Частотно-регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных областях промьшшенности, в частности на транспортных средствах . Целью изобретения является повьшение интенсивности и снижение времени торможения. Указанная цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод регулятора 14 тока торможения, датчика 15 тока торможения, блока 16 управления регулятором 14. Регулятор 14 включен между средним выводом резистора 8 торможения и выходом инвертора 2, а его управляющий вход соединен с выходом блока 16. Входы блока 16 подключены к выходам датчика 15, блока 10 задания режимов работы, датчика I3 потока и датчика 7 частоты вращения . Электропривод позволяет увеличить тормозное усилие во всем частотном диапазоне, уменьшить износ частей механического тормоза. 2 ил. г . t (П d to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5р 4 Н 02 P 3/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Хр -...

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "., К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4045254/24-07 (22) 24.02.86 (46) 23.07,87. Зюл. У 27 (71) Московский энергетический институт и Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода "Электротяжмаш" им. В.И.Ленина (72) В.И.Андерс, М.Г.Колобов, А,А,Богатин, А.В.Прокопович, ЮИ.Гу севский, В,Г.Грапонов, В.А.Лопатин и A.Ä.Còåïàíîâ (53) 62-83:621. 316 ° 719.3(088.8) (56) Патент ФРГ В 1763871, кл. Н 02 P 3/22, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 661706, кл. Н 02 P 3/22, 1979.

Степанов А.Д. и др. Электрические передачи переменного тока тепловозов и гаэотурбоводов. - M, Транспорт, 1982 ° с. 136, рис. 3 ° 11.

„„SU„„1325653 А1. (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике.и может быть использовано в различных областях промышленности, в частности на транспортных средствах. Целью изобретения является повышение интенсивности и снижение времени торможения. Укаэанная цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод регулятора

14 тока торможения, датчика 15 тока торможения, блока 16 управления регуляторои 14. Регулятор 14 включен между средним выводом резистора 8 торможения и выходом инвертора 2, а его управляющий вход соединен с выходом блока 16. Входы блока 16 подключены к выходам датчика 15, блока

10 задания режимов работы, датчика

13 потока и датчика 7 частоты вращения. Электропривод позволяет увели-. чить тормозное усилие во всем частот ном диапазоне, уменьшить износ частей механического тормоза. 2 ил. г

1325653

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в различных областях промьпиленности и транспорта, в ча тности на транспортных средствах с асинхронными короткозамкнутыми двигателями и инверторами.

Цель изобрЕтения — повышение интенсивности и снижение времени торможения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема частотно-регулируемого .электропривода; на фиг. 2 — его тормозные характеристики.

Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель 1 с короткоэамкнутым ротором, статорная обмотка которого подключена, к инвертору 2, вход которого соединен с управляемым выпрямителем 3 (регулятором напряжения, фиг, 1), блок 4 управления регулятором напряжения в режиме "Тяга" и "Торможение" асинхронного двигателя, блок 5 управления инвертором в режиме "Тяга" и "Торможение", выход которого через сумматор 6 соединен с управляющим входом инвертора 2, второй вход сумматора

6 подключен к датчику 7 частоты вращения, тормозной резистор 8 со средним выводом, подключенный через управляемый ключ 9 параллельно входу инвертора 2, блок 1О задания режимов работы, три выхода которого соединены соответственно с управляющими входами блока 4 управления регулятором

3 напряжения, блока 5 управления инвертором 2 и управляемым ключом 9.

