Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов. Цель изобретения - стабилизация момента на скорости ниже синхронной и повышение эффективности торможения . Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, вентильный преобразователь 2, дроссель 3, датчик 4 тока, тиристорный инвертор 5, датчик 6 скорости, датчик 7 момента. Система регулирования содержит блок 8 импульсно-фазового управления , блок 9 регулирования тока, блоки 10, 16 и 19 сравнения, регулятор 11 момента и регулятор 12 скорости, блоки 13-15 ограничения , блок 17 разрешения управления моментом . В электропривод введены блок 20 управ ления сигналом обратной связи по скорости, блок 21 разрешения управления скоростью, блок 22 задания режимов работы, блок 23 запрета сигналов, блок 24 управления коммутаторами , трехфазный 25, однофазный 26 и двухфазный 27 коммутаторы, задатчик 28 скорости и задатчик 29 момента. Электропривод обеспечивает необходимые режимы стабилизации скорости и момента, эффективное торможение, например, в испытательных стендах для испытания двигателей внутреннего сгорания за счет введения новых блоков. 1 ил. ( (Л to Ji О) СО to 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1246326 А 1, 4 Н 02 Р 7д4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3816294/24-07 (22) 19.11.84 (46) 23.07.86. Бюл. № 27 (71) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. А. А. Жданова (72) В. И. Грязнов, О. В. Крюков, К. С. Степанов, В. Г. Титов и В. Ф. Цыпкайкин (53) 621.313.3.077 (088.8) (56) Красношапка М. М., Коваленко Г. А„

Палыга И. И. Экспериментальные исследования макетной установки стенда для обкатки Д. В. С. — В кн.: Регулируемые асинхронные двигатели. — Киев: Наукова думка, 1983, с. 58 — 62.

Langlotz Helmut. Die untersynchrone

Stromrichterkade als Priifstandsansrustung.—

BBC — Nachz, 1976, 58, ¹ 213, р. 98 — 102. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД Г1ЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов. Цель изобретения— стабилизация момента на скорости ниже синхронной и повышение эффективности торможения. Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, вентильный преобразователь 2, дроссель 3, датчик 4 тока, тиристорный инвертор 5, датчик 6 скорости, датчик 7 момента. Система регулирования содержит блок 8 импульсно-фазового управления, блок 9 регулирования тока, блоки 10, 16 и 19 сравнения, регулятор 11 момента и регулятор 12 скорости, блоки 13 — 15 ограничения, блок 17 разрешения управления моментом. В электропривод введены блок 20 управ ления сигналом обратной связи по скорости, блок 21 разрешения управления скоростью, блок 22 задания режимов работы, блок 23 запрета сигналов, блок 24 управления коммутаторами, трехфазный 25, однофазный 26 и двухфазный 27 коммутаторы, задатчик 28 скорости и задатчик 29 момента. Электропривод обеспечивает необходимые режимы стабилизации скорости и момента. эффективное торможение. например, в испытательных стендах для испытания двигателей внутреннего сгорания за счет введения новых блоков. 1 ил.

1246326

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов. где необходимы режимы стабилизации скорости и момента, а также эффективное торможение привода„в частности, в испытательных стендах для испытания двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — стабилизация момента на скорости ниже синхронной и повышение эффективности торможения.

На чертеже приведена функциональная схема электропривода переменного тока на базе асинхронного вентильного каскада.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигатель 1 с фазным ротором, в роторную цепь которого включен вентильный преобразователь 2, цепь выпрямленного тока которого через сглаживающий дроссель 3 и датчик 4 тока соединена с мостовым тиристорным инвертором 5, ведомым сетью, датчик 6 скорости и датчик 7 момента, соединенные с валом электродвигателя. Управляющие входы мостового тиристорного инвертора 5 подкл(очсны к выходам блока 8 импульсно-фазового управления, вход которого соединен с выходом блока 9 регулирования тока, подключенного входом через первый блок 10 сравнения к выходам регулятора 11 момента, pel.улятора 12 скорости и датчика 4 тока. В цепи обратньгх связей блока 9 регулирования тока, регулятора 11 момента и регулятора 12 скорости включены первый 13, второй 14 и третий 15 блоки ограничения. Регулятор 11 момента входом подключен к выходу второго блока 16 сравнения, к входу которого подключены объединенные выходы первого блока 17 разрешения управления моментом и второго блока 18 разре(пения управления моментом. Регулятор 12 скорости входом подключен к выходу третьего блока 19 сравнения, первый вход которого связан с вь(ходом блока 21 разрешения управления скоростью, а второй вход — с выходом блока

