Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Целью изобретения является улучшение динамических показателей, уменьшение потерь энергии в переходных процессах путем уменьшения колебаний тока и частоть1. вращения в динамических режимах. С этой целью в электропривод введен ограничитель 11 амплитуды пульсаций напряжения. Вход ограничителя 11 подключен к выходу регулятора 6 напряжений , а выход - к второму входу системы 7 управления непосредственным преобразователем 2 частоты асинхронного двигателя 1. В цепь статорной обмотки двигателя 1 включены датчик 8 тока и датчик 9 напряжения. Выходы датчиков 8, 9 подключены к входам блока 10 вычисления модуля результирующего вектора ЭДС от потокосцепления взаимоиндукции. Выход блока 10 соединен с вторым входом элемента 5 сравнения. На второй вход элемента 5 через преобразователь 4 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1432713 А 1 (51) 4 Н 02 Р 7/42

3„" д

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4236642/24-07 (22) 06.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. № 39 (71) Белорусский политехнический институт (72) А.А. Семченко, С.Ю. Должников и Б.И. Фигаро (53) 621.313 ° 333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 558366, кл. Н 02 P 7/62, 1975.

Должников С.Ю. и др. Асинхронный электропривод на базе модернизированного преобразователя частоты типа

ТТС-100. — В кн.: Состояние и перспек( тивы развития электротехнологии. Тезисы докл. Всесоюзной НТК, т. I,—

Иваново, 1985. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть испольт зовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Целью изобретения является улучшение динамических показателей, уменьшение потерь энергии в переходных процессах путем уменьшения колебаний тока и частоты вращения в динамических режимах. С этой целью в электропривод введен ограничитель 1! амплитуды пульсаций напряжения. Вход ограничителя ll подключен к выходу регулятора 6 напряжений, а выход — к второму входу системы 7 управления непосредственным преобразователем 2 частоты асинхронного двигателя 1. В цепь статорной обмотки двнгателя 1 включены датчик 8 тока и датчик 9 напряжения. Выходы датчиков 8, 9 подключены к вхо- ф дам блока 10 вычисления модуля ревультвруююего вектора ЭПС от потока- (/) сцепления взаимоиндукции. Выход блока 10 соединен с вторым входом элемента 5 сравнения. На второй вход элемента 5 через преобразователь 4

1432713 частота — напряжение поступает сигнал с выхода эадатчика 3 частоты, связанного с первым входом системы

7, Последовательно с элементом сравнения соединен регулятор 6 напряжения. Ограничитель 11 обеспечивает

Изобретение относится к электроехнике, в частности к области часотного управления асинхронными двиателями, и может быть использова.но в электроприводах общепромышлен ных механизмов.

Цель изобретения — улучшение ди«!амических показателей электропривода,!!!

Снижение потерь энергии в переходных.процессах и уменьшение колебаний тока и частоты вращения !вигателя в динамических режимах.

На фиг. I представлена функцио- 15 вуальная схема электропривода; на фиг. 2 и 3 — примеры выполнения ограничителя амплитуды пульсаций напряжения.

Электропривод содержит асинкрон- 20 ный двигатель I (фиг. 1), подключенmN фазными обмотками к вьжодам нейосредственного преобразователя 2

Частоты, последовательно соединенйые задатчик 3 частоты, функциональ- 25 алый преобразователь частота — напряжение 4, элемент 5 сравнения и регулятор 6 напряжения. Электропривод содержит, кроме того, систему 7 управления непосредственным преобра- 30 эователем частоты с двумя входами, первый из которых подключен к выходу задатчика 3 частоты, датчик 8 фазных токов,. датчик 9 фазных напряжений и блок 1О вычисления модуля результирующего вектора ЭДС от потокосцепления взаимоиндукции, подключенный входами к выходам датчиков фазных то ков 8 и напряжений 9, а выходом — к другому входу элемента 5 сравнения. 40

В электропривод введен ограничитель II амплитуды пульсаций напряжения, подключенный входом к выходу регулятора напряжения, а выходом — к второму входу системы 7 управления ограничение амплитуды колебаний напряжения на выходе регулятора 6, которое носит переменный характер в переходных режимах при выходных частотах преобразователя 2, близких к частоте сети. 2 s.ï. ф-лы, 3 ип. непосредственным преобразователем час. тоты.

Ограничитель Il амплитуды пульсаций напряжения может быть выполнен с элементом 12 сравнения (фиг. 2), выпрямителем 13, пороговым элементом !

4, фильтром 15 низкой частоты, управляемым ключом 16, запоминающим конденсатором 17 и следящим усилителем 18, выход которого образует выход ограничителя II. Вход следящего усилителя !8 объединен с входом фильтра 15 низкой частоты, с выводом запоминающего конденсатора 16 и подключен к выходу управляемого ключа 16.

