Частотно-регулируемый электропривод

 

.ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМ)1Й ЭЛЕКТРОПРИВОД , содержащий электро;с;вигатель три реверсивных преобразователя, составленных из чётных и нечетных групп вентилей, соединенных с соответствующими фазами электродвигателя , распредел11тель импульсов, выхо- ; ды которого соединены с управляющими входами всех вентильных групп преобразователей , один из входов распределителя импульсов соединен с выходами блока импульсно-фазового управления, a второй вход - с выходом задающего генератора частоты, регулятор тока, регулятор напряжения, блок отношения напряжения к частоте, задатчик интенсивности, датчик импульсного тока нагрузки отличающийся тем, что, с цепью упрощения настройки, в него введены 1ё лок суммирования напряжения нечетных вентильных групп, блок суммирования напряжения четных вентильных групп, компаратор и ключ, причем выход задатчика интенсивности соединен с одним из входов регулятора тока, второй вход которого через ключ соединен с выходом датчика суммарного тока нагрузки и с входом компаратора , второй вход которого подключен к блоку задания тока, a выход компаратора соеданен с управляющим входом ключа, выход регулятора тока соединен с входом задающего генератора частоты и с входом блока задания отношения напряжения к частоте, выход которого, соединен с регулятором напряжения, входы блоков суммирования , напряжения нечетньк и четных вентильных групп соединены с выходами вентильных групп, второй вход блока суммирования напряжения нечетных вентильных групп соединен tc общей точкой соединения нзчетных вентильных групп, второй вход блокасуммирования напряжения четных вен ,тильных групп соединен с общей, .точкой соединения четных вентильных групп, a выходы указанных блоков Суммирования напряжения соединены с входом регулятора напряжения, выход которого подсоединен к блоку импульсно-фазового управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ц

РЕСПУБЛИК (д) Н 02 P 7/42 е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ГЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТ1-."НИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3628211/24- 07 (22) 14.06.83 (46) 30.11.84. Бюл. 1Ф 44 (?2) Ю.И.Драбкин и В.Л.Соседка (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Артема (53) 62.83.621.313.333.072.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР к 904174, кл. Н 02 P 7/42, 1982, 2. Комплектный регулируемый электропривод на базе непосредственного преобразователя частоты. Электротехн. пром. Сер ° "Электропривод", 1976, в ып. 8(52) . (54) (57) . ЧАСТОТНО-РЕГМЧИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель, три реверсивных преобразователя, „ составленных из четных и нечетных групп вентилей, соединенных с соответствующими фазами электродвигателя, распредельтель импульсов, выходы которого соединены с управляющими .входами всех вентильных групп преобразователей, один из входов распределителя импульсов соединен с выходами блока импульсно-фазового управления, а .второй вход — с выходом задакщего генератора частоты, регулятор тока, регулятор напряжения, блок задания отношения напряжения к частоте, задатчик интенсивности, датчик импульсного тока нагрузки о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упроще,Я0„„3127О65 . А ния настройки, в него введейы блок суммирования напряжения нечетных вентильных групп, блок суммирования напряжения четных вентильных групп, компаратор и ключ, причем выход saдатчика интенсивности соединен с одним из входов регулятора тока, второй вход которого через ключ соедин. . нен с выходом датчика суммарного тока нагрузки и с входом компаратора, второй вход которого подключен к блоку задания тока, а выход комнаратора соединен с управляющим входом ключа, выход .регулятора тока соединен с входом задающего генератора частоты и с входом блока зада- Е ния отношения напряжения к частоте, выход которого соединен с регулятором напряжения, входы блоков сумми- ( рования.напряжения нечетных и четных вентильных групп соединены с

С выходами вентильных групп, второй. вход блока суммирсвания напряжения нечетных вентильных групп соединен обшей точкой соединения нечетных ентильных групп, второй вход блокасуммирования напряжения четных вентильных групп соединен с общей,точкой соединения четных вентильных групп, а выходы указанных блоков

Суммирования напряжения соединены с входом регулятора напряжения,выход которого подсоединен к блоку импульсно-фазового управления.

1127065

Изобретение относится к электро-технике и может быть использовано для управления асинхронными короткозамкйутыми двигателями от непосредственного преобразователя часто- 5 ты, параметры нагрузки которой меняются в широких пределах. Нагрузкой сети могут быть, например, асинхрон,ные двигатели, приводящие рольганги .трансгортйых роликов прокатных станов, 10 количество и тип которых изменяется в течение цикла прокатки.

Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный к преобразователю частоты со звеном постоянного поля, датчики тока и напряжения, регуляторы напряжения и поля, система регулирования образует два контура — контур напряжения и 20 подчиненный контур тока. P1) .