Датчик 11 тока и датчик 12 напряже-. ния соединены с входами блоков 4 и

5 управления регулятором напряжения и инвертором, датчик.13 потока и датчик 7 частоты вращения подключены к другим входам блока 5 управления инвертором 2. Регулятор 14 тока торможения состоит из трех тиристоров, аноды которых объединены H соединены со средним выводом тормозного резистора 8, а катоды подключены к выходам инвертора 2. Электропривод содержит также датчик 15 тока торможения, блок

16 управления регулятором тока тор, можения, составленного из посяедовательно соединенных компаратора 17, управляемого ключа 18, системы 19 управления упомянутыми тиристорами регулятора 14 тормозного тока. Входы комнаратора 12 соединены с датчиком

13 потока и датчиком 15 тока тормо45

I)

4 5

40 женин, включенного в цепь тормозного резистора. 8, а управляющий ключ 18 соединен с дополнительным выходом блока управления режимами Тяга и "Торможение".

Электропривод работает следующим образом.

Блоком 10 задается необходимый режим работы электропривода. В тяговом режиме с блока 10 поступают команды в блоки 4 и 5 управлечия и на управляемые ключи 9 и 18 для структурной перестройки схемы электропривода. При этом в блоке 4 управления регулятором напряжения в режиме "Тяга" и "Торможение" ключом 2О происходит переключение управления регулятором 3 напряжения на режим "Тяга". При этом напряжение асинхронной машины. формируется посредством задания длительности импульсон управления, сформированных в блоке 20 регулирования напряжения в режиме "Тяга" блока 4 управления и поступающих через ключ 21 и систему

22 управления на управляющий вход регулятора 3 напряжения.

Аналогичное переключение происходит в блоке 5 управления инвертором.

Сигнал, пропорциональный частоте скольжения f,,формируется s блоке

23 управления инвертором в режиме

"Тяга", Через ключ 24 он поступает в сумматор 6, где суммируется с сигналом Ер, пропорциональным частоте вращения асинхронной машины 1, сформированным датчиком 7 частоты вращения. На выходе сумматора 6 форми- руется сигнал, пропорциональный ча" стоте инвертора 2 f„, поступающий в систему 25 управления для формирования управляющих импульсов. При этом будет выполняться равенство

f =f p+f где знак "+" соответствует тяговому режиму, а """ — тормозному режиму.

Одновременно управляемый ключ 9 отключает тормозной резистор 8 от сило" вой цепи, а управляемый ключ 18 в блоке 16 исключает подачу импульсов системой 19 управления на управляющие электроды тиристоров, Тяговые и тормозные характеристики частотно-регулируемого электропривода формируются в блоках 5 управления регулято ром 3 напряжения (задание напряжения асинхронного двигателя 1) и инвертором 2 (задание частоты тока статора асинхронного двигателя 1) с помощью

132565

ГГсГ макс

r

Ф

1!! „чсц<с сигналов обратной связи по току, частоте вращения, магнитному потоку и напряжению асинхронного двигателя.

Предельные характеристики также ! формируются блоками 4 и 5, в которых сигналы обратной связи сравниваются с сигналами уставок — передельных величин указанных параметров.

Переход электропривода на тормозной режим осуществляется, как и в тяговом режиме, блоком 10 с помощью структурной перестройки силовой схемы и системы управления.

Г1ри этом с помощью ключа 21 блок

4 управления регулятором напряжения переходит в режим работы от блока 26 регулирования напряжения в тормозном режиме. Этот блок осуществляет возбуждение асинхронного двигателя в начальный момент и поддержание устойчивого самовозбуждения асинхронного двигателя 1 в процессе резисторного торможения.

Ключом 9 тормозной резистор 8 вклю- 25 чается в силовую цепь электропривода.

Одновременно блок 5 управления инвертором с помощью ключа 24 переходит на режим работы от блока 27 управления инвертором в тормозном режиме на вы7 30 ходе которого формируется отрицательный сигнал скольжения.

