Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЬМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ, содержащее тиристорный преобразователь в цепи ротора электродвигателя , многоканальный блок синхронизации, входы которого подключены к фазам роторной обмотки электродвигателя, а выхо; - к блоку формирования управляющих импульсов тиристорами преобразователя, отличающее с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования , в него введены датчик угловой скорости электродвигателя, датчики мгновенного тока фаз ротора электродвигателя, а каждый канал блока синхронизации содержит интегросумматор , шесть ключевых и два запоминающих элемента, два согласующих усилителя и компаратор, причем первый вход интегросумматора подключен к соответствующей фазной обмотке ротора электродвигателя , выход интегросумматора - к входам компаратора, блока формирования управлякшщх импульсов, первого и второго ключевых элементов, выходы которых подключены соответственно через первый и второй запоминающие элементы к входам третьего и четвертого ключевых элементов выходы которых объединены и подключены к второму входу интегросумма (Л тора, .входы пятого и шестого ключевых элементов подключены соответственно через первый и второй согласукщяе усилители к выходу датчика угловой скорости электродвигателя, выходы пятого и шестого ключевых элементов объединены и подключены 4 СО СО к третьему входу интегросумматора, четвертый вход которого подключен к Датчику | яновенного тока фаз ротора о электродвигателя, управляющие входы со ключевых элементов объединены и подключены к выходу компаратора смежного канала блока синхронизацииj выходы интегросуь4маторов образуют выходы многоканального блока синхронизации .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН

„„SU„„1149363

4(5() Н 02 P 5/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

1 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3532738/24-07 22) 22.11.82 (46): 07.04 ° 85. Бюл. В 13. (72) В.Г. Осипов (71) Северо-Кавказский ордена

Дружбы народов горно-металлургический институт (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Щукин Г.А. Исследование статических характеристик машины . двойного питания, работающей в асинхронном режиме. Дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. М., 1970, с. 9, рис. 1-7S.

2. Онищенко Г.Б. Асинхронный вентильный каскад. M., "Энергия", 1967, с. 112-116. блока синхронизации содержит интегросумматор, шесть ключевых и два запоминающих элемента, два согласующих усилителя и компаратор, причем первый вход интегросумматора подключен к соответствующей фазной< обмотке ротора электродвигателя, выход интегросумматора — к входам компаратора, блока формирования управляющих импульсов, первого и второго ключевых элементов, выходы которых подключены соответственно через первый и второй запоминающие элементы к входам третьего и четвертого ключевых элементов, выходы которых объединены и подключены к второму входу интегросумматора,.входы пятого и шестого ключевых элементов подключены соответственно через первый и второй согласующие усилители к выходу датчика угловой скорости электродвигателя, выходы пятого н шестого ключевых элементов объединены и подключены к третьему входу интегросумматора, четвертый вход которого подключен к датчику мгновенного тока фаз ротора электродвигателя, управляющие входы ключевых элементов объединены и подключены к выходу компаратора смежного канала блока синхронизации, выходы интегросумматоров образуют выходы многоканального блока синхронизации. (54} (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

АСИНХРОННЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ, содержащее тиристорный преобразователь в цепи ротора электродвигателя, многоканальный блок синхронизации, входы которого подключены к фазам роторной обмотки электродвигателя, а выходы — к блоку формирования управляющих импульсов тиристорами преобразователя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, в него введены датчик угловой скорости электродвигателя, датчики мгновенного тока фаз ротора . электродвигателя, а каждый канал .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ у

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано в асинхронных вентильных каскадах и двигателях двойного питания.

Известно устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее преобразователь частоты в цепи ротора электродвигателя, синхронный датчик частоты вращения, фазовращатель,,формирователь низкочастотного управ-, ляющего напряжения и блок импульснофазового управления (1).

