Способ устранения автоколебаний асинхронного двигателя
Союз Советские
Социалистические
Республик (Ä,532167
Ф03 (61) Дополнительное к авт. свил-sy (22) Заявлено 15.07.74 (21) 2046139/07 с присоединением заявки РЙ
11 О? Р 7/42
Гесудерстеенньй ееиетет
СССР ее делан езебретеиее е етерытнм (23) Приоритет
Опубликовано 25.10.79. Бюллетень .%
39 (53) УДК 681.142, .678 (088,8) Да та о п1г""ликования опис ачхоя 2О 1 0 70 (72) Авторы изобретения
В. П. Крутой, С. Ф. Буряк и И. А. Гомон (71 ) Заявитель (54) СПОСОБ УСТРАНЕ11ИЯ АВТОКОЛЕБА11ИЙ АСИ11ХЕ О111101 О ЛВИ1 АТЕЛЬ вЂ” емкость разделительного конден сато ра; линейное выходное:апряжение
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в частотно-регулируемых приводах.
При питании асинхронного двигателя от автономных инверторов с конденсаторной коммута5 циеи возможно его самовозбуждение, ко1 орое приводит к появлению в системе инвертор-двигатель относительно низкочастотных .«ачаний, проявляющихся в виде периодического изменения величины тока,. напряжения, скорости асинхронно10 го двигателя, Известен способ устранения автоколебаний асинхронного двигателя, питаемого от преобразователя частоты с явновыраженп ",ì звеном постоянного тока, путем шунтирования вхоцных зажимов
15 параллельного ипв;ртора стабилизирующей
R С -цепочкой.
c c
Емко«1. разделительного конденсатора должна быть достаточно болыиой и определяется
1 соотношением, О, R в котором
pic g C 2О
13 р
С 1 где Й вЂ” сопротивление шунтируягцего резистора;, Р— номинальная мощность цвигателя;
С инвертора.
Таким образом, подключение 1пунтцру1опеей
ЙС -цепочки привоппт к увеличению у«тановC
:: иной мошно«ти электрооборудования преобразователя и потерь, что при значитеIbHoA мощности преобразователя неприемлемо.
Извес.ен также «пособ устранения автоколебаний асинхронного цвигателя при гпгтании от
Автономного преобразователя с явновыражен11ым звеном постоянного тока путем поцачи в
«ист«му регулигования дополнительного сигнала, Оцнако д«ля реализации этого способа требуется выделение реактивного тока преобразователя, гто «равнит«лын просто осуществить в инвсрторах напряжения, имеюцти.. обратные диоды для свободного обмена энергией асинхрс нного цвигагеля с е-. êîñòüþ фильтра преобразователя и в цепи которых протекает только реактив. ныи 1ок. В ив пег торах тока 06p3THl лиоцы Отсут«твуют, поэтому л них принципиально невоз. .1. .! 7 р у
)-)L> JCO Л)2
Гс срецнее значение напряжения на за жимах постоянного тока инвергде U тора;
cos (г — коэффициент л(оп(ности суммарной
Е нагрузки преобразователя.
Коэффи(„иент мощности асинхронного цвигатепя зависит от частоты преобразователя и нагрузочного момента, и цажс при фиксированн()й частоте Работа системы с (зсмк =- const невозможна, поскольку при любом изменении нагруэо Оного моме)гга напряжение на зажимах
X(OЖ1lО Вhl (Епll)Ь P(3КТИВН) Н) CO(Г3ВПЯfoIЦ) К)
ГОК3 ЦВИ) 31СПЯ. . 13ио(пl((близким K и")Обрет(ник) по гехни«скоч су)цн<)сги является способ ус)ранения антокопебаний асинхроk(ffoi о,шнгатепя, питаем<2го ÎT прс061)аз<)нате )я (?Iс lоты с явноныраженн»гм энецом (!осгоящ по тока, путем подачи н с)<сгсму ре!упиронания дополнительного сигнала, н()з; сйстн) 1())цего на цепь упранле1, ния 130T()TOH прсобразондте:)я.
