Электропривод

 

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором , статорные обмотки которого снабжены фазными вь1водами для подключения к -сети, а роторные обмотки через преобразователь тока и блок прямого преобразования координат подключены к; выходам регуляторов частоты вращения и реактивной мощности, электрон-ный датчик углового положения, входами подключенный к фазным датчикам ; тока и напряжения статора и ротора, а выходами - к первым фазным входам формирователя гармонических функций, вторые фазные входы которого предназначены для подключения к сети, а фазные выходы подключены к фазным входам блока прямого преобразования координат, формирователь сигнала частоты вращения с фазными входами и выходом, подключенным к входу регулятора частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости, он снабжен блоком контакторов с двумя управлякяцими входами, двумя группами фазных входов и фазными выходами, блоком переключения режимов с управляющим входом, двумя входами опорных сигналов и четырьмя вьЛходаМи, блоком коммутации с двумя группами фазных коммутирующих входов и выходов, четырьмя коммутирующими входами, четырьмя коммутирующими выходами и четырьмя управляющими входами , блоком опорных напряжений с четырьмя выходами, блоком выделения фазных ЭДС ротора с фазными входами тока и напряжения и фазными выходами , блоком деления, управляемым многофазным формирователем сигналов частоты статора с фазными входами и выходами и управляющим входом, а формирователь гармонических функций снабжен дополнительными фазными входами , формирователь сигнала частоты вращения снабжен дополнительными фазными входами, двумя входами опорных сигналов и входом и выходом коммутации , при этом выходы фазных датчиков тока и напряжения ротора подключены (/) соответственно к фазным входам тока и напряжения блока вьщеления фазных ЭДС ротора, фазные выходы которого подключены к фазным входам формирр вателя сигнала час±оты вращения, выход которого подключен к управляющему входу блока переключения режимов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и СХ) второму управляющим входам блока кон такторов, первая группа фазных вхооо дов которого предназначена для под- 00 ключения к соответствующим фазам сети, вторая группа фазных входов объединена в общую точку, а фазные со выходы подключены к соответствующим фазным выводам статорных обмоток, причем первый и второй выходы, блока. Переключения режимов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока коммутации, третий и четвертый управляющие входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам , блока переключения режимов, первый и второй входы опорных сигналов которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока опорных напряжений, третий и четвертый выхо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) Н 02 P 5 34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3370885/24-07 (22) 25.12.Ъ1 (46) 30.03.84. Бюл.Р 12 (72) В.Н.Бродовский, Е.С.Иванов и В.Я.Туровский (53.) 621.313.333(088;8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 847481, кл. Н 02 Р 7/42, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 913545, кл. Н 02 P 7/42, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2528732, кл. Н 02 Р 5/34, 1978.,(54) (57) 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный двигатель с фазным рото- . ром, статорные обмотки которого снабжены фазными выводами для подключения к сети, а роторные обмотки через преобразователь тока и блок прямого преобразования координат подключены к. выходам регуляторов частоты вращения и реактивной мощности, электрон-.

I ный датчик углового положения, входа= ми подключенный к фазным датчикам тока и напряжения статора и ротора, а выходами — к первым фазным входам формирователя гармонических функций, вторые фаэные входы .которого предназначены для подключения к сети, а фазные выходы подключены к фаэным входам блока прямого преобразования координат, формирователь сигнала частоты вращения с фазными входами и выходом, подключенным к входу регулятора частоты вращения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости, он снабжен блоком контакто-: ров с двумя управляющими входами, двумя группами фазных входов и фаз- ными выходами, блоком переключения режимов с управляющим входом, двумя входами опорных сигналов и четырьмя вь3ходами, блоком коммутации с двумя группами фаэных коммутирующих входови выходов, четырьмя коммутирукицими

„„SU„„1083319 А входами, четырьмя коммутирующими выходами и четырьмя управляющими входами, блоком опорных напряжений с четырьмя выходами, блоком выделения фаэных ЭДС ротора с фаэными входами тока и напряжения и фаэными выходами, блоком деления, управляемым многофаэным формирователем сигналов частоты статора с фазными входами и выходами и управляющим входом, а формирователь гармонических функций снабжен дополнительными фаэными входами, формирователь сигнала частоты вращения снабжен дополнительными фаэными входами, двумя входами опорных сигналов и входом и выходом коммутации, при этом выходы фазных датчиков а

Ж тока и напряжения ротора подключены соответственно к фазным входам тока уу и напряжения блока выделения фазных %ФУ

ЭДС ротора, фазные выходы которого подключены к фаэным входам формирователя сигнала частоты вращения, вы-ход которого подключен к управляющему входу блока переключения режимов, ф б первый и второй выходы которого под. ключены соответственно к первому и второму управляющим Входам блока кон (,ф такторов, первая группа фазных вхо- р, дов которого предназначена для под- ° " ключения к соответствующим фазам . « ф ) сети, вторая группа фаэных входов объединена в общую точку, а фазные выходы подключены к соответствующим ({,) фазным выводам статорных обмоток, причем первый и второй выходы, блока переключения режимов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока коммутации, ) Ь третий и четвертый управляющие входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока переключения режимов, первый и второй входы опорных сигналов которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока опорных напряжений, третий и четвертый выхо1083319 ды которого подключены соответственно к второму и первому коммутирующим входам блока коммутации, первый и второй коммутирующие выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам опорных сигналов

