Устройство для управления асинхронным электродвигателем

 

I. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЬМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее подключенный к статорной обмотке электродвигателя тиристорный регулятор с системой импульсно-фазового управления, к входу которой подключен регулятор частоты вращения, датчик частоты вращения, подключенный к входу регулятора частоты вращения, задатчик интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности остановки в заданном положении и КПД, в него введены блок переключения режимов и бпок задания ускорения, нелинейный элемент, который выполнен в виде операционного усилителя с ключевым элементом в цепи обратной связи и включен между выходом задатчика интенсивности и входом регулятора частоты вращения, а управляющий вход ключевого элемента подключен к первому выходу блока переключения режимов, первый и второй входы которого подключены квыходу задатчика интенсивности и выхо ду датчика вращения, второй и третий выходы блока переключения режимов подключены к первому и второму входам блока задания ускорения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу и в цепь обратной связи элемента ограничения, третий, четвертый и пятый входы блока задания ускорения .подключены соответственно к источнику напряжения задания ускорения, к первому и четвертому выходам блока 5 переключения режимов. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок переключения режимов содержит элемент запоминания частоты вращения, компаратор , элемент И, ключевой элемент и датчик начала торможения,, один вход компаратора соединен с выходом элемента запоминания частоты вращеЮ ния, вход которого подключен к выходу 4; ключевого элемента, входы элемента И подключены к выхоДу компаратора и выходу датчика начала торможения, к выходу которого подключен также управляющий вход ключевого элемента, причем другой в1ход компаратора и вход ключевого элемента являются соответственно первым и вторым входами блока переключения режимов, выход элемента И, два выхода элемента запоминания и выход датчика начала торможения являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока переключения режимов. 3. Устройство по п. 1, о т л нчающееся тем, что блок задания

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

tgUW%

РЕСПУБЛИК, SU.„112. А

y g Н 02 P 5/28 е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21) 361 7666/24-07 (22) 08.07.РЗ (46) 15.11.84. Бюл. Ф 42 (72) В.Н;Кибенко (71) Новокузнецкое отделение Всесоюзного научно-исследовательского проектного института "Тяжпромэлектропроект" им. Ф.Б.Якубовского (53) 621.313.333(688.8) (56) 1. Патент США 11 3876918, кл. 318-203,1975.

2. Автоматизированный электропривод в промышленности. Труды Уl Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу. М., "Энергия", 1974, с.263-266, рис. 4. (54)(57) l. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее подключенный к статорной обмотке электродвигателя тиристорный регулятор с системой импульсно-фазового управления, к входу которой подключен регулятор частоты вращения, датчик частоты вращения, подключенный к входу регулятора частоты вращения, задатчик интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элеменуа ограничения и элемента интегрирования, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности остановки в заданном положении и КПД, в него введены блок переключения режимов и блок задания ускорения, нелинейный элемент, который выполнен в виде операционного усилителя с ключевым элементом в цепи обратной связи и включен между выходом задатчика интенсивности и входом регулятора частоты вращения, а уп" равляющий вход ключевого элемента подключен к первому выходу блока переключения, режимов, первый и второй входы которого подключены к выходу задатчика интенсивности и выхо ду датчика частоты вращения, второй и третий выходы блока переключения режимов подключены к первому и второму входам блока задания ускорения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу и в цепь обратной связи элемента ограничения, третий, четвертый и пятый входы блока задания ускорения подключены соответственно к источнику напряжения задания ускорения, к первому и четвертому выходам блока, I переключения режимов..

2. Устройство по п. l о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок переключения режимов содержит элемент запоминания частоты вращения, компа ратор, элемент И, ключевой элемент . с и датчик начала торможения, один . > вход компаратора соединен с выходом элемента запоминания частоты вращения, вход которого подключен к выходу 4 ключевого элемента, входы элемента

И подключены к выходу компаратора уфЬ и выходу датчика начала торможения, ми@ к выходу которого подключен также и 1 управляющий вход ключевого элемента, причем другой вход компаратора и вход ключевого элемента являются соответственно первым и вторым входами блока переключения режимов, выход )р элемента И, два выхода элемента saпоминания и выход датчика начала торможения являются .соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока переключения режимов.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания!

