Частотно-регулируемый электропривод

 

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД , содержащий асинхронный двигатель с короткозагаснутым ротором, стАторные обмотки которого подключены к выходам преобразователя частоты, I соединенного управлякщими входами с выходами системы управления преобразователен частоты, а силовыми входайи - с выходами блока регулирования напряжения питания, снабженного входамиГ для подключения питающей сети переменного тока и управляющим входом, блок автоматической компенсации реактивной мощности, j связанный с выходами сисЛгемы управления преобразователем частоты и с выходами блока регулирования напрйжения питания, о т. л и ч а ю щ и йс я тем, что, , с целью повьщгекия Энергетических показателей путем снижения потерь мощности, введены датчики ак тивной и полной мощности, установленные соответственно на выходе и входе преобразователя частоты , блок деления, последовательно соединенные управляемый ключ, интегратор и первый элемент дифференцирования , последовательно соединенг ные вентильный элемент, второй элемент дифференцирования и элементсравнения , при этом выходы датчиков активной и полной мощности подключены к входам блока деления, выход которого соединен с входом элемента сравнения и с входом первого элемента дифферен1шрования, подключенного выходом к управляющему входу к1 управляемого ключа выход которого соединен с управлякшцим входом блока регулирования напряжения питания, выход вентильного элемента подключен Й1 к дополнительно введенному управляют щему входу блока автоматической компенсации реактивной, мощности.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН..Я0 > р Н. 02 P 5/34

Ф,"г-: „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!l!.-!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21,) 3612069/24-07 (22) 24.06.83 (46) 23.11.84. Бюл. И 43 (72) Д.С.Терешкин (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени .институт инженеров водного транспорта (53) 62-83:621.3 13.333.072.9(088.8) (56) 1. Леонтьев В.В., Пономарь С.Г.

Способ измерения коэффициента мощности асинхронного короткозамкнутого двигателя, работающего от тиристорного преобразователя частоты. Сб.

"Преобразовательная техника е ав томатизированный электропривод", 1978, с. 71-75.

2. Авторское свидетельство СССР я 888319, кл. Н 02 Р 7/36, 1978.

: (54)(57) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД,содержащий асинхронный дви гатель с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого подключены к выходам преобразователя частоты, .соединенного управляющими входами . с выходами системы управления пре» образователем частоты, а силовыми входаееи - с выходами блока регулиро вания напряжения питания, снабжен« ного входами для подключения питающей Сети переменного тока и управлякецим входом, блок автоматической компенсации реактивной мощности, с вя з анный . с выходами сис темы управления преобразователем частоты и с выходами блока регулирования напряжения питания, о т,л и ч а ю щ и йс я тем, что,.с целью повышения энергетических показателей путем снижения потерь мощности, введены датчики активной и полной мощности, установленные .соответственно на.выходе и входе преобразователя частоты, блок деления, последовательно соединенные управляемый ключ, интегратор и первый элемент дифференцирования, последовательно соединенные вентильный элемент, второй элемент дифференцирования и элемент сравнения, при этом выходы датчиков активной и полной мощности под- С ключены к входам блока деления, выход которого соединен с входом эле- . Я мента сравнения и с входом первого элемента дифференцирования, подклю.ченного выходом к управляющему входу.;: управляемого ключа выход которого соединен с управляющим входом блока" регулирования напряжения питания, вы. ход вентильного элемента подключен к дополнительно введенному управляю щему входу блока автоматической компенсации реактивной. мощности.

1125724

Изобретение относится к электротехнике, в частности к частотно-регулируемым электр оприводам, и может быть использовано в системах с автономным питанием, где требования снижения потерь мощности и высокого

КПД являются определяющими.

Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого .подключены к выходам преобразователя частоты, соединенного управляющими входами с выходами системы управления преобразователем частоты, датчики 15 фазных токов и напряжений, подключенные к входам нуль-органа, выходы которого связаны с выходами еистемы управления преобразователем частоты.

В электроприводе осуществляется ре- 20 гулирование коэффициента мощности (1j .