Формирователя сигнала частоты вращения, вход и выход коммутации которого подключены соответственно к третьим коммутирующим выходу и входу блока коммутации, первая группа фазных коммутирующих входов которого подключена к фазным выходам блока выделения фазных ЭДС ротора, а первая группа фазных коммутирующих выходов к дополнительным фазным входам формирователя гармоническхи функций, вторые фазные входы которого подключейы к фазным выходам управляемого многофаэного формирователя сигналов частоты статора, фазные входы которого подключены к второй группе фазных коммутирующих выходов блока коммутации, вторая группа фазных коммутирующих входов которого подключена к фазным датчикам напряжения статора, четвертый коммутирующий выход блока коммутации подключен к управляющему входу управляемого многофазного формирователя сигналов частоты статора, а четвертый коммутирующий вход блока коммутации — к выходу блока деления, вход делимого которого подключен к выходу регулятора частоты вращения, вход делителя — к выходу регулятора реактивной мощности, фазные выходы формирователя гармонических функций подключены к дополнительным фазным входам формирователя сигнала частоты вращения.

2. Электропривод по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок контакторов содержит два контактора, каждый иэ которых снабжен управляющими входами и замыкающей и размыкающей фазными группами контактов, управляющие входы указанных контакторов образуют первый и второй управляющие входы блока контакторов, в каждом контакторе разноименные контакты попарно объединены, причем точки соединения разноименных контактов второго контактора образуют соответствующие фазные выходы блока контакторов, а каждая точка соединения разноименных контактов первого контактора связана со свободным выводом соответствующего размыкающего контакта второго контактора, свободные выводы размыкающих контактов первого контактора образуют вторую группу Фазных входов блока контаткоров, а свободные выводы замыкающих контактов образуют первую группу фазных входов блока контакторов, свободный вывод замыкающего контакта, одной. из фаз второго контактора соединен с одноименным фазным входом первой группы фазных входов блока контакторов, а свободные выводы замыкающих контактов двух других фаз второго контактора .подключены к разноименным входам этой группы.

3. Электропривод по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок пере- ключения режимов содержит два сумматора, два электронных реле, схему

ИЛИ, инвертор, блок выдержки времени и блок памяти с управляющим и информационным входами и выходом, подключенным к первым входам сумматоров, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго электронного реле, выходами соединенных с входами схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу инвертора и входу блока выдержки времени, выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, информационный вход которого образует управляющий вход блока переключения режимов, входы опорнык сиг- налов которого образуют вторые входы сумматоров, при этом выходы электронных реле образуют первые два выхода блока переключения режимов, выход схемы ИЛИ вЂ” третий, а выход инвертора— четвертый его выходы.

4. Электропривод по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок коммутации содержит четыре управляемых ключа и две группы фазных управляемых ключей, при этом управляющие электроды четырех управляемых ключей образуют соответственно четыре управляю-. щих входа блока коммутации, один коммутируемый электрод каждого ив этих ключей образует соответствующий коммутирующий вход блока коммутации, другой коммутируемый электрод каждого из указанных ключей — соответствующий коммутирующий выход этого блока, управляющие электроды обеих групп фаэных ключей объединены и подключе-. ны к третьему управляющему входу блока коммутации, а один из коммутируемых электродов каждого ключа первой группы фазных управляемых ключей образует соответственно один из входов первой группы фазных коммутирующих входов блока коммутации, другой коммутируемый электрод каждого из этих фазных управляемых ключей образует соответственно один из выходов этой группы, при этом коммутируемые электроды второй группы фазных управляемых ключей аналогично образуют вторую группу фазных коммутирующих входов и выходов.

5. Электропривод по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что формирователь гармонических функций содержит

noñëåäîâàTåëüío соединенные преобразователь координат с двумя группами фазных входов, образующих первый и

1083319 второй фазные входы формирователя гармонических функций, блок апериодических звеньев, снабженный дополнительными фазными входами, образующими дополнительные фазные входы формирователя гармонических функций, и блок нормирования, фазные выходы которого являются фазными выходами формирователя гармонических функций.

6. Электропривод по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что формирователь сигнала частоты вращения содержит последовательно соединенные формирователь сигнала относительной

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам переменного тока, и может быть использовано для создания электроприводов с асинхронными двигателями с 5 с фаэным ротором.

Известен электропрнвод, содержащий асинхронную машину с фазным ротором, контактор для подключения фазных обмоток статора к промышленной сети, 1р второй контактор для, соединения фаэНых обмоток статора и ротора между собой и преобразователь тока, подключенный к фаэным обмоткам ротора 1).

Недостаток электропривода — ограниченный диапазон регулирования, обусловленный тем, что в нем не обес-. печивается реверс магнитного поля асинхронной машины с фазным ротором при подключении статорных обмоток к промышленной сети. 20

Известен . также электропривЬд, содержащий асинхронную машину с фаэным ротором, контактор с фазными замыкающими и раэмыкающими контактами для подключения обмоток статора к про- 25

: мышленной сети и обмоткам ротора, преобразователь тока, подключенный к обмоткам ротора, и схему управления t2).

Недостатком такого электропривода 3g также является ограниченный диапазон . регулирования скорости, обусловленный отсутствием реверса магнитного поля асинхронной машины с фазным ро- тором при подключении статориых обмо.ъ5 ток к промышпенной сети.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электропривод, содержащий асинхронный двигатель с фаэным ротором, статорные обмотки которого снабжены фаэны- 4О ми выводами для подключения к сети, а роторные обмотки через преобразователь тока,и блок прямого преобраэовачастоты вращения с двумя группами фазных входов, образующих соответственно фазные и дополнительные фазные входы формирователя сигнала частоты вращения, апериодическое звено, вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом коммутации формирователя сигнала частоты вращения, и сумматор r. осноВным и двумя дополнительными входами и выходом, при этом дополнительные входы сумматора образуют. первый и второй входы опорных сигналов, а его выход — выход формирователя сигнала частоты вращения.