Однако зто устройство обладает невысокой точностью синхронизации работы преобразователя и небольшим диапазоном регулирования, поскольку в нем появляются низкочастотные биения выходного напряжения. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее тиристорный преобразователь в цепи ротора электродвигателя, многоканальный блок синхронизации, входы которого подключены к фазам роторной обмотки элехтродвигателя, а выходы " к блоку формирования управляющих импульсов тиристораi преобразователя (2 ).

В известном устройстве фазовый сдвиг управляющего сигиала обеспечивается пассивным Ю.-фильтром,выходное напряжение которого является функцией частоты и амплитуды входного напряжения. Поэтому в известном устройстве .затруднено поддержание на заданном уровне угла управления преобразователем, что приводит к ухудшению регулировочных характеристик электропривода.

Целью изобретения является расши" реиие диапазона регулирования.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазис ротором, содержащее тирис-. торный преобразователь в цепи ротора электродвигателя, многоканальный блок синхронизации, входы которого подключены к фазам роторной обмотки электродвигателя, а выходы— к блоку формирования управляющих импульсов тиристоравж.преобразователя, введены датчик угловой

149363 2 скорости электродвигателя, датчики мгновенного тока фаз ротора

5.

55 электродвигателя, а каждый канал блока синхронизации содержит интегросумматор, шесть ключевых и два запоминающих элемента два согласующих усилителя и компаратор, причем .первый. вход интегросумматора подключен к соответствующей фазной обмотке ротора электродвигателя, .выход интегросумматора к входам компаратора, блока форми--. рования управляющих импульсов, первого и второго ключевых элементов, выходы которых подключены соответственно через первый и второй запоминающие элементы к входам третьего н четвертого ключевых элементов, выходы которых объединены и подключены к входу второго интегросумматора, входы пятого и шестого ключевых элементов подкл1очены соответственно через первый и второй согласующие усилители к выходу датчика угловой скорости электродвигателя, выходы пятого и шестого ключевых элементов объединены и подключены к третьему входу интегросумматора, четвертый вход которого подключен к датчику мгновенного тока фаз ротора электродвигателя, управляющие входы ключевых элементов объединены и подключены к выходу компаратора смежного канала блока синхронизации, выходы интегросумматоров образуют выходы многоканального блока синхронизации.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства для управления асинхронным электродвигателем с фазным роторам; иа фиг. 2 — диаграммы напряжений на выходе функциональных блоков устройства.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором содержит тиристорный преобразователь 1 в цени ротора электродвигателя 2, многоканальный блок 3 синхронизации, входы которого подключены к фазам роторной обмотки электродвигателя 2, а выходы - к блоку 4. формирования управляющих импульсов тиристорами преобразователя 1, датчик 5 угловой скорости электродвигателя 2, датчики 6 мгновенного тока фаз ротора электродвигателя, а каждый канал блока 3 синхронизации содержит интегросумматор 7, 1149363 шесть ключевых и два запоминающих элемента, пва согласующих элемента и компаратор1 причем первый вход интегросумматора 7 подключен к фазному проводу обмотки ротора элект5 ропвигателя 2 выхоп интегросумма7 тора 7 - к. входам коипаратора 8, блока 4 формирования управляющих импульсов тиристоров преобразователя 1, первого и второго ключевых элементов 9 и -10 выходы которых подключены соответственно через первый и второй запоминающие элементы t1 и 12 к входам третьего и четвертого ключевых элементов 13 и 14, выходы которых. объединены и подключены к второму входу интегросумматора 7, входы пятого и шестого ключевых элементов 15 и 16 подключены соответственно через первый и второй согласующие усилители

17 и 18 к .выходу датчика 5 угловой скорости электродвигателя 2, выходы пятого и шестого ключевых элементов 1,5 и 16 объединены и подключены к третьему входу интегросумматора 7, четвертый вход которого подключен к датчику 6 мгновенного .тока, управляющие входы всех ключеBblx элементов объединены и подклю3 чены к выходу компаратора 8 смежно-.. ,го канала блока 3 синхронизации.

