Регулируемый электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в центробежных механизмах и механизмах перемещения промышленных установок. Целью изобретения является снижение потерь энергии путем плавного изменения частоты вращения в переходных режимах и упрощение управления в диапазоне низких частот вращения. Регулируемый электропривод снабжен формирователем 5 заданной ЭДС, пропорциональной частоте вращения, формирователем 7 модулирующего сигнала, пороговым элементом 6, элементами ЗАПРЕТ 19, 21-26, коммутаторами 15,16, задатчиком 17 минимального угла управления и апериодическим звеном 18, регулятором ЭДС 14, вычислителем 11 модуля ЭДС и сумматором 10. Входы формирователей 5,7 и порогового элемента 6 подключены к выходу задатчика интенсивности 4. Апериодическое звено 18 включено между выходом и вторым входом коммутаторов 15, 16 соответственно, управляющие входы которых соединены с выходом порогового элемента 6. Второй информационный вход коммутатора 15 подключен к выходу задатчика 17, а первые информационные входы коммутаторов 15,16 подключены к выходу регулятора ЭДС 14, вход которого соединен с выходом сумматора 10, входы которого подключены к выходам формирователя 5 и вычислителя 11, входами соединенного с выходами датчиков тока 12 и напряжения 13 в цепи статора асинхронного электродвигателя 3 с короткозамкнутым ротором. Выход формирователя 7 подключен к прямому входу элемента 19, инверсный вход которого соединен с выходом порогового элемента 6, а выход - с инверсными входами элементов 21-26. Инверсные входы элементов 21-26 подключены к соответствующим выходам системы 20 импульсно-фазового управления, а выходы - к управляющим входам тиристорного регулятора 1 напряжения. Вход системы 20 подключен к выходу коммутатора 16. В режиме пониженной частоты вращения электропривода выходное напряжение регулятора 1 формируют посредством модуляции импульсов управления тиристорами прямоугольным сигналом U<SB POS="POST">M</SB> с регулируемой частотой F<SB POS="POST">M</SB> и постоянной скважностью, равной половине периода сигнала U<SB POS="POST">M</SB>, при этом система автоматического управления электроприводом замкнута по модулю результирующего вектора ЭДС двигателя. В переходных режимах устройство управления обеспечивает плавное изменение частоты вращения электродвигателя. 2 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51) 4 Н 02 Р 7/42

1ЩЯ ">Ч "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4287723/24-07 (22) 21.07.87 (46) 15.07.89. Бюп. li 26 (7 1) Белорусский политехнический институт (72) А.А.Семченко, Н.М.Улащик и Б.И.Фираго (53) 62-83:621.313.333.077 (088.8) (56) Патент Японии Р 54-6684, кл. Н 02 P 7/62, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1339864, кл. Н 02 P 7/42, 1986.

2 (54) РЕГУПИРУЕ|ЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в центробежных механизмах и механизмах перемещения промьппленных установок. Целью изобретения является снижение потерь энергии путем плавного изменения частоты вращения в переходных режимах и упрощение управления в диапазоне низких частот вращения. Регулируемый электропривод

193

3 1494 снабжен формирователем 5 заданной

ЭДС, пропорциональной частоте вращения, формирователем 7 модулирующего сигнала, пороговым элементом 6, элементами ЗАПРЕТ 19, 21-26, коммутаторами 15, 16, задатчиком 17 минимального угла управления и апериодическим звеном 18, регулятором ЭДС

14, вычислителем 11 модуля ЭДС и сумматором 10. Входы формирователей

5, 7 и порогового элемента 6 подключены к выходу задатчика интенсивности 4. Апериодическое звено 18 включено между выходом и вторым входом коммутаторов 15, 16 соответственно, управляющие входы которых соединены с выходом порогового элемента 6. Второй информационный вход коммутатора 15 подключен к выходу задатчика 17, а первые информационные входы коммутаторов 15, 16 подключены к выходу регулятора ЭДС 14,вход которого соединен с выходом сумматора 10, входы которого подключены к выходам формирователя 5 и вычислителя 11, входами соединенного с выходами датчиков тока 12 и напряжения 13 в цепи статора асинхронного

25 электродвигателя 3 с короткозамкнутым ротором. Выход формирователя 7 подключен к прямому входу элемента

19, инверсный вход которого соединен с выходом порогового элемента 6, а выход — с инверсными входами элементов 21-26. Инверсные входы элементов 21-26 подключены к соответствующим выходам системы 20 импульснофазового управления, а выходы — к управляющим входам тиристорного регулятора 1 напряжения. Вход системы

20 подключен к выходу коммутатора 16.