20 управления сигналом обратной связи по скорости. Кроме того, электропривод содержит блок 22 задания режимов работы, блок

23 запрета сигналов, блок 24 управления коммутаторами, трехфазный 25, однофазьый 26 и двухфазный 27 коммутаторы, за,атчик 28 скорости и задатчик 29 момента.

< .:Иловой вход трехфазного коммутатора 25 подключен к трехфазной сети переменного тока, а выход — к фазам статорной обмотки асинхронного электродвигателя 1, перВая фаза статорной обмотки асинхронного двигателя 1 соединена через двухфазный коммутатор 27 с первым силовым выводом однофазного коммутатора 26 и с мостовым тиристорным инвертором 5, вторая фаза статорной обмотки асинхронного электродвигателя 1 соединена через двухфазный коммутатор 27 с вторым силовым выводом однофазного коммутатора 26 и с вентильным

1О

55 преобразователем 2. Управляющие выводы трехфазного 25, однофазного 26 и двухфазного 27 коммутаторов связаны двуcTGpoHними связями соответственно с первым, вторым и третьим управляюгцими выводами блока 24 управления коммутаторами и одно(ТОРОННИМИ СВЯЗЯМИ С ПЕРВЫМ, BTOPbIM И третьим Входами первого блока !7 разрешения л(равления моментом.

Кроме того, управляющие выводы трехфазного . !5 и однофазного 26 коммутаторов подключень< соответственно к первым и вторым Входам второго блока 18 разрешения управления моментом, блока 21 разрешения управле гия скоростью и блока 23 запрета сигналов. ПервыЙ выход блока 22 задания режимов работы подключен к первому входу блока 20 управлсния сигналом обратной связи по скорости, второй выход блока 22 подкгпочен к первому входу блока 24 управления коммутаторами и к третьему входу блока 21 разрешения управления скоростью, третий выход блока 22 подключен к четвертому входу первого блока 17 разрешения управления моментом, к первому управляю(цему входу первого блока 13 ограничения, к третьему входу блока 23 запрета сип(алов и к второму входу блока 24 управления коммутаторами, четвертый выход блока 22 подклкгчен к четвертому входу блока 23 запрета сигналов, K третьему входу второго блока 18 разрешении управления моментом и и третьему входу блока 24 управления коммутаторами, пятый выход блока 22 задания режимов р«богы подключен и пятому входу блока 23 запрета сигналов, к четвертому

Входу блока 24 управления коммутаторами и к второму управляюгцему входу первого блока 13 ограничения. Пятый вход первого блока 17 разреше!."ия управления моментом и четвертыи вход второго олока 18 разрешения управления моментом обьединены и подключены к ьыходу задатчика 29 момента, а выходы первого 17 и второго 18 блоков разрешения управления моментом объединены и соединены с первым входом второго блока 6 сравнения, второй вход которого по,включен к выходу датчика 7 момента. Первый и второй выходы блока 23 запрета сигналов подключены к второму и третьему входам блока 20 управления сигналом обратной связи по скорости, четвертый вход которого подключен к выходу датчика 6 скорости, пятый вход -- к выходу блока 21 pàçð< øåíè5I управления < коростью и к IIEpE<îìó входу третьего блока !9 сравнения, а выход — к второму входу третьего блока 19 сравнения, четвертый вход блока 21 разрспнния у:.(pàIIëåíè5(скоростью подключен к задатчику 28 скорости.

Е>лок 17 разрешения управления моментом пропускает си(нал управления с задатчик« 29 момента на второй олок 16 сравнения в режиме самовозбу>кдения асинхронно1246326

3 го электродвигателя 1, а блок 18 разрешения управления моментом — при нормальной схеме включения асинхронного вентильного каскада.

