Асинхронный частотно-регулируемый электропривод

 

АСИНХРСИНЫЙ ЧАСТОТНО-геГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТЮПРИВОД, содержащий асинхронный двигатель, подсоединенный к преобразователю частоты, выполненному на основе управляемого выпрямителя и автономного инвертора, пропорционально интегральный регулятор , соединенный своим выходом с управ лаемым выпрямителем, а входом - с выходом первого блока сравнения, второй блок сравнения с тремя входами, первый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а его выход подключен к первому входу изменения темпа задатчика иитенсивности , второй вход которого подключен к выходу блока задания угловой скорости, датчик тока, включенный на входе преобразователя частоты, датчик ЭДС двигателя, включенный своим выходом на первый вход первого блока сравнеиня, блок управления частотой преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости в динамических режимах работы, в него введены блок ограничения, усилитель с ограничением , ииершюнное звено и блок задания темпа разгона, при этом второй вход первого блока сравнения подключен к выходу усилителя с ограничением, вход которого соединен с выходом задатчика интенсивности, подключвошм через кне{Я1Яонное, звено к блоку управления частотой прео)азователя, а второ и третий входы второго блока сравнения соеданены соответственно с блоком задания ,темпа разгона я чер«з бпок си-раничения датчиком TOKt. СЛ1 со со 00 Од

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

cauw%

РЕСПУБЛИН

4(5Ц Н 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flQ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЬЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСНОМУ СВИЦВТОЪСТВУ (21) 3679495/24 — 07 (22) 27.12.83 (46) 30.04.85. Бюл. У 16 (72) E Д. Богаченко (71) Московский ордена Ленина и ордена

Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.313.333.072.9 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ У 2246592, кл. Н 02 P 5/40, 20.05.76.

2. Авторское свидетельство СССР и 640412, кл. Н 02 P 7/42, 1978(прототип). (54) (57) АСИНХРОННЫЙ ЧАСТОТНΠ— РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный двигатель, подсоединенный к преобразователю частоты, выполненному на основе управляемого выпрямителя и автономного инвертора, пропорционально-интегральный регулятор, соединенный своим выходом с управ ляемым выпрямителем, а входом — с выходом первого блока сравнения, второй блок сравнения с тремя входами, первый вход которого соединен с выходом первого блока

ÄÄSUÄÄ 1153386 А сравнения, а его выход подключен к первому входу изменения темпа задатчика интенсивности, второй вход которого подключен к выходу блока задания угловой скорости, датчик тока, включенный на входе преобразователя частоты, датчик ЭДС двигателя, включенный своим выходом на первый вход первого блока сравнения, блок управления частотой преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости в динамических режимах работы, в него введены блок ограничения, усилитель с ограничением, инерционное звено и блок задания темпа разгона, при этом второй вход первого блока сравнения подключен к выходу усилителя с ограничением, вход которого соединен с выходом задатчика интенсивности, лодключенным через инерционное звено к блоку управления частотой преобразователя, а второ и третий входы второго блока сравнения соединены соответственна с блоком задания .темпа разгона и через блок ограничення— ,с датчиком тока. и® 4

1!53386

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемьгх злектроприводах.

Известен асинхронный электропривод, содер. жащий асинхронный двигатель, подсоединенный к преобразователю частоты, выполненному на основе управляемого выпрямителя и автономного инвертора, подключенный к входу управляемого выпрямителя пропорциональноинтегральный регулятор, соединенный своим входом с выходом блока сравнения, датчик тока преобразователя, задатчик интенсивности fl j.

Однако данный электропрнвод не обеспечивает работу двигателя с повышенной перегрузочной способностью на низких частотах преобразователя, так как не содержит обратной связи по ЭДС двигателя.

Наиболее близким к изобретению является асинхронный частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подсоединенный к преобразователю частоты, выполненному на основе управляемого выпрямителя и автономного инвертора, пропорционально-интегральный регулятор, соединенный своим выходом с управляемым выпрямителем, а входом — с выходом первого блока сравнения, второй блок сравнения с тремя входами, один вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а его выход подключен к входу изменения темпа задатчика интенсивности, второй вход которого подключен к выходу блока задания угловой скорости, датчик тока, включенный на входе преобразователя частоты, датчик

ЭДС двигателя, включенный своим выходом на первый вход первого блока сравнения, блок управления частотой преобразователя, подключенный к задатчику интенсивности, при этом второй вход второго входа сравнения подключен к датчику тока, а третий к блоку задания угловой скорости 121, Однако данная система не обеспечивает устойчивости привода в переходных режимах, так как имеет различные постоянные времени каналов управления частотой и напряжением преобразователя, а также не обеспечивает разгон привода с заданным значением пускового тока.

