Устройство для управления частотно-регулируемым многодвигательным электроприводом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧАС TO ТН О-РЕГУЛИ РУЕМЫМ МНОГОДВ ИГА ТЕЛ НЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее последовательно соедйненные управля емый выпрямитель, звено постоянного тока с фильтром и инвертором, к выходу которого подключеныпдвигателей переменного тока, блок управления выпрямителем, подключенный к вы прямителю, блок управления инвертором , выходом подключенный к инверто ру, а входом - к задатчику управляю щего сигнала, датчики напряжения и токов двигателей, блоки вьщеления модулей напряжения и токов двигателей , подключенные соответственно к датчикам напряжения и токов, регулятор ЭДС, подключенный к первому узлу сравнения, один из входов которого подключен к задатчику управляющего сигнала, другой - к выходу блока выделения модуля напряжения двигателей , регулятор тока, вход которого подключен к выходу регулятора ЭДС через второй узел сравнения, а выход - к входу блока управления выпрямителем, отлич--ающеес я тем, что, с целью увеличения КПД путем уменьшения суммарных потерь , введены блок вьщеления наибольшего из модулёй токов двигателей и блок вьщеления сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, при этом ныход последнего подключен к дополнительному входу первого узла сравнения, а вход - к выходу блока вьделения наибольшего из модулей токов двигателей, входы которого подключены к выходам блоков выделения модулей токов двигателей, а выход дополнительно соединен с вто рым входом второго узла сравнения.

„„SU„„1064415 A

COl03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Я5П Н 02 Р 7 74

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ("

H. ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3456931/24-07 (22) 23.06.82 (46) 30.12.83. Бюл. Р 48 (72) В.В.Талов и С.Б.Лавренко (71) Истринское отделение Всесоюзного научно-исследова тель ск ого и нс титута электромеханики (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

799095, кл. Н 02 Р 7/74, 1981.

2. Manu Stanley. A current source

convertes for multi motor applica-.

tious. "Das Ann@.Meet GSSS, End.Appl.

Soc, 1975. Рор 10-th.Annu Neet.

Atlanta Conf Rec". (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее последовательно соединенные управляемый выпрямитель, звено постоянного тока с фильтром и инвертором, к выходу которого подключены и двигателей переменного тока, блок управления выпрямителем, подключенный к выпрямителю, блок управления инвертором, выходом подключенный к инвертору, а входом — к задатчику управляющего сигнала, датчики напряжения и токов двигателей, блоки выделения модулей напряжения и токов двигателей, подключенные соответственно к датчикам напряжения и токов, регулятор ЭДС, подключенный к первому узлу сравнения, один из входов которого подключен к задатчику управляющего сигнала, другой - к выходу блока выделения модуля напряжения двигателей, регулятор тока, вход которого подключен к выходу регулятора

ЭДС через второй узел сравнения, а выход — к входу блока управления выпрямителем, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью увеличения

КПД путем уменьшения суммарных потерь, введены блок выделения наибольшего из модулей токов двигателей со и блок выделения сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, при этом выход последнего С, подключен к дополнительному входу первого узла сравнения, а вход — к выходу блока выделения наибольшего из модулей токов двигателей, входы которого подключены к выходам блоков он выделения модулей токов двигателей, а выход дополнительно соединен с вто-(,Д ) рым входом второго узла сравнения.

1064415

Изобретение относитя к электротем. нике, и может найти применение для управления частотно-регулируемым многодвигательным электроприводом с асинх ронннми к оротк о- замк нутыми и/или синхронными реактивными двига. 5 телями, обитаемыми от статических преобразователей частоты.

Известно устройство для управления многодвигат.льным частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, 10 содержащее последввательно соединенные управляемый выпрямитель, звено постоянного -.îêà с фильтром и инвертор, к выходу которого подключены и асинхронных короткозамкнутых двигателей, блоки управления выпрямителем и инвертор, подключенные соответственно к выпрямителю и инвертору, блок управления выходной частотой и напряжением инвертора (1) .

Регулирование частоты вращения двигателей достигается изменением частоты напряжения статора. При этом напряжение изменяется пропорционально изменению частоты.

Таким образом, данное устройство осуществляет частотное управление приводом по пропорциональному закону, заключающемуся в поддержании постоянным отношения напряжения ста-, тора к частоте поля статора, во всех режимах работы асинхронных двигателей.