Сигналы с выходов блока 22 задают следующие режимы работы электропривода: с первого выхода — торможение на выбеге (AO), с второго выхода — двигательный режим (м4), с третьего выхода — генераторный режим с самовозбуждением асинхронного двигателя (I ), с четвертого выхода -- геператорный режим при нормальной схеме включения (I,), с пятого выхода — динамическое торможение (Т).

Электропривод работает следующим образом.

При включении питания в схему управления или прн наличии управляю!цеfo cHI нала на первом выходе блока 22 задания режимов работы двухфазный коммутатор 27 включен и угол р управления мостовым тиристорным инвертором 5 равен минимальной величине 3 = )ьДля работы электропривода в режиме стабилизации скорости блок 22 задания режимов работы устанавливают в положение, при котором имеет место сигнал на втором его выходе (а j. При этом через блок 24 включается трехфазный коммутатор 25, 1103,кл!очая статор асинхронного двигателя к сети и разрешая блоку 21 пропустить сигнал управления U на вход регулятора 12 скорости. Величиною U (задается нужная скорость привода. Если первоначальный режим электропривода — генераторнь!й в нормальной схеме включения выше синхронной скорости, блок 22 задания режима работы ставят в положение управляющего сигнала на четвертом выходе (I«). В этом случае также через блок 24 замыкается коммутатор 25, запитывая двигатель 1 и разрешая блоку 18 пропустить сигнал управления U > на вход регулятора 11.мо.мента. .Из-за наличия на входе блока 20 комбинации сигналов у, dh30 у,, где Y» = 1а.ч1; Y ——

= Тб K A K»; Д вЂ” выходной сигнал блока 21, К», К, Кз — логические сигналы на выводах блока 24 управления коммутаторами

25 — 27 соответственно, блок 20 не пропускает сигнал U(; и нужный момент привода задают величиною Ц (. Блок 13 в двигательном режиме и генераторном режиме при нормальной схеме включения ограничивает максимальный угол управления инвертором

5 на уровне (=90 эл. град.

При необходимости первоначального включения электропривода в генераторный режим работы с самовозбуждением асинхронного электродвигателя блок 22 задания режимов работы выставляют в положение управляющего сигнала на третьем выходе (1,„) . Процесс самовозбуждения осуществляется ограничением угла управления в блоке 13 на уровне р =p««93 эл. град., 25

55 благодаря чему ннвертор 5 на начальный период самовозбуждения переводится в выпрямительный режим, подпитывая обмотку статора выпрямленным током ротора, à llocле развития процесса самовозбуждения инвертор 5 вновь переводится в инверторный режим. При этом сигналом с блока 24 включается коммутатор 27 H отключается коммутатор 26, разрешая блоку !7 пропустить в схему регулирования сигнал задаш(я моменTd U3 B случае необходимости перехода из двигательного режима работы в генераторный в нормальной схеме включения привода на скорости выше синхронной последовательность работы схемы следующая.

Блок 22 задания режимов работы переводится в положение управляющего сигна;!а на четвертом выходе (1«), при этом закрываются блок 21 сигналами W,, К,, К, и блок

20 сигналами Y, Y, Д, после чего блок !8 разрешает пропустить сигнал Uy„на регулятор !1 момента. Прн эгом коммутаторы 25 и 26 включены, а коммутатор 27 отключен, состояние блока !3 не меняется.

Прп обратном переходе из генераторного режима (1„,) в двигателы!ый (мз) необходиBhIcT3 BHTb !. „, =- О, 3 0.10к 2 33il.3HHH режимов работы перевести н положение управляющего сигнала 1!а втором выходе (ж ). Тогда импульсы управления сетевым

HIIBPpT0p011 5 . x0;IsIT 113 !ьм„н . 13K,110(I310TcB блоки 20 и 21 и разрешают нзмснениеч Uyc установить необходим к1 скорость привода.

Состояние блока !3 и коммутаторов 25--27 не меняется. Коммутаторы 25 и 26 включены, а коммутатор 27 отключен.

Переход из двигательного режима в генераторный при самовозбуждении асинхронной машины следующий.

Блок 22 задания режимов переводят в 110ложение управляющего сигнала на третьем выходе (1, „). При этом блок 13 ограничения выставляет ограничение .Ф„„„», = 93 эл. град., закрываются б.!Окн 20 и 21, управляющие импульсы устанавливаются в.В.(,4, выкл1очается коммутатор 25 и включается кочмутатор 27, 3 при спадании Id до нуля выключается коммутатор 26 и изменением Uz можно уcT3113BiIHBÇTü нужный момент двигателя.

