Частотно-регулируемый электропривод перемещения

 

Изобретение относится к электро технике. Целью изобретения является поБыпение энергетических показателей , и эффективности торможения. Цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод перемещения III последовательно соединенных с электромагнитным тормозом 9 управляемого ключа 11, датчика тока 15, подключенных через блок комм1 тации 10 к выпрямителю 13 сети 3. В электропривод введены также блок торможения 12 для управления ключом 11, датчик генераторного торможения 14 и датчик 17 контроля использования конденсатора LC-фильтра 4, cxeMiii И 16 и схемы ИЛИ 18. При частоте вращения ротора двигателя 1 больше частоты вращения магнитного поля его статора кинетическая энергия вращающихся масс через инвертор 5 накапливается в конденсаторе LC-фильтра 4 и введенные блоки обеспечивают подключение электромагнитного тормоза 9 к конденсатору LC-филътра 4, который обеспечивает регулируемый тормозной момент. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. i сл ел со со го

СВОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51) 4 Н 02 P 3/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4181 1 77/24-07 (22) 19.01.87 (46) 07. 08. 88. Бюл. ¹ 29 (71) Новомосковский филиал Московского химико-технологического института им.Д.И.Менделеева (72) Г.И.Бабокин (53) 621.313.333.072.9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 748751, кл. Н 02 P 3/22, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 640410, кл. Н 02 P 5/28. (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЬП1 ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕЩЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повьипение энергетических показателей и эффективности торможения. Цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод перемещения

„„SU„„1415392 последовательно соединенных с элек тромагнитным тормозом 9 управляемого ключа 11, датчика тока 15, подключенных через блок коммутации 10 к выпрямителю 13 сети 3. В электропривод введены также блок торможения 12 для управления ключом 11, датчик генераторного торможения 14 и датчик

17 контроля использования конденсатора LC-фильтра 4, схемы И 16 и схемы ИЛИ 18. При частоте вращения ротора двигателя 1 больше частоты вращения магнитного поля его статора кинетическая энергия вращающихся масс через инвертор 5 накапливается в конденсаторе 1 С-фильтра 4 и введен- а

С> ные блоки обеспечивают подключение электромагнитного тормоза 9 к конденсатору 1 С-фильтра 4, который обеспечивает регулируемый тормозной момент. С

3 з и. ф лы, 1 ил.

141 5392

Из<<б(<стени» <1тн<<(птс

1(ель изобретения — повышение энер гетических показателей электропривода и эффективности торможения. 10

На чертеже представлена функциональ ная схема частотно-ре гулируемого злектропривода перемещения.

Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный электродви- 15 гатель 1, последовательно соединенные управляемый выпрямитель 2, присоединенный к сети 3, ЬС-фильтр 4, автономный пнвертор 5 напряжения, блок

6 управления, подключенный выходом 2О к управляемому выпрямителю 2, блок 7 управления, подключенный выходом к автономному инвертору 5 напряжения, блок 8 задания скорости подачи и

25 тормозного момента, первый выход которого подключен к входам блоков

6 и 7 управления выпрямителем и автономным инвертором напряжения, электромагнитный тормоз 9, блок 10 коммутации. Кроме того, в электропривод ЗО введены управляемыи ключ 11, блок 12 торможения, выпрямитель 13, датчик

14 генератарного тсрможения электродвигателя, датчик 15 тока, логи .ескяч схсма И 16, датчик 17 контроля использования емкости ЬС-фильтра, логи.-ческая схема ИЛИ 18. Ири этом последовательно соединенный управляемьй ключ 11, датчик 15 тока и электромагнитный тормоз 9 через блок 10 комму- 4р тации подк:ючен к емкости ЬС-фильтра

4 и выжс<ду выпрямителя 13, присоединенного : .†сод к сети 3. К первому и вто сму входам блока 12 торможения подсоединены, соответственно, второй вьжод блока 8 задания скорости подачи и тормозного момента и выход дат:— чика 15 тока. Первый и второй выходь. блока 12 торможения подключены, соответственно., к управляющему входу

< 0 управляемого ключа 11 и входу датчика

17 контроля использования конденсатора ЬС-фильтря 4, выход которого подключен к гервому входу логической схемы И-16 через элемент ИЛИ 18, Выход логической схемы И 16 подключен

55 к управляющему входу блока 10 коммугя<дии и второму входу логической схе-мы HlIH 18, à выход датчика 1 re»epa.торн(и< торнк<жепия ..лектропнигятеля п1 исо динен к второму входу логической схемь| И 16 и третьему входу блока 12 торможения.

