Частотно-регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства . Целью изобретения является повышение точности в переходных режимах за счет предотвращения накапливания сигнала ошибки по частоте вращения. Цель достигается введением в частотно-регулируемый злектропривод управляемого ключа 17, дискриминатора 18 режима работы и блока 19 задержки. В результате предотвращается накапливание ошибки в регуляторе 9 частоты вращения при переходе из тормозного режима в двигательный и из двигательного в тормозной, исключаются динамические броски тока и опрокидывание двигателя 1. Для зтого блок 19 формирует команды для размыкания ключа 17 в моменты перехода двигателя 1 из одного режима в другой в функции дискриминатора 18 на время, равное полупериоду заданной частоты вращения . 5 ил. с сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) < 1) 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СлР 3

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1334347 (21) 4093782/24-07 (22) 28.07.86 (46) 30.01.88. Бюл. У 4 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного объединения"X3M3" (72) М.А.Гинзбург, Б.Е.Калашников и И.И.Эпштейн (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Автор кое свидетельство СССР

У !334347, кл. Н 02 P 1/42, 1986. (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства. Целью изобретения являетсл повышение точности в переходных режимах эа счет предотвращения накапливания сигнала ошибки по частоте вращения.

Цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод управляемого ключа 17, дискриминатора 18 режима работы и блока 19 задержки.

В результате предотвращается накапливание ошибки в регуляторе 9 частоты вращения при переходе иэ тормозного режима в двигательный и из двигательного в тормозной, исключаются динамические броски тока и опрокидывание двигателя 1. Для этого блок 19 формирует команды для раэмыкания ключа 17 в моменты перехода двигателя 1 из одного режима в другой в функции дискриминатора 18 на время, равное полупериоду заданной частоты вращения. 5 ил.

70710

1 13

Изобретение относится к электротехнике, м,,кет быть использовано для автоматического управления посредством тиристорных преобразователей частоты на о-.нове автономных инверторов тока регулируемыми асинхронными электроириводами машин и механизмов в раэличньгх отраслях народного хозяйства и является дополнительным к авт. св. Ф 1334347.

Целью изобретения является повышение точности в переходных режимах за счет предотвращения накапливания сигнала ошибки по частоте вращения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг. 2 — схема узла коррекции частоты; на фиг. 3 схема формчрователя логического сигнала заданного тока; на фиг. 4 — схема блока задержки; на фиг. 5 — пример выполнения узла дифференцирования.

Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный короткозамкнутый двигатель 1 (фиг. 1), подключенный к преобразователю 2 частоты на основе автономного инверто;. а тока с двумя управляющими входами 3 и 4 для тока и частоты соответ гвенно, датчики фазных то:ол 5 и »апряжений 6, блок 7 задания ч.-г1 .".ь. вращения, элемент 8 :равнения, по:.ле „овагельно соединенные регуля р 9 частоты вращения и блок 10 управления током, выходом соедин нный с управляющим входом 3 для тока преобразователя 2 частоты, блок 11 управления частотой с формирователем 12 сигналов потокосцеплений, входы которого образуют первый 13 и í"opoA 14 входы блока il управления частоты, соединенные соответственно с выходами датчиков фазных напряжений 6 и токов 5, и с узлом 15 коррекции частоты, первый вход которого соединен с выходом формирователя 12 сигналов позокосцеплений, второй вход соединен с вторым входом 14 блока управления частотой, третий вход узла 15 коррекции частоты образует третий вход 16 блока 11 управления частотой, соединенный с выходом блока 7 задания частоты вращения и с первым входом элемента 8 сравнения. а выход узла 15 коррекции частоты образует выход блока 11 управление частотой, соединенный с управляющим входом 4 для частоты преобразователя 2 часто5

30 35

i-„5 ты и с вторым входом элементе 8 сравнения.