Обратный переход нз генераторного режима с самовозбужl» нисм в дви!.ателы!ый осуществляется так.

Блок 22 задания режимов переводят в положение управля!ощего сигнала на второч

В ы ходе (&p ), О, 1 О к 1 3 ! е р е вод! I т с я I! 1 0 г р;lничение - = В(=-90 эл. град., управляющие импульсы блока 8 смещактгся н;(.в нн, включается коммутатор 26, при cliff.f3IIHII тока 1(до нуля отключается коммутатор 27 и при включении коммутатора 25 выходные сигналы блоков 20 н 21 позволяют устанав1246326

Форму а и 00р()) нии

5 ливать нужную скорость электродвигателя изменением U>(..

При переходе из двигательного режима в режим динамического торможения с самовозбуждением асинхронного электродвигателя блок 22 задания режимов устанавливают в положение управляющего сигнала на пятом выходе (Т), блоки 21 и 20 в начале закрываются, блок 13 переводится на ограничение Pw < = 93 эл. град., управляющие импульсы на выходе блока 8 сментак>тся на И(,, отключается коммутатор 25, включается коммутатор 27, потом отключается коммутатор 26 сигналом Уу, открывается блок 20, который реверсирует полярность

U . Торможение идет в режиме токоограничения до тех пор, пока U(не станет равным нулю, далее сигналом от блока 24 отключается коммутатор 27.

Переход в двигательный режим из динамического торможения осуществляется переводом блока 22 задания режимов работы в положение управляющего сигнала на втором выходе (ж,), блок 13 переводится на

)!) (ак,= 90 эл. град., блок 20 закрывается, управляющие импульсы блока 8 смещаются на )))»),, включается коммутатор 26 и при достижении I нуля отключается коммутатор

27 и включается коммутатор 25, открываются блоки 20 и 21 и появляется возможность с помощью. U> управлять скоростью двигателя.

При переходе из генераторного режима с самовозбуждением асинхронного двигателя в динамическое торможение и обратно изменяется только источник задания тока, а коммутаторы 25 — 26 не переключаются.

Т.е. Ири динамическом торможении работает сигнал U (блок 20 открыт и реверсирует сигнал обратной связи по скорости), а при генераторном режиме с самовозбуждением работает Uz„.

Для реализации отключения электродвигателя 1 в режиме выбега блок 22 задания режимов работы переводят в положение yiIравляющего сигнала на нервом выходе (AO).

При этом закрываются блоки 20, 21, 7 и 18, управляющие импульсы блока 8 смещаются на >э)л, причем при переходе из двигательного режима и генераторного режима выше синхронной скорости при нормальной схеме включения отключается коммутатор 25, а при переходе из генераторного и тормозного режимов при самовозбуждении асинхронного двигателя при 1(. = 0 отключается коммутатор 27, затем включается коммутатор 26 и привод останавливается.

Для создания режима стабилизации тока необходимо коэффициент усиления регулятора 11 сделать единичным. Так как коммутаторы 26 и 27 отключаются в бестоковую паузу, их габариты уменьшаются.

Использование предлагаемого электропривода позволяет стабилизировать момент двигателя на скорости ниже синхронной и!

О

25 зс

Осу)цсств.1ять э(р(!)(>КтиH l(i(т01)мОж(>" !(УCTbi.()BKH.

Эз!Сктрос(ри вод li(. p(ме): !Ого тока, с >держащий асинхронный э ICKfpoa»H13TeTb с фазным ротором, В ротор ую цеш которо!о включс!1 Венти IbHhlй преобразователь, цепь

Выпрям.цн(югO тока которого через сглаживающий дроссель и датчик тока соединсна с мостоьч>1м тпристорным инвертором, ведомым сетью, датчик момента и датчик скорости, соединенные с валом электродвигателя, систему ре v 1HpoB3HHH, Вклlочаюlцуlo B ссбя блок импульс)г(>-фазового управлении.

