ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

5U 1746509 А 2 (57) Использование: в автоматизированном электроприводе со статическим преобразователем частоты. Сущность изобретения: введение блока 25 выделения старшей единицы между блоком 16 выделения наиболее загруженного двигателя и блоком 17 выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей 7, коэффициент передачи блока 17 автоматически настраивается на активное сопротивление наиболее загруженного двигателя при совпадении величин нагрузок двигателей 7. 3 ил, 1746509

ЗО

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в автоматизированных электроприводах переменного тока со статическими преобразователями частоты и является усовершенствованием изобретения по авт. св. М 1256126.

Известно устройство для управления частотно-регулируемым многодвигатель-. ным электроприводом, содержащее управляемый выпрямитель, звено постоянного тока, инвертор, блоки управления выпрямителем и инвертором, и блоков выделения модуля тока и двигателей, блок выделения модуля напряжения двигателей, датчик напряжения двигателей, и датчиков тока двигателей, регулятор тока, первый и второй элементы сравнения, регулятор ЭДС, задатчик сигнала управления, блок выделения наиболее загруженного двигателя с и входами и пвыходами,,блок выделения сигнала,,пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, с 2 и входами и и+1 выходами, и блоков деления с двумя входами и одним выходом, и источников опорного сигнала,п диодов, Блок выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, содержит операционный усилитель с первым резистором в цепи обратной связи, и вторых резисторов, и управляемых ключевых элементов, основные входы и выходы которых образуют первые и входов и пвыходов блока,,управляющие входы управляемых ключевых элементов образуют вторые и входов блока, выход операционного усилителя образу, ет (и+1 -й выход блока. Выход управляемого выпрямителя через звено постоянного тока подключен к входу инвертора, выход которого через и датчиков тока подключен к выходам статорных обмоток и двигателей и датчику напряжения двигателей, выход которого через блока выделения модуля напряжения двигателей подключен к первому входу первого элемента сравнения, второй вход которого подключен к входу блока управления инвертором и к выходу задатчика сигнала управления, выход первого элемента сравнения через регулятор ЭДС подключен к первому входу второго элемента сравнения, выход которого через соединенные последовательно регулятор тока и блок управления управляемым выпрямителем подключен к последнему, выход блока управления инвертором подключен к последнему; входы и блоков выделения модуля тока и двигателей подключены к и выходам соответствующих датчиков тока двигателей, выходы и блоков выделения модуля тока и двигателей подключены к первым входам и блоков деления и к первым входам блока выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателя, вторые входы и блоков деления подключены к выходам соответствующих и источников опорного сигнала, выходы и блоков деления подключены к и входам блока выделения наиболее загруженного двигателя, и выходов которого подключены к вторым и входам блока выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, выходы и управляемых ключевых элементов через соответствующие резисторы подключены к входу операционного усилителя, и выходов и (и+1)-й выход блока выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, подключены соответственно к анодам и диодов и к третьему входу первого элемента сравнения, катоды п диодов объединены и подключены к второму входу второго элемента сравнения.

Устройство позволяет увеличить перегрузочную способность электроп ривода при наличии двигателей различной мощности путем автоматической установки коэффициента передачи блока выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении, обмоток статора двигателей, пропорциональным активному сопротивлению обмотки статора наиболее загруженного двигателя, Однако устройство имеет следующий недостаток: при равенстве величины нагрузки нескольких наиболее загруженных двигателей устройство определяет все эти двигатели и в блоке выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, одновременно замыкаются несколько управляемых ключевых элементов, количество которых определяется количеством наиболее загруженных двигателей, В результате в блоке выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, устанавливается коэффициент передачи, пропорциональный сумме падения напряжений на активных сопротивлениях обмоток статоров нескольких наиболее загруженных двигателей. Это приводит к увеличению выходного напряжения преобразователя частоты, нарушению соответствия между напряжением и частотой для наиболее загруженных дви1746509

15

20 гателей и уменьшению магнитного потока вследствие насыщения их магнитной цепи.