1244!7 ветственно третьим, вторым и первым входами блока задания ускорения, управляющий вход третьего ключевого элемента является четвертым входом блока задания ускорения, а выход первого ключевого элемента и выход промежуточного усилителя являются соответственно первым и вторым выходами блока задания ускорения. ускорения содержит промежуточный усилитель и три ключевых элемента, выходы которых подключены к промежуточному усилителю, причем управляющие входы первого и второго ключевых элементов соединены между собой и образуют пятый вход блока задания ускорения, входы первого, второго и третьего ключевых элементов являются соотвращения, подключенный к входу регулятора частоты вращения задатчик интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и Охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования (2) ..

В известном устройстве интенсивность торможения является постоянной величиной и не зависит от величины нагрузки на валу электродвигателя.

По этой причине снижается точность остановки электродвигателя в заданном положении, увеличивается время торможения, а следовательно, и время работы тиристорного регулятора напряжения,:что приводит к увеличению дополнительных потерь в электродвигателе °

Цель изобретения — повышение

Г / точности остановки электродвигателя в заданном положении.и повышение

КПД электропривода в целом.. Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее подключенный к статорной обмотке электродвигателя тиристорный регулятор с системой импульсно-фазового управления, к входу которой подключен регулятор частоты вращвния, датчик частоты вращения, подключенный к входу РеГулятора частоты вращения, задатчик интенсивности, выполненный в виде последовательно соединенных и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования, введены блок переключения режимов и блок задания ускорения, нелинейный элемент, который выполнен в виде операционного усилителя с .ключевым элементом в цепи

Наиболее близким к предложенному ,но технической сущности и достигаемому результату является устройство для упРавления асинхРонным электро двигателем, содержащее подключенный к статорной обмотке электродвигателя тиристорный регулятор с систеМой импульсно-фазового управления, к входу которой ПОдключен регулятор 40 частоты вращения, датчик частоты

Изобретение относится к электрот технике и может быть использовано в регулируемых электроприводах пере,менного тока с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутой 5 обмоткой ротора.

Известно устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее педключениый к. статорной

1 . обмотке двигателя тиристорный 1О .регулятор напряжения,с системой импульсно-фазового управления т 1ристорами, переключатель направления движения,два компаратора для режимов разгона и торможения, подключенные к их входам датчик частоты. вращения электродвигателя и задающий генератор, состоящий из узлов ускорения и замедления, причем вход последнего подключен к путевым Датчикам, и блок 20 задания режимов работы электродвигателя. Режим торможения s устройстве начинается по команде путевых датчи- . ков, а его интенсивность определяется . Узлом замедления Ц ° 25

Недостатком устройства является невысокая точность остановки электро двигателя в заданном положении .вслед" ствие зависимости тормозного пути от момента нагрузки на валу.электродвига-, теля.

1124417,4

30 обратной связи и включен между выходом задатчика интенсивности и входом регулятора частоты вращения, а управляющий вход ключевого элемента подключен к первому выходу блока переключения режимов, первый и второй входы которого подключены к выходу задатчика интенсивности и выходу, датчика частоты вращения, второй и третий выходы блока переключения 1О режимов подключены к первому и второму входам блока задания ускорения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу и в цепь обратной связи. элемента

15 ограничения, третий, четвертый и пятый входы блока задания ускорения подключены соответственно к источнику напряжения задания ускорения к первому и четвертому. выходам блока переключения режимов.

Блок переключения режимов содержит элемент запоминания частоты вращения, компаратор, элемент И, ключевбй элемент и датчик начала торможения, один вход компаратора соединен с выходом элемента запомина. ния частоты вращения, вход которого подключен к выходу ключевого элемента, входы элемента И подключены к выходу компаратора и выходу датчика начала торможения, к выходу которого подключен также управляющий вход клю чевого элемента, причем другой вход компаратора и вход ключевого элемента являются соответственно первым и вторым входами блока переключения режимов, выход элемента И, два выхода элемента запоминания и выход датчика начала торможения являются соответственно первым, вторым, 40 третьим и четвертым выходами блока переключения режимов.

