Устройство для частотного управления электроприводом

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее преобразователь частоты с непосредственной связью, фазные выходы которого предназначены для подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а фазные управляющие входы соединены с выходами первого, второго и третьего сумматоров, первый блок прямого преобразования координат, фазные выходы которого подключены соответственно к первым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, подключенных выходами к входам соответствующих фазных регуляторов тока, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров, второй блок прямого преобразования координат, фазные выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого, второго и третьего сумматоров, датчики фазных токов статора, выходы которых подключены соответственно к вторым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, блок задания реактивного тока, связанный выходом с управляющим входом первого блока прямого преобразования координат , блок задания частоты, выход которого подключен к входу преобразователя частота - напряжение, связанного выходим с управляющим входом второго блока прямого преобразования координат, и к входу формирователя гармонических сигналов, выходы которого подключены к входам для опорных сигналов первого и второго блоков прямого преобразования координат , отличаю.щ веся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения управления как .одним так и N (N 2, 3, 4,.,,) асинхронными двигателями с короткозамкнуть с: тором, статорные обмотки которых в фазах включены параллельно одна другой, введены датчик амплитуды Напряжения, два блока деления, регулятор напряжения, регулятор активного тока и фазовый дискриминатор, входы которого подключены к фазным выходам первого блока прямого преобразования координат и к выходам датчиков фазных токов статора, а выход 00 к входу регулятора активного тока, соединенного выходом с первым управсо лякяцим входом первого блока прямого преобразования координат, при этом -vl выход блока задания реактивного то4 ка подключен к входу делимого первой СО блока деления, выход которого подключен к второму управляющему входу первого блока прямого преобразования координат, выход блока зада ния частоты подключен к входу делимого второго блока деления, выход которого подключен к управляющему входу второго блока прямого преобразования координат, входы делителей обоих блоков деления объеди-нены между собой и подключены к выходу регулятора напряжения, первый вход которого соединен с выходом

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5И Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"

Н ASTOPGHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 351439?/ 24-07 (22) 24.11 ° 82 (46) 30.04 ° 84. Бюл. В 16 (72) В.A.Ерухимович, С.О.Кривицкий, Ю.JI.Øèíäíåñ и И.И.Эпштейн (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного объединения Х:-ИЗ (53) 621.316 ° 718.5(088.8) (56) 1. Дацковский Л.Х., Тарасенко Л.М ., Кузнецов И.С., Бабичев Ю.Е.

Синтез систем подчиненного регулирования в асинхронных электроприводах с непосредственным преобразователем частоты. -- Электричество, 1975, М 9.

2. Авторское свидетельство СССР

Ь 782114, кл. Н 02 Р 7/ 42, 1978 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧАСТОТНОГО

УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ, содержащее преобразователь частоты с непосредственной связью, фаэные выходы которого предназначены для подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а фазные управляющие входы соединены с выходами первого, второго и третьего сумматоров, первый блок прямого преобразования координат, фазные выходы которого подключены соответственно к первым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, подключенных выходами к входам соответствующих фазных регуляторов тока, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров, второй блок прямого преобразования координат, фазные выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого, второго и третьего сумматоров, датчики фазных токов статора, выходы которых подключены соответственно к вторым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, блок задания реактивного тока, связанный.„Я()„„ 1089749 A выходом с управляющим входом первого блока прямого преобразования коорди. нат, блок задания частоты, выход которого подключен к входу преобразователя частота — напряжение, связанного выходом с управляющим входом второго блока прямого преобразова" ния координат, и к входу формирователя гармонических сигналов, выходы которого подключены к входам для опорных сигналов первого и второго блоков прямого преобразования координат, о т л и ч а ю .щ в и с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения управления как,одним так и К (1ч = 2, 3, 4, ° ..) асинхронными двигателями с короткоэамкнутым ротором, статорные обмотки которых в фазах включены параллельно одна другой, введены датчик амплитуды ( напряжения, два блока деления, регулятор напряжения, регулятор актив- ного тока и фазовый дискриминатор, входы которого подключены к фазным выходам первого блока прямого преобразования координат и к выходам датчиков фаэных токов статора, а выход 4,) к входу регулятора активного тока, соединенного выходом с первым управляющим входом первого блока прямого ЯР преобразования координат, при этом а 1 выход блока задания реактивного то- у ка подключен к входу делимого перво& блока деления, выход которого под- (;© ключен к второму управляющему входу первого блока прямого преобразования координат, выход блока задания частоты подключен к входу делимого второго блока деления, выход которого подключен к управляющему входу второго блока прямого преобразования координат, входы делителей обоих блоков деления объеди-нены между собой и подключены к выходу регулятора напряжения, первый вход которого соединен с выходом

1089749 преобразователя частота — напряжение, а вторОй вход — с выходом датчика амплитуды напряжения, подклюИзобретение .относится к электротехнике, в частности к асинхронным частотно-регулируемым электроприводамп, и может быть использовано для одновременного регулирования ско- 5 рости нескольких асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которых включены параллельно друг другу и питаются от

Одного тиристорного преобразова1О теля частоты с непосредственной связью, например, для регулирования скорости транспортных рол=-ганговых линий прокатных станов.