На диаграмме 19 (фиг. 2) пока.зана кривая изменения фазной ЭДС, на диаграмме 20 †.изменение выходного напряжения интегросумматора, на диаграммах 21 и 22 — изменение напряжения на выходе запоминающих элементов, иа диаграмме 23 = суммарный:сигнал обратной связи; на диаграмме 24 — корректирующий..сигнал от датчика угловой скорости; на диаграмме 25 — управляющий сигнал .ключевых элементов.

Устройство работает следующим образом.

Суииа напряжений, подаваемых на . первые и четвертые входы интегросумиатора 7, представляет собой. сигнал, пропорциональный мгновенному значению ЭДС, наводимой в фазе

50 ротора. Если бы рассматриваемая .система быпа Разомкнутой, то на выходе шштегросумкаторов 7 появилось. бы напряжение, величину которого адажио ощределить по формуле

55 где Е

S

OJp

Таким образом, в кривой выходного напряжения всегда присутствовала бы некоторая составляющая, ко,торая из-за флуктуации параметров реальных операционных усилителей

5 росла бы и приводила интегросумматор 7 к насыщению. Поэтому при использовании интегросумчатора 7 в разомкнутой системе управления достижение расширения диапазона регулирования не обеспечивается.

В предлагаемой системе для компенсации влияния укаэанной постоянной составляющей используется дискретная обратная связь, которая

5 осуществляется при помощи ячейки выборки и хранения, состоящей из двух идентичных запоминающих элементов 11и 12 и двух пар ключевых элементов 9, 10 и 13, 14, которые поочередно подключают входы запоминающих элементов 11 и 12 к выходу интегросумматора 7, а выходы — к вторым входам интегросумматора 7.

Переключение запоминающих элементов

11 и 12 происходит дважды в течение одного периода роторной ЭДС. Таким образом, на вход интегросумматора

7 от ячейки выборки и хранения поступает значение интеграла за предыдущий полупериод, благодаря чему полностью компенсируется нежелательная постоянная .составляющая в выходном напряжении интегросумматора 7. При изменении частоты вращения асинхронного электродвигателя 2 меняются и параметры наводимой в роторе ЭДС, что приводит к изменению влияния сигнала обратной . связи и к срыву работы преобразователя 1. Для компенсации этого изменения предусмотрена подача на третий вход интегросумматора 7 сигнала от датчика 5 угловой скорости, который предварительно преобразуется в переменное напряжение прямоугольной формы при помощи согласующих усилителей t7 и 18 и ключевых элементов 15 и 16. Управляющий

Ц,„ М (Яае (мр+М j(.«1.

-Е (S1соз (ш 4+ Vj +С амплитуда ЭДС фазы заторможенного ротора; скольжение; круговая частота ЭДС ротбра; время; начальная фаза.

1149363 сигнал для ключевых элементов 15 и

16 формируется при помощи компараторов 8 из выходного напряжения интегросумматоров 7 смежных каналов блока 3 синхронизации. Сформирован- 5 ная системз синусоидальных напряже.ний подается на вход блока 4 формирования управляющих импульсов. Полу. ченная система .напряжений очень удобна для управления роторным преобразователем 1, так как на любой частоте ее фазовый .сдвиг относительно исходной кривои напряжения остает1ся постоянным и равным 90 в связи с чем ее точки перехода через 15 ноль совпадают с точками естественной коммутации. Амплитуда полученных напряжений не зависит от частоты и тоже остается постоянной.

Предлагаемое устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором обеспечивает высокое качество синхрони зации работы преобразователя 1 с

ЭДС, наводимой в роторе, .поскольку обеспечивает точность определения углового положения ротора на уровне 0,57 и имеет практически неограниченный диапазон рабочих частот, благодаря чему расюиряется диапазон регулирования.

1149363

@се A,бу

Ь аФс

-О

Составитель В. Алешечкин

Редактор О.Черниченко Техред Ж.Кастелевич Корректор E- Рошко

Заказ 1914/40 . Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственкого комитета СССР по делам изобретений и.открытий

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

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