В режиме пониженной частоты вращения электропривода выходное напряжение регулятора 1 формируют посредством модуляции импульсов управления тиристорами прямоугольным сигналом U c регулируемой частотой f и постоянной скважностью, равной половине периода сигнала U, при этом система автоматического управления электроприводом замкнута по модулю результирующего вектора ЭДС двигателя. В переходных режимах устройство управления обеспечивает плавное изменение частоты вращения электродвигателя.

2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в 35 приводах центробежных механизмов и механизмов перемещения промышленных установок.

Цель изобретения — уменьшение потерь энергии путем плавного измене- 40 ния частоты вращения в переходных режимах и упрощение управления в диапазоне низких частот вращения.

На фиг.1 представлена схема регулируемого электропривода переменного 45 тока; на фиг ° 2 — временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.

Электропрнвод содержит тиристорный регулятор 1 напряжения (фиг. 1), входами соединенный с питающей сетью, 50 а выходами — через контактный реве сор 2 со статорными обмотками асинхронного двигателя 3 с короткозамкнутым ротором, задатчик 4 интенсивности, выход которого соединен с вхо- 55 дами формирователя 5 заданной ЭДС, пропорциональнои частоте вращения; порогового элемента 6 и формирователя 7 модулирующего сиГнала. Форr миронатель 7 составлен иэ последовательно соединенных преобразователя 8 напряжение — частота и триггера 9.

Выход формирователя 5 подключен к первому входу узла 10 суммирования, второй вход которого соединен с выходом вычислителя 11 модуля ЭДС двигателя, к входам которого подключены выходы датчиков 12 тока и датчиков 13 напряжения асинхронного электродвигателя 3 с короткозамкнутым ротором. Выход узла 10 суммирования соединен с входом регулятора 14 ЭДС электродвигателя, который соединен с информационными входами управляемых коммутаторов 15 и 16. Второй информационный вход управляемого коммутатора 15 соединен с выходом задатчика 17 минимального угла управления тиристорами, à его выход — через апериодическое звено 18, выполненное в виде RC-цепочки по Т-образной схеме, с вторым информационным входом управляемого коммутатора 16. Управляющие входы коммутаторов 15 и 16, а также инверсный вход элемента ЗА5 1494193

IIPET 19 соединены с выходом порого- чика 4 интенсивности поступает на ваго элемента 6. Система импульсно- входы формирователя 5, порогового фазового управления (СИФУ) 20 своим элемента 6 и формирователя 7 сигнала входом соединена с выходом упранляе- U, модулирующего импульсы управле.5 мого коммутатора 16, а выходами — ния тиристорами. Частота f выходнос прямыми входами элементов ЗАПРЕТ го сигнала U формирователя 7 измем

21-26, инверсные входы которых соеди- няется пропорционально величине сигнены между собой и подключены к вы- нала Пзр, а скнажность сигнала U ходу элемента ЗАПРЕТ 19, прямой вход 10 ранна половине периода сигнала которого соединен с выходом триггера (благодаря наличию триггера 9) . Функ9 Выходы элементов ЗАПРЕТ ?1-26 циональный преобразователь 5 осущестсоединены с управляющими входами ти- нляет преобразование сигнала U зази ристорного регулятора 1 напряжений. дания частоты вращения н сигнал Е

° заю

Устройство управления работает 15 задания ЭДС электродвигателя 3 следующим обра ом. (фиг. 2), который изменяется пропорВыходное напряжение тиристорногo ционально выходнои час т f ой частоте г тирисрегулятора 1 напряжения формируют посредством модуляции импульеов уп- ционально входному . О ° В о ходному сигналу а д. Выравления тиристорами прямоугольным 20 ходкой сигнал п сигнал порогового элемента о вл ющего со ои компаратор) сигналом U с регулируемой частотой (представляющ г б

f< (фиг.2) и постоянной скважностью, принимает значени "1" ачение при величине равной половине периода сигнала U м ц, соответствующей частоте, приПри этом н выходном напряжении pery- близительно равной 0,6 f,è больше г