2 ния координат подключены к выходам регуляторов частоты вращения и реактивной мощности, электронный датчик углового положения, входами подключенный к фазным датчикам тока и напряжения статора и ротора, а выходами — к первым фазным входам формирователя гармонических функций, вторые фазные входы которого предназанчены для подключения к сети, а фазные выходы подключены к фазным входам блока прямого преобразования координат, формирователь сигнала частоты вращения .с фазными входами и выходом, подключенным к входу регулятора частоты вращения ГЗ).

Недостатком известного электропривода является узкий диапазон регулирования скорости, так как в нем реализован только режйм двойного питания асинхронного двигателя с фазным ротором, что предполагает ограниченный диапазон регулирования скорости около синхронной.

Бель изобретения — расширение диапазоне регулирования.

Указанная цель достигается тем, что электропривод, содержащий асинхронный двигатель с фазным ротором, статорные обмотки которого снабжены фаэными выводами для подключения к сети, а роторные обмотки через преобразователь тока и блок прямого преобразования координат подключены к выходам регуляторов частоты вращения и реактивной мощности, электронный .датчик углового положения, входами подключенный к .фазным датчикам тока и напряжения статора и ротора, а выходами . — к первым фазным входам формирователя гармонических функций, вторые фазные входы которого предназначены для подключения к сети, а фазные выходы подключены к. фаз ным входам блока прямого преобразования координат;

1083319 формирователь сигнала частоты вращения с фазными входами и выходом;подключенным к входу регулятора частоты вращения, снабжен блоком контакторов с двумя управляющими входами, двумя группами фазных входов и фазными выходами, блоком переключения режимов с . управляющим входом, двумя входами опорных сигнаЛов и четырьмя выходами, блоком коммутации с двумя группами фазных коммутирующих входов и выходов, четырьмя коммутирующими выходами и четырьмя управляющими входами, блоком опорных напряжений с четырьмя выходами, блоком выделения фазных ЭДС ротора с фазными входами тока и напряжения и фазными выходами, блоком деления, управляемым многофазным формирователем сигналов частоты статора с с фазными входами и выходами и управляющим входом, а формирователь гармонических функций снабжен дополни- 20 тлеьными фаэными входами, формирователь сигнала частоты вращения снабжен дополнительными фазными входами, двумя входами опорных сигналов и входом и выходом коммутации, при этом25 выходы фазных датчиков тока и напряжения ротора подключены соответственно к фаэным входам тока и напряжения блока выделения фазных ЭДС ротора, фазные .выходы которого подключены к фаз- 30 ным входам формирователя сигнала частоты вращения, выход которого подключен к управляющему входу блока переключения режимов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока контакторов, первая группа фазных входов которого предназначена для подключения к соответствующим фазам сети, вторая группа фазньх входов объединена в общую 4О точку, а фазные выходы подключены к соответствующим фазным выводам статорных обмоток, причем первый и второй выходы блока переключения режимов подключены соответственно к 45 первому и второму управляющим входам блока коммутации, третий и четвертый управляющие входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам блока переключения 5g режимов, первый и второй входы опорных сигналов которого подключены соответственно к первому и второму вы,ходам блока опорных напряжений, третий и четвертый выходы которого под- 5 ключены соответственно к второму и первому коммутирующим входам блока коммутации, первый и второй коммутирующие выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам опорных сигналов формирователя сигнала частоты вращения, вход и выход коммутации которого подключены соответственно к,третьим коммутирующим выходу и входу блока коммутации, первая группа фазных коммутирующих 65 входов которого подключена к выходам блока выделения фазных ЭДС ротора, а первая .группа фазных коммутирующих выходов — к дополнительным фазным входам формирователя гармонических функций, вторые фазные входы которого подключены к фазным выходам управляемого многофазного формирователя сигналов частоты статора, фазные входы которого подключены к второй группе фазных коммутирующих выходов блока коммутации, вторая фазная группа коммутирующих входов которого подключена к фазным датчикам напряжения статора, четвертый коммутирующий выход блока коммутации подключен к управляющему входу управляемого многофаэного формирователя сигналов частоты статора, а четвертый коммутирующий вход блока коммутации — к выходу блока деления, вход делимого которого подключен к выходу регулятора частоты вращения, вход делителя — к выходу регулятора реактивной мощности, фазные выходы формирователя гармонических функций подключены к дополнительным фаэным входам формирователя сигнала частоты вращения °

Кроме того, блок контакторов содержит два контактора, каждый из которых снабжен управляющими входами и замыкающей и раэмыкающей фазными группами контактов, управляющие входы указанных контакторов образуют первый и второй управляющие входы блока контакторов, в каждом контакторе разноименные контакты попарно объединены, причем точки соединения разноименных контактов второго контактора образуют соответствующие фазные выходы бло» ка контакторов, а каждая точка соединения разноименных контактов первого контактора связана со свободным выводом соответствующего раэмыкающего контакта второго контактора, свободные выводы размыкающих контактов первого контактора образуют вторую группу фазных входов блока контакторой, а свободные выводы замыкающих контактов образуют первую группу фазных входов блока контакторов, свободный вывод замыкающего контакта одной из фаз второго контактора соединен с одноименным фаэным входом первой группы фаэных входов блока контакторов, а свободные выводы замыкающих контактов двух других фаэ второго контактора пОдключены к разноименным входам этой группы.

