Частотно-регулируемый электропривод

 

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащей гистерезисный электродвигатель, связанный цепями статора через блок импульсного перевозбуждения с выходом инвертора напряжения , силовой вход которого соединен с регулятором напряжения, вход которого предназначен для подключеиня к источнику постоянного тока, управляющий вход инвертора соединен с выходом канала регулирования частоты, составленного из последовательно соединенных генератора стабильной частоты, блока сравнення частот , делителя частоты и фазорасшепнтеля, установленного на выходе канала регулирования частоты, датчик и задатчнк тока статора электродвигателя, подключенные через сумматор к входу блока изменения режима работы регулятора напряжения, генератор сигналов управляемой частоты, выходом соединенный с блоком сравнения частот, отличающийся тем, что с целью упрощения и повыщения надежности в работе электропривода, блок изменения режима работы снабжен дополнительным г входом, а генератор сигналов управляемой О) частоты - дополнительным выходам, введен делитель напряжения, входом подключенный к дополнительному выходу генератора сигналов управляемой частоты, а выходом - к дополнительному входу блока § изменения режима работы регулятора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

А (19) (11) 3(59 t Н 02 Р 7 42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПФ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3619995/24-07 (22) 14.07.83 (46). 07.09.84. Бюл. № 33 (72) К. A. Алякринский, Б. В. Вандышев, А. Г. Гарганеев, В. Н. Леонов и А. С. Сухин . (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (&3) 621.313.39-83 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 587583, кл. Н 02 Р 7/42, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 530407, кл. Н 02 P 7/42, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР № 767927, кл. Н 02 P 7/42, 1977. (54) <57) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЛ

ЭЛЕКТРОПРИ ВОД, содержащий гистерезисный электродвигатель, связанный цепями статора через блок импульсного перевозбуждения с выходом инвертора напряжения, силовой вход которого соединен с регулятором напряжения, вход которого предназначен для подключения к источнику постоянного тока, управляющий вход инвертора соединен с выходом канала регулирования частоты, составленного из последовательно соединенных генератора стабильной частоты, блока сравнения частот, делителя частоты и фазорасщеяителя, установленного на выходе канала регулирования частоты, датчик и задатчик тока статора электродвигателя, подключенные через сумматор к входу блока изменения режима работы регулятора напряжения, генератор сигналов управляемой частоты, выходом соединенный с блоком сравнения частот, отличающийся тем, что с целью упрощения и повышения надежности в работе электропривода, блок изменения режима работы снабжен дополнительным Я входом, а генератор сигналов управляемой частоты — дополнительным выходом, введен делитель напряжения, входом подключенный к дополнительному выходу генератора сигналов управляемой частоты, а выходом — к дополнительному входу блока Ф.

Ф изменения режима работы регулятора.

III2522

Изобретение относится к электротехнике и может быть и польэовапо для частотного регулирования гидродвигателеМ, а также центрифуг с использованием гистерезисных электродвигателей.

Известен электропривод, содержащий

5 гистерезисный электродвигатель, трехфазный инвертор, блок импульсного перевозбуждения, регулятор напряжения, устройство программного регулирования напряжения в соответствии с изменением частоты синхронизации инвертора, датчик тока электродвигателя, управляемый генератор частоты, устройство измерения и переключения на стабильную частоту.

Электропривод осуществляет частотное регулирование гистерезисного электродви15 гателя путем изменения частоты питания при уменьшении среднего тока электродвигателя ниже заданного уровня f I1.

Однако данный электродвигатель работает в асинхронных режимах, что затрудняет его применение в гидросистемах с модуляцией кинематического момента гидродвигателя и приводит к дополнительным потерям от переменного скольжения ротора.

Известен также электропривод, содержащий гистерезисный электродвигатель, инвертор напряжения, регулятор напряжения, блок импульсного перевозбуждения, датчик тока электродвигателя, управляемый задаю1ций генератор. Электропри вод осуществляет частотное регулирование гистерезисного электродвигателя с корректирующей обратной связью по скольжению (2).