Цель изобретения — повышение устойчивости в динамических режимах работы.

Укаэанная цель достигается тем, что в асинхронный частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подсоединенный к преобразователю частоты, выполненному на основе управляемого выпрямителя и автономного ннвертора, пропорционально-интегральный регулятор, соединенный своим выходом с управляемым выпрямителем, а входом — с выходом первого блока сравнения, второй блок сравнения с тремя входами, первый вход которого сое5 динен с выходом первого блока сравнения, . а его выход подключен к первому входу изменения темпа задатчнка интенсивности, второй вход которого подключен к выходу блока задания угловой скорости, датчик то10 ка, включенный на входе преобразователя частоты, датчик ЭДС двигателя, включенный своим выходом на первый вход первого блока сравнения, блок управления частотой преобразователя, введены блок ограничения, 15 усилитель с ограничением инерционное звено и блок задания темпа разгона, при этом второй вход первого блока сравнения подключен к выходу усилителя с ограничением, вход которого соединен с выходом задатчнка

20 интенсивности, подключенным также через инерционное звено к блоку управления частотой преобразователя, а второй и третий входы второго блока сравнения соединены соответственно с блоком задания темпа разгона

25 и через блок ограничения с датчиком тока.

На чертеже представлена блок-схема электропривода.

Электропривод содержит асинхронный двигатель 1, подключенный к выходу преобразо30 вателя 2 частоты, содержащему управляемый выпрямитель 3, RC-фильтр 4 и автономный инвертор 5 напряжения. Частота преобразователя 2 формируется блоком 6 управления частотой преобразователя, имеющим линейную

35 характеристику управления. Управляющий вход выпрямителя 3 подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора 7, вход которого соединен с выходом первого блока сравнения 8, первый вход которого

40 подключен к выходу датчика 9 ЭДС двигателя

1, а второй — с выходом усилителя 1О с ограничением. Выход задатчика интенсивности

11 соединен с входом усилителя 10 с ограничением и с входом инерционного звена 12,.

45 выход которого подключен к входу блока 6 управления частотой преобразователя 2.

Второй блок сравнения 13 однимвходомсоединен с выходом первого блока сравнения 8, а выходом подключен к первому входу изменения,темна эадатчика интенсивности 11, второй вход которого подключен к выходу блока, задания угловой скорости 14. Второй и третий входы второго блока сравнения 13 соединены соттветственно с блоком задания темпа роста разгона 15 и через блок ограничения !6 с датчиком тока 17.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик интенсивности 11 имеет два входа. На первый вход поступает управляю3 1 1533 щее напряжение с выхода блока 14 задания утловой скорости. Величина зтого напряжения определяет значение установившегося напряжения на выходе задатчика интенсивности

11. На второй вход (вход изменения темна разгона) задатчика интенсивности 11 поступает сигнал с выхода второго блока 13 сравнения. Величина этого сигнала определяет скорость достижении выходным напряжением задатчика интенсивности 11 своего установившегося значения, определяемого и регулируемого с помощью блока 14 задания угловой скорости.

При пуске с блока 14 задания угловойскорости подается ступенчатый сигнал на первый вход задатчика интенсивности 11, при этом на его второй вход (вход изменения темпа задатчика интенсивности 11) через блок

13 сравнения поступает постоянный задающий сигнал с выхода блока 15 задания темпа разгона. Величина задающего напряжения, поступающего на второй вход задатчика интенсивности 11 в это время имеет максимальное значение, так как сигналы с выходов блока 16 ограничения и блока 8 сравнения по цепи обратной отрицательной связи, подаваемые на в горой и третий входы блока 13 сравнения, в начальный момент времени пуска равны нулю. Поэтому с выхода задатчика интенсивности 11 снимается

30 напряжение, возрастающее с максимально возможным- (a именно: заданным посредством блока задания темпа разгона) темпом.

