Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем (его варианты)

 

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства при колебаниях нагрузки на валу. Сущность: в устройство введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим контактом, логический элемент И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом. Согласно другого варианта в него введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим и замыкающим переключающими контактами, логический элемент И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом, второй интегральный регулятор снабжен вторым входом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2

„,SU,„, 149596 (51) 4 Н 02 Р 7/42

1Ж063Н0

МНЛ113 М11%ЫМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРственный хОмитет по изоБРетениям и ОТНРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 928587 (21) 3564351/24-07 (22) 29.03.83 (46) 23.07.89. Вюл. Р 27 (71) Всесоюзный научно-исследофйтельский и проектно-конструкторский:институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском .хозяйстве и на транспорте (72) И.И.Волошиновский и Т.Н.Волошиновская (53) 621.316.718 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 928587, кл. Н 02 P 7/42, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ КОРОТКОЗАМКНУТЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) 1 ° Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем по авт.св.Р 928587, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы при колебаниях нагрузки на,валу, введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим контактом, логический элемент

И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом, вход первого регулируемого порогового элемента соединен с выходом первого элемента сравнения, вход второго регулируемого порогового элемента соединен с первым входом третьего элемента сравнения и:через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента подключен к третьему входу второго сумматора, второй вход которого через размыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента соединен с выходом второго пропорционального регулятора, управляющие входы обоих управляемых ключевых элементов соединены с выходом логического элемента И, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго регулируемых пороговых элементов.

2, Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем по авт.св. N- 928587, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы при колебаниях нагрузки на валу, введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим и замыкающим переключающими контактами, логический элемент И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом, второй интегральный регулятор снабжен вторым входом, вход первого регулируемого порогового элемента соединен с выходом первого элемента сравнения, вход второго регулируемого порогового элемента соединен с первым входом третьего элемента сравнения и через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента подключен к третьему входу второго сумматора, выходы обоих регулируемых пороговых элементов соединены соответственно с входами логического элемента И, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго управляемых ключевых элементов, переключающий контакт второго управляемого ключевого элемента соединен с выходом

5 14959 входом тиристорного преобразователя, опорные входы преобразователей напряжения из неподвижной во вращющуюся систему координат и наоборот соедине5 ны с выходом генератора опорных синусоидальных колебаний, два сумматора, два пропорциональных и интегральный регуляторы, входы которых объединены и соединены с выходом первого элемен- 1О та сравнения, выходы пропорциональных регуляторов соединены соответственно с одним из входов сумматоров, другие входы которых соединены с выходом интегрального регулятора, вы- 15 ход одного из сумматоров, соединен с входом генератора опорных синусоидальных колебаний, а выход другого сумматора — с другим входом третьего элемента сравнения. 20

Недостатком известных устройств для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем является невысокая надежность работы, определяемая отсутствием коррекции по час- 25 тоте статора при резком возрастании нагрузки на валу, что .приводит к нежелательным динамическим возмущениям на механические части.

Цель изобретения — повышение на" у» дежности работы при колебаниях нагрузки на валу за счет коррекции скорости вращения (частоты токов статора) .

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство (по пер35 вому варианту) введены два управляемых ключевых элемента, один из кото.рых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим контактом, логический элемент И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом, вход первого регулируемого порогово-. го элемента соединен с выходом первого элемента сравнения, вход второго регулируемого порогового элемента соединен с первым входом третьего элемента сравнения и через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента подключен к третьему входу второго сумматора, второй вход которого через размыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента соединен с выходом второго пропорционального регулятора, управ55 ляющие входы обоих управляемых ключевых элементов соединены с выходом логического элемента И, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго регулируемых пороговых элементов .

Указанная цель достигается также тем, что в известное устройство (по второму варианту) введены два управляемых ключевых элемента, один из которых снабжен замыкающим контактом, а другой снабжен размыкающим и заььпсающим переключающими контактами, логический элемент И и два регулируемых пороговых элемента, второй сумматор снабжен третьим входом, второй интегральный регулятор снабжен вторым входом, вход первого регулируемого порогового элемента соединен с выходом первого элемента сравнения, вход второго регулируемого цорогово" го элемента соединен с первым входом третьего элемента сравнения и через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента подключен к третьему входу второго сумматора, выходы обоих регулируемых пороговых элементов соединены соответственно с входами логического элемента И, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго управляемых ключевых элементов, переключающий контакт второго управляемого ключевого элемента соединен с выходом пропорционального регулятора, размыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента подключен к второму входу второго сумматора, а замыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента подключен к второму входу второго интегрального регулятора.

На фиг.1 и 2 представлены блоксхемы устройства для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, варианты.

Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем (фиг.1 и 2) содержит асинхронный короткозамкнутый электродвигатель 1, тиристорный преобразова- тель 2 частоты, силовой вход которого снабжен выводами для подключения к сети, а выход через датчики 3 фазных токов соединен с обмоткой статора, датчик 4 частоты вращения электродвигателя, три элемента 5-7 срав- нения, блок 8 задания частоты вращения, выход которого соединен с одним из входов первого элемента 5 сравнения, второй вход которого соединен

1495969 с выходом датчика 4 частоты вращения, преобразователь 9 трехфазного напряжения в двухфазное, вход которого соединен с датчиками 3 фазных токов, а выход — с входом преобразователя 10 напряжения из неподвижной во вращующуюся систему координат, выход кото:. рого соединен.с входом фазорегулято-!

: ра 11, выходы последнего соединены с первыми входами второго 6 и третье го 7 элементов сравнения, блок 12 задания магнитного потока, выход которого соединен с вторым входом вто|, рого . элемента 6 сравнения, два пропорционально-интегральных регулятора 13 и 14, входы которых соединены

1 соответственно с выходами второго 6 и третьего 7 элементов сравнения, а выходы — с входом преобразователя 20

15 напряжения из вращающейся в неподвижную систему координат, выход которого через преобразователь 16 двухфазного напряжения в трехфазное соединен с управляющим входом тиристор- 25 ! ного преобразователя 2, опорные входы преобразователей 15 и 10 из непод1 вижной so вращающуюся систему коорди нат и наоборот соединены с выходом генератора 17 опорных синусоидальных колебаний, два сумматора 18 и 19,. два пропорциональных 20 и 21 и интегральный 22 регуляторы, входы которых объединены и соединены с выходом первого элемента 5 сравнения, выходы пропорциональных регуляторов 20 и 21

35 соединены соответственно с одним из входов сумматоров 18 и 19, другие входы которых соединены с выходом интегрального регулятора 22, выход 40 второго сумматора 19 соединен с входом генератора 17 опорных синусоидальных сигналов, а выход первого сумматора 18 — с вторым входом третьего элемента.7 сравнения.

Согласно первому варианту (фиг.1) в устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем введены два управляемых ключевых . элемента 23 и 24, один из которых снабжен замыкающим контактом, а дру50 гой снабжен размыкающим контактом, логический элемент И 25 и два регулируемых пороговых элемента 26 и 27, второй сумматор 19 снабжен третьим входом, вход первого регулируемого порогового элемента 26 соединен с выходом первого элемента 5 сравнения, вход второго регулируемого порогового элемента 27 соединен с первым входом третьего элемента 7 сравнения, а через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента 23 подключен к третьему входу второго сумматора 19, второй вход которого через размыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента 24 соединен с выходом второго пропорционального регулятора 21, управляющие входы обоих управляемых ключевых элементов 23 и 24 соединены с выходом логического элемента И 25, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго регулируемых пороговых элементов 26 и 27.

Согласно второму варианту (фиг.2) в устройство, содержащее, кроме того, два интегральных регулятора 28 и 29, пропорциональный регулятор 30, введены два управляемых ключевых элемента

31 и 32, один из которых (элемент 31) снабжен замыкающим контактом, а другой (элемент 32) снабжен размыкающим н замыкающим переключающими контактами, логический элемент И 25 и два регулируемых пороговых элемента 26 и 27, второй сумматор 19 снабжен третьим входом, второй интегральный регулятор 29 снабжен вторым входом, вход первого регулируемого порогового элемента 26 соединен с выходом первого элемента 5 сравнения, вход второго регулируемого порогового элемента 27 соединен с первым входом третьего элемента 7 сравнения и через замыкающий контакт первого управляемого ключевого элемента 31 подключен к третьему входу второго сумматора 19, выходы обоих регулируемых пороговых элементов 26 и 27 соединены соответственно с входами логического элемента И 25, выход которого соединен с управляющими входами первого 31 и второго 32 управляемых ключевых элементов, переключающий контакт второго управляемого ключевого элемента 32 соединен с выходом пропорционального регулятора 30, pasмыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента подключен к второму входу второго сумматора 19, а замыкающий контакт второго управляемого ключевого элемента 32 — к второму входу второго интегрального регулятора 29.

Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродви1495969

10 гателем по первому варианту (фиг.1) работает следующим образом.

В установившемся режиме холостого хода при любой скорости вращения,в том числе нулевой, фазорегулятором

ii активная составляющая тока статора сводится практически к нулю, при этом корректируется намагничивающая составляющая тока статора блоком 12 ið задания магнитного потока до необходимой величины, например, номинальной. Уточняются путем подстройки коэффициенты передачи в регуляторах .