11рllмс "?Iис тикО! 0 ? 1100063 н инн<)1)торах тока нево) 1<)жно. 1< ?) ц!Я pe3!Iизации указ(ншо(о способа н преобразователе необхоДИМО уетап()ВЛИВ()т);(ОНОПНИГСПЬН(2 два устрОйстна: ус)тройстно цз)я нь)цс: ения pc3«ãèânîl о
Т0К3 1,?13 Г )нк р(. ВКТIII!)Io) О lo?K3 l И )CTf>OHC7 BO, (!я )! )ят))я Il f?OHBBO!IHÎH рс3K (инно(0 TÎK3 3ТО
)If)HBO ()Г! K ?.?. !10>KIICIIH!<) 13CTO I 1(01(> ICKTPOГ) f))IВО!(3, f fc;l). H3o(>f)c tc!1ия раси:прение обл;)сти применения спо:оба (н;и)ример, в инвсрторах тока) и ун >off(<)?Ièc ЭпсKTf)()tlf)k(BO)13.
3 т;>:(остиг3 T(:я )Cf
Ра Н)ОСтЬ МСЖДУ снГНЗЛОМ ЗаДаНИЯ На ГВСтатУ и сигналом !13tчика 3Д(асинхронно! о цвигатепя, н такой полярности. ч)о при раз)okic асиц цви)атсля с умсныпснисм ЭДС ныхо,шая частота преобразователя уменыцается.
3 при г012можении-) Âc! Iè÷èÂ3còñÿ, IlpH этОм сксв!ьжение асинхронного цвигатсля не 1(01)жно превышать критическое.
1 аким О 2p33<2tvf? н динамических режимах сохраняется принять)й закон регулирования соотноц)ения между частотой и 3)I(: цвигатеця.
Выходное напряжение автономного инвергора тока обратно пропорционально коэффициенту мощности суммарной нагрузки преобразователя и связано с иапряжением звена постоянного тока фо м J)()H!
LBH(3 l!. ?lH лlсня() сч. 1<)) 1(?л1 )le<>l >л()>(1(л1
? )<
Г, цержин lfh напряжение на зажил)ах асин )л>н)нI (> . (в>н ателя при If<>fvt<>k)()1 сис)емы ан f(>x(3>(ичсс кого 1>с) УлиРонант)Я, BosäcHcf BvH)lffcH на сfl< I?. му управления выпрямителя. (псJIOB;) lcл»fl<>. н самой структуре системы ре)упир?> )1)ния, обсцпсчинающей закон регулирования - — — = const, имеется регулятор 3)1(и ?(ат fHK 3, 1(, необх<>димый нс только пля оптимизации .<арактеристик цнгп ателя, но !акже цпя обеспечения возможно TH работы автономного инне) тора тока
f(3 lBHI 31CJtb1(VK) H3I PV;)KV:
С(КОН)><1>ИИИСНГ, ОПРЕЦС?)ЯСМ()й Отп >П)ЕНИСЛ1 (15 <(Н тскун(ее значение частоты; ном инец)ь нос значение час От)1;
3,)1(цвигатспя — ус;!онное напряже20 нис н контуре намагничивания.
110эloh(v никаких пополните!If?)ff?Ix цатчикон цля реализации прсцлагасмого способа нс требуется.
Асинхроннь)Й двигатель, ли(асмый 01 автономно)о инвертора с конденсаторной коммутацией. может оцновременно начать работать в режиме асинхронного (енсра!Ора с конценсаторным возбуждением, если н соотнегстну)ощей схеме замещения ныло)шя)отся ус;)овия самонозбужцения на какои-:)ибо частоте. IlpH этом часть энер!ии, получаемой дни)ателем OT иннсртора на рабочей частоте последнего, передается через общий нап генератору и отдается им на (астоте самонозбужцсния обратно н схему инвертора.
11оскольку токи этих двух часто), весьма близ35
КНх по величине, протекают н одной и той же цепи, то в результате их наложения и возникают антокопебания. Обычно указащ)ые антоколебания возникают в динамических режимах и при р,)з IH!Iftl fx возм)щениях.
При псрехоце двигателя в генераторный режим его скольжение меняет свой знак. 1lpH этом меняется фазовый угол нагрузки;..