При этом выходное напряжение эадатчика интенсивности 11 поступает одновременно в каналы управления напряжением и частотой преобразователя, соответственно на входы усилителя 10 с ограничением. и инерционного звена 12. С помощью усилителя 10 с ограничением устанавливается требуемый коэффициент передачи для реализации того или иного 4О закона управления, например, О/f = const.

С выхода усилителя 10 с ограничением управляющее напряжение подается на первый вход блока 8 сравнения. На второй вход того же блока по цепи обратной отрицательной связи поступает сигнал с выхода датчика 9 ЭДС. двигателя. Сигнал ошибки по

ЭДС является входным для пропорциональноинтегрального регулятора .(ПИ-регулятора), с выхода которого снимается задающее напря- зо жение для управляемого выпрямителя 3.

Кроме этого, сигнал по ошибке ЭДС с выхода блока 8 сравнения по цепи обратной отрицательной связи подается на второй вход блока 13 сравнения, в результате чего 55 выходное напряжение блока 13 сравнения уменьшается и темп развертки выходного напряжения задатчика интенсивности 11 уменьша86 4 ется. Если в процессе пуска входной т< к преобразователя 2 прсвысш непсрсд эаланн ч (посредством блока ограничения) значспнс, то сработает блок 16 ограничения, ливан с выхода которого по цени обратной огрнцательной связи начинает подаваться на третий вход блока 13 сравнения, в результате чего темп разгона снижается до такой степени, что ток на входе преобразователя поддерживается постоянным на уровне мак. симально заданного в течение требуемогопо усилиям пуска периода. При этом сигнал с выхода блока 16 ограничения корректирует (посредством задатчика интенсивности 11) также и работу канала управления частотой преобразователя, который содержит на входе инерционное звено 12. Это звено служиз для согласования работы каналов управления частотой и напряжением преобразователя при пуске. Необходимость в этом появляется ввиду того, что канал управления частотой преобразователя в общем случае бсзинсрцион. ный, а. в канале управления напряжением содержится значительная инерционность (ПИ-регулятора). Поэтому при пуске частота напряже-, ния на двигателе растет быстрее, чем соответствующее сй по закону управления напряжение двигателя, что приводит к выпадению двигателя из частотного пуска и его опрокидыванию.

Инерционное звено 1:, включенное последова- . тельно в канал управления частотой преобразователя, осуществляет необходимую задержку в развертке частоты инвертора.

Требуемую постоянную времени инерционного звена 12 можно определить исходя нз достижения равного управляющего напряжения обоих каналов управления за одно и то же время. Известно, что выходной сигнал инерционного звена практически достигает установившегося значения при единичном скачкообразном входном на 3 — 4 постоянные времени инерционного звена. В то же время, выходное напряжение ПИ-регулятора достигает то же значение за время T« — (3 — 4)Tn, где Т„„постоянная времени ПИ-регулятора, à T постоянная времени инерционного звена. Тогда постоянную времени инерционного звена 12 можно определить как ҄— Тп „/(3--4), а его коэффициент усиления будет равен: Ки

1+К, где К„,— коэффициент усиления пропорциональной части ПИ-регулятора.

Помимо вышеизложенного, инерционное звено 12 выполняет еще одну функцию, а именно: осуществляет определенную . корРекйию сигнала управления частотой преобразователя в области "завала" выходной характеристики

1153386

Составитель В. Тарасов

Техред Ж.Кастелевич

Редактор Л. Авраменко

Корректор И. Эрдейи

Тираж 646

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2517/43

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 датчика ЭДС 9 двигателя при пуске. Реальные датчики ЭДС имеют ослабление своего коэффициента усиления при низких частотах напряжения двигателя. Поэтому нри пуске, иа низкочастотном участке регулировочной харак- 5 теристнки сигнал обратной связи, поступающий на второй вход блока 8 сравнения ниже требуемого и это может приводить к завышению напряжения на двигателе. В данном случае возросший сигнал по ошибке ЭДС снижает 10 темп развертки выходного напряжения задатчика напряжения 11, а инерционное звено 12 корректирует соответствующую отработку ляного изменения в канале управления частотой преобразователя.

Таким образом, поставленная цель достигается за счет введения в канал управления частотой преобразователя инерционного звена, которое при предлагаемой его настройке осуществляет требуемое согласование работы каналов управления напряжением н частотой преобразователя в переходных режимах работы привода. Кроме этого, наличие звена ограничения, включенного предлагаемым образом, позволяет проводить устойчивый пуск двигателя с заданным током преобразователя.