В частотно-регулируемый электропривод введены управляемый ключ 17, дискриминатор 18 режима работы и блок 19 задержки с. двумя входами, а узел 15 коррекции частоты снабжен дополнительным четвертым входом 20, объединенным с первым входом блока 18 задержки и подключенным к выходу дискриминатора 18 режима работы. При этом второй вход блока 19 задержки подключен к выходу блока 7 задания частоты вращения, выход блока 18 задержки подключен к управляющему входу управляемого ключа 17, соединяющего своими выводами выход элемента 8 сравнения и вход регулятора 9 частоты вращения, выход которого подключен к входу дискриминатора 18 режима работы, Блок 7 задания частоты вращения может быть выполнен в виде любого источника электрического сигнала. Пропорционально-интегральный регулятор 9 частоты вращения выполнен на основе операционного усилителя. Блок 10 управления током, представляющий функциональный преобразователь, может быть выполнен на основе операционного усилителя, охваченного нелинейными обратными связями с использованием резисторов и диодов.

Узел 15 коррекции vd тоты содержит ключевой регулятор, выполненный на операционном усилителе 21 (фиг.2) с. резисторами 22 — 24 и управляемыми ключами 25 и 26 во входной цепи и в цепи обратной связи, элемент 27 логического сравнения, формирователь

28 логических сигналов заданного тока и формирователь 29 логических сигналов фактического тока. Выходы фогмирователей 28 и 29 подключен. к входам элемента 27 логического сравн — ния, выходы которогс соединены с управляющими входами ключей 25 и 26.

Формирователь ?8 логического сигнала заданного тока содержит шесть компараторов 30-35 (, иг. 3) и тги управляемых ключа 36-- 38, управляющие вход"; =.QT.:ýðûõ обьединены и образуют управляющий вход фс рмирова-еля 28.

Выходы ксмпараторов 0-35 поп.1рно подключены к выводам сoотвегствующих унравчяемых ключей 36-38.

Блок 19 задержки содержит инте;рагар 39 (фиг. 4) на ос;ове операционного усилителя, ахн, « -.нный по цепи

Частотно-регулируемьп1 . .лектропривод может Работать в Лнух режимах— в двигательном и тормозном. Каждому режиму соответствует определенная полярность выходного сигнала регулятора 9 частоты вращения (например.

3 137071 обратной связи управляемым ключом 40, узел 41 дифференцирования, выходом подключенный к управляющему входу ключа 40, и компаратор 42, одним входом соединенньп с выходом интегратора 39, а другим — с источником смещения Е.

Узел 41 дифференцирования содержит инвертор 43 (фиг.5), две резисторнодиодные цепочки 44 и 45 и раздели- 10 тельные диоды 46 и 47, подключенные к базе транзистора 48.

Дискриминатор 18 режима работы представляет собой нуль-индикатор на основе операционного усилителя с логическим выходным сигналом, который изменяется в зависимости от знака выходного сигнала регулятора 9 частоты вращения.

Частотно-регулируемый электропри- 20 вод работает следующим образом.

Выходной сигнал а блока 7 задания частоты вращения поступает на вход 16 блока 11 управления частотой, в уз- 25 ле 15 коррекции которого преобразуется в сигнал ы выходной частоты преобразователя 2 частоты. Сигналы и и Ы сравниваются в,элементе 8 сравнения, на выходе последнего вьделяется сиг- 30 нал ошибки, который через замкнутый в установившемся режиме работы электропривода управляемый ключ 17 поступает на вход регулятора 9 частоты вРащения. Выходной сигнал Регулятора 9 частоты вращения (сигнал момента двигателя 1) в блоке 10 управления током с помощью функционального преобразователя, реализующего зав симость момент-ток двигателя, преобра- 40 эуется в сигнал задания выходного тока преобразователя 2 частоты. Преобразование сигнала Ю задания частоты вращения в сигнал д выходной частоты преобразователя 2 осуществляется в узле 15 коррекции частоты за счет работы управляемых ключей