У лятора 1 напряжения наибольшую ампли- г5 в противном случа м случае он равен нулю. туду, кроме сетевой, имеет гармони- о рим ра оту устроиства упческая составляющая с боковой часто- равпения п б явления при ра оте электродвигателя той f = f -f, где f — частота г, м д на пониженной частоте вращения (инпитающей сети. Эта гармоническая тернал е О-С тернал времени -С,, фиг.2), величисоставляющая является основной rap- pre на которой задается выходным сигнамоникой выходного напряжения, т.е. лом задатчика интенсивности 4. В этом определяет частоту нращения холосто- случае выходно3

Выходной сигнал порогового

ro хада асинхронного двигателя (по- элемента 6 ранен нулю и управляемые ток двигателя в этом слу -:.е имеет коьягутаторы 15 и 16 находятся в почастоту Ег) . Форма выходного напря- ложении, показанном на фиг.1. Систежения тиристорного регулятоpà 1 нама автоматического управления электпряжения при описанном способе фор- ропринодом оказывается замкнутой по мирования совпадает с фо мой ныхо модулю результирующего вектора ЭДС ного напряжения тиристорного регу- д-зига-ел двигателя и о беспечивает поддержаГ лятора при квазичастотном управле- ние постоянства потока асинхронного нии с прямоугольной модуляцией на- двигателя 3. Вычислитель модуля ЭДС пряжения. 11 на основании модуляции информации

Задатчик 4 интенсинности форми- д,"тчиков 12 тока и датчиков 13 на рует на выходе линейн иаг а ую д р мму пряжения вычисляет модуль результирупуска и торможения асинхронного 45 ющего вектора ЭДС двигателя электродвигателя 3 с необходимым сигнал в виде в виде сигнала обратной святемпом его изменения частоты нраще- зи Е сравнивается н блоке 10 сравния. Выходной сигнал П н задатчика нения с сигналом задания ЭДС двига4 интенсивности является сигналом теля F. з„д. Результат рассогласовазадания частоты вращения электродви- ния E -E

50 д- с, поступает на вход регателя, причем максимальному значе- гулятора 14 ЭДС (Л-регулятор), а нию сигнала Б (фцг.2) соответст3н через его выход через управляемый нует минимальная (нулевая) частота коммутатор 16 на вход СИФУ 20. СИФУ нращения электродвигателя 3 и выход- 20 преобра у прео разует входной сигнал в поная частота f тиристо ного ег ля- следовательность импульсов управлетора 1 напряжения а минимально ния тиристорами регулятора напряжезначению сигнала 1/ соответств ет ния 1, которые поступают соответствыходная частота f z, приблизительно венно на прямые входы элементов ЗАВ,|ходной сигнал задат ПРЕТ 2 1-26. Выходной сигнал U форравная 0 7 f . ь.

1494193

25 мирователя 7, пройдя через элемент

ЗАПРЕТ 19 (выходной сигнал порогового элемента Ь равен нулю), подается ° на инверсш,»е входы элементов 3АIIPET 21-2Ь и своим нулевым ° уровнем разрешает прохождение выходных сигналов СИФУ 20 на управляющие входы тиристорного регулятора напряжения 1.

Рассмотрим работу устройства уп— равления при разгоне электродвигателя до максимальной частоты враще- ния (интервал времени t,-t. ôèã.2).

Сигнал U,„ на выходе задатчика интенсивности 4 изменяется при этом от своего максимального значения (или значения, соответствующего какойлибо пониженной скорости) цо минимального значения, которому соответствует выходная частота f, приблизительно равная 0,7 f До момента срабатывания порогового элемента

6 устройство управления работает аналогично описанному (интервал времени t,-t, фиг.2), при этом частота Й си» нала U плавно уменьшается, а выходная частота Г, плавно увеличивается и происходит разгон электродвигателя 3. При этом на выходе апериодического звена 18 обеспечивается значение сигнала, равное значению выходного сигнала регулятора 14 ЭДС двигателя. 11ри частоте ».», приблизительно равной 0,6 f, (момент ьремени С.»), срабатывает пороговый элемент 6 и его выходной сигнал Ц становится равш»м "1" . Этот сигнал запрещает поступление сигнала П„„ на инверсные входы элементов ЗАПРЕТ