13, 14, 20, 21 и 22, необходимые для получения автономности каналов управления активным и намагничивающим токами статора. Качество процессов . проверяют по реакции системы на возмущение со стороны вала и сети. Ин- 20 формационные напряжения с датчиков

3 фазных токов и датчика 4 частоты вращения электродвигателя после со,ответствующих преобразований посту-.

;пают на информационные входы соот- 25 ветствующих элементов 5-7 сравнения, где сравниваются с выходными сигналами соответственно блока 8 задания частоты вращения, блока 12 задания магнитного потока и сумматора 18.

Рассогласования с выходов. элементов

6 и 7, преобразованные в пропорционально-интегральных регуляторах

13 и 14, подаются на вход блока 15 преобразования этих сигналов задания на ток статора, преобразуемые

35 блоком 16 к числу фаз, соответствующему фазности преобразователя 2 частоты. Опорные синусоидальные напряжения с выхода генератора 17 задают 40 частоту тока в статоре, а ее задание поступает с выхода сумматора 19, которое формируется в зависимости от характера нагрузки на валу следующим образом.

При спокойной нагрузке, когда отсутствуют просадки скорости ротора, задание частоты формируется в виде суммы пропорционального воздействия в блоке 21 и интегрального в блоке 22, являющегося общим для канала формирования активной (моментообразующей) составляющей тока статора регуляторами 20 и 22, получаемо го с выхода сумматора 18; При этом пропорциональные регуляторы 20 и 21 могут иметь как одинаковую, так и разную настройку. При колебательном характере нагрузки возникают значительные просадки скорости, подаваемые на вход регулируемого порогового элемента 26, при которых нельзя питать статор током с частотой, которая была до просадки скорости, так как это может привести к аварийному отказу трансмиссии, для предотвращения которого надо снизить частоту питания.

В этом случае возникают также значительные всплески активной составляющей тока статора, подаваемые на вход регулируемого порогового элемента 27, Пороги срабатывания элементов 26 и

27 отрегулированы, исходя из условий работы и возможностей механизма. В случае одновременного превьппения настройки напряжений, пропорциональных просадке скорости и всплеску активного тока, срабатывает логический элемент И 25, что приводит к замыканию контакта в управляемом клю,чевом элементе 23 и размыканию кон такта в управляемом ключевом элементе 24. Это означает, что из задания частоты тока статора исключается пол1 костью пропорциональная составляющая, а интегральная составляющая компенсируется с интенсивностью роста активной составляющей тока статора, максимальное значение которой согласовано с заданием частоты путем выбора соответствующих коэффициентов передачи в сумматоре 19. После исчезновения возмущения на валу спадает активный ток статора на входе регулируемого порогового элемента

27 до допустимой величины (ниже порога настройки), что приводит к исчезновению напряжения на выходе логического элемента И 25 и возвращению ключей 23 и 24 к нормальному (первоначальному) положению. Скорость вращения ротора восстанавливается до величины, определяемой уставкой задания на выходе блока 8 задания частоты вращения. Таким образом может быть обеспечена заданная мягкость механической характеристики в зависимости от конкретных условий эксплуатации.

Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем по второму варианту (фиг.2) работает аналогично описанному прн спокойной нагрузке в пределах ниже уровней настройки регулируемых пороговых элементов 26 и 27. Отличие

Составитель А.Жилин

Техред М,Ходанич : Корректор Н.Гунько

Редактор M.Áëàíàð

Заказ 4285/55 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

11 14959 имеется в работе при колебаниях нагрузки, приводящих к срабатыванию логического элемента И 25, в результате чего замыкается контакт управляемого ключевого элемента 31 и перебра5 сывается контакт управляемого ключевого элемента 32, что приводит к дополнительному снижению задания частоты статора. Это позволяет получить более мягкие, по сравнению с первым вариантом, механические характеристики. Это особенно важно при использовании привода в качестве тягового на транспорте. Для получения прецизионных частот питания статора, соизмеряемых с частотой абсолютного . скольжения, сумматоры 18 и 19 необ,ходимо выполнять в виде цифровых вычислительных устройств заданной 20 точности, Использование изобретения позво ляет сократить количество простоев, 69 12 увеличить срок службы оборудования и повысить надежность работы, так как при резком (колебательном) возрастании нагрузки на валу происходит автоматическое снижение скорости.

Это повышает ресурс механической части агрегата. При возникновении динамических возмущений снижение скорости повышает безопасность работы.

Таким образом, введение в устройство для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем управляемых ключевых элементов, логического элемента И и регулируемых пороговых элементов позволяет обеспечить корректирование скорости вращения электродвигателя (частоты токов статора) при колебаниях нагрузки на валу и повысить надежность работы, по сравнению с основным изобретением.