Недостатками такого устройства являются низкий КПД что связано с двойным преобразованием энергии, относительно высокая сложность силовой цепи, связанная с созданием схем, обеспечивающих искусственную коммутацию вентилей невозможность получить оптимальный переходной процесс в контуре тока и напряжения при 30 изменении в широких пределах пара-.метров нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является час-, тотно-регулируемый электропривод,со-35 держащий электродвигатель, три реверсивных преобразователя, соединенных с соответствующими фазами двигателя, распределитель импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами всех вентильных групп преобразователей, один из входов рас пределителя импульсов соединен с выходом блока импульсно-фазового уп" равления, а второй вход — с выходом 45 задающего генератора частоты, регулятор тока, регулятор напряжения, блок задания отношения напряжения к частоте, задатчик интенсивности и датчик суммарного тока нагрузки, при 50 этом контур регулирования поля является внутренним. а контур регулиро» вания .напряжения внешним контурами регулирования )2j .

Однако такой частотно-регулируе- 55 мый электропривод не позволяет осуществить независимую настройку контура тока и контура напряжения, затрудняет или делает йевозможнои настройку регулятора тока на оптимальный режим при изменении парамет.ров объектов регулирования, например при изменении числа работающих двигателей не позволяет обеспечить независимую настройку регулятора на- пряжения от величины и характера нагрузки.

Оптимальная настройка контуров в системах подчиненного регулирова-. ния,достигается в том случае, когда частота среза внутреннего контура в два раза выше, частоты среза внеш-. него контура. Это может быть достигнуто в том случае, когда параметры внутреннего контура остаются практически неизменными. Если же они меняются в широких пределах, а в преобразователях частоты с непосредственной связью, работающих в режиме сетевого источника, параметры нагрузки могут меняться в очень широких пределах (десятки и более раз за счет изменения количества и типов включаемых двигателей), то для достижения оптимальной настройки необходимо .применять адаптивные регуляторы, что усложняет систему регулирования. В противном случае передаточная функция нагрузки, а следовательно, и частота среза внутреннего контура меняется в широких пределах, что не позволяет осуществить оптимальную настройку этого .контура.

Параметры настройки внешнего контура (в прототипе — контур напряжения) определяются передаточной функ.цней замкнутого контура, тока, которая, меняясь в широких пределах, делает невозможным простыми средствами оптимизировать внешний контур,что

I особенно проявляется в режиме прерывистых токов имеющих место при малых загрузках сети. Таким образом, невозможна оптимальная настройка внут .реннего кбнтура тока во всех режимах а настройка внешнего контура .зависит от параметров внутреннего. контура.

Работа электропривода в режиме токоограничения происходит следующим образом.

При повьппении обратной связи по току величины задания Рыход регулятора тока уменьшается, снижая выходное напряжение тиристорных групп преобразователей частоты. При этом напряжение сети при неизменной частоте у 1127 снижается, что приводит к уменьшению максимального момента работающих приводов сети, в то время как активная составляющая тока возрастает. Если же величина питающего напряжения для данной нагрузки оптимальна, то

Ьри снижении напряжения полный ток возрастает, что вызывает аварииную ситуацию.

Цель изобретения — упрощение настройки.

Поставленная цель достигается тем, 1;что в частотно-регулируемый электро. йривод, содержащий три реверсивных преобразователя, соединенных с соответствующими фазами электродвигателя, распределитель импульсов, выходы которого, соединены с управляющими входами, всех вентильных групп преобразователя, один из входов распреде- лителя импульсов соединен с выходами блока импульсно-.фазового управления, а второй, вход — с выходом задающего генератора частоты, регуля-. тор тока, регулятор напряжения, блок задания отношения напряжения к частоте, задатчик интенсивности, датчик импульсного тока нагрузки, введены компаратор и ключ, блок суммирования напряжения нечетных вентильных ЗО групп и блок суммирования напряже. ния четных вентильных групп, причем, выход задатчика интенсивности сое..дкнен с одним из входов регулятора тока, второй вход которого через ключ соединен с выходом датчика суммарного тока нагрузки и с входем компаратора, второй вход которого подключен к блоку задания тока, а выход ком паратора соединен с управляющим вхо- 40 дом ключа, выход, регулятора тока соединен с входом задающего генератора— частоты и с входом блока задания отношения напряжения .к частоте, выход которого соединен с регулятором 45 напряжения, входы блоков суммирования напряжения нечетных и четных вентильных групп соединены с выходами вентильных групп, второй вход блока сум.мирования напряжения нечетных цен- 50 тильных групп соединен с общей точкой соединения нечетных вентильных групп, второй вход блока суммирования напряжения четных вентильных групп соединен с общей точкой соединения чет- 55 ных вентильных групп, а выходй укаэанных блоков суммирования напряже-, ния соединены с входом регулятора

065 напряжения, выход которого подсоединен к блоку импульсно-фазового управ. ления.

На чертеже представлена блоК-схема частотно-регулируемого электропривода.

Частотно-регулируемый электропривод содержит три реверсивных пре-. образователя, состоящих из шести вентильных групп 1-6, при этом группы 1, 3 и 5 образуют нечетную вентильную группу, а 2, 4 и 6 — четную сглаживающего дросселя 7 и последова тельно включенного с ним датчика 8 суммарного тока нагрузки, который расположен в цепи тока нагрузки всех вентильных групп.