Блок задания ускорения содержит промежуточный усилитель и три ключевых элемента, выходы которых подключены к промежуточному усилителю, причем управляющие входы первого и второго ключевых элементов соединены между собой и образуют пятый вход блока задания ускорения, входы.пер.— вого, второго и третьего ключевых элементов являются соответственно третьим, вторым и первым входами блока задания ускорения, управляющий вход третьего ключевого элемента является четвертым входом блока задания ускорения, а выход первого ключевого элемента и выход промежуточного усилителя являются соответственно первым и вторым выходами блока задания ускорения.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит подключенный к статорной обмотке электродвигателя 1, тиристорный регулятор 2 с системой 3 импульсно-фазового управления, к входу которой подключен регулятор 4 частоты вращения, датчик

5 частоты вращения, подключенный к входу регулятора 4 частоты вращения, задатчик 6 интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента 7 ограничения и элемента 8 интегрирования,,блок 9 переключения режимов и блок

1 10 задания ускорения, нелинейнйй, элемент ll, который выполнен в. виде операционного усилителя 12 с ключевым элементом 13 в цепи обратной связи и включен между выходом задатчика 6 интенсивности и входом регулятора 4 частоты вращения, управляющий вход ключевого элемента 13 подключен к первому выходу блока 9 переключения режимов, первый и второй входы которого подключены к выходу задатчика б.интенсивности и выходу датчика 5 частоты вращения, второй и третий выходы блока 9 переключения режимов подключены к первому и второму входам блока 10 задайия ускорения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу и в цепь обратной связи элемента 7 ограничения, третий, четвертый и пятый входы блока 1О задания ускорения подключены соответственно к источнику .напряжения задания ускорения, к первому и четвертому выходам блока

9 переключения режимов, который содер жит элемент 14 запоминания частоты вращения, компаратор 15, элемент И

16, ключевой элемент 17 и датчик 18 начала торможения, один вход компара- тора 15 соединен с выходом элемента

14 запоминания частоты вращения, вход которого подключен к выходу ключевого элемента 17, входы элемента И 16 подключены к выходу кокпаратора 15 и выходу датчика 18 начала торможения, к выходу которого подключен также управляющий вход ключевого элемента 17, причем другой вход компаратора 15 и вход ключевого элемента 1? являются соответственно

1124417 первым и вторым входами блока 9 переключения режимов, выход элемента И 16, два выхода элемента 14, запоминания и выход датчика 18 начала торможения являются соответственно первым — четвертым выходами блока

9 переключения режимов, блок 10 задания ускорения содержит промежуточный усилитель 19 и три ключевых элемента 20-22, выходы которых подключены к промежуточному усилителю 19, причем управляющие входы первого 20 и второго 21 ключевых элементов соединены между собой и образуют пятый вход блока IO задания ускорения, входы первого 20, второго 21 и третьего 22 ключевых элементов являются соответственно третьим, вторым и первым входами блока 1О задания ускорения, управляющий вход третвего 20

22 ключевого элемента является четвертым входом блока задания ускорения, а выход первого 20 ключевого. элемента и выход промежуточного усилителя 19 являются соответственно первым и вторым выходами блока 1 0 задания ускорения.

Устройство работает следующим образом.

В период разгона привода на 30 вход задатчика 6 интенсивности поступает напряжение задания, соответствующее синхронной частоте вращения электродвигателя 1. Привод разгоняет ся и вращается с частотой, определяемой величиной нагрузки. При достижении позиции начала торможения напряжение задания частоты вращения снимается с входа задатчика 6 интенсивности, выходное напряжение последнего 4О

Начинает снижаться с темпом, определяемым мгновенным значением частоты. вращения привода в момент начала торможения. Одновременно ключевой элемент 13 разрывает обратную связь усилителя 12 нелинейного элемента 11.

