Асинхронный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электроприводов с асинхронными электродвигателями . Целью изобретения является повьпиение стабильности частоты вращения в динамических режимах. За счет введения в электропривод задатчика 8 скольжения, релейного элемента 9, идентификатора 10 состояния электродвигателя , блока 11 ограничения токов статора,и выполнения статического преобразователя 2 частоты с тремя управляющими входами в системе организуется скользящий режим, что позволяет осуществить адаптацию управления как к изменяющимся в процессе работы параметрам самого электропривода, так и к неконтролируемым возмущениям, чем достигается стабилизация частоты вращения электродвигателя с высокой точностью . 1 ил. а S сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„:ä 365328 А1 (5g 4 Н 02 P 5/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4080144/24-07 (22) 16.05.86 (46) 07.01.88. Бюл. N - 1 (71) Московский текстильный йнститут им. А.Н.Косыгина (72) В.И.Уткин, Н.Е.Костылева, С.А.Бондарев, А.В,Рудев, Ю.Д.Румянцев и Е.Н.Сидорова (53) 621.316.718.5(088.8)(56) Чиликин М.Г. и Сандлер А.С. Общий курс электропривода. — M. Энергоиздат, 1981, с. 256, рис. 6, 11.

Эпштейн И.И. Автоматизированный привод переменного тока. — М.: Энергоиздат, 1982, с. 31, рис. 1.14. (54) АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электроприводов с асинхронными электродви- . гателями. Целью изобретения является повышение стабильности частоты вращения в динамических режимах. За счет введения в электропривод задатчика 8 скольжения, релейного элемента 9, идентификатора 10 состояния электродвигателя, блока .1 1 ограничения токов статора и выполнения статического преобразователя 2 частоты с тремя управляющими входами в системе организуется скользящий режим, что позволяет осуществить адаптацию управления как к изменяющимся в процессе работы параметрам самого электропривода, так и к неконтролируемым возмущениям, чем а

Ф достигается стабилизация частоты вращения электродвигателя с высокой точностью. i ил.

1365328

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электроприводов с асинхронными электродви- 5 гателями.

Целью изобретения является повышение стабильности частоты вращения в динамических режимах.

На чертеже показана структурная 1й схема асинхронного электропривода.

Асинхронный электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, статический преобразователь 2 частоты, датчик 3 токов статора, датчик 4 час- 1. тоты вращения, задатчик 5 частоты вращенияр блок 6 сравнения, сумматор

7, задатчик 8 скольжения, релейный элемент 9, идентифйкатор 10 состояния электродвигателя, блок 11 ограниче 2О ния токов статора. Асинхронный электродвигатель 1 подключен к выходу статического преобразователя 2 частоты. Выход датчика 4 частоты вращения соединен с первым входом идентифика- 25 тора 10 состояния электродвигателя, а выход задатчика 5 частоты вращения соединен с ;первым входом. блока 6 сравнения. Второй вход блока 6 сравнения объединен с первым входом сум- чп матора 7 и подключен к выходу идентификатора 10 состояния электродвигателя. Второй вход сумматора 7 подключен к выходу задатчика 8 скольжения, а выход сумматора 7 соединен с первым управляющим входом статического преобразователя 2 частоты. Выход блока

6 сравнения через релейный элемент 9 подключен к второму входу идентификатора 10 состояния электродвигателя и 4О к второму управляющему входу стати.ческого преобразователя 2 частоты, к третьему управляющему входу которого подключен выход блока 11 ограничения токов статора, входом соединенный с 45 датчиком токов статора.

Повышение стабильности частоты вращения асинхронного электродвигателя достигается за счет организации в электроприводе так называемого

1 скользящего режима, что позволяет получить выходной параметр (частоту вращения электродвигателя) практически независящим от возмущающих воздействий (изменений момента нагрузки, напряжения питания и т.д.) как в статическом, так и в динамическом режимах.

Организация скользящего режима осуществляется воздействием на фазу выходного напряжения статического преобразователя 2 частоты при сохранении средней частоты и направления вращения результирующего вектора напряжения неизменными.

Асинхронный электропривод работает следующим образом.

Уравнения, описывающие асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором в системе координат, вращающихся с угловой частотой р, имеют вид

U=R, I + 1, +jPP,; l 3 (Р

41 = х сР ?. + Тмх мэ

Π— ((М1 X I ) С

1 векторы напряжения статора, тока статора; приведенного тока ротора, потокосцепления статора и ротора соответственно; частота вращения ротора; момент инерции, момент сопротивления;

R R — активные сопро"1У тивления обмотки, статора и приведенной обмотки роторар, I = I + I — вектор тока наМ 1 магничивания, х/„,х /, х — реактивные сопротивления рассеяния статора, I ротора и сопротивление взаимной индуктивности на номинальной частоте.

Проводя соответствующие преобразования и упрощения и полагая x d =

= x d .= О, получим уравнение движения в виде х„ — — — I (U-sing I x

„ 3 В + R м м

X Ld X ) — М j (2) где Ц вЂ” угол между векторами U u I з 13

I„ и U в уравнении (2) Величины скалярные.

Из выражения (2) для упрощенной модели асинхронного электродвигателя следует, что управлять частотой вра— щения электродвигателя возможно, воздействуя на знак произведения U ° sing.