При.этом блок переключения режимов содержит два сумматора, два электронных реле, схему ИЛИ, инвертор, блок выдержки времени и блок памяти с управляющим и .информационным входами и выходом, подключенным к первым входам сумматоров, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго электронного реле, выходами соединенных с входами, 1083319 схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу инвертора и входу блока выдержки времени, выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, информационный вход которого образует управляющий вход. блока переклю- 5 чения режимов, входы опорных сигналов которого образуют вторые входы сумматоров, при этом выходы электронных реле образуют первые два выхода блока переключения режимов, выходы схемы ИЛИ- третий, а выход инвертора — четвертый его выходы.

Причем блок коммутации содержит четыре управляеьых ключа и две группы Фазных управляемых ключей, при этом управляющие электроды четырех управляемых ключей образуют соответственно четыре управляющих входа блока коммутации, один коммутируемый электрод каждого из этих ключей обра-, зует соответствующий коммутирующий вход блока, коммутации, а другой коммутируемый электрод — соответствующий коммутирующий выход этого блока, управляющие электроды обеих групп Фазных ключей объединены и подключены к тре»25 тьему управляющему входу блока коммутации, а один из коммутируемых элек-. тродов каждого ключа первой группы фазных управляемых ключей образует соответсвенно один из входов первой 30 группы фазных коммутирующих входов блока коммутации, другой коммутируемый электрод каждого из этих фаэных управляемых ключей образует соответственно один из выходов этой группы, при этом коммутируемые электроды второй группы Фазных управляемых ключей аналвгично образуют вторую группу

Фазных коммутирующих входов и выходов.

Кроме того; формирователь гармонических Функций содержит последовательно соединенные преобразователь координат с двумя группами фавных входов, образующих первый и второй Фазные входы формирователя гармонических функций, блок апериодических звеньев, 45 снабженный дополнительными фазными входами, образующими дополнительные фазные входы формирователя гармонических Функций, и блок нормирования, фаэные выходы которого являются фаз- 50 ными выходами формирователя гармонических функций.

При этом формирователь сигнала ча- стоты вращения содержит последовательно соединенные между собой формиро-55 ватель сигнала относительной частоты вращения с двумя группами фазных,sxoдов, образующих соответственно фаз ные и дополнительные фазные входы . формирователя сигнала частоты вращения, апериодическое звено, вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом коммутации . формирователя сигнала частоты вращения, и сумматор с основным и двумя до. полнительнымн входами и выходом, при 5

/ этом дополнительные входы сумматора образуют первый и второй входы опорных сигналов, а его выход — выход формирователя сигнала частоты вращения.

На фиг.1 представлена схема электропривода с асинхронной машиной с фазным ротором; на фиг.2 — схема блока контакторов; на фиг.3 — схема блока переключения режимов,: на фиг.4 — схема блока коммутации, на фиг.5 — схема формирователя гармонических функций; на фиг.б — схема сигнала частоты вращения; на фиг.7 диаграмма режимов работы электропривода с асинхронной машиной с фазным ротором.

Электропривод (фиг.1) содержит асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, статорные обмотки которого снабжены фазными выводами для подключения к сети 2, а роторные обмот-. ки через преобразователь 3 тока и блок 4 прямого преобразования координат подключены к выходам регуляторов частоты вращения 5 и реактивной мощности .6. Электронный датчик 7 углового положения входами подключен к фазным датчикам 8 и 9 така и фазным датчикам 10,и 11 напряжения статора и ротора, а выходами †.к первым фазным входам 12 формирователя 13 гармонических функций. Вторые фазные входы 14 формирователя 13 гармонических функций предназначены для подключения к сети, а его фазные выходы

15 подключены к фаэным входам блока 4 прямого. преобразования координат. Формирователь 16 сигнала частоты вращения с фазными входами 17 своим выходом

18 подключен к входу регулятора 5 частоты вращения. Кроме того, электропривод снабжен блоком 19 контакторов с двумя управляющими входами 20 и

21, двумя группами фазных входов 22 и 23 и Фазными выходами 24, блоком

25 переключения режимов с управляющим входом 26„. двумя входами 27 и 28 опорных сигналов и четырьмя выходами 2932.

Кроме того, электропривод снабжен блоком 33 коммутации с двумя группами фазных коммутирующих входов 34 и 35 и выходов 36 и 37, черырьмя коммутирующими входами 38-41, четырьмя коммутирующими выходами 42-45 и четырьмя управляющими входами 46-49, блоком 50 опорных напряжений с четырьмя выходами 51-54, блоком 55 выделения фазных ЭДС ротора с фазными входами тока и напряжения и фазными выходами, блоком 5 деления, управляемым многофазным формирователем 57 сигналов частоты статора с фазными входами 58 и выходами 59 и управляющим входом

60. Формирователь 13 гармонических функций снабжен дополнительными фазными входами 61. Формйрователь 16

10833 сигнала частоты вращения снабжен дополнительными фаэными входами 62, двумя входами 63 и 64 опорных сигналов и входом и выходом 65 и бб коммутации. Выходы датчиков тока 9 и напряжения 11 ротора подключены соответственно к фаэным входам тока и напряжения блока 55 выделения фазных

ЭДС ротора, фазные выходы которого подключены к фазным входам 17 формирователя 16 сигнала частоты вращения ° Выход 18 формирователя 16 частоты вращения подключен к управляющему входу 26 блока 25 переключения режимов, первый и второй выходы 29 и

30 которого подключены соответственно к первому и второму управляющим входам 20 и 21 блока 19 контакторов.