Выход фильтра 15 низкой частоты подключен к одному из входов элемента 12 сравнения, соединенного выходом с входом выпрямителя 13, выход которого через пороговый элемент 14 подключен к управляющему входу управляемого ключа 16, основной вход которого, объединенный с другим входом элемента сравнения, образует вход ограничителя 11, Ограничитель амплитуды пульсаций напряжения может быть выполнен с двумя следящими усилителями 1 9 и 20,запоминающим конденсатором 21,резисторами 22 и 23 и диодной ячейкой 24, составленной из пары встречно-параллельно включенных диодов, при этом входы следящих усилителей 19 и 20 объединены и через резистор 22 образуют вход ограничителя ll. Выход следящего усилителя 19 через резистор 23 подключен к выводу запоминающего конденсатора 21 и к входу диодной ячейки 24, соединенной выходом с входом следящего усилителя 20, выход которого образует вьжод ограничителя !1 .

Электропривод работает следующим образом.

1432713

Сигналы задания f, U, на входах системы 7, управления определяют соответственно частоту и амплитуду основной гармоники выходного напряжения непосредственного преобразователя 2 частоты.

В области выходных частот преобразователя 2, близких к частоте сети, в установившихся режимах работы элек- 10 тропривода форма мгновенных значений фазных ЭДС весьма близка с синусоидальной, а в переходных режимах форма

ЭДС сильно искажается, так как в этой области частот в наибольшей степени сказывается несинусоидальность формы выходного напряжения. При этом появляются колебания модуля результирую— щего вектора ЭДС с частотой, близкой к воздействию преобразователя, нару- 20 шающие нормальную работу и снижающие устойчивость системы автоматического управления электроприводом.

Функциональный преобразователь 4 формирует сигнал задания U> модуля 25

ЭДС в линейной зависимости от выходного сигнала f задатчика 3 частоты.

Сигнал задания U с выхода функционального преобразователя 4 поступает на элемент 5 сравнения. Сюда же посту.30 пает сигнал обратной связи по модулю

ЭДС взаимоиндукции с выхода блока 10.

Сигнал, пропорциональный модулю ЭДС, определяется по мгновенным значениям фазных ЭДС двигателя. Сигналы фазных

ЭДС формируются на основании информации о мгновенных значениях тока в обмотках статора асинхронного двигателя и напряжения на зажимах статора двигателя, снимаемой соответственно с трех- )0 фазного датчика 8 тока и с трехфазного датчика 9 напряжения. Разность меж-. ду сигналом задания U), модуля ЭДС взаимоиндукции и сигналом обратной связи по модулю ЭДС снимается с выхода элемента 5 сравнения и подается на вход регулятора 6 напряжения который выполнен по схеме ПИ-регулятора. Такая астатическая система регулирования обеспечивает ста—

50 билизацию потокосцепления взаимоиндукции асинхронного двигателя 1 во всем диапазоне регулирования скорости.

Напряжение на выходе регулятора б носит переменный характер, причем в переходных режимах электропривода при выходных частотах преобразователя, близких к частоте сети, частота колебаний этого напряжения приближается к быстродействию преобразователя. Для ограничения амплитуды этих колебаний введен ограничитель

11 амплитуды пульсации напряжения, включенный на выход регулятора б.

Выходной сигнал регулятора 6 поступает на вход управляемого ключа

16 (фиг. 2) и на первый вход элемента !2 сравнения. С выхода управляемого ключа сигнал напряжения подается на входы следящего усилителя

18 и фильтра 15 низкой частоты. Сигнал напряжения управления U с выхода следящего усилителя )8 поступает на второй вход системы 7 управления преобразователем. С выхода фильтра 15 низкой частоты сигнал поступает на второй вход элемента 12 сравнения. Если в выходном напряжении регулятора 6 отсутствует переменная составляющая, то на обоих входах элемента 12 сравнения потенциалы равны, и его выходной сигнал равен нулю. управляемый ключ 16 при этом замкнут и ограничитель 11 пульсаций не влияет на динамические показатели привода. При появлении в выходном напряжении регулятора 6 переменной составляющей, на выходе элемента 12 сравнения появляется переменный сигнал, который выпрямляется выпрямителем 13 и поступает на вход пороговсго элемента 14.

Мгновенное значение выходного напряжения элемента 12 сравнения приближенно пропорционально производной выходного напряжения регулятора

6 и может быть поэтому разнополярным.

При достижении однополярным входным сигналом выпрямителя 13 уровня срабатывания порогового элемента 14 происходит размыкание управляемого ключа 16. В этом случае сигнал на выходе следящего усилителя 18, а значит и на выходе регулятора 6, ottределяется величиной потенциала на запоминающем конденсаторе 17. Этот потенциал равен величине напряжения на выходе регулятора 6 в момент размыкания управляемого ковача 16 и систе ма регулирования остается разомкнутой до момента уменьшения рассогласования входных сигналов элемента )2 сравнения, когда ключ 16 снова замыкается. Наиболее быстрые изменения модуля ЭДС происходят в области абсолютных скольжений ротора двигателя

1432713

1, близких к нулю. В этом случае кратковременное размыкание обратной связи системы стабилизации потока не приводит к опрокидыванию или друго5 му нарушению работы привода вследствие небольшого момента статической нагрузки.