В цни! атепьном режиме,т бо))ьше нуля и
45 меньше 90»1. град., н гснсраторном режиме больше 90 и меньше 180 эл. грац. 11ри переходе иэ цнигатепьного режима в генераторный знак среднего напряжения на зажимах постоянного тока инвертора меняется на противополож50 ный, т.е. инвертор как элемент цепи постоянного тока не оказывает сопротивления току, а способствует его протеканию. Унеличенис тока в звене постоянно(о тока приводит к увеличению ЭДС двигателя.
По предлагаемому способу разностный сигнал, воздействуя на систему регулирования частоты при пуске асинхроннспо двиз атепя, увеличивает частоту преобразователя и работа зсинхронного двигателя в I снсраторном режи!
%„
Z„= -)- (У, с Я привсдсццое активпос «опроти(шсцис ротора;
П(>ИВС7!СЦЦО(ИЦ!1) КТИВЦОС COifPO) ifl3лецис ротора 3CHI(xpof(fio(0 лви(а(е:<я; где (Э, S 0Tf
Р<п kB×Ë V <. и I(×)
I <«ч(и ifp(1«1;)BHI), Ii!3,) t!H(. напряжения ц3
3h ()HI)3. l<. )f 1 f<()!<1 < Оцр« l if)3. ICИИИ (. 3 ii<1 B) I %0i(C ,f13 I OH<)M)l0f 0 ИЦВ j) I <)j)3 ГОКЗ В РИ7(С СИ)!3 СОи((а>н пои ЭЭ1(, TO «хсмя авгоцомиого ицвсрт()рз тока при рабогс ца 3«ицхроццый !ItiHI;(T< ац;ш(ц ичца схел(е:33âècè)H(>ãо ицвер{< рз, рябогз, 1(его Н3 ссгь бе«кепс !i(OH мо)цн< IH (H3цряжсцием (Э,, причем в ацочцые цепи прсобразоватсля Вк:)ючсцы Hi(!tv«THB)!0«i(L „и сопрогивпсцис R „ (ИЦ) «OI(J{3!(hi{33 СОСТ<1В)(ЯН>ц!ЯЯ ВЫ ХО !НОI 0 цапряжеция определяется кзк (< (1
2 Х-Э)((С ООо.5 —
< гле Б цапряжсцис 1{;) I<»tx<7ctc Jtiei(3 (и)стояпцого tOK3 ицвсртора тока;
R) — активное сопроти({лецис Обх)отк({
«тат ора. (1оскольку иоллос сопр(нив:1 f(HL замс(псйного ротора асицхр<ишого лвш а{сля Ofipcле(яст. ся формуло
)1< 7 !
«!i«ЦПОМ ) (10ВЦ С Я 1010, <Ч <) 1:(СI OT!1 I!C 3 1(ff!:!ПИ 13«Ь (И)lц H(3 ВС<Ш<(и! l3ChI ця(TO!IhKO, чт< ск х ih>k«It(i«,(в)п 3T(iÿ це прсвы<л 10 кригичс«кос. I (рИ 1 ОрмОЖСИИИ 3«i(1((()01{({0(О 71(3HI )ГС. lя. 1i0«K0JihKV (КО((ЬЖСЦИ(i!1{И(ЛТСЛЯ «(с{{Я(. { (.Вой it!3K (дви(;псль ряб(ма< 1 гспср){тор!)м)..iottOJIH!tIc:(ьцый линял цскб:одим< пола{)ать в сисгему рсг)пировация !3«гогой в обряп(ой полярi«)CTi<. В спучяс бы«трс; о «паля частоп или p3cK3 ;t:II3 устрацсция автокопсбзций и прсдо)вращсция < рf,()3,3 (0 <мож, ц;!« Ii< -)б>хо (I ><,) пов-,) 1, 1, < )3Ь(ХОЦЦ) «) 11«101 \ l(IIBL РIОРЗ, <.С. Р«ИСС fi(.I IB3ÑХIЬ(И СИГ({ЗЛ 110! ((i (Ь В .ILilh P(! УJI I!POB;HI IIB <«0П 1 Б О )Pill пой I(«
«)1!) СОб. (ИС !с{<и(! 1(1 ОП(ОГО 4!IÑKTP011(È{30 ).". <. 0«Т()И) Н3 <1«H(IX pO)(f10(O двигятс:(я 1, УHp3)3! ( У(! P3B(IÑÖÈß. IBT<)1(03<1(01 О Hil ВСРТОP3 TOКЗ С СИ(ТСХlой > Vill)313! IC i< HF., ЗР (ац) И(С Г(Гсп ">;1ТОРЗ <), дзт шков 7 Tof 3. дз! п(ков r 3!I(дв)п ягспя, i(f3)ХК0!1 ГУРЦРй «ii(1 С 1<,i 110,1 !!(it; 11001 < (1 \ I i! РОВал({Я, ocvi((ccTB;Ii(ioi ВСI « I ВИИ С З(IКОЦО:
i;<сй рсгулятор 3 тока, рс(у:(ягор 1(3:Э.!1(!(ви35 гатс:IB и з(вlil. !ilK . штсцсивц(сги п)«кз и T0l)hiOжС1{ИЯ
