Устройство для управления электроприводом переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах, требующих обеспечения эффективного реверса направления вращения . Целью изобретения является повышение быстродействия при реверсиро-. вании направления вращения и повьшение надежности за счет исключения бросков тока. В устройство для управления электроприводом переменного тока введены блок 20 определения ми нимальной частоты рабочего диапазона регулирования, логические элементы И-НЕ 21,23, 28, 29, 30, логический элемент НЕ 25, блок 22 определения низкой частоты на выходе задатчика 7 интенсивности, блок 24 формирования длительности протекания тока динамического торможения, блок 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске,триггер 27 сигнала Пуск, задатчик 31 тока динамического торможения, ключевые элементы 32-35 и блок 36 определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе задатчика 7, Вход блока 20 соединен с выходом блока 6 задания частоты, а входы блоков 36 и 32 - с выходом задатчика 7, соединенный с одним входом системы J5 гуправления инвертором 4 преобразовав теля частоты 1 асинхронного двигателя 5. 4 ил. СЛ

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН ае (и) А1 др 4 H 02 P 7/42

Кйс вз цу

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц дТЕ:,",.: @БДЮТИА

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 4208452/24-07 (22) 12.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. М 39 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственно-. го объединения "ХЭМЗ" (72) А.Ю.Бару, В.П.Богатырев и И.И.Эпштейн (53) 62-83:621.313.333.072.9(088.8) (56) Кривицкий С.О., Эпштейн Н.Н °

Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. М.: Энергия, 1970, с.118.

Авторское свидетельство СССР

М 987772, кл. Н 02 P 7/42, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТ РОПРИВОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах, требующих обеспечения эффективного реверса направления вращения. Целью изобретения является повышение быстродействия при реверсиро-. вании направления вращения и повышенйв надежности за счет исключения бросков тока. В устройство для управления электроприводом переменного тока введены блок 20 определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования, логические элементы

И-HE 21,23, 28, 29, 30, логический элемент НЕ 25, блок 22 определения низкой частоты на выходе задатчика 7 интенсивности, блок 24 формирования длительности протекания тока динамического торможения, блок 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске,триг гер 27 сигнала "Пуск", задатчнк 3.1 тока динамического торможения, ключевые элементы 32-35 и блок 36 опре- а

З деления минимальной частоты рабочего диапазона на выходе вадатаиха 7. Q)

Вход блока 20 соединен с выходом блока 6 задания частоты, а входы блоков

36 и 32 — с выходом задатчика 7, соединенный с одним входом системы 15 . управления инвертором 4 нреобразова» теля частоты 1 асинхронного двигате- Фв ля 5. 4 ил. 4ь

1432712

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам автоматического управления частотйо-регулируемыми электроприводами, выполненными на основе группы асинхронных

5 короткозамкнутых двигателей и тирис". торного преобразователя частоты с автономным инвертором тока, и может быть использовано в механизмах, тре- 10 бующих обеспечения эффективного ðåнерса направления вращения.

Цель изобретения — повьппение быстродействия при реверсировании направления вращения и повышение надежнос- 1я ти электропривода за счет исключения бросков тока.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для управления электi роприводом переменного тока; на фиг. 2 -20 схема блока определения минимальной

:,частоты рабочего диапазона регулирования и блока определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе эадатчика интенсивности; на фиг.3— схема блока определения низкой частоты на выходе эадатчика интенсивности; на фиг.4 — структурная схема блока

; формирования длительности протекания тока динамического торможения и блока 30 . задержки снятия сеточной защиты при пуске, Устройство для управления электроприводом переменного тока содержит (фиг .1) преобразователь 1 частоты, со.з5 : ставленный из последовательно соединенных управляемого выпрямителя 2, дросселя 3 и автономного инвертора 4 тока, причем выходы преобразователя 1 частоты предназначены для подключения 10 к группе асинхронных короткозамкнутых двигателей 5, блок 6 задания частоты, эаДатчик 7 интенсивности, выход которого подключен к первому входу перво го блока 8 суммирования, блок 9 деле- 4 ния, вход для делимого которого подключен к выходу первого блока 8 суммирования, а вход для делителя — к первому входу последнего, регулятор

l0 ЭДС, второй блок 11 суммирования, второй вход которого соединен с выхоДом Датчика 12 тока преобразователя, а выход - с входом регулятора 13 тока, при этом выход последнего подклю .чен к первому входу системы 14 управ-55 ленин выпрямителя, выходы которой соединены с управляющими входами выпрямителя 2, систему 15 управления инвертором, первый вход которой соединен с выходом задатчика 7 интенсивности, а выходы - с упранляющими входами автономного инвертора 4 тока, командоаппарат 16 включения привода, датчик 17 ЗДС, входы которого соединены с выходами датчика 18 и 19 соответственно тока и напряжения двигаI