Замыканием управляемого ключа 18 происходит подключение блока 16 управления регулятором тормозного тока к общей системе управления. 35

Предельная тормозная характеристика М (Е1) и закон изменения напряжения на входе инвертора и магнитного потока в функции частоты Uy(f ) и

1 ф(Е„) изображены на фиг. 2 для случая, если регулятор 14 тормозного тока и блок 16 отсутствуют. Там же показана характеристика тормозного (активного) тока асинхронного двигателя

1 I (f„), соответствующая закону изменения U<(f ) при тех же условиях.

На фиг. 2 изображена также характеристики электропривода при регули ровании тормозного тока с помощью блоков 14 и 16: I!,(Е,) — тормозного ! тока; И (f ) — тормозного момента;

K3(f,) — коэффициента регулятора тормозного тока в функции частоты f

Характеристика М„(f ) соответствует характеристике критического момента асинхронной машины.

От частоты f =0 до f =f происхо1 1 <о дит ограничение магнитного потока

3 ! асинхронного двигателя 1, а на частотах от Е,„ до f „ o 1! HH eHHe по напряжению (асинхронного двигателя или инвертора 2 напряжения), где

f«« — максимальная частота тока статора.

Величина сопротивления К тормозного резистора 8 определяется на основании соотношения где Ud„„„ — максимальное напряжение инвертора на входе;

Iañ — максимальный активный ток

Чака через тормозной резистор

8 при максимальной частоте вращения асинхронной машины.

Максимальное значение тока ограничивается либо допускаемым током инвертора 2, либо наибольшей температурой резистора 8, либо величиной критического момента, имеющего наименьшее значение при максимальной частоте Е„

Для повышения эффективности торможения периодически включают тиристоры регулятора 14 тормозного тока с одновременной подачей продолжительного импульса на все три тиристора. При изменении длительности этих управляющих импульсов эквивалентное тормозное сопротивление R „ плавно меняется от величины R (полного сопротивления резистора 8) до величины, равной

0,5К при постоянно включенных тиристорах регулятора 14.

При этом на компараторе 17 блока 16 управления регулятором тормозного тока сравниваются два сигнала: с датчика 13 магнитного потока U u датчика 15 тормозного тока U . .Каж7 с! дый из этих сигналов характеризует соответственно поток и активную составляющую общего тока асинхронного двигателя. Система управления элек- троприводом в зоне ограничения напряжения поддерживает равенство этйх составляющих. При этом формируется значение тормозного момента асинхронного двигателя 1, близкое к значению критического момента ° Происходит это следующим образом. При частоте лекс и 11„=6„„„, значение магнитного потока

Ф=Ф Этому значению потока будет соответствовать определенное значение активного тока. В этой же точке при отсутствии регулятора 14 тормоэ5 .132565 ного тока величина активной составляющей 1 1 будет определяться в ос(м(ке новном величиной сопротивления тормозного резистора R». С целью увеличения тормозного момента до величины, близкой к максимальному значению, регулятором 14 тормозного тока осуществляется подрегулирование тормозного тока (активного тока), при котором вВ полняется равенство U = 10

Зе(1(м

КЦ, где 1!1, U — сигналы (маке oI (ма(с 1 (ме(ке с датчиков активного тока и магнит"ного потока при максимальной частоте вращения асинхронной машины; К вЂ” коэффициент пропорциональности,-обеспечивающий равенство этих сигналов при частоте f,„„„,. условием получения максимального момента асинхронной машины при посто- 20 янстве напряжения Бе(является его пропорциональность квадрату магнитного потока; М Ф . С другой стороны тормозной момент определяется величиной активного тока I и магнитного потока Ф: М Ф-1 . Следовательно, при формировании характеристики I (f,) по закону изменения потока асинхронной машины Ф(Х ) характеристика тор» ( мозного момента М (f,) будет макси- ЗО мально приближена к характеристике критического момента М (f,). кя

3 отсутствии регулятора 14 тормоз ного тока в области частот, где 11,1-.= const активный ток 1ц=const. С помощью регулятора 14 и блока 16 управления можно изменять величину эквивалентного тормозного сопротивлеК»> ог R» po Oь5 R» H тем самым формировать тормозные характеристики 40 т(При максимальной частоте Х(„ „,перегрузочная способность асинхронной машины определяется л х = "-у-ffMMssó (макс (р, » (макс