;(2„ SS приводит к умсцьшецию полного сопротивлсция ротора. à I f0. в «во(О очсрсдь, вследствие уменыпеция эквив<окпп<О(о сопротив:ILHèí H)Hгятеля Z HpHBO!IHI к умсцьшецию сг > Э.(1(. Уменьшение 3J((лви{;пе:(я в соотвстствии с предложеш{ым способом приводит к поянпсцию сиг{f3J13 рассогл:.1«овал!{я. вознсйс(вун>шсго цз канал регу;шровапия часготы та(с. что умсньшается выходная <астота ицвсрторя, тсмн р(>с!а которой of(pc,(спястся сигцапом 3;)!({fit(){ ца выходе задатчика интенсивности. Аналогично система ведет себя в с:)у(ас уBcличсция скольжения при 3BToKO;i«бзция(. При увспичсции скольжсция сис!смз умсцьшает частоту преобразователя, v((р;шяя да:(ьнсй(цую раска IKv систсмы авп>ц< цыи ицвсрГOP-;IВИ! ЗТСЛЬ. Величицу дог(Или(псльцо(î (.и! и;1.1;), iio,(зваеMoI0 B систему рсгупиронация ()1,)<>(ой прсобразовзтсля, цсобхолимо 0(p;i!it! {!3)! pB;4<сци". ) слоВИО цри:(Ожсццос к цамагци и) В:ипшсму K(> !Tvp) машины. Л1«ж:t)< вы,опо",1 пят !7 .к; <ч Э.(1(и Выходом задатчика 11 ицтец«ивц<н ти пъск3 и 1 >рможеция; 1)в(хо т){ого сигнала рявцз пуп(о. (10<.кольку задак ший гецерятор (, «и«тс <а 3 фгзоимпупьсцого управ.icf{)fff Выпряхште))см 2 .«1 датчик 8 Э, 1(иь<сют 7TH(!cH!{f tc хзряктсристики, цастросццый в О. шой точкс и:(мcpi(T(л<ь 12 рассогласования ласт пост< я)п ук с< тзвпянипук> Выход lого сигl{алз, г>я){ц))!О) i{(чн в Т< т:)новив532167 30 шемся режиме во всем диапазоне регулирования частоты и напряжения. Таким образом, на вы ходе измерителя 12 рассогласования в установившемся режиме во всем диапазоне регулиро. ванин частоты и напряжения имеются только 5 небольшие высокочастотные пульсации, составлянищ е несколько процентов от полезного сигнала, которые фильтруются фильтрами усилител:й 13 и 14. Поэтому в установившемся режиме выходной сигнал с логического устройства 1з равен нулю и никакого дополнительного воздействия на задающий генератор 6 не оказывает. 1,го выходная частота определяется только входным cHI Haëî÷, величина которого задается заз;атчиком 11 интенсивности. При пуске асинхронного двигателя на выходе з,-датчика 11 интенсивности напряжение нарастает во времени по линейному закону с Необ. .одимым темпом. Выходной сигнал задатчика 11 интенсивности подается на входы регулятора 10 ЗДС двигателя и задающего генератора 6, Пачипается разгон асинхронного двигателя. При нарастании сигнала задатчика 11 интенсив25 ности его промежуточный сигнал а (производная частоты) равен нулю и логическое устройство 15 переключено так, что усилитель 14 заблокиров"H, а дополнительный curH3I1 B зац;по1ций генератор подается с выхода усилителя 3. При возникновении автоколебаний двигатель переходи в генераторный режим, напряжение на его зажимах возрастает вследствие увеличения ток=, сиги;ш с датчика ЗДС двигателя 35 превышает сигнал задания, снимаемый с задатгика шггенсивности и на выходе измерителя 12 ра согласов;шия появляется дополнительный сигнал акой полярности, что при подаче его в задающий генератор 6 выходная частота его увели ивается. Это предотвращает работу асинхооHHoI о двигателя в генераторном режиме и дальI нейп;у;о раскачку системы инвсртор- двигатель. Если ротор двигателя при разгоне отстает от магнитного поля двигателя, то скольжение его увеличивается, что приводит к уменьшению эквивалентного сопротивления Z двигателя Э и напряжения на его зажимах и снижению сигнала датчика ЗДС двигателя. В этом случае на выходе измерителя рассогласования появляется дополнительный сигнал, который уменьшает частоту задающего генератора, что задерживает ее рост и предотвращает дальнейшее увеличение скольжения двигателя, превып|ение которым кригическои величины приводит к срыву час..