Недостатками такого электропривода являются переменная частота скольжения ротора, невозможность стабилизации тока электродвигателя, а также сложность преобразования управляющих сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является частотнорегулируемый электропри вод, содержащий 40 гистереэисный электродвигатель, связанный цепями статора через блок импульсного перевозбуждения с выходом инвертора напряжения, силовой вход которого соединен с регулятором напряжения, вход которого 45 предназначен для подключения к источнику постоянного тока, управляющий вход инвертора соединен с выходом канала регулирования частоты, составленного из последовательно соединенных генератора стабильной частоты, блока сравнения частот, 50 делителя частоты и фазорасщепителя, установленного на выходе канала регулирования частоты, ilàò÷èê и задагчик тока стаx<)pa электродв и га тел я, подключенные «ереэ сумматор к входу блока изменения режима работы 1и гулятора напряжения, генератор сигналов управляемой частоты, выходом соеч с блоком сравнения частот.

Электропривод позволяет в процессе разгона (торможения) стабилизировать ток электродвигателя и абсолютное скольжение, что необходимо, например, для стабилизации потерь в режиме работы гидросистемы с модуляцией кинематического момента гидроротора или для сохранения постони ного момента и энергетически выгодного темпа при разгоне центрифуг (3).

Недостатком известного электропри вода является сложность устройства ввиду наличия тахогенератора на валу электродвигателя. Так, например, затруднено применение электропривода для закрытых электродвигателей, в частности гироскопических или для многодвигательных структур. Кроме того, при стабилизации тока электродвигателя при резких изменениях момента нагрузки на валу электродвигателя, например при модуляции кинетического момента, и при возникающих колебаниях угла нагрузки ротора соответствующие изменения мощности проявляются в напряжении питания электродвигателя. При большом уровне момента нагрузки, например, в случае гидродвигателя с аэродинамическими опорами это может привести к его выпадению из синхронизма и созданию аварийного режима гидросистемы.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности в работе электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-регулируемом электроприводе, содержащем гистерезисный электродвигатель, связанный цепями статора через блок импульсного перевозбуждения с выходом инвертора напряжения, силовой вход которого соединен с регулятором напряжения, вход которого предназначена для подключения к источнику постоянного тока, управляющий вход инвертора соединен с выходом канала регулирования частоты, составленного из последовательно соединенных генератора стабильной частоты, блока сравнения частот, делителя частоты и фазорасщепителя, установленного»а выходе канала регулирования частоты, датчик и задатчик тока статора электродвигателя, подключенные через сумматор к входу блока изменения режима работы регулятора напряжения, генератор сигналов управляемой частоты, выходом соединенный с блоком сравнения частот, блок изменения режима работы снабжен дополнительным входом, а генератор сигналов управляемой частоты — дополнительным выходом, при этом введен делитель напряжения, вхоfloм подключенный к дополнительному выходу генератора сигна,лов управляемой частоты, а выходом -- к дополнительному входу блока изменеHHH режима работы регулятора.

1112522

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого элекгропривода; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие принцип работы электроиривода.

Электропри вод содержит гистерезисный электродвигатель I, подключенный через блок 2 импульсного перевозбуждения к инвертору 3 напряжения. Силовой вход инвертора 3 напряжения соединен с регулятором 4 напряжения, управляк>щий вход подсоединен к каналу 5 регулирования частоты, содержащему последовательно соединенные генератор 6 стабильной частоты, блок

7 сравнения частот, делитель 8 частоты и фазорасщепитель 9. Датчик 10 и задатчик

ll тока статора электродвигагеля I подсоединены через сумматор 12 к первому входу блока 13 изменения режима работы регулятора 4 напряжения, реализованного на двух диодах 14 и 15. Генератор 16 сигналов управляемой частоты соединен своими выюдами с блоком 7 сравнения частот и делителем 17 напряжения, выходом подсоединенного к второму входу блока изменения режима работы регулятора 4 напряжения.

На фиг. 2 представлены соответственно выходная частота 18 генератора 16 сигналов управляемой частоты, выходное напряжение 19 сумматора 12 и выходное напряжение 20 делителя 17 напряжения.