3 6 вится больше сигнала с, 15 тормозного тока, 31 о приводит к тому, что с выхода ком»(аратора 17 в систему !9 управления поступает сигнал, разрешающий формирование импульсов управления тиристорами регулятора 14, Тиристоры открываются, и тормозной ток начинает возрастать, Через время

С„„„ сигналы датчиков !3 и 15 становятся равными U =KL . Ha выходе а компаратора 17 при этом сигнал равен нулю„ прекращается подача управляющих импульсов на регулятор 14 системой

19 управления. Через период времени

Т-t весь процесс повторяется. При дальнейшем снижении частоты f; коэффициент заполнения регулятора возрастает, На фиг. 2 точка с — момент, когisa активный ток ?д=21е,е, à К =l. ! Маке

Между точками с и d кривая М (f, ) сформированного электроприводом тормозного момента максимально приближается к характеристике критического тормозного момента М„ (2 ).

При снижении скорости до частоты

f„, тормозной момент продолжает расти за счет увеличения магнитного пори f,

Таким образом, фигура abcdf ограничивает ту дополнительную область значений тормозного момента, которую позволяет получить электропривод.

Изобретение позволяет расширить область действия электрического торможения, уменьшить износ частей механического тормоза, повысить безопасность движения и производительность транспортного средства sa счет увеличения интенсивности и снижения времени торможения, Формула изобретения

При снижении частоты f вступа 1 ет в действие регулятор 14. Его работу характеризует коэффициент заполнения регулятора 14 тормозного тока К =t„„„/Т, где t„„„ — длительность импульсов управления тиристорами регулятора; Т вЂ” период частоты, с которой работает регулятор.При f =f (м(»кс, Кз=О. В процессе снижения скорости сигнал с датчика !3 тока Uy стано50

Частотно-регулируемый электропринод, содержащий асинхронный двигатель, преобразователь частоты, выполненный в виде последовательно соединенных управляемого выпрямителя и инвертора, выход которого соединен со статорной обмоткой асинхронного двигателя, тормозной резистор, подключенный через управляемый ключ к входу инвертора, датчик потока и датчик частоты вращения асинхронноIo двигателя, датчики тока и напряже1325653

Фиа2

Составитель А.Головченко

Редактор Г.Гербер Техред Л.Сердюкова

Корректор Н.Король

Заказ 3122/53 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул.. Проектная, 4;

I ния в цепи питания асинхронного двигателя,- блоки управления выпрямителем и инвертором, сумматор, один вход которого соединен с датчиком частоты вращения асинхронного двигателя, другой — с выходом блока управления инвертором, а выход сумматора связан с управляющим входом инвертора, выходы датчиков тока, напряжения, потока и частоты вращения подключены к соответствующим входам блока управления инвертором,- а входы блока управления выпрямителем соединены с выходами датчиков тока и напряжения, блок задания режимов работы, выходы которого соединены с управляющими входами блоков управления выпрямителем и инвертором и упомянутого ключа, — отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности и уменьшения времени торможения, введены регулятор тока торможения, датчик тока торможения, вкпюченный последовательно с резистором торможения, блок управления регулятором

5 тока торможения, тормозной резистор выполнен со средним выводом, а блок задания режима работы снабжен дополнительным выходом, при этом регулятор тока торможения выполнен в виде трех тиристоров, аноды которых объединены и. соединены со средним выводом тормозного резистора, а катоды подключены к выходам инвертора, — блок управ" лення регулятором тока торможения составлен из последовательно соединенных компаратора, управляемого ключа и системы управления упомянутыми тиристорами регулятора тока торможения, входы компаратора соединены с датчиком потока и датчиком тока торможения, а управляемый ключ соединен с дополнительным выходом. блока Задания режима работы.