Недостатками данного электропривода являются конструктивная сложность и низкая надежность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, статорные

: обмотки которого подключены к выходам обобщенного блока регулирования напряжения, снабженного входами для подключения питающей сети переменного тока и управляющими входами и включающего в свой состав преобразо- З5 ватель частоты с системой управления и блок автоматической компенсации реактивной мощности, датчик тока ста- тора, выход которого подключен к функциональному преобразователю с экспо- 40 ненциальной характеристикой, соединенного выходом с входом инерционного звена, датчик напряжения статора, выход которого и выход инерционного звена подключены к управляющим входам обобщенного блока регулирования напряжения. В электропривод введены датчик потока и последовательно соединенные блок задания частоты и блок регулирования частоты, выход которого связан с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, при этом выход датчика потока соединен с дополнительно введенным управлякяцим входом обоб- Ы щенного блока регулирования напряжения, снабженного дополнительным регулятором потока (2) .

Недостатками известного частотнорегулируемого электропривода являются сложност ь, а также невысокие э нергетические показатели, так как сист.ема регулирования выполняет оптимизацию либо по минимуму тока статора, либо по минимуму потерь активной мощности, либо по коэффициенту мощности и не решает комплексной задачи по одновременному повышению КПД и коэффициента мощности.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей путем снижения потерь мощности и одновременного повышения КПД и коэффици"".íòа мощности.

Указанная цель достигается тем, что в частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого подключены к выходам преобразователя частоты, соединенного управляющими вхо-. дами с выходами системы управления преобразователем частоты, а силовыMH входами — с выходами блока регулирования напряжения питания, снабженного входами для подключения питакщей сети переменного тока и управляющим входом, блок автоматической компенсации реактивной мощности, связанный с выходами системы управления преобразователем частоты и с выходами блока регулирования напряжения питания, введены датчики активной и полной мощности, установленные соответственно на выходе и входе преобразователя частоты, блок деления, последовательно соединенные управляемый ключ, интегратор и первый элемент дифференцирования, последовательно соединенные вентильный элемент, второй элемент дифференцирования и. элемент сравнения, при этом выходы датчиков активной и полной мощности подключены к входам блока деления, выход. которого соединен с входом элемента сравнения и с входом первого элемента дифференцирования, подключенного выходом к управляющему входу управляемого ключа, выход которого соединен с управляющим входом блока регулирования напряжения питания, а выход вентильного элемента, подключен к дополнительно введенному управляющему входу блока автоматической компенсации реактивной мощности.

11257

На чертеже представлена функциоI нальная схема частотно-регулируемого электропривода.

Устройство содержит асинхронный двигатель 1 с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого подключены к выходам преобразователя 2 частоты, соединенного управляющими входами с выходами системы 3 управления преобразователем 2 10 частоты, а силовыми входами — с вы.ходами блока 4 регулирования напряжения питания, снабженного входами для подключения питающей сети переменного тока и управляющим входом, 15 блок 5 автоматической компенсации реактивной мощности, связанный с выходами системы 3 управления преобразователем частоты и с выходами блока

4 регулирования напряжения питания, 20 датчики активной и полной мощности

6 и 7, установленные соответственно на выходе и входе преобразователя

2 частоты, блок 8 деления, последовательно соединенные управляемый ключ 25

9, интегратор 10 и первый элемент 11 дифференцирования, последовательно соединенные вентильный элемент 12, второй элемент 13 дифференцирования и элемент 14 сравнения, при этом вы- ЗО ходы датчиков активной и полной мощности 6 и 7 подключены к входам блока 8 деления, выход которого соединен с входом элемента 14 сравнения и с вхо-. дом первого элемента 11 дифференцирова ния,подключенного выходом к управляюще-му входу управляемого ключа 9,выход ко торого соединен с управляющим входом блока 4 регулирования напряжения, питания, а выход вентильного элемента подключен к дополнительно введенному управляющему входу блока 5 авгоматической компенсации реактивной мощнос. ти.

Частотно-регулируемый электропривод работает следующим образом.

Г выходов. датчиков активной и пол- ной мощности 6 и 7. поступают напряжения 0, Og пропорциональные

50 соответственно активной Р и полнойб мощностям, потребляемым в электроприводе.