ВЫХОДЫ !ХОТОРОГО ПОДКЛЮHCIIbl К ПРЗB;IHК)шим Входам мостОВОГО THPHcToP11010 инве1)тора, а Вход соедп)!О(! с Выходом и.: ока pcry, iH1)()BLiiiiiH тока, Bxo;L 1(0 I ОРОГО чеРсз 1101) i)hlil с)лок сравнения соединен с Выхо.)3)!и регуляторов момента H скорости и с гыхсдом датчика ТоКВ, блоки Ограни !е! Ия, Вк,!10)сппые В цепи 06P3THblx свЯз(. и ()локя РОГx.iHPOBBHия тока и регулятороп момс!Ггя и скорости, при чем регулятор момента Входом !Н>дклк>чен к выходу второг0 блока сравнения,;i регулятор скорости Входом подсое !инсн к выхо.lx третьего блока сравнения, отличи)О(ци!((:я тем, что, с целью стабилизации х!Ох)eiii;i i,3 сКоросТН ниж. Синхронной 1 iloi)bill!(ния э(1>фСКТИВНОСТИ ТОР.,IОЖС НИЯ В Н(I О Р 1С Еill l одпофазный, двухфазный и трехфазный коммутяторь!, б10к управления кох!м ) ТНТор3>1Н, блок задания режимов работы, псрвый H;IToрой блоки разрешения управления моментом, блок разрешсния управления скоростью. блок запрета сигналов и блок управления

ОбраТНОй связи IIO CKÎpOCTH. датчик скорости и задятчик момента, трех— фязньгй коммутатор снабжен Выводами для подключения к трехфазнох!) Источнику переменного тока, 3 выход трехфаз!Гого к()ммутатора подключен к фазам статорной обмотки асинхронного электродвигателя, первая фаза ст!!торнОЙ 00\!Отки 3cHllxpoilh() э.!ОKтродвигятсля соединена через двухфазный комMóò3TÎр с первым силс>вым Выводом Однофазного коммутатора и с мостовым тиристорным и1::вертором, вторая фаза статорной обмотки асинхронного электродвигателя соединена через двухфазный коммутатор с вторым силовым выводом однофязпого коммутатора и с венти IbHbixi преобразователем, управля о(цис выводы трехфазного. однофазiloI o и двух(1)язпого коммутаторов связянь двусторон(шми связями соответственно с первым, вторым H третьим упрявляюц.ими

Выводами бл(п(я управления коммутаторами и односторон!!Нми связями с первым, вторым и третьим входами псрвогo i);IOK3 разре!НеHHH управления моментом, х прявляк>щие ьч>lводы трехфазного и однофазногO кох!х!утяторов подключены к первы "1 и B>орым входам

1246326

Составитель С. Позднуков

Рслактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Заказ 40I8/53 Траж 63! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 второго блока разрешения управления моментом, блока разрешения управления скоростью и блока запрета сигналов соответственно, первый выход блока задания режимов работы подключен к первому входу блока управления сигналом обратной связи по скорости, второй выход блока задания режимов работы — к первому входу блока управления коммутаторами и к третьему входу блока разрешения управления скоростью, третий выход блока задания режимов работы — к четвертому входу первого блока разрешения управления моментом, к первому управляющему входу первого блока ограничения, к третьему входу блока запрета сигналов и к второму входу блока управления коммутаторами, четвертый выход блока задания режимов работы — к четвертому входу блока запрета сигналов, к третьему входу второго блока разрешения управления моментом и к третьему входу блока управления коммутаторами, пятый выход блока задания режимов работы — к пятому входу блока запрета сигналов, к четвертому входу блока управления коммутаторами и к второму управляющему входу первого блока ограничения, пятый вход первого и четвертый вход второго блоков разрешения управления моментом объединены и подключены к задатчику момента, а выходы первого и второго блоков разрешения управления моментом объединены и соединены с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика момента, первый и второй выходы блока запрета сигналов подключены к второму и третьему входам блока управления сигналом обратной связи по скорости, четвертый вход которого подключен к выходу датчика скорости, пятый вход — к выходу блока разрешения управления скоростью и к первому входу третьего блока сравнения, а выход — к второму входу третьего блока сравнения, четвертый вход блока разрешения управле20 ния скоростью подключен к задатчику скорости.