Частотно-управляемый электропривод

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Р ff!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

OllHGAHHE ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3642830/24-07 (22) 13.07.83 (46) 15.10 ° 84. Бюл. )Ф 38 .(72) IO,М.Гусяцкий (7I) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 62-83:621.313.323-57.3 (088.8) (56) I. Патент США У 3671881, кл. 3!8-227, опублик. 1972.

2. "Электричество" 1982, 11 - 10, с.34-39. (54)(57) ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель переменного тока, последовательно соединенные управляемый выпрямитель.и автономный инвертор тока, на выход которого подключен электродвигатель переменного тока, систему уп. равления, соединенную первыми входами с датчиками потокосцепления электродвигателя, а вторым входом через измерительный выпрямитель-с датчика\ ми. тока, включенными во входные цепи управляемого выпрямителя, а вы- ходами — с входами блоков управления выпрямителя и инвертора соответственно, формирователь фазных токов, сое-диненный с выходом измерительного выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения диапазона регулирования скорости, формирователь фазных токов снабжен инвертирующим усилителем и шестью полупроводниковыми ключами, управляющие входы которых подключены к многофазному выходу блока управления инвертором, причем три ключа g включены между входом и выходами формирователя фазных токов двигателя, а три других — между выходами формирователя фазных токов двигателя и выходом инвертирующего усилителя, %Ю вход которого является входом формирователя фазных токов.

1119156

Изобретение относится к электротехнике, и предназначено для использования в системах автоматизированного электропривода переменного тока. 5

Известен частотно-управляемый электропривод,,содержащий автономный инвертор тока и систему управления, формирующую частоту тока якоря в зависимости ат измеренной частоты вращения ротора fl)

Недостаток такого электроприводаналичие сочлененного с валом двигателя датчика частоты вращения, что ограничивает область его применения. 15

Кроме того, отсутствие контроля вэа имной ориентации векторов тока и по, токосцепления двигателя не позволяет обеспечить высокие динамические показатели электропривода. 20

Наиболее близким к предлагаемому является частотно-управляемый электропривод, содержащий электродвигатель переменного тока, последовательно соединенные между собой управляе- 25 мый выпрямитель и автономный инвертор тока, на выход которого подключен электродвигатель переменного тока, систему управления, соединенную первымн входами с датчиками потокосцеп- 30 ления машины, а вторым входом через измерительный выпрямитель — с датчиками тока, включенными во входные це" пи управляемого выпрямителя, а выходами - с входами блоков управления З5 выпрямителя и инвертора, формирователь фазных токов, соединенный с выходом измерительного выпрямителя )2J.

Наличие в таком электроприводе дат. чиков тока якоря, которые должны ра- 40 ботать в широком диапазоне частот, в том числе и на весьма низких частотах, существенно усложняет схему электропривода. В случае использования в формирователе фазных токов 45 трансформаторов тока двигателя они должны быть рассчитаньь на минимальную частоту рабочего диапазона, поэтому их габариты получаются значительными, а точность сравнительно невысока. 50

Датчики тока, работающие по принципу

"модуляция - демодуляция", Обеспечи-

;вают, высокую точность измерения при низких частотах, однако имеют ограниченную полосу пропускания, т.е. ра- 55 ботают с заметными погрешностями в зоне высоких частот рабочего диапазона. Кроме того, такие датчики имеют довольно сложное устройство, высокую стоимость и требуют наличие дополнительного источника питания, электрически не связанного с основ-. ным.

Цель изобретения - упрощение электропривода и расширение диапазона регулирования скорости.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-управляемом электроприводе, содержащем: электродвигатель пе- . ременного така, последовательно соединенные между собой управляемый выпрямитель с автономным инвертаром тока, на выход которого подключен электродвигатель переменного тока, систему управления, соединенную первыми входами с датчиками потокосцепления машины, а вторым входом через измерительный выпрямитель с — датчиками тока, включенными в линейные провода, предназначенные для подключения к сети переменного тока, а выходамис входами блоков управления выпрямителя и инвертора, формирователь фазных токов, саединенйый с выходом измерительного выпрямителя, формирователь фаэных токов снабжен инвертирующим усилителем и шестью полупроводниковыми ключами, управляющие входы которых подключены к многофазному выходу блока управления инвертором, причем три ключа включены между входом и выходами формирователя фазных токов двигателя, а три других - между выходами . формирователя фаэных токов двигателя и выходом инвертирую" щего усилителя, вход которого является входом формирователя фазных токов.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 - блок-схема формирователя фазных токов двигателя; на фиг,Эдиаграмма напряжений формирователя, фаэных токов двигателя.