В результате происходит снижение перегрузочной способности электропривода, что при его работе с перегрузкой приводит к опрокидыванию двигателей, а следовательно, снижению надежности электропривода.

Цель изобретения — повышение надежности устройства управления электроприводом.

В устройство для управления частотно-регулируемым многодвигательным электроприводом дополнительно введен ивходовой блок выделения старшей единицы с и выходами, включенный по соответствующим входам и выходам между и выходами блока выделения наиболее загруженного двигателя и вторыми и входами блока выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, и составленный из п логических элементов

И-НЕ, количество входов каждого из которых определено его порядковым номером, и и логических элементов НЕ, первые входы п логических элементов И-НЕ образуют и входов блока выделения старшей единицы, а выход каждого предыдущего логического элемента И-НЕ соединен с одним из входов всех последующих логических элементов ИНЕ, вход каждого логического элемента НЕ соединен с выходом соответствующего элемента И-НЕ, а выход логического элемента

НЕ образует один из и выходов блока выделения старшей единицы.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема блока выделения старшей по порядку единицы, Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, звено 2 постоянного тока, инвертор 3, блоки 4 и 5 управления выпрямителем 1 и инвертором 3, и блоков 6 выделения модуля токов пдвигателей 7,,блок 8 выделения модуля напряжений двигателей

7, датчик 9 напряжения двигателей, и датчиков 10 тока двигателей 7, регулятор 11 тока, первый 12 и второй 13 элементы сравнения, регулятор 14 ЭДС, задатчик 15 сигнала управления, блок 16 выделения наиболее загруженного -двигателя, блок 17 выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, с 2 и входами и (и+1) выходами, и блоков 18 деления, и источников 19 опорного сигнала. и диодов 20, Блок 17 содержит операционный усилитель 21 с первым резистором 22 в цепи обратной связи, п вторых резисторов 23, п

55 управляемых ключевых элементов 24, основные входы и выходы которых образуют первые и входов и и выходов блока 17, управляющие входы и управляющих, ключевых элементов 24 образуют вторые и входов блока 17, выход операционного усилителя образует (и+1)-й выход блока 17. Дополнительно введен блока 25 выделения старшей единицы, содержащий и логических элементов И-НЕ 26 (фиг, 2) с количеством входов у каждого, равным порядковому номеру элемента, и и логических элементов НЕ 27, Выход управляемого выпрямителя 1 через звено 2 постоянного тока подключен к входу инвертора 3, выход которого через п датчиков 10 тока подключен к выводам статорных обмоток и двигателей 7 и датчику 9 напряжения двигателей 7, выход которого через блок 8 выделения модуля напряжения двигателей подключен к первому входу первого элемента 12 сравнения, второй вход которого подключен к входу блока 5 управления инвертором 3 и к выходу задатчика 15 сигнала управления, Выход первого элемента 12 сравнения через регулятор 14 ЭДС подключен к первому входу второго элемента 13 сравнения, выход которого через соединенные последовательно регулятор 11 тока и блок 4 управления управляемым выпрямителем 1 подключен к последнему, Выход блока 5 управления инвертором подключен к последнему, входы и блоков выделения модуля тока и двигателей 7 подключены к и выходам соответствующих датчиков 10 тока двигателей 7, Выходы и блоков выделения модуля тока и двигателей 7 подключены к первым и входам блока 17 и к первым входам п блоков 18 деления, вторые входы которых подключены к выходам и соответствующих источников 19 опорного сигнала, Выходы п блоков 18 деления подключены к и входам блока 16 выделения наиболее загруженного двигателя.