Первая группа фазных входов 22 блока

19 контакторов предназначена для подключения к соответствующим фазам сети

2, вторая группа фаэных входов 23 20 объединена в общую точку, а фазные выходы 24 подключены к соответствующим фазным выводам статорных обмоток асинхронного двигателя 1. Первый и второй выходы 29 и 30 блока 25 пере- 25 ключения режимов подключены соответственно к первому и второму управляющим входам 46 и 47 блока 33 коммутации, третий и четвертый управляющие входы 48 и 49 которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам 31 и 32 блока 25 переключения режимов. Первый и второй входы

27 и 28 опорных сигналов блока 25 переключения режимов подключены соответственно к первому и второму выходам 51 и 52 блока 50 опорных напряжений. Третий и четвертый выходы

53 и 54 блока опорных напряжений подключены соответственно к второму и первому коммутирующим входам 39 и 38 40 блока 33 коммутации, первый и второй коммутирующий выходы 42 и 43 которого подключены соответственно к первому и второму входам 63 и 64 опорных.сигналов формирователя 16 сигна- лов частоты вращения. Вход и выход

65 и 66 коммутации формирователя 16 сигналов частоты вращения подключены соответственно к третьим коммутирующим выходу 44 и входу 40 блока 33 коммутации, первая группа фаэных коммутирующих входов .34 которого подклю- чена к фаэным выходам блока выделения фаэных ЭДС ротора, а первая группа фазных ко утирующих выходов 36 — 55 к дополнительным фазным входам 61 формирователя 13 гармонических функций. Вторые фазные входы 14 формирователя 13 гармонических функций подключены к фазным выходам 59 управляемого многофазного формирователя 57 60 сигналов частоты мутатора, фазные входы 58 которого подключены к второй группе фазных коммутирующих выходов

37 блока 33 коммутации.:Вторая груп.па фазных коммутирующих входов 35

19 8 блока 33 коммутации подключена к фазным датчикам 10 напряжения статора, четвертый коммутирующий выход 45 подключен к управляющему входу 60 управляемого многофаэного формирователя 57 частоты статора, а четвертый коммутирующий вход 41 — к выходу блока 56 деления. Вход делимого блока

56 деления подключен к выходу регулятора 5 частоты вращения, вход делителя — к выходу регулятора б реактивной мощности, Фазные выходы 15 формирователя-13 гармонических функций подключены к дополнительным фазным входам

62 формирователя 16 сигнала частоты вращения.

Блок 19 контакторов {фиг.2) содержит два контактора, каждый из которых снабжен управляющими входами 65 и бб и замыкающей и раэмыкающей фаэными группами контактов 67-72 и 73-78.

Управляющие входы 65 и 66 указанных контакторов образуют первый и второй управляющие входы 20 и 21 блока 19 контакторов. В каждом контакторе разноименные контакты объединены (67 и

73, 68 и 74, 69 и 75, 70 и 76, 71 и

77, 72 и 78 ) . Точки соединения разноименных контактов второго контактора образуют соответствующие фазные выходы 24 блока 19 контакторов. Каждая точка соединения разноименных контактов первого контактора связана со свободным выводом соответствующего размыкающего контакта второго контактора. Свободные выводы размыкающих контактов .73-75 первого контактора образуют вторую группу фазных входов 23 блока 19 контакторов, а его ,свободные выводы замыкающих контактов 67-69 — первую группу фазных входов 22 блока 19 контакторов. Свободный вывод замыкающего контакта 75 второго контактора соединен с одноименным фаэным входом первой группы фазных входов 22 блока 19 контакторов, а свободные выводы замыкающих контактов 70 и 72 двух других фаэ второго контактора подключены к разноименным входам этой группы.

Блок 25 переключения режимов (фиг.З) содержит два сумматора 79 и

80, два электронных реле 81 и 82, схему ИЛИ 83, инвертор 84, блок 85 выдержки времени и блок 86 памяти с управляющим и информационными входами

87 и 88. Выход блока 86 памяти подключен к первым входам 89 и 90 сумматоров 79 и 80, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго электронного реле 81 и 82. Выходы последних соединены с входами Схемы ИЛИ 83, выход которой подключен к входу инвертора 84 и входу блока 85 выдержки времени. Выход блока 85 выдержки времени подключен к управляющему входу 87 блока 86 памяти, информационный вход 88 которого образует управляющий вход 26

1083319

10 блока 25 переключения режимов.

Входы опорных сигналов 27 и 28 блока 25 переключения режимов образуют вторые входы 91 и 92 сумматоров 79 и 80. Выходы электронных реле 81 и 82 образуют первые два выхода 29 и 30 блока 25 переключения режимов, выход схемы ИЛИ 83 третий, а выход инвертора 84 — четвертый его выходы

31 и 32.