При выполнении ограничителя 11 пульсаций выходного напряжения по lp

; схеме (фиг. 3) резистор 23 н конден сатор 21 образуют фильтр низкой час, тоты, сглаживающий пульсации выход ного напряжения регулятора 6. Этог . сглаженный сигнал имеет ту же поляр- 15 ность, что и сигнал регулятора. Если, разность напряжений на выводах диод-! ! ной ячейки 24 не превышает прямого падения напряжения на диодах, то вы ходной сигнал регулятора 6 через ре- 20 эистор 22 и следящий усилитель 20 поступает в систему 7 управления преобразователем практически без изме.нения. Этот режим соответствует замкнутому состоянию ключа 16 ограничи- 25 .тели )1 (фиг. 2). Если разность фильтрованного и нефильтрованного выходных напряжений регулятора 6 превышает прямое падение напряжения на переходах диодов ячейки 24, то один из ЗО диодов начинает проводить зарядный (разрядный) ток конденсатора 21, который образует в этом случае с резистором 22 фильтр низкой частоты, сглаживающий входной сигнал следящих усилителей 19 и 20.

Величины сопротивлений резисторов

22 и 23 выбирают такими, что постоянная времени фильтра, образованного резистором 22 и конденсатором 21, 4р во много раз больше постоянной времени фильтра, образованного резистором

23.и конденсатором 21. Вследствие

l. Электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный фазными обмотками к выходам непосредственного преобразователя частоты, последовательно соединенные задатчик частоты, функциональный преобразователь частота — напряжение, элемент сравнения и регулятор напряжения, систему управления непосредственным преОбразователем частоты с двумя входами, первый из которых подключен к выходу задатчика частоты, датчики фазных токов и напряжений асинхронного двигателя, и блок вычисления модуля результирующего вектора ЭДС от потокосцепления взаимоиндукции, подключенный входами к выходам указанных датчиков фазных токов и напряжений, а выходом — к другому входу элемента сравнения, О т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения динамических показателей; снижения потерь энергии в переходных процессах и уменьшения колебаний частоты вращения асинхронного двигателя в динамических режимах, введен ограничитель амплитуды пульсаций напряжения, подключенный входом к выходу регулятора напряжения, а выходом - к второму входу системы управления непосредственным преобразователем частоты.

2. Электропривод по н. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что ограничитель амплитуды пульсаций напряжения выполнен с элементом сравнения, выпрямителем, пороговым элементом„ фкпьтром низкой частоты, управляемым ключом, запоминающим конденсателя 20 отключаются на величину паде- 5р

ЭТОГО IIPH QTIIHPBHHH ОДНОГО Нэ ДИОДОВ ячейки 24 происходит,.включение на выходе регулятора 6 фильтра низкой частоты с большой постоянной времени, сглаживающего сигнал U .ÏoòåíöHàëû на конденсаторе 21 и на входе усилиния напряжения на диодах ячейки 24.

Этот режим соответствует разомкнутому состоянию ключа )6 II ограничителе

11 (фиг. 2), Сигнал И> снова становится равныж выходному сигналу регулятора б, когда разность потенциалов на входе ограничителя )1 и на конденсаторе 21 становится меньше пря 1 мого падения напряжения на диодах ячейки 24.

Постоянные времени фильтра 15 (фиг. 2) и цепи резистор 23 — конденсатор 21 (фиг. 3) выбираются меньше постоянной времени формирования модуля ЭДС асинхронного двигателя.

Таким образом, введение в электропривод ограничителя амплитуды пульсаций выходного напряжения регулятора обеспечивает снижение пульсаций тока и момента в переходных режимах, благодаря чему в сравнении с известным решением улучшаются динамические показатели н снижаются потери энергии с в переходных процессах.

Формула и з р б р е т е н и я

„1

Составитель А. Жилин

Техред M Дидык

Корректор С. Шекмар

Редактор М. Бланар

Подписное

Заказ 5459/51 Тираж 584

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

143271 тором и следящим усилителем, выход которого образует выход ограничителя

I амплитуды пульсаций напряжения, при этом вход следящего усилителя объединен с входом фильтра низкой частоты, 5 с выводом запоминающего конденсатора и подключен к выходу управляемого ключа, выход фильтра низкой частоты подключен к одному из входов элемен- 1О та сравнения, соединенного выходом с входом выпрямителя, выход которого через пороговый элемент подключен к управляющему входу управляемого ключа, основной вход которого, объединенный с цругим входом элемента сравнения, образует вход ограничителя амплитуды пульсаций напряжения.

8

3. Электропривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что ограничитель амплитуды пульсаций напряжения выполнен с двумя следящими усилите-, лями, запоминающим конденсатором и диодной ячейкой, составленной из пары встречно-параллельно включенных диодов, при этом входы следящих усилителей объединены и образуют вход ограничителя амплитуды пульсаций напряжения, выход первого следящего усилителя подключен к выводу запоминающего конденсатора и к входу диодной ячейки, соединенной выходом с входом второго следящего усилителя, выход которого образует выход ограничителя амплитуды пульсаций напряжения.