Г теля, а выход — с вторым нходом перного блока 8 суммирования, блок 20 определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования, вход которого подключен к выходу блока 6 задания частоты, первый логический элемент И-НЕ 21, первый вход которого подключен к выходу командоаппарата 16 включения привода, а второй вход - к выходу блока 20 определения номинальной частоты набочего диапазона регулирования, блок 22 определения низкой . частоты,на выходе задатчика интенсивности, вход которого подключен к выходу задатчика 7 интенсивности, второй логический элемент И-НЕ 23, перный вход которого подключен к выходу блока 22 определения низкой частоты на выходе задатчика интенсивности, а второй вход — к выходу первого логического элемента И-HE 21, блок 24 формирования длительности протекания тока динамического торможения, к входу которого через логический элемент

НЕ 25 подключен выход второго логического элемента И-НЕ 23, блок 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске, триггер 27 сигнала "Пуск", третий 28, четвертый 29 и пятый 30 логические элементы И-НЕ, причем первый вход третьего логического элемента

И-НЕ 28 соединен с вторым выходом триггера 27 сигнала "Пуск", второй вход — с выходом первого логического элемента И-НЕ 2I, а выход — с вторым входом четвертого логического элемента И-НЕ 29 и с входом блока 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске, выход которого соединен с первым входом четвертого логического элемента

И-НЕ 29 и с первым входом триггера 27 сигнала "Пуск", второй вход последнего соединен с выходом второго логического элемента И-НЕ 23, а выход четвертого логического элемента И-НЕ 29 соединен с первым входом пятого логического элемента И-НЕ 30, второй вход которого соединен с выходом блока 24 формирования длительности протекания тока динамического торможения, а выход - с вторым входом системы 14 уп3

143271 равления выпрямителем, блок 31 задания тока динамического торможения, первый 32, второй 33 третий 34 и четвертый 35 ключевые элементы и блок 36 оп5 ределения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе задатчика интенсивности, подключенной входом к выходу эадатчика 7 интенсивности, причем первый ключевой элемент 32 подклю-1п чен входом к выходу блока 6 задания частоты, выходом — к входу задатчика 7 интенсивности,.а управляющим входом— к выходу первого логического элемента

И-НЕ 21, второй ключевой элемент 33 подключен входом к выходу блока 9 деления, выходом — к входу регулятора 10

ЭДС, а управляющим входом — к выходу блока 36 определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе за- 20 датчика интенсивности, третий ключевой элемент 34 подключен входом к входу регулятора 10 ЭДС, выходом — к выходу регулятора 10 ЗДС, а управляющим входом — к выходу второго логического 25 элемента И-HE 23, четвертый ключевой

- элемент 35 подключен входом к выходу блока 31 задания тока динамического торможения, выходом — к первому входу второго блока 11 суммирования, а управляющим входом - к первому выходу триггера 27 сигнала "Пуск", к которому также подключен второй вход системы 15 управления инвертором, Блок 6 задания частоты и блок 31 задания тока динамического торможения могут быть выполнены, например, в виде потенциометров, подключенных к источнику постоянного напряжения.

Регулятор 10 ЭДС и регулятор 13 4о . тока представляют собой пропорционально-интегральные регуляторы, выполненные на операционных усилителях, Задатчик 7 интенсивности представляет собой интегратор, охваченный отрицательной обратной связью, выполненный на операционном усилителе, Датчик 12 тока преобразователя представляет собой шунт постоянного тока. Датчики 18 тока и 19 напряжения 50 .двигателя представляют собой соответственно трансформаторы тока и трехфазный трансформатор напряжения, Датчик 17 ЗДС содержит три фазных суммирующих усилителя, выходы которых подключены к блоку выпрямлення, выход которого является выходом датчика ЭДС. При этом на вход каждого фазного суммирующего усилителя посту2

4 пают сигналы фазного напряжения с датчика напряжения двигателя, фазного тока с датчика тока двигателя и производной фазного тока, а на выходе усилителя формируется сигнал фа" зовой ЭДС, Командоаппарат 25 включения привода представляет собой, например, переключатель, подсоединенный через резистор к источнику напряжения.