С помощью блока 8 деления опре- 55 деляется отношение Р/5, равное комплексному электрическому показателю в виде произведения КПД преобразова24 4 теля, 2 частоты „ц и коэффициента мощности соеу, т.е, — (1)

Р

Полученный по формуле (1) сигнал . поступает на входы двух контуров регулирования. В первом контуре регулирования на выходе первого элемента

11 дифференцирования формируется сигнал, пропорциональный производной

Этот сигнал имеет по= у iсо5 "«). ложительный знак при увеличении (со9(. 9 „) и отрицательный при уменьшении (cosg 7» ) . Назначение сигнала, пропорционального этой производной, совместно с другими элементами контура регулирования по производной состоит в том, чтобы предотвратить уменьшение показателя (собф п„) изза увеличения потерь Р в преобразователе 2 частоты, которые при P

const зависят от ll параболически:

1 где I — ток статора асинхронного двигателя 1; — эквивалентное сопротивление

/ преобразователя> 2 частоты, т.е. с уходом напряжения 0 на выходе преобразователя 2 частоты от оптимального закона регулирования и с увеличением .hP снижается пи

Подцержание максимума „обеспечивается с помощью контура регулирования по производной (созе g } .

При этом интегратор 10 включается в работу TQJIbKC при появлении на его входе отрицательного сигнала ука-. занной производной, а управляемый ключ 9 при каждом появлении отрицательного знака производной меняет полярность сигнала 0» на выходе, который поступает на управляющий вход блока 4 регулирования напряжения питания, увеличивая его выходное напряжение при положительном знаке 0 и уменьшая при отрицательном (при выполнении блока 4 регулирования напряжения питания в виде синхронного генератора управлявший сигнал U поступает в систему возбуждения укаэанного генератора).

В результате на выходе- блока 4 регулирования напряжения питания поддерживается напряжение, близкое к оптимальною у, в связи с чем и поте1125724

3 ри 4Р поддерживаются близкими к ми-нимальным значениям, а „„.— к мак.симапьному значению. ф енривность нарастания управляю" .щего спряжения 0, определяется на- 5 стройкой -интегратора 10 и величиной добавочного напряжения U, поступающего на его вход При полсжительном знаке производной на выходе элемента

11 дифференцирования интегратор 10 10 и управляемый ключ 9 находятся в выключенном состоянии.

;Второй контур регулирования пред щцеачен для обеспечения максимума ееФф. Прй этом сигнал 0, пропорцио- 15 . вашьиыМ получейному в блоке 8 деленая отношению Р/5 поступает на вход ээемента 14 сравнения, где формирует. cat разность 0э - 4< (0 q- эталонное . напряжение, которое выбирается саот- 20 ватствующим соотношению соз 1 „„а1, т.е ° таким образом, чтобы разйость

Ч, -М быпа заведомо всегда положи тельной).

На выходе второго элемента 13 диф- 25 ференцирования формируется сигнал, пропорциональный производной (Ц—

"@g), а на выходе вентильного элемента 12 - положительное значение указанной производной, соответствую- .3g щее уменьшению показателя (Со ф $ >ч) ., С помощью блока 5 автоматической, компенсации реактивной мощности осуществляется регулирование значения опережающего тока конденсаторов, ком енсирующего индуктивную составляющую .тока на входе-преобразователя 2 частоты. Управление блоком 5 автоматической компенсации реактивной мощности (путем регулирования угла отпира= ния семисторов илн встречно-lIBpQJIлельно включенных тирнсторов, входящйх в его состав) производится по выходным сигналам системы 3 управления и дополнительно сигналом с выхода вентильного элемента 12.

По достижении состояния полной компенсации реактивных токов произ водная — (ц †ц,) становится сначала равной йулю, а затем может сменить " знак на отрицательный. При этом управляющий сигнал с выхода вентильного элемента 12 не поступает.

Совместное действие рассмотренных контуров регулирования обеспечивает максимальное значение комплексного энергетического показателя в ,виде произведения (со фg„„) .

Таким образом, введение в частотно-регулируемый электропривод датчи" ков активной и полной мощности, бло- ка деления и двух контуров регулирования, первый из которых составлен.из первого элемента дифференцирования, интегратора и управляемого ключа, а второй - из элемента сравнения, второго элемента дифференцирования и вентильного элемента, обеспечивает поддержание максимальными значений

КПД „„и коэффициента мощности СЬ9Ц и снижение потерь мощности в сравнении с известным частотно-регулируемым электроприводом.

1125724

Составитель А.ЖилинРедактор И.Николайчук ТехредС.Легеза, Корректор И.Муска о

Заказ.8555/42 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий

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

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