Блок 33 коммутации (фиг.4) со- 10 держит четыре управляемых ключа 9396 и две группы фазных управляемых ключей 97 и 98. Управляеьые электроды указанных ключей образуют соответственно четыре управляющих входа 46- 15

49 блока 33 коммутации. Один коммутируемый выход каждого из этих ключей образует соответствующий коммутирующий вход 38-41, блока 33 коммутации,» а другой коммутируемый электрод— 20 соответствующий коммутирующий выход

42-45 этого блока. Управляющие электроды обеих групп фазных ключей 97 и 98 объединены и подключены к третьему управляющему входу 48 блока 33 коммутации, один из коммутируемых электродов каждого ключа первой группы фазных управляемых ключей 97 образует соответственно один из входов первой группы фазных коммутирующих входов 34 блока 33 коммутации, а дру-З0 .гой коммутируемый электрод каждого иэ фазных управляемых ключей образует соответственно один из выходов 36 этой группы. Коммутируемые электроды второй группы фаэных управляемых клю-35 чей 98 аналогично образуют вторую группу фазных коммутирующих входов:

35 и выходов 37, Формирователь 13 гармонических функций (фиг.5) содержит последовате-40 льно соединенные между собой преобразователь 99 координат с двумя группами фазных входов 100 и 101, образующих первый и второй фазные входы 12 и 14 формирователя 13 гармонических 45 функций, блок 102 апериодических звеньев, снабженный дополнительнымй фазными входами 103, образующими дополнительные .фаэные входы 61 формирователя 13 гармонических функций, и блок 104 нормйрования. Фазные выхо-50 ды блока нормирования являются фаэными выходами 15 формирователя 13 гармонических функций.

Формирователь 16 сигнала частоты вращения (фиг.6) содержит последо- 55 вательно соединенные между собой формирователь 105 сигнала относительной частоты вращения с двумя группами фазных входов 106 и 107, образующих соответственно фазные и дополнитель- щ ные фазные входы 17 и 62 формирова- . теля 16 сигнала частоты вращения, апериодическое звено 108; вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом 66 и 65 коммутации формирователя 16 сигнала частоты вращения, и сумматор 109 с основным 110 и двумя дополнительными входами 111 и 112 и выходом. Дополнительные входы 111 и 112 сумматора 109 образуют первый и второй входы 63 и 64 опорных сигналов формирователя 16 частоты вращения, а выход сумматора 109 — выход 18 формирователя 16 сигнала частоты вращения.

Электропривод работает следующим образом.

В устройстве реализован частотнотоковый способ управления машинами переменного тока, т.е. способ, при котором по сигналам задания 0» и осуществляют управление моментом двигателя и потребляемой им реактивной мощностью,, Для этого у асинхронного двигателя 1 с фазным ротором осуществляют регулирование активной и реактивной составляющих роторного тока с помощью преобразователя 3 тока.

Сигналами задания для преобразо-. вателя 3 тока служат сигналы блока

4 прямого преобразования координат.

На управляющие входы этого блока подают сигналы U< и U>, формируемые в регуляторах 5 и 6 частоты вращения и реактивной мощности.. На фазные входы блока 4 прямого преобразования координат подаются опорные сигналы, формируемые в формирователе 13 гармонических функций. Выходные сигналы этого формирователя пропорциональны фазным потокосцеплениям ротора. Они формируются путем координатного преобразования сигналов двух частот: частоты вращения ротора и частоты статора, вырабатываемых электронным датчиком 7 углового положения, управляемым многофазным формирователем

57 сигналов частоты статора. Датчик

7 представляет собой электронный датчик углового положения ротора, в котором для определения углового положения используются сигналы датчиков тока и напряжения статора и ротора двигателя 1:,Формирователь 57 представляет собой электронный генератор переменной частоты, состоящий из зам,кнутых в кольцо фаэных интеграторов °

Выходы фазных интеграторов являются фазными выходами 59 формирователя 57.

Частота формирователя 57 регулируется сигналом на его управляющем входе 60.

Фазные интеграторы имеют:вхот(ы, являющиеся фазными входами 58 формирователя 57. При равенстве нулю сигнала на управляющем входе 60 фазные интеграторы просто интегрируют сигналы фазных входов 58. Координатное преобразование сигналов формирователя

57 электронного датчика 7 происходит в координатном преобразователе 99 (фиг ° 5).. Выходные сигналы координатного преобразователя пропускаются

1083319

12 через блок 102 апериодических звеньев, где они сглаживаются и поступают в блок 104 нормирования, в котором чормируются, т.е. превращаются в сигналы стандартной амплитуды.

Для получения сигнала, пропорцио- 5 нального частоте вращения вала двигателя, используемого в качестве сигнала обратной связи в регуляторе 85 частоты вращения, служит формирователь 16 частоты вращения. В формирова10 теле 105 относительной частоты вращения (фиг.б) производится фазирован- ное выпрямление фаэных ЭДС ротора, формируемых методом IK-компенсации в блоке 55 выделения фазных ЭДС ротора.15

В качеотве опорных для формирователя

105 используются выходные сигналы формирователя 13. Величина фаэных ЭДС ротора пропорциональна частоте вращения обмоток ротора относительно.магнитного потока-двигателя. Магнитный поток двигателя в свою очередь вра-, щается относительно неподвижного статора. Поэтому для получения сигнала частоты вращения ротора относительно статора требуется к сигналу формирователя 105 суммировать сигнал, пропорциональный частоте вращения магмагнитного потока относительно статора. Эта операция производится в сумматоре 109. 30

Электропривод имеет два вида режимов: асинхронный короткозамкнутый и двойного питания. Структура привода при работе в короткозамкнутом режиме несколько отличается от структуры в режиме двойного питания. Для трансформации структуры из одной в другую служат блок 19 контакторов, блок 25 переключения режимов и блок

