Частотно-регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах общепромышленного назначения . Целью изобретения является повьпвение нагрузочной способности, за счет расширения диапазона регулирования по напряжению. Указанная цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод нелинейного элемента НЕ 17, а операционный усилитель нелинейного блока 13 охвачен цепью из управляемого ключа и узла

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51)4 Н 02 P 7 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н A BT0PCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4015013/24-07 (22) 03.02.86 (46) 29.02.88. Вюп. У 8 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного обьединения "X3M3" (72) И.А.Альтшуллер и И,И,Эпштейн (53) 621.313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1) 748751, кл, Н 02 P 3/22, 1977.

Альтшулер И.А., Шевченко А.С.

Асинхронный тиристорный привод -рольгангов. †.Промышленная энергетика, 1977, И 9, с. 23-25, (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах общепромышленного назначения, Целью изобретения является повышение нагрузочной способности si счет расширения диапазона регулирования по напряжению. Укаэанная цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод нелинейного элемента НЕ 17, а операционный усилитель нелинейного блока 13 охвачен цепью иэ управляемого ключа и узла

1378О03 ограничения. Управляющий вход ключа этой цепи через элемент НЕ соединен с управляющим входом ключа 9 системы 7 управления реверсивным выпрямителем (РВ) 3. В результате замыкания ключа по сигнапу выключения группы l l И

Вперед PB 3 обеспечивает ограничение напряжения на выходе регулятора напряжения до уровня, соответствующего величине напряжения при минимальном угле инвертирования PB 3.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно -регулируемому электроприводу, построенному на основе асинхронного двигате- 5 ля и преобразователей частоты с автономным напряжением и реверсивным выпрямителем, и может быть использовано для механизмов общепромышленного назначения. 1О

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности за счет расширения диапазона регулирования по напряжению.

На фиг.1 представлена функциональ- 15 ная схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг.2 — схема подключения узла ограничителя; на фиг.3 — диаграмма работы реверсивного выпрямителя. 20

Частотно"регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель.1 (фиг.1 }, подключенный к выходам автономного инвертора 2 напряжения, реверсивный выпрямитель 3, подключен- 25 ный выходом через датчик 4 тока и

LC-Фильтр 5 к входу автономного инвертора 2 напряжения, систему 6 управления автоноьв ым инвертором напряжения и систему 7 управления ревер- 30 сивным выпрямителем, выполненную с . блоком 8 фазового управления, ключом

9 управления группой вентилей "Вперед", ключом 10 управления группой вентилей "Назад" и переключателем 11 групп вентилей с двумя входами и двумя выходами, блок 12 задания, под" ключенный выходом к входу системы 6 управления автономным инвертором нвЭто значение определяется из условия коммутационной устойчивости PB 3, Автоколебательный процесс протекает при малых отклонениях от заданных величин. При увеличении нагрузки включается группа "Вперед" и напряжение увеличивается до требуемой величины. Повышается экономичность электрапривода за счет улучшения использования силового оборудования по напряжению. 3 ил. пряжения и к входу нелинейного блока 13, реализующего зависимость амплитуды напряжения статора от частоты и выполненного с операционным усили" телем, регулятор 14 напряжения, первый вход которого подключен к выходу нелинейного блока 13, а второй вход через датчик 15 напряжения подключен к входу автономного инвертора 2 напряжения, регулятор 16 тока, первый вход которого подключен к выходу регулятора 14 напряжения, а второй вход — к выходу датчика 4 тока» Входы переключателя 1! групп вентилей подключены соответственно к выходам датчика 4 тока и регулятора 14 напряжения, выход регулятора 16 тока подключен к входу блока 8 фазового управления, соединенного выходом с входами ключей 9, 10 управления группами вентилей "Вперед" и "Назад".

Управляющие входы ключей 9, 10 подключены к соответствующим выходам переключателя 11 групп вентилей, а выходы ключей 9, 10 подключены к соответствующим управляющим входам реверсивного выпрямителя 3.