Известно устройство для частотного управления электроприводом, содер-15 жащее преобразователь частоты с непосредственной связью, фаэные выходы которого служат для подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором,а фазные управляющие Я входы соединены с выходом регуляторов фазных токов, входы которых через блоки преобразования координат подсоединены к выходам регуляторов активного и реактивного токов и датчиков Холла, установленных в воздушном зазоре асинхронного двигателя, при этом входы регулятора активного и регулятора реактивного токов подсоединены соответственно к выходам регуляторов скорости и потока (1j.

Известное устройство не может осуществлять управление несколькими параллельно включенными и по разному нагруженными асинхронными двигателями, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому яв.ляется устройство для частотного управления электроприводом, содержащее IIpeo6- 4О раэователь частоты с непосредственной связью, фазные выводы которого предназначены для подключения асинхронного двигателя с короткоэамкнутым ротором, а фаэные управ- 45 ляющие входы соединены с выходами первого, второго и третьего сумматоров, первый блок прямого преобразования координат, фазные выходы которого подключены соответственно 5О к первым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров,.подключенных выходами к входам соответствующих фазных регуляторов тока, выходы которых соединены соответственно с ченного входами к фазным выходам преобразователя частоты с непосредственной связью.

2 первыми входами первого, второго и третьего сумматоров, второй блок прямого преобразования координат, фазные выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого, второго и третьего сумматоров, датчики фазных токов статора, выходы которых подключены соответственно к вторым входам четвертого пятого и шестого сумматоров, блоки задания активного и реактивного токов, подключенные выходами к управляющим входам первого блока прямого преобразования координат, блок задания частоты, выход которого связан с управляющими входами второго блока преобразования координат, формирователь гармонических сигналов, вход которого подключен к выходу блока задания частоты, а выходы соединены с входами для опорных сигналов первого и второго блоков прямого преобразования координат, тахогенератор, установленный на валу асинхронного двигателя и подключенный выходом к входам блока задания частоты и блока задания активного тока, при этом выходы блоков задания активного и реактивного токов связаны с управляющими входами второго блока прямого преобразования координат (21.

Указанное устройство имеет ограниченные функциональные возможности и не может быть использовано для регулирования скорости нескольких параллельно включенных и по разному нагруженных асинхронных двигателей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства для частотного управления электроприводом эа счет обеспечения управления как одним, так и N (N

2, 3, 4,...) асинхронными двигателями с короткозамкнутыми роторами, статорные обмотки которых в фазах включены параллельно одна другой.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для частотного управления электроприводом, содержащее преобразователь частоты с непосредственной связью, фаэные выходы которого предназначены для подключения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, а фазные управ-. ляющие входы соединены с выходами

1089749 первого, второго и третьего сумматоров, первый блок прямого преобразования координат, фаэные выходы которого подключены соответственно к первым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, подключенных выходами к входам соответствующих фаэных регуляторов тока, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров, второй блок прямого преобразова-1О ния координат, фазные выходы которого подключены соответственно к вторым входам первого, второго и третьего сумматоров, датчики фаэных токов статора, выходы которых подключены соответственно к вторым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, блок задания реактивного тока, снязанный выходом с управляющим входом первого блока прямого преобразования координат, блок задания 20 частоты, выход которого подключен к входу преобразователя частота — напряжение, снязанного выходом с управляющим входом второго блока прямого преобразования координат, и к входу 25 формирователя гармонических сигналов, выходы которого подключены к входам для опорных сигналов первого и второго блоков прямого преобразования координат, введены датчик амплитуды ЗО напряжения,два блока деления, регулятор напряжения, регулятор активного тока и фазовый дискриминатор, входы которого подключены к фазным выходам первого блока прямого преобразования координат и к выходам датчиков фаэных токов статора, а ныход к входу регулятора активного тока, соединенного выходом с первым управляющим входом первого блока прямого преобразования координат, при этом 40 выход блока задания реактивного тока подключен к входу делимого первого блока деления, выход которого подключен к второму управляющему входу первого блока прямого преобразона-45 ния координат, выход блока задания частоты подключен к управляющему входу второго блока прямого преобразования координат, входы делителей обоих блоков деления объединены меж- 5О ду собой и подключены к выходу регулятора напряжения, первый вход которого соединен с выходом преобразователя частота — напряжение, а второй вход — с выходом датчика амплитуды напряжения, подключенного входами к фаэным выходам преобразователя частоты с непосредственной связью.