Блок 12 торможения содержит последовательно соединенные элемент 19 сравнения, регулятор 20 тока, широтно-импульсный модулятор 21, логическую схему И 22, выход которой присоединен к первому выходу блока 12 торможения, при этом первый и второй вхсды элемента 19 сравнения образуют соответственно первый и второй входы блока 12 торможения, а третий вход блока 12 торможения образован вторым входом логической схемы If 22 ° Выхсд регулятора 20 тока является вторым выходом блока 12 торможения.

Датчик 14 генераторного торможения электродвигателя, включает датчик

23 электромагнитной мощности электродвигателя, датчик 24 полярности тока LC-фильтра 4, логическую схему

И 25, при этом выходы датчиков 23 и 24 электромагнитной мощности электродвигателя и полярности тока LCфильтра присоединены соответственно к первому и второму входу логической схемы И 25, выход которой является выходом датчика 14 генераторного торможения.

Датчик 17 контроля использования конденсатора LC-фильтра 4 включает

=-лемент 26 сравнения, источник 27 опорного сигнала, пороговый элемент

28, при этом первый вход элемента 26 сравнения подключен к выходу источника 27 опорного сигнала, а второй вход элемента 26 сравнения является входом датчика 17, а выход элемента

26 сравнения соединен с входом r;орогового элемента 28, выход которого образ"е", выход датчика 1 7 контроля использования конденсатора ЬС <ильтра.

Блок 1О коми; вЂ,ации вк<.ючает послсдовательно саед;неннь|е управляемьп ключ 29, реле 30, подключенные к ис.— точ кчку 31 постоя нного напр яже ния .

Реле 30 имеет два переключателя 32 и 33 на два положения. К псдвижным контактам. переключателей 32 и 33 подключены последоватеJIhHo соединенные клю 11, датчик 15 тока, электромагнитный тормоз 9. К рлчмыкяющим контактам переключателей 32 и 33 подключен конденсатор I,С <и п..тра 4 „а к за<; кян«< им конт li I;- и перс <(лн ятеТак как электромагнитный тормоз

9 с помощью ключа 11 через блок 10 коммутации подключается к конденсатору фильтра.4, то в цепи электромагнитного тормоза протекает ток, создающий тормозной момент. Ток в цепи тормоза измеряется датчиком 15 и подается на второй вход элемента

19 сравнения. Регулятор 20 через модулятор 21 изменяет скважность импульсов управления ключа 11 таким образом, чтобы ток в цепи электромагнитного тормоза 9 создал заданный тормозной момент. Регулятор 20 является пропорционально-интегральным регулятором, поэтому сигнал на его выходе пропорционален заданной величине тормозного момента и заданию скважности модулятора 21. Последний преобразует аналоговый сигнал на выходе регулятора 20 в импульсы переменной скважности, поступающие на вход ключа 11. Таким образом, блок

12 торможения представляет собой астатическую систему регулирования тока в цепи электромагнитного тормо за 9. Так как напряжение на конденсаторе фильтра 4 меняется, в зависимости от частоты вращения двигателя и интенсивности торможения, то заданной величине тормозного момента соответствуют разные величины скважности импульсов на выходе модулятора.

При определенной, низкой величине напряжения на емкости фильтра 4, может оказаться, что даже при максимальной скважности импульсов регулятор не обеспечит заданного значения тока черзе тормоз 9.

3 141539 лей 32 и 33 — выход выпрямителя 13.

Управляющий вход блока 10 коммутации образован управляющим входом ключа

29.

Электропривод работает следующим образом.

В двигательном режиме блок 8 задания скорости и момента торможения вьщает задающий сигнал скорости перемещения в блок 6 управления выпрямителем 2 и в блок .7 управления инвертором 5, которые определяют величину напряжения и его частоту на выходе инвертора или на статоре двигателя. При изменении сигнала задания изменяется частота вращения электродвигателя и скорость перемещения механизма, который через редуктор связан с ротором электродвигателя.

Так как электродвигатель работает в двигательном режиме, то на выходе датчика 14 (или выходе схемы И 25) генераторного торможения появляется нулевой сигнал, который поступает 25 на второй вход схемы И 16 и на второй вход схемы И 22 блока 12 торможения.