Выход задатчика интенсивности 9

I .соединен с одним из входов регулято:. ра тока 10, второй вход которого через ключ 11 соединен. с выходом датчи. ка 8 суммарного тока нагрузки и с входом компаратора 12, второй вход которого подключен к блоку задания тока, а выход компаратора 12 соединен с уйравляющим входом ключа 11 °

Выход регулятора тока 10 соединен с входом задающего генератора частоты

13 и с входом блока 14 задания отношения напряжения к. частоте, выход которого соединен с регулятором напряжения 15. Входы блоков 16 и 17 суммирования напряжения нечетных и четных вентильных групп соединены с выходами вентильных групп 1-6, второй вход блока 16 суммирования напряжения нечетных вентильных групп соединен с, общей точкой нечетных вентильных групп 1, 3 и 5, а второй вход блока 17 суммирования напряжения четныж вентильных групп соединен с общей точкой четных вентильных груп

2, 4 и 6. Выходы блоков 16 и 17 суммирования напряжения соединены с входом регулятора напряжения 15, выход которого через блок 18 импульснофазового управления соединен с входом распределителя импульсов 19, выходы которого соединены с управляющими входами всех вентильных групп 1-6 преобразователя, выходами подключенного к фазам электродвигателя 20.

Устройство работает следующим образом.

На компараторе 12 выставляется сиг. нал,задания 3, а затем подается сигнал на вход задатчика интенсивности 9. Сигнал с выхода задатчика интен.

1127065 совности поступает на вход регулятора тока 10 второй сигнал которого определяется уровнем сигнала на выходе компаратора 12. Аналоговый сигнал с выхода регулятора тока 10 посту- 5 пает на вход блока 14 задания отношения напряжения к частоте и задающего генератора частоты 13. Сигнал с выхода регулятора напряжения 15 подается на блок 18 импульсно-фазового управления, который формирует импульсы для открытия тиристоров в соответствии с сигналом задания (выход-. ным сигналом регулятора напряжения,.

15). Сигналы с выхода блока 18 импульсно-фазового управления подаются на один из входов распределителя импульсов 19, на второй вход которого подаются сигналы с выхода задающего генератора частоты 13. Такое соединение блока 18 импульсно-фазового управления и задающего генератора частоты 13 с распределителем импульсов 19 позволяет в определенной последовательности формирователь уп- 25 равляющие импульсы на тиристорных вентильных группах при изменении частоты и напряжения задания и, кроме того, позволяет в режиме токоограничения в соответствии с уменьшением выходно- щ го сигнала регулятора тока 10 снижать напряжение на выходе преобразователя частоты согласно принятому соотношению . 0 /3 что позволяет сохранить зто отношение в режиме токоограниче; 3

8H+ °

Напряжение с выхода четных и нечетных вентильных групп прикладывается к электродвигателю 20. Сигнал обратной связи но напряжению для нечет-40 ных вентильных групп выделяется блоком 16 суммирования напряжения, а четных вентильных групп — блоком 17 суммирования напряжения. Сигнал обрат ной связи по, напряжению образуется пугем суммирования импульсов напряжения на выходе вентильных групп 1-6 .

Возможна работа при использовании только четных или только нечетных вентипьных групп. ЬО

При отклонении напряжения на выходе вентильных групп 1-6 от заданного значения регулятор напряжения вступает в работу и изменяет свое значение так, чтобы вернуть .напряжение на .

-выходе вентильных групп к заданному значению. Контур. тока при нормальном режиме разомкнут и замыкается только тогда, когда суммарный ток, измеряемый датчиком 8 тока нагрузки станет больше уставки токоограниченияЭ, В этом случае срабатывает компаратор

12, выходной сигнал которого подается на управляющий вход ключа 11, и текущее значение тока подается на регулятор тока 10. Сигнал на выходе регулятора 10 уменьшается, что приводит к уменьшению задающего напряжения и частоты. При этом заданное соотношение о / f сохраняется во всем диапазоне снижения напряжения при работе,токоограничения.

Так как передаточная функция всех звеньев, определяющих настройку кон тура напряжения, практически не изменяется при .изменении передаточной функции нагрузки, то оптимальная настройка контура напряжения сохраняется во всех режимах работы сети.

Поскольку контур тока замыкается только при достижении током установки токоограничения, которая имеет место при включении большей части нагрузки сети, то изменение передаточ. ной функции нагрузки в режиме токоограничения невелико и может быть учтено параметрами регулятора тока.

При этом настройка контура тока будет близка к оптимальной.

Таким образом, предлагаемое уст ройство позволяет относительно просто оптимизировать внутренний и внешний контуры,.а следовательно, и всю систему регулирования. Благодаря оптимизации контуров сокращается время переходных процессов, что повышает производительность механизмов, особенно работающих в .режиме частых пусков.

Кроме того, в результате поддержания оптимального соотношения О / 1 в режиме токоограничения не только улучшается качество переходных процессов, но и повышаются экономические показатели систем вследствие уменьшения потребляемой мощности, особенно систем, работающих при частых включениях в режиме токоограничения.. 1127065

ВНИИПИ Заказ 8753/43 - Тираж 666 Подлисное

Филиал ППП "Патент", г. Узцород, ул.Проектная,4