Триггер 27 сигнала пуска собран из двух логических элементов И-НЕ.

Блок 20 определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования и блок 36 определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе задатчика интенсивности содержит (фиг.2) последовательно соединенные устройство 37 выпрямления, выполненное на операционном усилителе и диодах, и нуль-индикатор 38 на операционном усилителе, уставка срабатывания которого соответствует минимальной частоте рабочего диапазона регулирования f = (2-3) Гц.

Блок 22 определения низкой частоты на выходе эадатчика интенсивности содержит (фиг,3) нуль-индикаторы 39 и 40, выполненные на операционных уси" лителях и переключающиеся при достижении уровня f> < (0,4-0,5) Гц соответственно в отрицательном и положительном диапазоне частот, логический элемент И-НЕ 41 и логический элемент

HE 42, причем вход блока 22 соединен с неинвертирующим входом нуль-индикатора 39 и инвертирующим входом нульиндикатора 40, выходы которых через резисторы подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И-HE 41, выход которого через логический элемент НЕ 42 подключен к. выходу блока 22.

Блок 24 формирования длительности протекания тока динамического торможения и блок 26 задержки снятия сеточной защиты при пуске содержат (фиг.4) последовательно соединенные схему 43 задержки, выполненную íà полевых ключах и RC-цепях, и логический элемент HE 44.

Устройство для управления электроприводом переменного тока работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства при реверсе. Если частота на выхода задатчика интенсивности становится мень5 14327 ше Е „„= (2-3) Гц, размыкается второй ключевой элемент 33 на входе регулятора 10 ЭДС и сигнал на его выходе поступающий на вход регулятоФ

5 ра 13 тока, фиксируется на время прохождения зоны реверса от 2-3 до (-2)— ("3) Гц. ПоСле того, как частота на

:выходе. задатчика интенсивности стано-! вится больше (2-3) Гц, в отрицатель-!

,íoì диапазоне частот схема возвращается в исходное состояние, существовавшее до реверса.

Рассмотрим работу устройства при останове. При размыкании ключа командоаппарата 16 на выходе логического элемента И-НЕ 21 появляется сигнал логической единицы и размыкается первый ключевой элемент 32, После спадания частоты на выходе задатчика 7 интен 20 сивности до уровня (2-3) Гц размыкает-! ся второй ключевой элемент 33. Через некоторое время частота на выходе за датчика 7 интенсивности спадает до уровня низкой частоты (0,4-0,5) Гц и 25 на первом входе второго логического элемента И-НЕ 23 появляется сигнал логической единицы, а так как логичес, кая единица продолжает оставаться и ! на втором входе, то на его выходе по-З0 является сигнал логического нуля, Перебрасывается триггер 27 сигнала

i " Ïóñê" и íà его выходе появляется сигнал П=О. При этом на вход регулятора 13 тока с выхода блока 31 поступа,:ет сигнал динамического торможения, :а в системе 15 управления инвертором блокируется задающий генератор и "за липает" в произвольном состоянии пересчетное кольцо, обеспечивая постоян- 40 ное протекание тока динамического торможения через две фазы инвертора и двигателя.

Одновременно в блоке 24 начинается отсчет времени динамического торможения, по окончании которого на втором входе пятого логического элемента И-НЕ 30 появляется сигнал логического нуля, а на выходе — сигнал логической единицы, поступающий на второй вход системы 14 управления выпрямителем и накладывающий сеточную защиту (гашение тока), Кроме того, сразу после появления логического нуля на выходе второго логического эле- 55 мента И-НЕ 23 замыкается третий ключевой элемент 34 и обнуляется выход регулятора 10 ЭДС, что при новом пуске и подключении последнего к регулятоl2 6 ру 13 тока позволит избежать бросков тока. Если для динамичного привода необходимо обеспечить пуск сразу после останова (т.е. когда интегрирующий конденсатор ПИ-регулятор 13 тока не успел разрядиться после наложения сеточной защиты), должна быть обеспечена задержка снятия сигнала сеточной защиты при пуске, что осуществляется в блоке 26, При замыкании ключа командоаппарата 16 и наличия частоты на выходе блока 6 задания частоты f > (2-3) Гц на втором входе пятого логического элемента И-НЕ 30 сигнал логической единицы появляется сразу, а на первом входе — через некоторое время, определяемое блоком 26 задержки. В результате сеточная защита с выпрямителя снимается с некоторой задержкой, в течение которой регулятор 13 тока неинтегрирует на выходе сигнал, соответствующий полностью открытому выпрямителю 2, что необходимо для обеспечения начального заряда коммутирующих конденсаторов автономного инвертора 4 тока.

