Способ управления асинхронным двигателем
(19)SU(11)1792222(13)A1(51) МПК 5 H02P7/46(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 28.01.2013 - прекратил действиеПошлина: учтена за 15 год с 17.12.1997 по 16.12.1998
(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, выполненных по схеме асинхронно-вентильного каскада, для механизмов и машин, требующих плавного пуска, регулирования вплоть до синхронной скорости при обеспечении снижения динамических нагрузок. Известен способ управления асинхронным двигателем, при котором подают в статорные обмотки переменный ток, изменяют противоЭДС в цепи выпрямленного тока ротора, в результате чего происходит изменение результирующего активного сопротивления роторной цепи, а переход на естественную характеристику осуществляется закорачиванием обмотки ротора. Недостатком способа управления асинхронного двигателя является возникновенние динамических бросков тока и момента при коммутации роторной цепи. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ управления асинхронным двигателем с управляемым выпрямительно-инверторным блоком в роторной цепи, при котором подают в статорные обмотки переменный ток, разгоняют вал двигателя до подсинхронной скорости, переводят инвертор в выпрямительный режим и, запитывая от него обмотки ротора через часть вентилей выпрямителя, переводят двигатель из асинхронного в синхронный режим работы. Недостатком такого технического решения является наличие динамических нагрузок, недопустимых при формировании режимов с заданными переходными характеристиками по главным параметрам режима: току, скорости и развиваемому электромагнитному моменту. Целью изобретения является снижение динамических нагрузок. Поставленная цель достигается тем, что в способе управления асинхронным двигателем с управляемым выпрямительно-инверторным блоком в роторной цепи, при котором подают в статорные обмотки переменный ток, разгоняют вал двигателя до заданной скорости, уменьшают противоЭДС инвертора до нуля и разгоняют вал двигателя до подсинхронной скорости, переводят инвертор в выпрямительный режим и, запитывая от него обмотки ротора через часть вентилей выпрямителя, переводят двигатель из асинхронного в синхронный режим работы, контролируют напряжение ротора, разгон до заданной скорости производят по реостатной характеристике при закрытом инверторе до того момента, когда напряжение ротора сравнивается по величине с напряжением на силовом входе инвертора, включают инвертор, регулируя скорость двигателя в оставшейся части диапазона регулирования скорости, в том числе в асинхронном режиме работы двигателя, при условии исключения возможности протекания тока в противофазных плечах управляемого выпрямителя. На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для осуществления способа управления асинхронным двигателем; на фиг. 2 изображены графики, поясняющие работу устройства [ графики n(M) зависимости момента от скорости в зонах регулирования инвертором и выпрямителем; графики n(Uвх) изменения напряжения на силовых входах мостовых инвертора и выпрямителя в соответствующих зонах регулирования: выпрямителем и инвертором]. В устройстве для осуществления предлагаемого способа управления к обмотке ротора асинхронного двигателя 1 подключен трехфазный вывод мостового выпрямителя 2, выход которого зашунтирован последовательно соединенными тиристором 3 и резистором 4. К выходу мостового выпрямителя 2 подключен мостовой инвертор 5, трехфазный вывод которого через согласующий трансформатор 6 связан с выводами обмотки статора асинхронного двигателя 1, к выводам обмотки ротора которого подключен первичной обмоткой трансформатор 7 роторного напряжения, одна вторичная обмотка которого подключена к синхронизирующему входу блока 8 системы управления мостового выпрямителя, другая вторичная обмотка трансформатора 7 подключена к информационному входу блока 9 регулирования скорости, первый вывод которого связан с управляющим входом блока 8, второй выход блока 9 связан с входом блока 10 управления тиристором 3, а третий выход блока 9 связан с блоком 11 системы управления инвертором 5. Мостовой выпрямитель 2 выполнен по схеме Ларионова на шести тиристорах 12 - 17, управляющие электроды которых подключены к выходам соответствующих блоков 18 - 23 формирования управляющих импульсов, каждый из которых имеет по два входа: разрешающий и блокирующий. При этом разрешающие входы блоков 18 - 23 подключены к соответствующим выходам блока 8. В мостовом выпрямителе 2 последовательно с каждыми из противофазных тиристоров 12 - 17 подключены соответственно датчики 24 - 29, контроля проводимости этих тиристоров. Выход датчика 24 соединен с блокирующим входом блока 21, выход датчика 25 соединен с блокирующим входом блока 22, выход датчика 26 - с блокирующим входом блока 23, выход датчика 27 - с блокирующим входом блока 18, выход датчика 28 - с блокирующим входом блока 19, выход датчика 29 - с блокирующим входом блока 20. Устройство, представленное на фиг. 1, работает следующим образом. На статор электродвигателя и трансформатор 6 инвертора 5 подается напряжение питающей сети, в результате чего на роторе и соответственно на инверторе 5 появляется напряжение, позволяющее формировать опорные напряжения, как для блока 8 системы импульсно-фазового управления мостового выпрямителя 2, так и блока 11 системы управления инвертором 5. При начальном положении (нулевая скорость) регулятор скорости выдает на оба блока 8 и 