25 и 20 (фиг. 2) ключевого регулятора на осiloBp операционного усилителя

21 под воздействием корректирующих логических сигналов Б (больше) и М (меньше) с выхода элемента 27 логического сравнения. Сигнал Б замыкает ключ 25, способствуя увеличению сигРегулято- 55 ра относительно входного сигнала я, сигнал М замыкает ключ 2b, способствуя ;меиьшению сигнала оС относительно сигнала и>. о 4

В элементе 27 логического сравнения сравниваются логические сигналы заданного I тока и фактического I тока с выходов соответствующих формирователей 28 и 29 и выделяется сигнал фаэовой ошибки, определяющий отклонение фактического фазового угла между векторами тока и потокосцепления двигателя 1 от заданного значения. Если указанный угол меньше заданного, на выходе элемента 27 логического сравнения вьделяется сигнал Б, при этом сигнал М и, следовательно, выходная частота преобразователя 2 увеличиваются, фазовый угол между векторами тока и потокосцепления двигателя 1 тожу увеличивается. Если фактический угол больше заданного, элемент 27 логического сравнения выделяет сигнал

М, обеспечивающий уменьшение сигнала сС выходной частоты и угла между векторами тока и потокосцепления двигателя.

Изменение сигнала оС на выходе блока 11 управления частотой приводит к изменению сигналов на выходе регулятора 9 частоты вращения, блока 10 управления током, выходного тока преобразователя 2 частоты, электромагнитного момента двигателя 1. Изменение сигналов управления током и частотой преобразователя происходит до тех пор, пока сигнал g выходной частоты не станет равным сигналу Q задания частоты вращения при равенстве фактического фазового угла между током и потокосцеплением двигателя заданному значению (сигналы Б и M отсутствуют).

Логические сигналы I фактического тока двигателя 1 вырабатываются формирователем 29 узла 15 коррекции частоты из выходных сигналов датчиков 5 фазных токов. Логические сигналы заданного тока вырабатываю.-,ся формирователем ?8 (фиг. 3) узла 15 коррекции частоты из сигналов потокосцеплений, которые, в свою очередь, вырабатываются формирователем 12 сигналов потокосцеплений блока 11 управления частотой из выходных сигналов датчиков фазных токов 5 и напряжений 6.

1370710 положительный в двигательном режиме и отрицательный в тормозной) и знак фазового угла между векторами тока и потокосцепления двигателя (положительный в цвигательном режиме и отрицательный в тормозном), Соответственно этому в формирователе 28 вырабатываются две группы логических сигналов I заданного тока — одна на

> выходах компараторов 30, 32 и 34 для двигательного режима, другая — на выходах компараторов 31, 33 и 35 для тормозного режима. Та или другая группа логических сигналов I подключается к выходу формирователя 28 с помощью переключателей 36 — 38, управляемых сигналом 114 знака момента, поступающим на вход блока 11 управления частотой с выхода дискриминатора 18 режима работы, подключенного к выходу регулятора 9 частоты вращения.

При переходе электропривода из двигательного режима в тормозной элемент 27 логического сравнения вырабатывается сигнал Б, вследствие чего устанавливается неравенство <>I > Q изменяется полярность сигнала на выходе регу ятора частоты вращения 9 и логического сигнала ><> на выходе дис-! криминатора 18 »о.úèì;», переключаются переключате<г 36 — 38 формирователя 28 логич .=ккх сиг налов заданного тока, фаза сигналов I на входе элемента 27 логического сравнения скачком изменяется в сторону отставания на угол, близкий к рад, что приводит к выделению íà его выходе сигнала фазовой ошибки М длительностью также примерно » рад, что соответствует требуемому изменению сигнала<>, выходной частоты преобразователя и фазы логического сигнала I фактичес P кого тока. Однако под действием выделенного при переключении режима переходного сигнала 1"1 вновь меняется полярность вь»ходнсг<> сигнала регулятора 9 частоты вращения, изменяется логический сигнал 1<> на выходе дискриминатора 18 режима, имеет место обратный скачок фазы сигнала I, повторное переключение дискриминатора режима и т.д., ч о не соответствует фактиче<.кому тормозному режиму электропривода и приводит к броскам тока двигателя и его неустойчивой работе.