Таким образом, введение в устройство для управления электроприводом переменного тока блоков, реализующих эффективный реверс направления вращения„ повышает быстродействие и на этой основе позволяет повысить производительность механизма, а введение ключевого элемента, шунтирующего ре" гулятор ЭДС и обнуляющего сигнал на его выходе при останове привода, позволяет исключить броски тока и повысить надежность системы, формула и з о б р е т е н и я

Устройство для управления электроприводом переменного тока, содержащее преобразователь частоты, составленный из последовательно соединенных управляемого выпрямителя, дросселя и автономного инвертора тока с выходом для подключения к группе асинхронных короткозамкнутых двигателей, блок задания частоты, задатчик интенсивности, выход которого подключен к первому входу первого блока суммирования, блок деления, вход делимого которого подключен K выходу блока суммирования, а вход делителя — к первому вХоду первого блока суммирования„ регулятор ЭДС, выход которого подключен к

1432712 первому входу второго блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом датчика тока преобразователя, а выход — с входом регулятора тока, выходом подключенного к первому входу первой системы управления, выходы которой соединены с управляющими входами выпрямителя, вторую систему управ-, ления, первый вход которой соединен с )0 выходом задатчика интенсивности, а выходы — с управляющими входами автономного инвертора тока, командоаппарат включения привода, датчик ЭДС, входы которого соединены с выходами 15 датчиков тока и напряжения двигателя, а выход — с вторым входом первого блока суммирования, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения быстродействия при реверсировании на- 20 правления вращения и повышения надежности за счет исключения бросков тока, введены блок определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования, первый, второй, третий, чет- 25 вертый и пятый логические элемечты

И-НЕ, логический элемент НЕ, блок определения низкой частоты на выходе задатчика интенсивности, блок формирования длительности протекания тока дина-ЗО мического торможения, блок задержки снятия сеточной защиты при пуске,триггер сигнала "Пуск", задатчик тока динамического торможения, первый, второй, третий, четвертый ключевые элементы и блок определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе задатчика интенсивности, а системы управления выпрямителем и инвертором снабжены вторыми входами, при этом вход блока определения минимальной частоты рабочего диапазона регулирования подключен к выходу блока задания частоты, а выход — к второму входу первого логического элемента И-НЕ, 45 первый вход которого подключен к выходу командоаппарата включения привода, а выход — к управляющему входу первого ключевого элемента, включенного между выходом блока задания частоты и50 входом задатчика интенсивности, и к вторым входам второго и. третьего логических элементов И-НЕ, вход блока определения низкой частоты на выходе эадатчика интенсивности подключен к выходу задатчика интенсивности и к входу блока определения минимальной частоты рабочего диапазона на выходе задатчика интенсивности, а выход указанного блока подключен к управляюще" му входу второго ключевого элемента, включенного между выходом блока деления и входом регулятора ЭДС, вход блока формирования динамического торможения через логический элемент НЕ подключен к выходу второго логического элемента И-НЕ, а выход — к второму входу пятого логического элемента

И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом четвертого логического элЕмента И-НЕ, а выход — с вторым входом системы управления выпрямителем, вход блока задержки снятия сеточной защиты при пуске соединен с выходом третьего логического элемента И-НЕ и с вторым входом четвертого логического элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом блока задержки снятия сеточной защиты при пуске и с первым входом триггера сигнала Пуск, второй вход которого соединен с выходом второго логического элемента И-НЕ, первый выход триггера сигнала "11уск" подключен к управляющему входу четвертого ключевого элемента, включенного между выходом блока задания тока динамического торможения и первым входом второго блока суммирования, и к второму входу системы управления инвертором, а второй выход триггера сигнала Пуск соединен с первым входом третьего логического элемента И-НЕ, выход блока определения низкой частоты на выходе задатчика интенсивности подключен к первому входу второго логического элемента И-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключевого элемента, подключенного входом к входу регулятора ЭДС, выходом — к выходу регулятора ЭДС, 1432722

1432712

Составитель В.Тарасов:

Техред N.Åèäüê

Корректор Г. Решетник

Редактор С.Пекарь

Тираж 584

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 5459/51

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4