отного пуска асинхронного двигателя, а . также оказывает демпфирующее влияние, предотвращая раскачку системы асинхронный двигатель-инвертор. При торможении асинхронного двигателя скольжение меняет знак и двигатель работает в reHepBTopHQM режиме. На промежуточном выходе задатчика интенсивности появляется с11 сигнал -р —, который переключает логи-, ческое устройство 15 так, что выходной сигнал усилителя 13, подаваемый в задающий генератор 6, блокируется, а дополнительный сигнал подается в усилитель 14, где знак его инвертирустся, и затем поступает в заданнций генератор. Теперь в случае быстрого торможения двигателя, если его скольжение увеличивается (двигатель не успевает тормозиться при заданной величине тока), на выходе усилителя 14 появляется сигнал обратной полярности, который приводит к увеличению частоты задающего генератора, что уменьшает величину скольжения и предотвращает раскачку системы двигатель— инвертор, а также срыв рекулеративного торможения вследствие превышения скольжением критической величины. Величина дополнительного сигнала, подаваемого в задающий генератор, составляет несколько процентов от величины сигнала задания с выхода зад;пчика интенсивности. Для этого параллельно усилителям 13 и 14 подключены устройства 16 и 17 ограничения. Предлагаемый способ устранения автоколебаний асинхрошгого двигателя позволяет расширить область его применения, в частности в инверторах тока, где вследствие отсутствия обратных диодов, применение известного способа невозможно. Кроме того, для реализации предложенного способа не требуются какие-либо спсциальныс устройства для выделения сигнала, подаваемого в задающий генератор в качестве корректирующего, что приводит к упрощению схемы по сравнению с известным способом, где необходимы устройство для измерения реактивного тока и устройство для взятия производной реактивного тока, причем эти устройства используются только для выделения корректирующего сигнала. Фор мула изобретения Способ устранения автоколебаний асинхрон-. ного двигателя в динамических режимах, питаемого от преобразователя частоты с явновыраженным звеном постоянного тока, путем подачи в систему регулирования дополнительного сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения (например, в инверторах тока) и упрощения электропривода, дополнительный сигнал получают как разность между сигналом задания на частоту и =игналом датчика ЭДС асинхронного двигателя 532167 Составитель Т. Васильева Редактор Е. Месропова Техред Н.Ковалева Корректор М. Демчик Тираж 857 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 6455/56 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4 и подают в цель управления частотой преобразователя, в полярности, сохраняюшей принятый закон регулирования соотношения между частотой и ЭДС двигателя, при этом скольжение асинхронного двигателя не должно превьппать критическое.