21-26, на которые теперь все время подается сигнал "0". Одновременно единичный вь»ходной сигнал порогового элемента 6 переключает управляемые коммутаторы 15 и 16. При этом размыкается цепь обратной связи по ЭДС двигателя и на вход СИФУ 20 через апериодическое звено 18, обеспечивается плавный без больших бросков тока переход двигателя на естественную меха»»ическую характеристику (f = 50 Гц), поступает выходной сигнал задатч»»к;1 17 м»11»»»маль»»о»зэ угла управл< н»»я тиристорами. Выходные сигналы СИФУ 20, пройдя через элементы 3AIIPVT 21-26 (на их инверсных входах с1»гна»1 равен нулю), подаются на упр,»в..»1»ющ»»e вхо;»11 тиристорНОГО pt I . »Ч Г i p l ll Ill ðÿæf llия 1 °

При осуществлении торможения двигателя ве»»1»чи»»а сигнала И,„в момент времени t4 начинает увеличиваться и в момент времени Г достигает уровня переключения порогового элемента б. В результате выходной сигнал Q порогового элемента 6 принимает значение "0 и разрешает поступление модулирующего напряжения U на инверсные входы элементов ЗАП»РЕТ 21—

26 ° Асинхронный электропривод переходит в режим квазичастотного управления. Одновременно переключаются коммутаторы 15 и 16, в результате чего замь»кается обратная связь по

ЭДС двигателя. После окончания интервала торможения в момент времени t< 1лектропривод приходит в режим работы на пониженной частоте вращения.

Таким образом, предлагаемь»»» электропривод формирует пониженную частоту вращения только за счет управления тиристорным регулятором напряжения, плавное изменение частоты вращения электродвигателя в переходных режимах обеспечивает снижение потерь энергии.

Формул а изобретения

Регулируемый электропривод переменного тока, содержащий асинхронньй электродвигатель с короткозамкнутым

35 ротором, тиристорньй регулятор напряжения с входными зажимами для подключения к питающей сети и выходными зажимами для подключения через контактный реверсор к выводам статорной обмотки асинхронного электродвигателя, датчика тока в цепи статорной обмотки, систему импульсно-фазового управления и задатчик интенсивности, о т л и ч а ю щ и й45 с я тем что с ц лью снижения по терь энергии путем плавного изменения частоты вращения в переходных режимах и упрощения управления в диапазоне низких частот вращения, в не50 го введены формирователь модулирующего сигнала, составленньй из последовательно соединенных преобразователя напряжение — частота и триггера, пороговьй элемент, формирователь заданной ЭДС, пропорциональной частоте вращения, регулятор ЭДС, задатчик минимального угла управления тиристорами, апериодическое звено, два управляемых коммутатора, семь

@ОР 2

Составитель В.Тарасов

Редактор Л.Пчолинская Техред A.Кпавчук Корректор С.Шекмар

Заказ 4127/54 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5,Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

1494193 элементов ЗАПРЕТ, вычислитель модуля ЭДС двигателя и датчики напряжения, включенные н цепь статора двигателя, причем выход задатчика интенсивности соединен с входами формирователя модулирующего сигнала, порогового элемента и формирователя заданной ЭДС, выход которого подключен к первому входу узла суммирова- 1р ния, второй вход которого соединен с выходом вычислителя модуля ЭДС электродвигателя, к входам которого подключены выходы датчиков тока и датчиков напряжения электродвигателя, 15 выход узла суммирования соединен с входом регулятора ЭДС, выход которого соединен с первыми входами первого и второго управляемых коммутаторов, второй вход первого управля- 20 емого коммутатора соединен с выходом задатчика минимального угла управпения тиристорами, а его выход — через апериодическое звено с вторым входом второго управляющего коммутатора, входы управления первого н второго управляемых коммутаторов и инверсный вход первого элемента

ЗАПРЕТ соединены с выходом порого= вого элемента, выход второго управляемого коммутатора подключен к входу системы импульсно-фазового управления, выходы которой соответственно соединены с прямыми входами остальных шести элементов ЗАПРЕТ, инверсные входы которых соединены между собой и подключены к выходу первого элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого соединен с выходом формирователя модулирующих сигналов, выходы шести элементов ЗАПРЕТ соединены с управляющими входами тиристорного регулятора напряжения.