11 систем управления напряжение, обеспечивающее закрытое состояние выпрямителя и инвертора. При получении команды на увеличение скорости блок 9 регулирования скорости изменяет выходное напряжение так, что и в зоне регулирования ниже диапазона регулирования инвертором изменяется сигнал управления только на управляющих входах мостового выпрямителя 2 и подается отпирающий импульс на тиристор 3. Работа проходит в зоне регулирования мостовым выпрямителем (см. фиг. 2). При управлении регулируется угол открытия тиристоров мостового выпрямителя 1 и соответственно крутящего момента, что приводит к увеличению скорости двигателя. Разгон асинхронного двигателя 1 до заданной скорости производится по реостатной характеристике, определяемой сопротивлением резистора 4, коммутируемого тиристором 3, управляемого от блока 10 таким образом, что разгон происходит с заданной интенсивностью, задаваемой в блоке 9 регулирования скорости. По достижении зоны регулирования инвертором (см. фиг. 2), т.е. когда напряжение ротора станет равно или меньше напряжения трансформатора 6 инвертора 5, блок 9 регулирования скорости открывает мостовой инвертор 5. При этом снимается сигнал управления на тиристоре 3 и он закрывается под воздействием напряжения на выходе мостового инвертора 5. В этот момент за счет согласования характеристик выходов блока 9 мостовой выпрямитель 2 имеет угол управления, равный нулю, а регулирование скорости производится углом управления мостового инвертора 5. Учитывая, что в мостовом инверторе по мере изменения угла управления начинает увеличиваться мгновенное положительное напряжение, могут возникнуть уравнительные токи через тиристоры мостового выпрямителя 2. В рассматриваемой схеме с помощью датчиков 24-27 контроля проводимости режим уравнительного тока не имеет моста во всей зоне регулирования мостовым инвертором, так как при наличии проводимости одного тиристора запрещена подача импульса управления на противофазном тиристоре путем блокирования управляющего импульса в соответствующем блоке формирования управляющих импульсов. Так, при проводящем состоянии тиристора 15, контролируемом датчиком 27, блокирована подача импульса на тиристор 12 от блока 18, на блокирующий вход которого подан запрещающий сигнал от датчика 27. Аналогично происходит взаимная обработка блокировки тиристора 15 при проводящем состоянии тиристора 12. Точно так же происходит взаимная блокировка между парами тиристоров 14 с 17 и 13 с 16. При подходе к синхронной скорости, когда блок 8 системы импульсно-фазового управления перестает формировать пилообразное напряжение, а тиристоры переходят в режим проводимости постоянного тока, так как мостовой инвертор при синхронной скорости имеет среднее значение больше нулевого значения, происходит переход асинхронного двигателя 1 в синхронный режим. При этом в выпрямителе будут проводить два или три тиристора по одному из противофазных тиристоров, а мостовой инвертор 5 переводится в выпрямительный режим с заданным значением тока на уровне номинального. При необходимости снижения скорости мостовой инвертор 5 переводится из выпрямительного в инверторный режим, двигатель тормозится, начинает функционировать блок 8 системы импульсно-фазового управления мостового выпрямителя с нормальным процессом естественной коммутации по фазам. При посадках питающего напряжения электропривод с помощью указанной системы регулирования способен восстановить заданную скорость без нарушения работоспособности, а также обеспечивает режим автоматического повторного включения и самозапуск, в том числе при слабой питающей сети. Таким образом, способ управления асинхронным двигателем позволяет выполнить плавный пуск, разгон до необходимой скорости, регулирование скорости в пределах работы мостовых инвертора и выпрямителя, перевод двигателя на синхронную скорость, при этом отпадает необходимость в применении сглаживающего дросселя в цепи выпрямленного тока ротора, оказалось возможным совмещение выполнения блоков регулирования и бесступенчатого пуска с одним пусковым резистором. Кроме того, существенно снижаются динамические нагрузки за счет плавного перехода по скорости между режимами и внутри них. (56) Авторское свидетельство СССР N 646800, кл. Н 02 Р 7/42, 1977. Авторское свидетельство СССР N 955485, кл. Н 01 Р 7/78, 1982.
Формула изобретения
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ с управляемым выпрямительно-инверторным блоком в роторной цепи, при котором подают в статорные обмотки переменный ток, разгоняют вал двигателя до заданной скорости, уменьшают противоЭДС инвертора до нуля и разгоняют вал двигателя до подсинхронной скорости, переводят инвертор в выпрямительный режим, и, запитывая от него обмотки ротора через часть вентилей выпрямителя, переводят двигатель из асинхронного в синхронный режим работы, отличающийся тем, что, с целью снижения динамических нагрузок, контролируют напряжение ротора, разгон до заданной скорости производят по реостатной характеристике при закрытом инверторе до того момента, когда напряжение ротора сравняется по величине с напряжением на силовом входе инвертора, включают инвертор, регулируя скорость двигателя в оставшейся части диапазона регулирования скорости, в том числе в синхронном режиме работы двигателя при условии исключения возможности протекания тока в противофазных плечах управляемого выпрямителя.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002
Извещение опубликовано: 20.05.2002