Сигнал с выхода широтно-импульсного модулятора 21 не поступает на вход управляемого ключа 1 1, он закрыт. В цепи электромагнитного тормоза, присоединенного, через блок 10 коммутации к конденсатору ЬС- фильтра

4, ток не протекает и тормозного момента не создается. Управляемый ключ 29 блока коммутации закрыт и реле 30 не срабатывает.

Когда частота вращения механизма и ротора электродвигателя 1 под дейст-40 вием активного момента становится больше частоты вращения магнитного поля статора электродвигателя 1 (движение под действием составляющей силы тяжести под уклон для выемочного 4r„ комбайна или тележки перемещения) кинетическая энергия вращающихся масс передается через инвертор 5 в конденсатор фильтра 4, ток в звене постоянного тока меняет свое направление„ и напряжение на конденсаторе фильтра

4 повышается.

В этом случае датчик 14 выдает на выходе сигнал "1" (на выходе схемы

И 25 появляется единичный уровень напряжения, так как датчик 24 полярности тока выдает сигнал "1", реагируя на смену направления тока, и датчик 23 электромагнитной мощности выv дает сигнал "1", соответствующей отрицательной электромагнитной мощности электродвигателя — переход электродвигателя 1 в генераторный режим), который поступает на вторые входы логической схемы И 16 и логической схемы И 22, находящейся в блоке 12 торможения. На вход последнего (первый вход элемента 19 сравнения) поступает сигнал задания тормозного момента с блока 8, который через регулятор 20, широтно-импульсный модулятор 21 и логическую схему И 22 поступает на управляющий вход ключа 11.

Последний открывается и закрывается в соответствии со скважностью импульсов управления или коэффициентом заполнения.

1415392 6

Эт му рож»му с»с тветствует максимальный уровень напряжения на выходе регулятора 20, который поступает на первый вход элемента 26 сравнения датчика 17 контроля использования конденсатора фильтра 4. На другой вход элемента 26 поступает сигнал с выхода источника 27 опорного сигнала, соответствующий в масштабе максимальной скважности импульсов модулятора 21. Когда напряжения с фильтра 4 недостаточно для создания заданного тормозного момента (низкие частоты ращения и соответствующие им низкие значения напряжения), сигнал на выходе регулятора 20 тока максимален и превышает сигнал с источника

27 опорного напряжения, на выходе элемента 26 появляется положительный сигнал, подаваемый на пороговый элемент 28 ° Последний выдает сигнал, который через первый вход элемента

ИЛИ 18 поступает на первый вход схемы И 16, и так как на втором ее ВхО де имеется единичный сигнал с датчика 14, соответствующий режиму генераторного торможения, то с выхода элемента И 16 поступает сигнал на управляющий вхсщ ключа 29 блока 10 коммутации. Ключ 29 открывается и р.ле 30, получая питание от источника 31, срабатывает. ПерекЛючающие контакты р .ле 30 переключают электромагнитный тормоз 9 к выпрямителю 13.

Сигнал с выхода элемента И 16 поступает также на втсрой вход схемы

ИЛИ 18, блокируя сигнал по первому его входу. Так как напряжение выпря.мителя 13 не зависит от частоты вращения электродвигателя 1, то блок 12 торможения обеспечивает отработку заданного значения тормозного моменTd независимо от напряжения на конденсаторе фильтра 4 при низких частотах вращения.

Если. электропривод переходит в двигатсльный режим, то на выходе датчика 14 генераторногс торможения (выходе схемы 11 25) появляется нулевой с»тгнал, коч орый обеспечивает нулевой сигнал на выходах логических схем

И 22 и 16. В результате импульсы управления с модулятора 21 не проходят на управляющии вход ключа 11, и он закрывается. Ключ 29 блока 10 коммутации также закроется, реле 30 отпадет, переключающие контакты 32 и 33 будут в исходном положении.

Формула изобретения

1. Частотно-регулируемый электропривод перемещения, содержащий асинхронньп» электродвигатель, последовательно соединенные управляемый выпрямитель, 1.С-фильтр, автономный инвертор напряжения, подключенный к

В случае перехода электропривода в генераторный режим электропривод работает как описано.

В предлагаемом электроприводе обеспечивается экономия энергии, так как кинетическая энергия вращающихся масс, запасенная в электрическом поле конденсатора фильтра, полностью используется для создания тормозного момента с помощью электромагнитного тормоза. Это обеспечивается за счет подключения электромагнитного тормоза непосредственно к конденсатору фильтра.