В частотно-регулируемый электро-. привод введен элемент НЕ 17, Нелинейный блок 13 содержит операционный усилитель 18 (фиг.2) с резистором 19 на входе и цепью отрицательной обратной связи 20, реализующий требуемую зависимость амплитуды напряжения от частоты. Между выходом и входом операционного усилителя 18

1 включены последовательно соединенные узел 21 ограничения и управпяеьый

1378003

20

55 ключ 22, Узел 21 ограничения выполнен на переменном резисторе 23, подключенном к источнику постоянного напряжения, и отсекающем диоде 24, Управляющий вход ключа 22 через элемент НЕ 17 соединен с управляющим входом ключа 9 управления группой вентилей "Вперед".

В основе работы частотно-регулируемого электропривода лежит следующее.

Рекуперативное торможение двигательной нагрузки обеспечивается переводом реверсивного выпрямителя в режим инвертора, ведомоro сетью (запирание группы "Вперед" и отпирание группы "Назад" ). При этом, если минимальный угол управления выпрямителем с „„„О, то минимальный угол инвертирования, безопасный с точки зрения коммутационной устойчивости ин вер тор а, ведомо го сетью, P „„> 2030 эл.град, При малых значениях тока реверсивного выпрямителя, например в режиме холостого хода двигателя, система автономного регулирования напряжения работает в автоколебательном режиме сканирования с малыми отклонениями тока и напряжения выпрямителя от заданных значений, который обусловлен наличием LC-фильтра, последовательно включенных ПИрегуляторов напряжения и тока при близком к нулю сигнале отрицательной обратной связи по току. Данный режим сопровождается переключением групп

"Вперед" и Назад" управляемого ревер сивного выпрямителя.

Если электропривод работает с предельным напряжением на выходе выпрямителя — для группы "Вперед" (<=0) для группы "Назад" P = 20-30 эл.град, то из-за указанной разницы в углах управления и инвертирования установившиеся значения сигналов обратной связи по направлению для обеих групп оказываются разными. Между тем задание напряжения на входе регулятора напряжения с выхода функционального преобразователя определяется только, заданной частотой автономного инвертора и никак не связано с укаэанным автоколебательным процессом в системе автоматического регулирования.

Вследствие этого ПИ-регулятор напряжения накапливает ошибку, поэтому каждое включение группы "Вперед" и выключение группы "Назад" сопровож1 дается все возрастающим броском тока выпрямителя, что приводит к нарушению работы электропривода и к его аварийному отключению. Для подключения этого явления минимальный угол управления можно задавать из условия М„„ц P „„, однако это приводит к недоиспользованию силового оборудования по напряжению и к уменьшению вращающего момента асинхронного двигателя на высоких частотах, т.е, к снижению экономичности электропривода.

Частотно-регулируемый электропривод работает следующим образом.

Напряжение на входе автономного инвертора 2, пропорциональное его выходному напряжению, стабилизировано системой автоматического регулирования с подчиненным регулированиеМ тока реверсивного выпрямителя 3, которая содержит последовательно включенные регуляторы напряжения 14 и тока 16.

Переменный резистор 23 (фиг.2) выбирают таким образом, чтобы sagaние напряжения на входе регулятора

14 напряжения соответствовало минимальному по условиям коммутационной устойчивости реверсивного выпрямите" ля 3 углу инвертирования Р.

Пусть в исходном- состоянии электропривод работает в соответствии с заданием частоты с выхода блока 12 при минимальном угле управления реверсивным выпрямителем 3, т.е, с максимальным напряжением на статоре асинхронного двигателя 1, Момент нагрузки при этом такой, что согласно фиг.3 сигнал 25 тока реверсивного выпрямителя 3 достаточно большой и система автоматического регулирования работает в устойчивом режиме, На выходе регулятора 14 напряжения— установившийся сигнал задания направления тока "Bnepeg", переключатель

11 группы вентилей формирует сигнал

26 управления группой "Вперед" реверсивного выпрямителя 3. Ключ 22 разомкнут, узел 21 ограничения выходного сигнала операционного усилите. ля 18 не действует.

Если при сохранении сигнала с выхода блока 12 задания момент нагрузки падает, например, до нуля, ток реверсивного выпрямителя 3 может уменыпиться до такой величины, что система автоматического регулирова1378003!