Инвертор 3 напряжения может быть выполнен по трехфазной мостовой схеме с трансформаторным или гальваническим управлением, а регулятор 4 напряжения в зависимости от мощности электроиривода— по линейной компенсационной или ключевой схеме. Блок 2 импульсного перевозбуждения может быть включен на вход инвертора 3 напряжения, что непринципиально.

Датчик 10 тока выполняется по схеме трансформатора тока с выпрямителем и фильтром. Сумматор 12 представляет собой дифференциальный операционный усилитель с опорным напряжением, определяемым задатчиком 11. Фазорасщепитель 9 строится по кольцевой пересчетной схеме на трех

J К-триггерах, делитель 8 частоты — на стандартных счетчиках, а генератор 6 стабильной частоты — по одной из релаксационных схем с кварцевым резонатором. Блок

7 сравнения частот является частотным пороговым устройством (компаратора) и может быть построен на стандартных счетчиках и триггерах. Генератор 16 сигналов управляемой частоты реализуется по структурной схеме генератор изменяющегося напряжения — преобразователь напряжения в частоту, а делитель 17 напряжения — на операционном усилителе.

Электропривод работает следующим образом.

Во время разгона (тормЬжения) электродвнгателя I сигнал с выхода генератора

Таким образом, введение в предла гаемый электропри вод делителя напряжения, связанного входом с выходом генератора сигналов управляемой частоты, а выходом — с блоком изменения режима работы регулятора, позволяет производить слежение за состоянием работы при частотном регулировании как одиночных гистерезисных электродвигателей без доступа к валу, так и группы гистерезисных электродвигателей.

l6 управляемой частоты поступает че(цз блок 7 сравнения частот на делитель 8 частоты, на выходе которого образуется сигнал, необходимый для работы фазорасщепнтеля .9. Последний преобразует однофазный сигнал делителя 8 частоты в трехфазный.

С выхода фазорасщепнтеля 9 трехфазная система сигналов поступает на цени управления инвертора 3, выходной ток которого стабилизируется при помощи регулятора

1О 4 напряжения. Блок 2 импульсного перевозбуждения формирует намагничивающие импульсы, которые увеличивают возбуждение электродвигателя 1. Разгон (торможение) электродвигателя 1 происходит по программе, заранее заданной в генераторе

16 управляемой частоты. При достижении изменяющейся частоты какого-либо номинального значения блок 7 сравнения частот переключает канал 5 регулирования частоты на работу от генератора 6 стабильной частоты. При этом генератор 16 управляемой частоты работает в режиме ожидания на номинальной частоте.

Согласно диаграммам (фиг. 2) делитель

17 напряжения настроен таким образом, что еlo выходное напряжение 20, пропорциональное выходной частоте 18 генератора

16 сигналов управляемой частоты, чуть меньше выходного напряжения 19 сумматора 12. В этом случае диод 14 открыт, диод

15 закрыт и образуется контур стабилизации тока электродвигателя l (режим источника тока).

В случае черезмерного увеличения нагрузки на валу электродвигателя 1 происходит уменьшение выходного напряжения

20 сумматора 12 и вслед за этим наступает момент времени, когда выходное напряжение 20 делителя 17 напряжения становится больше выюдного напряжения 19 сумматора 12. В этом режиме организуется контур регулирования напряжения электродвигателя 1 (режим источника напряжения). При этом, электродвигателю 1 предоставляется возможность такого токопотребления, при котором не нарушается нормальный режим работы электропривода. Аналогично происходит работы схемы и в случае, когда

45 в процессе разгона (торможения) у группы электродвигателен в многодвнгательном электроприводе по какой-либо причине возрастает нагрузка на валах.

lll2522 +>+g 2 ьт

Фиг.2

Составитель В. Тарасов

Техред И. Верес Корректор М Микснмншннеп

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нэобретений и от крытнй

1 i 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушсквн наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор С. Саенко

Закал 6073!42

Отсутствие тадогенератора упрощает реализацию, а изменение режима работы регулятора повышает надежность, посколь„.у исключается «опрокидывание» двтггателя при резком изменении нагрузки.