3а счет автоматического присоединения электромагнитного тормоза либо к фильтру, либо к выпрямителю обеспечивается эффективное торможение электродвигателя на любых частотах вращения и в длительном режиме работы.

Кроме того, обеспечивается возможность создания заданного тормозного момента, когда ротор электродвигателя не вращается, за счет присоединения электромагнитного тормоза к выпрямителю. Возможно поддержание заданного тормозного момента с любой точностью за счет применения ключа и блока торможения с широтно-импульсным регулированием. Переход электродвигателя в тормозной режим с питанием электромагнитного тормоза либо от напряжения конденсатора фильтра, либо от выпрямителя происходит автоматически за счет введения датчиков генераторного режима, датчика контроля использования конденсатора фильтра и соединения логических схем И и

ИЛИ .

Таким образрм, предлагаемый электропривод обеспечивает полезное использование кинетической энергии вращающихся масс для создания тормозного момента, за счет чего улучшаются его энергетические показатели, и пов ыш ение эффективности торможения за счет обеспечения надежных тормозных моментов в длительном режиме торможения при любых частотах вращенияи при остановке.

14 5392 асинхро»ному злектродвигя епю, бл управления указан»ым выпря. ип е:!c,. i, блок управления автономным инвертором напряже»ия, блок задан» I;к»рости подачи и тормоз. ого момента, первый выход которого под:л .чен к входам блока управления выпрямителс.,". и автономным инвертором няпряже»ия, электромагнитный тормоз, блсK коммутации, о т л и ч я ю шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и зффективносСоставитель В.Тарасов

Редактор Н.Бобкова Техрсд A. Кравчук

Корректор А.Тяско

Подписное

Заказ 3883!53 гра к 5 I

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произнодстненно-полиграфическо предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 ти торможения электропринодя, введены управляемый ключ, блок торможения, вьгпрямитель, датчик генераторного торможения электродвигателя, датчик тока, логическяя сх мя И, датчик контроля использования конденсатора ЬС-фильтра, логическая схема ИЛИ, при этсм управляемый ключ, датчик тока и электромагнитный тормоз соединены последовательно и через блок коммутации подключены к конденсатору ЬС-фильтра и выходу выпрямителя, вход которого сна же» выводами для подключения к сети, к первому и второму входам блок . тсрможения подключены соответстве»нс> второй выход блока задавив сксрости подачи и тормозного момента и выход датчика тока, а первый и второй выходы блока торможения подклюень, соответственно к управляющему входу управляемого ключа и входу датчика контроля использования конденсатора

LC-фильтра, выход которого подключен к первому входу логической схемы

ИЛИ, выходом соединенной с первым входом логической схемы И, выход которой подключен к управляющему входу блока коммутации и второму входу логической схемы ИЛИ, а выход датчика генераторного ":орможен гя электродвигателя полключен к нтороггу

»õ< лу JT(..,ã»»åñêñ>é схем If и третьему входу олс ка торможения.

2. Электропривод по и. 1, A т5 лич а ющпй ся тем что, блок торможе»пя снабжен пс следовятельно соединенными зле ме»том сравнения, регулятором тока, широтно-импульсным модулятором, логической схемой И, 1и выход которой образует первый вьгход блока торможения, первый и второй входы элемента сравнения — первый и второй входы блока торможения, а третий «ход блока торможения образован вторым входом логической схемы И, выход регулятора тока соединен с вторым выходом блока торможения.

3. Электропривод flo п.1, о т л ич а ю шийся тем, что датчик ге2р нераторного ".орможсния электродвигателя составлен из датчика электромагнитной мощности электродвигателя, датчика полярности тока ЬС-фильтра, логической схемы И, при этом выходы

Z5 датчиков электромагнитной мощности электродвигателя и полярности тока

I,Ñ-фильтра подключецы соответственно к первому и второму входам третьей логи-еской схемы II, выход которой является выходом ",àò÷èêà генераторного торможения.

4. Электропривод по п.1, о т л ич я »» и с я тем, что датчик контроля использования конденсатора LÑфильтра содержит элемент сравнения, 35 источник опорного сигнала, пороговый элемент, при этом первый вход второго элемента сравнения подключен к выходу источника опорного сигнала, вто40 рой вход элемента сравнения образует вход датчика, а вьгход элемента срав» нения подключен к входу порогового элемента, выход которого образует вьгход датчика контроля использования конденсатора I,С-фильтря,