33 коммутации. Переключение режимов 40 из одного в другой осуществляется по сигналу частоты вращения, поступающему на вход 26 блока 25. Всего в ,приводе, в зависимости от частоты вращения вала двигателя, организуется три режима. Один асинхронный короткозамкнутый и два режима двойного питания. В соответствии с этим весь скоростной диапазон от -Я„, до +Р„„ разбит на три зоны: 1, П и и . 3oна 1 (фиг.7) †эона асинхронного короткозамкнутого режима, зоны Й иШ зоны первого и второго режимов двой,ного питания. Сигнал, пропорциональный частоте а вврраащщеенниия я ввааллаа, с управляющего входа 26 .(фиг.3) через блок 86 памяти поступает на первые входы 89 и 90 сумматоров. На вторые входы 91 и 92 этих сумматоров с выходов 51 и 52 блока 50 опорных напряжений поступают опорные сигналы, про60 порци он ал ьные .ч аслотам вращения переключения Я и=Я„ 7). Выходные и сигналы сумматоров 79 и 80 .поступают на входы электронных реле 81 и 82.

Электронные реле включаются или вы- Я ключаются в том случае, если сигналы на их входах превышают величину их гистереэиса, пропорционального л Я (фиг.7). При включении реле 81 или

82 появляются управляющие сигналы на первом или втором и третьем выходах (29 или 30 и 31) блока 25, трансформирующие структуру п.ализода для работы соответственно в первом или втором режимах двойного питания. При выклюном состоянии обоих реле появляется управляющий сигнал на выходе инвертора 84 и на четвертом выходе 32 блока 25, трансформирующий структуру привода для работы в асинхронном короткозамкнутом режиме. В моменты переключения режимов происходит коммутация фазных цепей статора. Поэтому информация о частоте вращения вала двигателя искажается, что может привести к паразитным срабатываниям реле 81 и 82. Для исключения этого выходные сигналы реле 81 и 82 через схему ИЛИ 83 поступают на вход блока

85 выдержки времени, в котором формируется выдержка времени в моменты включения и выключения каждого реле, т.е ° в моменты любого переключения режимов. На время выдержки в блоке

86 памяти сохраняется значение сиг- нала частоты вращения, предшествующее переключению. Величина выдержки времени соответствует времени переходного процесса в электроприводе.

После окончания выдержки времени блок

86 памяти без искажения пропускает сигнал частоты вращения на входы 89 и 90 сумматоров 79 и 80.

При значениях частоты вращения вала двигателя Я, находящихся в зоне

1 (фиг.7) скоростного диапазона, реле 81 и 82 выключены. Сигналы на их выходах отсутствуют, т.е. отсутствуют сигналы на управляющих входах 65 и 66 первого и второго контакторов блока 19 контакторов (фиг.2), Фазы статора двигателя через размыкающие контакты 73-75 и 76- 78 закорочены накоротко. Двигатель работает в асинхронном короткозамкнутом режиме. Прй этом на выходе инвертора 84 имеется управляющий сигнал, поступающий на упраВляющий вход 49 управляемого ключа 96 (фиг.4), который при этом находится в замкнутом состоянии. Остальные управляемые ключи 93-95 и обе группы фазных управляемых ключей

97-98, входящие в блок 33 коммутации, находятся в разомкнутом состоянии.На управляющий вход 60 управляемого многофазного формирователя 57 через управляемый ключ 96 поступает выходной сигнал блока 56 деления. При этом формирователь 57 вырабатывает сигналы, круговая частота Я которых является частотой скольженйя, которая в соответствии с частотно-токовым способом управления асинхронной корот13 козамкнутой машиной формируется по формуле

Ug

Я = К

C Ц (1) 1083319 срабатывает первое реле 79. Это приводит к появлению управляющих сигналов на втором 30 и третьем 31 выходах блока 25. Сигнал второго выхода 30 поступает на управляющий вход где K — коэффициент пропорциональности.

Выходной сигна.. формирователя 105 в таком режиме пропорционален алгебраической сумме частоты вращения. вала двигателя и частоты скольжения

U4, = С(Я + Яс ) ° (2) Известно, что при частотно — токовом управлении асинхронным короткозамкнутым двигателем его момент пропорционален частоте скольжения. Если нагрузка двигателя чисто инерци- . онная, то ускорение вала пропорционально моменту.

В таком случае частота скольжения 20 пропорциональна ускорению двигателяф (3) Я = аЯ= арЯ, 25 где а — коэффициент пропорциональности

Тогда выражение (2) можно записать в виде

Нф = с(Я + ар 1 ), (<) 30 где p — оператор дифференцирования.

Если сигнал Ц пропустить,через апериодическое звено 108, то его выходной сигнал UA будет иметь вид ((1+ т„р где Т„ — постоянная времени аперио-. дического звена 108.

Если выбрать постоянную времени Т„,40 равную коэффициенту а, т.е. Т = а, сигнал U . будет

«Я (1+ «р«)

"Я3 1+т р

45, т.е. выходной сигнал апериодического звена в этом случае строго пропорционален частоте вращения вала двигателя. Это .обстоятельство используется в формирователе 16 для того, чтобы получить сигнал, пропорциональный частоте вращения и вала в асинхронном режиме. Сигнал Пф формирователя

105 пропускается через апериодическое звено 108, который проходит через сумматор 109 на выход 18 формирователя 16 без изменений, так zdsк сигналы на его входах 63 и 64 в асинхронном короткозамкнутом режиме равны нулю, °

Если нагрузка не чисто инерционная, выходной сигнал формирователя 16 си- 60 гнала частоты вращения будет иметь ошибку, зависящую от статического мОмента на валу.