20

55 ния переходит в автоколебательный режим сканирования, который, как отмечалось, обусловлен наличием двух

ПИ-регуляторов и LC-фильтра при малом сигнале обратной связи по току.

На выходе регулятора 14 напряжения возникает знакопеременный сигнал, в в функции которого переключатель 11 группы вентилей попеременно формирует сигналы 26 и 27 (фиг.3) управления группами ."Вперед" и "Назад" реверсивного выпрямителя.

На выходе датчика 4 тока получают знакопеременный сигнал 25. При снятии сигнала 26 управления группой

"Вперед" на входе ключа 9 на выходе элемента НЕ 17 возникает сигнал для замыкания, ключа 22, Узел 21 ограничения через диод 24 шунтирует операционный усилитель 18 и его выходной сигнал 28 снижается, до уровня, заданного резистором 23, соответствующего минимальному углу инвертирования, как показано на фиг.3, При включении группы Вперед и включении группы "Назад" напряжение на входе автономного инвертора 2 уменьшается 3а счет разряда емкости

LC-фильтра 5 до уровня, соответствующего минимальному углу инвертирования реверсивного выпрямителя 3.

При этом благодаря снижению уровня задания напряжения на входе регулятора 14 напряжения до уровня отрицательной обратной связи с выхода датчика 15 регулятор в течение работы группы Назад и пауз между работами групп не накалливает ошибки. Автоколебательный процесс в системе автоматического регулирования протекает при малых отключениях от заданных величин. При увеличении нагрузки, как показано на фиг.3, сигналом 26 включается группа Вперед" и на статоре двигателя 1 напряжение увеличивается до требуемой для обеспечения момента двигателя величины.

Таким образом, введение в частотно-регулируемый электропривод элемент НЕ и введение в состав нелинейного блока, реализующего зависимость амплитуды напряжения от частоты, узла ограничения и управляемого ключа обеспечивает автоматическое ограничение задания напряжения в функции логического сигнала управления реверсивным выпрямителем, благодаря чему в сравнении с известным решеI нием повьппается момент асинхронного двигателя до требуемой величины на высоких частотах.

Формула изобретения

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный к выходам автономного инвертора напряжения, реверсивный выпрямитель, подключенный выходом через датчик тока и LC-фильтр к вхо-, ду автономного инвертора,напряжения, систему управления автономным инвертором напряжения и систему управления реверсивным выпрямителем, выполненную с блоком фазового управления,. ключом управления группой вентилей

"Вперед", ключом управления группой вентилей "Назад" и переключателем групп вентилей.с двумя входами и двумя выходами, блок задания, подключенный выходом к входу системы управления автономным инвертором напряжения и к входу нелинейного блока, реализующего зависимость амплитуды напряжения статора от частоты и выполненного с операционным усилителем, регулятор напряжения, первый вход которого подключен к выходу названного нелинейного блока, а второй вход через датчик напряжения подключен к входу автономного инвертора напряжения, и регулятор тока, первый вход которого подключен к выходу регулятора напряжения, а второй вход — к выходу датчика тока, при этом входы переключателя групп вентилей подключены соответственно к выходам датчика тока и регулятора напряжения, выход регулятора тока подключен к входу блока фазового управления, соединенного выходом с входами ключей управления группами вентилей Вперед и Назад, управляющие входы которых подключены к соответствующим выходам переключателя групп, вентилей, а выходы — к соответствующим управляющим входам реверсивного выпрямителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности эа счет расширения диапазона регулирования по напряжению, введен элемент НЕ, а нелинейный блок, реализующий зависимость .амплитуды напряжения от частоты, снабжен цепью из последовательно соединенных узла ограничителя и управляемого ключа, подключенной

1378003

408. 3

Составитель . АЛилин

Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бутяга

Редактор М.Бандура

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раутская наб, д. 4/5

Заказ 887/53

Гроизводственно-полиграфыческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 между выходом и входом операционного усилителя, при этом управляющий вход названного управляемого ключа через элемент НЕ соединен с управляющим входом ключа управления группой вентилей "Вперед - .