Длительн >оть переходного процесса

f0

f5

55 затягивается, возможно опрокидывание двигателя.

При переходе электропривода иэ тормозного режима в двигательный имеет место аналогичный процесс.

Таким образом, сигнал, вырабатываемый элементом 27 логического сравнения при изменении режима работЫ электропривода, является сигналом дополнительной ошибки для регулятора 9 частоты вращения, ухудшающим качество переходных процессов. С целью предотвращения этого при изменении режима работы электропривода на время, приблизительно равное полупериоду заданной частоты вращения двигателя, размыкается управляемый ключ

17 на входе регулятора 9 частоты вращения, не пропуская на его вход сигнал дополнительной ошибки. Ключом 17 управляет блок 19 задержки, формирующий в моменты изменения режима работы электропривода сигнал длительностью около >< рад текущей частоты, размыкающий ключ 17.

В блоке 19 задержки в установившемся режиме под действием сигнала ы, ксьденсатор интегратора 39 заряжен до максимального напряжения, ключ 40 разомкнут, на выходе компаратора 42 формируется сигнал замыкания ключа 17,, При >»эменении логического сигнала и» дискриминатора 18 режима из "0" в "1" либо наоборот узел 41 дифференцирования формирует кратковременные сигналы замыкания ключа 40, в результате чего конденсатср интегратора 39 разряжается дс нуля, ксмпаратор 42 переключается и формирует сигнал размыкания ключа 17. По окончании сигнала с выхода узла 41 дифференцирования ключ 40 размыкается и конденсатор интегратора 39 начинает заряжаться током, пропорциональным <-.нгналу (,>,.

При достижении выходкзгс напряжения интегратора величины Е llапряжения сме<це:<ил ксмпаратср 42 всзв1>.»:<ается в исходное ссгт<>ян>»е jt ключ 17 замыкается. В1 «мн заряд» кл>»д< ><са < ора интегp". 1сра обрат>« пр »сркисналько ве>«<чи>»е сиг a:j- » U,, а параметры выбракы тлк, чтобы ;ко примерно равня. <>сь длительности пс I,;1< р <ода заданк и частоты.

Таким образом, введ кке в частотно-рог.>.лируемь<й электрслривод управляемого ключа, »»клк>че>п .» o между Bbj ходом эл<»мс нта ср; j»<, к> я и входом

137071 регулятора частоты вращения, дискри-, минатора режима работы и блока задержки, вьп, дом соединенного с управляющим входом ключа, позволяет повысить качество работы электропривода в переходных режимах за счет того, что при изменении режима регулятор частоты вращения не накапливает сигнала переходной ошибки.

Формула изобретения

Частотно-регулируемый электропривод по авт. св. 9 1334347, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью 15 повьппения точности в переходных режимах эа счет предотвращения накаплио 8 вания ошибки по частоте вращения, введены управляемый ключ, дискриминатор режима работы и блок задержки с двумя входами, а узел коррекции частоты снабжен дополнительным четвертым входом, объединенным с первым входом блока задержки и подключенным к выходу дискриминатора режима работы, при этом второй вход блока задержки подключен к выходу блока задания частоты вращения, выход блока задержки подключен к управляющему входу управляемого ключа, включенного между элементом сравнения и регулятором частоты вращения, выход которого подключен к входу дискриминатора режима работы.

Составитель А.Жилин

Редактор Е,Копча Техред М.Ходанич Корректор В. утяга

Закаэ 425/52 Тирах 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г.укгород, ул.Проектная, 4