На чертеже показана функциональная схема устройства для частотного О управления электропринодом.

Устройство для частотного управления электроприводом содержит исполнительный узел 1, представляющий собой N (N =. 2, 3, 4,...) асинхрон. 65 ных двигателей с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которых в фазах включены параллельно одна другой и подключены к фазным выхо- дам преобразователя 2 частоты с непосредственной связью, соединенного фазными управляющими входами с выходами первого, второго и третьего сумматоров 3, 4 и 5, первый блок 6 прямого преобразования координат, фазные выходы которого подключены соответственно к первым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров 7, 8 и 9, подключенных выходами к жодам соответствующих фаэных регуляторов тока 10, 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров

3, 4 и 5, второй блок 13 прямого преобразования координат, фаэные выходы которого подключены соответстненно к вторым входам первого, второго и третьего сумматоров 3, 4 и 5, датчики 14, 15 и 16 фаэных токов статора, выходы которых подключены соответственно к вторым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров 7, 8 и 9, блок 17 задания реактивного тока, связанный выходом с управляющим входом первого блока 6 прямого преобразования координат, блок 18 задания частоты, выход которого подключен к входу преобразователя частота — напряжение 19, связанного выходом с управляющим входом второго блока 13 прямого преобразования координат, и к входу формирователя 20 гармонических сигналов, выходы которого подключены к входам для опорных сигналов первого и второго блоков

6 и 13 прямого преобразования координат. В устройство для частотногo управления электроприводом нведены датчик 21 амплитуды напряжения, два блока 22 и 23 деления, регуля тор 24 напряжения, регулятор 25 активного тока и фазовый дискриминатор 26, входы которого подключены к фазным выходам первого блока

6 прямого преобразования координат и к выходам датчиков 14-16 фаэных токов статора, а выход подключен к входу регулятора 25 активного тока, соединенного выходом с первым управляющим входом первого блока 6 прямого преобразования координат, при этом выход блока 17 задания реактивного тока подключен к входу делимого первого блока 22 деления, выход которого подключен к нторому управляющему входу первого блока 6 прямого преобразования координат, выход блока 18 эадания частоты подключен к входу делимого второго блока 23 деления, выход которого подключен к управляющему входу второго блока 13 прямого

1089749 преобразования координат, входы делителей обоих блоков 22 и 23 деления объединены между собой и подключены к выходу регулятора 24 напряжения. первый вход которого соединен с выходом преобразователя частота - напряжение 19, а второй вход — с выходом датчика 21 амплитуды напряжения, подключенного входами g фазным выходам преобразователя 2 частоты с непосредственной связью. 1Î

Устройстно для частотного управления электроприводом работает следующим образом.

В устройстве обеспечивается стабилизация выходных напряжений преобразователя 2 частоты с непосредственной снязью на заданном уровне, функционально сняэанным с выходной частотой, которая задается аналоговым сигналом задания частоты а(.э,х*, поступающим с выхода блока 18 задания частоты. Функциональное соответствие уровня напряжения частоте обеспечйвается с помощью преобразователя частота — напряжение 19, на нход которого поступает сигнало1эц .

Выходной сигнал преобразователя частота — напряжение 19 поступает на первый вход регулятора 24 напряжения, на второй вход которого подается сигнал с выхода датчика 21 амплитуды ЗО напряжения, формируемый из выходных напряжений преобразователя 2 частоты с непосредственной связью. Стабилизация данного напряжения при неизменной частоте обеспечивается путем воз-35 действия выходным сигналом регулятора 24 напряжения на величину состав-ляющей выходного напряжения преобразователя 2 частоты, соответствующей усредненному значению ЭДС асинхронных двигателей исполнительного узла 1 и на величину сигнала задания реактивного тока асинхронных двигателей.Данное воздействие осуществ

45 нляется,целением сигнала задания составляющей выходного напряжения преобразователя 2 частоты, соответствующей усрецненной ЭДС,и сигнала задания реактивного тока на выходной сигнал ре-cónятора 24 напряжения с помощью блоков 22 и 23 деления. Объясняется это тем,, что ЭДС и реактивный ток а асинхронных двигателей исполнителвного у-ла 1 пропорциональны по величине и с изменением нагрузки двигателей при неизменном питающем напряжении ЭДС и реактивный ток двигателей изменяются пропорционально

Сигналы задания фазных напряжений нагрузки преобразователя 2 час- 60 тоты получаются путем суммирования в сумматорах 3-5 на входах системы управления преобразователя 2 частоты выходных сигналов блока 13 прямого преобразования координат и 65 соответствующих по фазе выходных сигналов регуляторов 10-12 тока.