Недостатком данного устройства является то, что для маломощных двигателей при частоте питайия Е 0,3Е „, 35 а для мощных при Е,. 4ü 0,1Е уменьша5 зном ется величина критического электромагнитного момента, возрастает в еличина критического абсолютного скольжения из-за влияния падения напряже- 4() ния на активном сопротивлении обмотки статора, приводящего к уменьшению отношения внутренней ЭДС, к частоте поля статора, и, следовательно, к уменьшению основного потока двига- 45 теля. Это приводит к уменьшению перегрузочной способности двигателя и невозможности его пуска при номиналь ном моменте нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому являетется устройство, для управле ния частотно-регулируемым многодвигательным электроприводом содержащее последовательно- соединенные управляемый выпрямитель, звено постоянного тока с фильтром и инвертор, к выходу которого подключены и двигателей переменного тока, блоки управления выпрямителем и инвертором, подключен. ные соотв етс тв ен но к в ып рямителю и инвертору, датчики напряжения и тока, 60 двигателей, блоки выделения модулей напряжения и. тока двигателей, подключенные соответственно к датчикам напряжения и тока, регулятор ЭДС,,подключенный к первому углу сравне- 65 ния, один иэ входов которого подключен к задатчику управляющего сигнала, другой — к выходу блока: выделения модуля напряжения двигателей, регулятор тока, один из входов которого подключен к выходу регулятора

ЭДС через второй узел сравнения и выход — к входу блока управления вы,прямителем Г2).

В указанном устройстве введено смещение на постоянную величину задания напряжения двигателя таким образом, что при номинальнОй нугрузке (номинальном токе статора) обеспечивается к омпенсация падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, и тем самым постоянство потока двигателя на всех частотах роля статора (постоянное отношение внутренней ЭДС к частоте поля статоpcL) . В результате в области низких частот обеспечивается такая же перегрузочная способность, как и при номинальной частоте.

Недостатком указанного устройства является то, что величина смещения задания напряжения не учитывает вели: чины нагрузки, которой определяется ток статора двигателя, в связи с чем при холостом ходе и нагрузке ниже номинальной в области низких частот нарушается соответствие между внутренней ЭДС и частотой поля статора двигателей таким образом, что приводит к насыщению магнитной системы, повышению тока намагничивания и тока статора. Это в свою очередь приводит к повышению потерь в меди и стали.статора и нагреву дв ига тел ей .

Указанный недостаток особенно проявляется в электроприводах с и ов торно- к ра тк ов ременным режимом работы. Таким электроприводом} является, например, многодвигательный высок ообо ротный элек троприв од главного движения станка для сверления и фрезерования печатных плат. Так сверление производится на высоких частотах вращения, где величина смещения задания напряжения двигателей фактически не влияет на соотв етствие между внутренней ЭДС и частотой поля статора, а фрезерование производится на частотах ниже О,ЗЕ,где

Ьном величина смещения задания напряжения существенно влияет на указанное соответствие. Поэтому, если при фрезеровании нагрузка будет ниже номинальной, то из-за йерекомпенсации падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора соответствие между внутренней ЭДС двигателя и частотой поля статора нарушается таким образом, что приведет к увеличению тока намагничивания, тока статора и потерь в меди и стали статора. Это приведет также к непро1064415.иэводительной повышенной токовой загрузке элементов устройства управления многодвигательным электроприводом, к увеличению потерь на нагрев, уменьшению КПД .

Итак,, величина смещеьия задания напряжения двигателей, определяющая уровень компенсации падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, должна определяться вели чиной тока статора, которая пропор- lO циональна величине нагрузки. В этом случае отношение внутрвнйей ЭДС к частоте поля статора двигателя, его ,основной поток и ток намагничивания будут практически постоянными, не-. 15 зависимо от нагрузки, а. потери в двигателе для любого режима по нагрузке и частоте вращения минимально возможными.

Цель изобретения - увеличение

КПД путем суммарных потерь на нагрев .

Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления час готно-регулируемым мнсгодвигательным элек троприводом, содержащим последовательно соединенные управляемый выпрямитель, звено постоянного тока с фильтром и инвертор, к выходу которо го подключены и двигателей переменного тока, блок управления выпрямителем, подключенный к выпрямителю, блок управления инвертором, выходом подключенный к инвертору, а входомк задатчику управляющего сигнала, датчики напряжения и токов двигателей, блоки вццеления модулей напря- 35 жения и токов двигателей, подключенные соответственно к датчикам напряжения и токов, регулятор ЭДС, подключенный к первому узлу сравнения, один из входов которого подключен 4р к задатчику управляющего сигнала, другой — к блоку выделения модуля напряжения двигателей, регулятор тока, вход которого подключен к выходу регУлятора ЭДС через второй узел 45 сравнения, а выход — к входу блока управления выпрямителем, введены блок выделения наибольшего иэ модулей токов двигателей и блок выделения сигнала, пропорционального моду. лю падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, при этом выход последнего подключен к дополнительному входу первого узла сравнения, а вход - к выходу блока вццеления наибольшего из модулей токов двигателей, входы которого подключены к выходам блоков вццеления модулей токов двигателей, а выход дополнительно соединен с вторым. входом второго узла сравнения.

На чертеже приведен пример выполнения предлагаемогб устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные управляемый выпрями. тель 1 звено постоянного тока с 65

Ф фильтром 2, инвертор 3. Блоки 4 и 5 управления выпрямителем и инвертором подключены к выпрямителю 14 инветору 3 соответственно. Кроме того; устройство содержит регулятор 6 ЭДС, регулятор 7 тока, датчик 8 напряжения двигателей, блок 9 вццеления модуля напряжения двигателей, датчики 10 ...10 токов двигателей по числу двигателей, блоки 11 ...11, вццеления модулей токов двйгателей по числу двигателей, блок 12 вцделения наибольшего иэ модулей токов двигателей, группу асинхронных короткозамкнутых и/или синхронных реак.тивных двигателей 13 ...13 блок 14

1 h вццеления сигнала, пропорционального модуля падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, .первый и второй узлы 15 и 16 срав не ни я .

Регулятор 6 ЭДС подключен к первому узлу 15 сравнения, один из входов которого подключен к задачику управляющего сигнала, другой— к выходу блока 9 выделения модуля напряжения двигателей, а дополнительный — к блоку вццеления сигнала, пропорционального модулю падения напряжения на активном сопротивлении об-. мотки статора 14. Вход последнего соединен с выходом блока выделения наибольшего иэ модулей токов двигате лей 12, входы которого подключены к вы<одам блоков 11 выделения моду- лей токов двигателей, а выход дополнительно соединен с вторым входом второго узла 16 сравнения. Регулятор 7 тока входом подключен к выходу регулятора б ЭДС через второй узел 16 сравнения, а выходом — к входу блока управления выпрямителем.

Устройство работает следующим образом.

На блок 5 управления инвертором и регулятор 6 ЭДС поступает задающий сигнал, 0>, который однозначно определяет частоту. поля статора и

ЭДС двигателей 13.

В узле 15 сравнения из выходных сигналов блоков 12 и 14 формируется сигнал, пропорциональный модулю внутренней ЭДС наиболее нагруженного двигателя.Выходной сигнал регулятора ЭДС б является заданием тока статора наиболее нагруженного двигателя.

В узле 16 сравнения этот сигнал сравнивается с сигналом „, пропорциональным модулю тока наиболее нагруженного двигателя, и их разница поступает на регулятор тока 7, выходной управляющий сигнал которого поступает на блок 4 управления выпрямителем.

Таким образом, для наиболее нагруженного двигателя во всех режимах обеспечивается постоянство отношения

1064415

Составитель В. Тарасов

Редак тор Н . Ковалев а Тех ред Т. фант а Корректор Ю.Макаренко

Заказ. 1,0355/55 Тираж 667 . . .. .. подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и Ьткрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 внутренней ЭДС к частоте поля стато» ра и, следовательно, постоянство потокосцепления взаимоиндукции, а при одинаковой и любой нагрузке и для всех двигателей. Поэтому потери мощности, которые идут на нагрев 5 элементов устройства для управления.. многодвигательным электроприводом и двигателей, будут сведены к мйнимуму, поскольку будут определяться

I только током нагрузки. Вследствие этого для рассматриваемого режима работы предлагаемого устройСтва и двигателей КПД будет максимальным.

Предлагаемое устройство по сравнеиию с базовым объектоМ позволяет увеличить частоту вращения электродвигателей и повысить производительность станка.