Блок 25 выделения старшей единицы с и входами и и выходами по соответствующим входам и выходам между и выходами блока

16 выделения наиболее загруженного двигателя и вторыми и входами блока 17 выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, составлен из и логических элементов И-HE 26, количество входов каждого из которых определено его порядковым номером, и и логических элементов НЕ 27, первые входы и логических элементов И-НЕ 27 образуют и входов блока 26 выделения старшей единицы, а выход каждого предыдущего логического элемента И-НЕ 26 соединен с одним из входов всех последующих логических

1746509 элементов И-НЕ 26, вход каждого логического элемента НЕ 27 соединен с выходом соответствующего элемента И-НЕ 26, а выход логического элемента НЕ 27 образует один из л выходов блока 25 выделения старшей единицы. Вторые и входов блока 17 подключены к и выходам 25 выделения старшей единицы, выходы и ключевых элементов 24 через соответствующие резисторы 23 подключены к входу операционного усилителя 20, и выходов и (n+1)-й выход блока 17 выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей 7, подключены соответственно к анодам и диодов 20 и третьему входу первого элемента

12 сравнения, а катоды и диодов 20 объединены и подключены к второму входу второго элемента 13 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

На блок 5 управления инвертором 3 и регулятор 14 ЭДС поступает сигнал с задатчика 15 сигнала управления, который однозначно определяет частоты вращения электродвигателей 7 и ЭДС наиболее загруженного двигателя. Выходной сигнал регулятора 14 ЭДС является заданием тока статора наиболее загруженного двигателя

7. В элементе 13 сравнения этот сигнал сравнивается с сигналом, пропорциональным модулю тока наиболее загруженного двигателя, а их разница поступает на регулятор 11 тока, выходной сигнал которого поступает на блок 4 управления выпрямителей 1, С помощью блоков 18 деления формируют сигналы, пропорциональные отношению фактических токов, модули которых выделяются блоками 6, и номинальных токов, устанавливаемых источниками 19 опорных сигналов. В блоке 16 выделения наиболее загруженного двигателя эти сигналы, пропорциональные величинам фактических токов двигателей 7, сравниваются с максимальным из них. В результате только на тех выходах блока 16 формируются сигналы, которым соответствуют каналы наиболее загруженных двигателей, а на остальных выходах блока 16 сигналы отсутствуют.

Полученная комбинация сигналов поступает на первые входы логических элементов И-НЕ 26 блока 25 выделения старшей единицы. На выходах логических элементов И-НЕ 26, на входах которых сигналы отсутствуют, появятся сигналы. Они поступят нв входы логических элементов ИНЕ 26 с большими порядковыми номерами.

При этом на все входы логического элемента

И-НЕ 26, имеющего меньший порядковый

30 номер из всех логических элементов И-НЕ

26, на которые поступили сигналы от блока

16 выделения наиболее загруженного двигателя, поступят сигналы и íà его выходе появится сигнал уровня логического "0", который, поступая на входы всех последующих логических элементов И-НЕ 26, вызовет появление нэ их выходах сигнала уровня логической "1".

В результате на выходе только одного логического элемента И-НЕ 26 установится сигнал уровня логического "0", на остальных — сигналы уровня логической "1", Проходя соответственно через логические элементы НЕ 27 эти сигналы преобразуются, давая на выходе блока 25 выделения старшей единицы только один сигнал уровня логической "1", Таким образом, блок 25 выделения старшей единицы выделяет только один из наиболее загруженных двигателей 7 и на соответствующем ег0 выходе появляется сигнал, который воздействует на .соответствующий управляемый ключевой элемент 24 во входной цепи операционного усилителя 21 (фиг. 1), В результате этого выходной сигнал с блока 6 выделения модуля токов, соответствующего одному из наиболее загруженных двигателей, через замкнутый соответствующий управляемый ключевой элемент 24 и регулятор 23 подается нэ вход операционного усилителя 21. Сигнал нэ выходе операционного усилителя, а значит, и нэ выходе блока 17 пропорционален модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора наиболее загруженного двигателя 7. При этом для создания контура регулирования тока сигнал, пропорциональный модулю тока наиболее загруженного двигателя 7, через соответствующий управляемый ключевой элемент 24 и диод 20 поступвет на второй вход элемента 13 сравнения, Таким образом, благодаря введению в устройство блока 25 выделения старшей единицы, коэффициент передачи блока 17 устанавливается автоматически пропорциональным активному сопротивлению обмотки статора только одного наиболее загруженного двигателя 7, что позволяет увеличить надежность электропривода при совпадении величины нагрузки нескольких наиболее загруженных электродвигателей.