В результате на входе регулятора 4 частоты вращения сохраняется напряжение, соответствующее синхронной скорости электродвигателя. При достижении выходным напряжением задатчика

6 интенсивности уровня, соответствующего мгновенному значению частоты вращения в момент начала торможения, темп его снижения уменьшается в два раза. Одновременно ключевой элемент

13 замыкает обратную связь усилителя

12. Привод переводится в режим торможения. Переключение темпа снижения выходного напряжения эадатчика 6 интенсивности осуществляется блоком

10 задания ускорения по управляющим сигналам, формируемым блоком 9 перет ключения режимов. На входе регулятора 4 частоты вращения сравнивается фактическое значение частоты вращения асинхронного электродвигателя с ее заданным значением, определяемым выходным напряжением эадатчика 6 интенсивности, чем обеспечивается постоянство темпа изменения частоты вращения в переходных режимах. Путь привода после прохождения позиции качала торможения можно описать следующим выражением

О„К„я, Цд ч (= о +

М4ин 2""ы " о 2 ò

Яо

Од макк„ гдето . — мгновенное значение частоты вращения в момент прохождения позиции начала торможения;

4 — время движения привода с . частотой Q после прохождения позиции начала торможения, LIM-"QQO

2кк <„ьоо

"у — напряжение задания, соответствующее. синхронной частоте вращения; ь> — коэффициент передачи датчика частоты вращения;

К вЂ” коэффициент пропорциональности замедления привода мгновенному значению частоты вращения в момент начала тормо т жения K= ——

j я 1 о

Е - замедление привода;

1 ди„- динамический момент привода в режиме торможения,1,„= ГЯ ф — момент инерции привода, Блок переключения режимов работает следующим образом.

В период разгона и движения привода с рабочей частотой вращения на вход элемента 14 запоминания частоты вращения через ключевой элемент 17 поступает выходной сигнал датчика 5 частоты вращения. При достижении позиции начала торможения на

1124417

ВНЮШИ Заказ 8296/44 Ткраа 666 gopmscaoe

Филнал ШШ "Патент", г.Уагород, ул.йроектшая, 4 выходе датчика 18 начала торможения появляется сигнал, поступающий на вход элемента И 16, на управляющие входы ключевых элементов блока 9 ускорения и ключевого элемента 17. При этом на выходе элемента 14 происходит запоминание мгновенного значения выходного напряжения датчика 5 частоты вращения, являющегося опорным напряжением .компаратора 15, на второй IO . вход которого поступает выходное напряжение задатчика 6 интенсивнос- . ти. При.превышении последним уровня опорного напряжения напряжение на выходе компаратора 15 отлично от нуля.Нали- 1 чие сигналов.на выходах компаратора

l5 и датчика !8 начала торможения приводит к появлению сигнала на выходе элемента 16 И, который поступает на управляющие входы ключевых элементов 13 и 22 нелинейного элемента ll и блока 10 задания ускорения.

Снижение выходного напряжения задат..чика 6 интенсивности до уровня опор-. ного напряжения.компаратора 15 ведет 2 к исчезновению выходного сигнала элемента 16 И.

Блок 10 задания ускорения работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на выходе датчика 18 начала торможения ускорение привода формируется с помощью напряжения задания частоты вращения, поступающего на вход промежуточного усилителя 19 через ключевой элемент

20. Величина ускорения определяется коэффициентом передачн усилителя 19 по указанному входу. После достиаения позиции начала торможения велиЪ чина замедления привода определяется мгновеннык значением частоты вращения в момент начала торможения

Соответствующие значения напряжения поступают с выхода элемента 14 sa" поминания и через ключевые элементы

22, 21 на другие входы усилителя 19, имеющие одинаковые коэффициенты передачи. При снижении выходнОГо напряжения задатчика 6 интенсивност». ниже уровня опорного напряжения . коипаратора 15 размыкается ключевой элемент 20 и заданное значение интейсивности торможения снижается i два раза..

Таким образом данное усФройство обеспечивает повмнение произволителвности приводимого механизма путем снижения нагрева электродвигателя

sa счет обеспечения минимально воз" можного времени работы тиристорного преобразователя с неполными углами . открывания тиристоров, а также не зависимость тормозного пути механиз ма от величины приложейной нагрузки