Трехфазный выходной сигнал блока 13 прямого преобразования координат формируется путем умножения выходных сигналов формирователя гармонических сигналов 20 si t cosset на выходной сигнал /E/ блока 23 деления и последующего преобразования двухфазного сигнала /Е/ sinoCt,(E (costi. в трехфазный сигнал /E/ since, !

Е (singt-120 ), (Е(sin(о t-240 ) . данным трехфаэным сигналом задается составляющая ныходного напряжения преобразователя 2 частоты, соответствующая усредненному значению ЭДС асинхронных двигателей исполнительного узла 1. Величина сигнал /f./ и частота гармонических сигналов sindt, cosy пропорциональны величине сигнала задания с(.3 >, являющегося входным сигналом формирователя 20 гармонических сигналов.

Выходными сигналами регуляторов

10-12 тока задается составляющая выходного напряжения преобразователя 2 частоты, соответствующая усредненному значению падения напряжения на сопротивлениях асинхронных двигателей.

Регуляторами тока обеспечивается также симметрия полунолн тока нагрузки, стабилизация тока и ограничение его величины н допустимых пределах в динамических режимах работы эл .ктропринода.

Для обеспечения возможности использонания регуляторон 10-12 фазных токов, а также для обеспечения раздельного управления группами тиристоров преобразователя 2 частоты необходимы сигналы задания фазных токов. Данные сигналы формируются в устройстве с помощью блока б прямого преобразования координат, фазового дискриминатора 2б, регулятора

25 активного тока, блока 22 деления, блока 17 задания реактивного тока.

Сигнал задания величины реактивного тока нагрузки формируется путем деления н блоке 22 выходного сигнала блока 17 задания реактинного тока на выходной сигнал регулятора

24 напряжения. Величина активного тока нагрузки преобразователя 2 частоты задается выходным сигналом астатического регулятора 25 активного тока °

iH блоке б прямого преобразования координат осуществляется умножение сигналов задания актинного, реактивного токон на выходные сигналы формиравателя 20 гармонических сигналов sindt, соэК1 и последующее преобразование полученных результатов умножения в сигналы

i

i>sin(dt-120 )-i

1089749

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2951j 54 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4б 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 s1n(yet-.240 )-1>cos(о<1-240 ), которые являются сигналами задания фазных токов.

Входным1сигналом регулятора 25 активного тока является сигнал фазового 5 рассогласования hЧ между сигналами задания фаэных токов и реальными значениями фазных токов преобразователя

2 частоты. Сигнал а 4 формиру®вся в фазовом дискриминаторе 26 путем сравнения поступакщих на его входы сигналов задания фаэных токов, поступающих с выхода блока 6 прямого преобразования координат и сигналов реального значения токов, поступакщих с датчиков 14-16 фаэных токов.

Б установившемся режиме работы при фиксированной частоте питакщего асинхронные двигатели напряжения и постоянной нагрузке двигателей составлякщие тока и напряжения на двигателях неизменны, фазовое рассогласование отсутствует и входной сигнал регулятора 25 активного тока

ЛМ равен нулю.

При изменении нагрузки асинхронных двигателей или изменении частоты питакицего напряжения токи двигателей начнут изменяться, При этом появится фазовое рассогласование между токами двигателей и сигналами задания токов. Сигнал 29 примет ненулевое значение, что вызовет изменение выходного сигнала регулятора 25 активного тока, обеспечивающее уменьше- 35

Составитель А.,Жилин

Редактор М.Ткач Техред С.Мигунова ние фазового рассогласования. Изменение данного сигнала означает изменение задания активного тока. асинх" ронных двигателей. Одновременно изменится выходной сигнал регулятора

24 напряжения, что приведет к изменению величины сигналов задания реактивного тока двигателей и составляющей напряжения, соответствующего усредненной ЭДС асинхронных двигателей.

В результате по окончании переходного режима работы фаэовое рассогласование будет снова отсутствовать, сигналы задания составляющих тока двигателей будут соответствовать новью необходимым значениям, а величина питающего двигатели напряжения выйдет на прежний уровень, если частота не изменилась или примет значение, соответствующее новому значению частоты..

Таким образом, в .Устройстве для частотного управления электроприводом благодаря введению датчика амплитуды напряжения, регулятора напряжения, регулятора активного тока, двух блоков деления и фазового дискриминатора обеспечивается возможность регулирования скорости по разному нагруженных N (N =

2, 3, 4, ...) асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами, статорные обмотки которых в фазах включены параллельно одна другой, что расширяет его функциональные воэможности.