В предлагаемом устройстве по сравнению с известным исключается нарушение соответствия между напряжением и частотой для наиболее загруженных двигателей и уменьшение магнитного поток вследствие насыщения их магнитной цепи, поэтому перегрузочная способность электропривода

1746509

902.2 не снижается, а двигатели, работающие с перегрузкой, не опрокидываются, а следовательно, повышается надежность электропривода, По сравнению с известным предлагаемое устройство повышает надежность электропривода на 5-10;ь. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства. состоит в увеличении производительности электропривода из-за увеличения его надежности, Пример. На фиг. 3 приведена блоксхема блока 25 выделения старшей единицы, соответствующего трехдвигательному электроприводу, и таблица истинности, показывающая соответствие входных и выходных логических сигналов данного блока.

Порядковые номера входов и выходов блока

25 выделения старшей единицы соответствуют порядковым номерам двигателей.

Рассмотрим случай, когда второй и третий двигатели загружены одинаково и более загружены, чем первый двигатель. Сигналы с датчиков 10 тока двигателей (фиг. 1) поступают через блок 6 выделения модуля токов на первые входы блока 18 деления. Сигналы, пропорциональные номинальным значениям токов двигателей 7. устанавливаются источниками 19 опорных сигналов и подаются на вторые входы блоков 18 деления. В.результате на входах блока 16 выделения наиболее загруженного двигателя формируются сигналы, пропорциональные относительным величинам фактических токов двигателей, В рассматриваемом случае сигналы на втором и третьем входах равны между собой и больше сигнала на первом входе. Поэтому

;на первом выходе блока 16 сигнал в виде логического "0", а на втором и третьем выходе в виде логической "1", Эта комбинация сигналов поступает на входы блока 25 выделения старшей единицы и соответствует четвертой строке таблицы истинности, т.е.

Х =О; Хг=1; Хз=1, При этом на выходе элемента И-НЕ 261 получают логический сигнал У1=1. Тогда на

5 оба входа элемента 26г поступают логические "1" и на его выходе получают Yz=O. Этот

"О" поступает на третий вход элемента 263, поэтому на его выходе Уз=1. Сигналы Y t=1;

Уг=О; Уз=1, проходя через элементы НЕ 27

10 преобразуются в выходные сигналы Z>=0;

Zz--1; 2 .э=О. Логическая "1" только на втором выходе блока 25 выделения старшей единицы обуславливает управление трехдвигательным электроприводом по параметрам

15 второго двигателя, Формула изобретения

Устройство для .управления частотнорегулируемым многодвигательным электроприводом по авт.св. N.1256126,,о т л и ч а ю20 щ е е с я тем, что. с целью повышения надежности, введен и-входовый блок выделения старшей единицы с и выходами, включенный по соответствующим входам и выходам между и выходами блока выделения

25 наиболее загруженного двигателя и вторыми и входами блока выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмоток статора двигателей, и составленный из и

30 логических элементов И-НЕ, количество входов каждого из которых определено его порядковым номером, и и логических элементов НЕ, первые входы и логических элементов И-НЕ образуют и входов блока

35 выделения старшей единицы, а выход каждого предыдущего логического элемента ИНЕ соединен с одним из входов всех последующих логических элементов И-НЕ, вход каждого логического элемента НЕ сое40 динен с выходом соответствующего элемента И-НЕ, а выход упомянутого логического элемента НЕ образует один из и выходов блока выделения старшей единицы, 1746509 ъ о

Р.?, 5

Заказ 2402 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактрр И.Шулла

Составитель А.Лазарев

Техред М,Моргентал Корректор Т,Софиян