Электропривод содержит последовательно соединенные управляемый выпрямитель 1, автономный инвертор 2 тока, к- выходу которого подключен электродвигатель 3 переменного тока с подключенными к нему датчиками 4 потокосцепления Во входные цепи управляемого выпрямителя включены датчики 5 тока, подключенные через измерительный выпрямитель 6 к второму входу системы 7 управления, первый

1119156 вход которой соединен с датчиками потокосцепления..С выходом измери тельного выпрямителя соединен формирователь 8 фаэных токов. Выход сис" темы 7 управления соединен с входа- 5 ми блоков 9 и 10 . управления соот" ветственно управляемого выпрямителя и автономного инвертора тока.

Формирователь 8 фазных токов электродвигателя (фиг.2) содержит . инвертирующий усилитель 11 и шесть полупроводниковых ключей 12 — 17, Ключи 12,13 и 14 включены между вхо;дом формирователя 8 фазных токов электродвигателя.и тремя его выхода- 1 ми, а ключи 15,16 и 17 — между выходом инвертирующего усилителя ll u выходами формирователя 8 фазных токов двигателя. Управляющие входы ключей !2 — 17 подключены к многофаз-20 ному выходу системы 7 управления инвертором.

На фиг. 3-приведены диаграммы

l8 — 23 напряжений на управляющих входах соответствующих ключей 12

17,13,15,14 и 16 и диаграммы 24,25 и 26 напряжений на выходах формирователя 8 фазных токов электродвигателя.

Электропривод работает следую- ЗО щим Ьбразом.

Переменный ток питающей сети выпрямляется с помощью управляемого выпрямителя 1 и затем инвертируется инвертором 2. Система 7 управления З5 по .измеренным в векторной форме сигналам тока якоря и потокосцеппения двигателя формирует командные сиг" налы, в соответствии с которыми на выходах блоков 9 и 10 управления 40 выпрямителем и автономным инвертором генерируются сигналы управления тиристорами управляемого выпрямителя

1 и автономного инвертора 2. При этом в фазах двигателя формируется 45 переменный ток с заданной частотой и амплитудой и, кроме этого, обеспечивается принудительное ориентирование результирующего вектора тока якоря относительно потокосцепления двигателя, измеренного в векторной форме с помощью датчика 4 потокосцеплений. Амплитуда тока якоря двигателя, управляемого с помощью преобразователя с автономным инвертором тока, равна амплитуде тока, потребляемого иэ сети. Благодаря этому с помощью датчиков 5 тока, включенных на входе управляемого выпрямителя 1 и измерительного выпрямителя 6, формируется сигнал, пропорциональный модулю тока якоря i<. Фаэовые токи электродвигателя определяются алгоритмом, работы тиристоров автономного инвертора 2 тока, который задается блоком 10 управления автономным инвертором. Поэтому, используя сигнал модуля тока якоря i è выходные сигналы блока 10 управления инвертором, можно сформировать сигналы фазных токов якоря i,igg

Эти функции выполняются формирователем 8 фаэных токов, который работает в соответствии с диаграммой фиг.3.

:Полупроводниковые ключи 12 — 17, переключаемые выходными сигналами

18 — 23 блока 10 управления инвертором, формируют на выходе формирователя 8 фаэных токов сигналы 24, 25 и

26 фазных токов якоря.

Использование в устройстве формирователя фазных токов, преобразующего фазные токи на входе выпрямителя, позволяет осуществлять их измерение на постоянной частоте, что повышает точность измерения, упрощает реализацию. Расширение диапазона регулирования достигается благодаря возможности точного измерения токов на любой выходной частоте преобразователя.

1119156 (ГдыхИф 10

f8

19 .20

Z1

zz

Л

Диг. Ю

Составитель В.Тарасов

Корректор В.Бутяга

Редактор Л.Алексеенко Техред Т,Маточка

Закаа 7470/43 Тираж ббб Подписное

ВНИКНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4