В изобретении управление организовано в виде и Т

2 + 2 SgnZ

Z =ы — и О э г 4

g = 2Г.f, с—

1 при (3) где Sgn Z

-1при Е =ы †(0, заданная частота вращения

3 электродвигателя 1; с(и f„ — фаза и частоты вращения вектора выходного напряжения статического преобразователя 2 частоты.

Тогда уравнение движения (2) принимает вид

1 х<, » и = — — — — -- I U cos.g SgnZ21В,+Рп х2 I2

Д Д м

1 (4) (К, +R)I

» где ч = — — Sgn Z.

Уравнение движения при управлении согласно (3), записанное относительно координаты Z, имеет вид

1 х

Z = м - — — — — — — I U. cos с » х эт R +p х2 ° I2т ш2 Ис х Sgn Z + — — — — — + --. (5) (RÄ+ К,)т В рамках упрощенной модели (2) можно организовать управление частотой вращения асинхронного электродвигателя,при котором Z u Z имеют разные знаки, что и является условием возникновения в системе скользящего режима, характеризующегося инвариантностью выходной координы электропривода с)г к изменяющимся в процессе работы параметрам электропривода и неконтролируемым возмущениям.

При возникновении скользящего режима Z = О и, следовательно, юг= ы

Поскольку реальная система статический преобразователь частоты — асинхронный электродвигатель — датчик частоты вращения (тахогенератор) описывается более сложной системой уравнений, чем к система (1), то скользящий режим организован в контуре, 653? 8 4 включающем идентификатор 10 состояния электродвигателя, блок 6 сравнения и релейный элемент 9. При этом обеспечивается выполнение условия ы = Ы., г где <и выходной сигнал идентификатора 10 состояния электродвигателя.

Идентификатор 10 состояния электродвигателя представляет собой модель объекта (асинхронного электродвигателя 1) в соответствии с уравнением (4) при фиксированных значениях I u

Ц», охваченную отрицательной обратной связью, что позволяет получить рассогласование у = ы — Ы = О с любым г 2 наперед заданным темпом.

Идентификатор 10 состояния электродвигателя может быть описан следующей системой уравнений:

20 - 1 х

ы =- — --= — — I -U cosy Sgn Z—

2 I R + R про о хто 1 2о >2

2 (RÄ+ R)7

М = 12((в мэг)

25 где 1 „и 1 2 — коэффициенты, задаваемые в соответствии с желаемым темпом стремления к нулю рассогласования у, а знаком отмечены величины, относящиеся к идентификатору состояния.

В асинхронном электроприваде сигнал заданной частоты вращения cd, вы35 рабатываемый задатчиком 5, сравнивается с текущим значением частоты вращения д,поступающим с идентификатора 10 состояния. В зависимости от знака сигнала на выходе блока 6

40 сравнения Z = оэ — ы изменяется знак

Ь 2 напряжения управления на выходе релейного элемента 9, подключенного к второму управляющему входу статического преобразователя 2 частоты.

Изменение полярности сигнала управления на данном входе статического преобразователя 2 частоты приводит к инвертированию состояния всех ключей инвертора статического преобразователя 2 частоты, что соответствует переключению фазы напряжения питания электродвигателя 1 на 180

Частота выходного напряжения статического преобразователя 2 частоты

55 формируется как сумйа двух частот 2

2» + fs где f s — частота сигнала на

2н

;выходе задатчика 8 скольжения.

Формула изобретения

Составитель С, Позднухов

Техред М.Дидык Корректор А. Зимокосов

Редактор Г.Волкова

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6654/54

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

13

Датчик 3 токов статора и блок 11 ограничения токов статора необходимы для защиты от перегрузок по току статического преобразователя 2 частоты

1 и исключения возможного насыщения магнитной цепи асинхронного электродвигателя 1. При превьппении максимально допустимого тока статора по сигналу блока 11 ограничения токов закрываются все ключи статического преобразователя 2 частоты.

Таким образом, в электроприводе осуществляется адаптация управления как к изменяющимся в процессе работы параметрам самого элехтропривода-, так и к неконтролируемым возмущениям, что позволяет стабилизировать частоту вращения электродвигателя с высокой точностью.

Асинхронный электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к статическому преобразователю частоты с двумя управляющими входами, датчик токов статора электродвигателя, датчик частоты вращения электродвигателя, задатчик частоты вращения электродвигателя, подклю65328 6 ченный выходом к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому управляющему входу статического преобразователя частоты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты вращения в динамических режимах, в него введены задатчик скольжения, релейный элемент, идентификатор состояния электродвигателя, блок ограничения токов статора, а статический преобразователь частоты снабжен третьим управляющим входом, выход датчика частоты вращения соединен с первым входом идентификатора состояния электродвигателя, выход которого подключен к

20 второму входу блока сравнения, выход которого соединен через релейный элемент с вторым входом идентификатора состояния электродвигателя и вторым управляющим входом статического преобразователя частоты, третий управляющий вход которого подключен к выходу блока ограничения токов статора, входом подсоединенного к датчику токов статора, выход эадатчика скольжения соединен с вторым входом сумматора.