При достижении частоты вращения вала двигателя величины Я Я„+лЯ(фиг. 7) 65

65 первого контактора и управляющий вход 47 второго управляемого ключа

94. Сигнал третьего вйхода 31 поступает на управляющие входы ключа 95 и обеих групп фазных управляемых ключей 97 и 98. Это приводит к следующим переключениям в электроприводе.

Включается первый контактор блока 19 контакторов. При этом фазы статора двигателя через размыкающие контакты

76 — 78 и замыкающие контакты 67-69 подключаются к фазам сети 2. Замыкаются ключи 94,95,97 и 98. Размыкается ключ 96. При этом выходные сигналы фазных датчиков 10 напряжения ста- тора через ключи 98 поступают на фазные входы 58 формирователя 57, на управляющем входе 60 которого напряжение становится равным нулю. Выходные напряжения блока 55 через ключи

97 поступают на дополнительные фазные входы 61 блока 102 апериодических звеньев. Выходной сигнал формирователя 105 через ключ 104 поступает на основной вход. 110 сумматора 109, минуя апериодическое, звено 108. На опорный вход 64 сумматора 109 через ключ 94 поступает опорное напряжение с выхода 53 блока 50. На выходах 59 формирователя 57 появляются сигналы частоты промышленной сети, пропорциональные фазным потокосцеплениям статора, полученные интегрированием сигналов фазных датчиков 10 напряжений статора. При координатном преобразовании этих сигналов с сигналами блока

7 в координатном преобразователе 99 на выходах последнего получаются сигналы, пропорциональные Фазным потокосцеплениям ротора. Далее эти сигналы поступают на фазные входы блока

102 апериодических звеньев, на дополнительные фазные входы 103 которого поступают сигналы фазных ЭДС ротора.

Это позволяет профильтровать выходные сигналы координатного преобразователя 99 и при этом избежать фазного сдвига этих сигналов. Действительно, если выходные сигналы координатного преобразователя 99 пропорциональны

Фазным потокосцеплениям У, а фаэные

ЭДС пропорциональны производным фазным потокосцеплений —, то Йх сумма, а пропущенная через апериодическое звено 102, т.е. выходной сигнал апериодического звена U будет иметь вид

«Х+ «,2 «

ЯЗ 11 + T р где К„ и K> — коэффициенты пропорциональности; р — оператор дифференцирования;

1083319

Т вЂ” постоянная времени апериодического звена.

При условии 1д — т сигнал u пропорА3 пионален фазному потокосцеплвнию

u„ = к„Ф.

В режиме двойного питания фазовый сдвиг выходных сигналов координатного преобразователя 99 недопустим з отличие от асинхронного режима, где важна скорость изменения этих сигналов, а не их фазовый сдвиг. 30

Сигнал, поступающий на вход 64 сумматора 109, пропорционален скоро сти магнитного поля двигателя относительно статора, определяемой час тотой промышленной сети. Поэтому на выходе 18 сумматора 109 будет сигнал, пропорциональный алгебраической сумме частоты вращения магнитного по. ля относительно статора и частоты вращения ротора относительно магнит-, ного поля, т.е. частоты вращения ротора относительно статора.

При уменьшении частоты вращения

Я двигателя до величины Я<Я„-.аЯ электронное реле 81 выключается, что приводит .к переключению структуры 25 привода для работы в.асинхронном короткозамкнутом режиме. При реверсе частоты вращения двигателя и увеличения ее до величины Яс67„-дЯ(фиг.7 ) срабатывает второе реле 82 и струк- 30 тура привода трансформируется для работы во втором режиме двойного пита.чя (фиг.7, зона 1 ). При этом снова замыкаются ключи 95,97 и 98 и разМыкается ключ 96. Вместо ключа

94 замыкается ключ 93 и вместо первого контактора срабатывает второй контактор блока 19 контакторов.Причем изменяется чередование фаз статора, подключенных к сети через замыкающие контакты 70-72 и, следовательно, изменяется на противоположную скорость магнитного поля двигателя относительно статора. В соответствии с этим на вход 63 сумматора 109 поступает с выхода 54 блока

5О опорный сигнал противоположного знака по отношению к сигналу выхода, 53.В остальном второй режим двойного питания ничем не отличается;от первого режима двойного питания. . Для обеспечения работы электропривода в указанных режимах мощность преобразователя тока должна равняться половине номинальной мощности двигателя. При этом скоростной диапазон в соответствии с фиг.7 будет равен ЗЯО, где A — так называемая синхронйая частота вращения, т.е.. частота вращения магнитного поля, определяемая сетью.

Таким.образом, в предлагаемом электроприводе обеспеччивается работа асинхронной машины с фазным ротором с управляемым моментом не только в режиме двойного питания, но и

B асинхронном короткозамкнутом режиме. Обеспечивается также автоматичеЪ ское переключение с режима на режим, реверс частоты вращения и организован второй режим двойного питания.

Все это позволяет использовать электропривод не только в тех случаях, когда требуется регулировать частоту вращения исполнительного механизма в небольших пределах около номинального значения, но и в случаях широкодиапазонного регулирования частоты вращения и ее реверса.

1083319

1083319

1083319

° Составитель А. Головченко.

Редактор A.Êóðàõ Техред И.Метелева КоРректор В.Бутяга

Заказ 1771/49 Тираж 667 ПодписнОе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ро делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д.4/5 г

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4