Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в приводах подъемно-транспортных машин. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования в широких пределах изменения нагрузки. В электроприводе переменного тока датчик 4 обратной связи по частоте вращения содержит делитель 7 напряжения, полосовой фильтр 8, компаратор 9, измеритель 10 периода, переключаемый функциональный преобразователь 11 напряжения. Переключение преобразователя 11 и блока 3 фазового управления осуществляется благодаря наличию узла 13 переключения режимов двигателя. Демпфер 12, являющийся одновременно фильтром низких частот, обеспечивает сглаживание ударов в контуре регулирования и подавление высокочастотных шумов и помех. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19У (Ш

А1 (51) 4 H 02 P 5/28, 5/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4291350/24-07 (22) 28.07.87 (46) 15. 12.89. Бюл. N 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (72) С.В.Горохов, А.Н.Оводов, В ° Н.Чумичев и М.Д.Эйгес (53) 62-83:621.316.719.2 .(088.8) (56) Авторское свидетельство СССP у 944043, . í 02 P 5/г8, 1982.

Авторское свидетельство СССР ю 79704г, кл. н юг P 5/28, 1981. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в

2 приводах подъемно-транспортных машин. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования в ши роких пределахизменения нагрузки.В электроприводе переменного тока датчик

4 обратной связи по частоте вращения содержит делитель 7 напряжения, полосовой фильтр 8, компаратор 9, измеритель 10 периода, переключаемый. .функциональный преобразователь 11 напряжения. Переключение преобразователя 11 и блока 3 фазового управления осуществляется благодаря наличию узла

13 переключения режимов двигателя.

Демпфер 12, являющийся одновременно фильтром низких частот, обеспечивает сглаживание ударов в контуре регулирования и подавление высокочастотных шумов и помех. 9 ил.

1529392

Изобретение относится к электрот хнике, а именно к автоматизированн му электроприводу переменного тока, и, может быть использовано в электроп иводаx подьемно-транспортных машин.

Цель изобретение - расширение диаи зона регулирования скорости в широк х пределах нагрузки.

На фиг.1 приведена блок-схема, э ектропривода переменного тока; на ф г.2 - блок-схема измерителя период ; на фиг.3 - принципиальная схема и мерителя периода; на фиг.4 - принц пиальная схема узла переключения р жимов; на фиг.5 - зависимости вых дного напряжения переключаемого ф нкционального преобразователя наи яжения от входного напряжения для д игательного (Д) и генераторного (Г) р жимов; на фиг.6 - зависимости входн го (а) и выходного (б) напряжений у омянутого функционального преобраз вателя от частоты вращения двигател для двигательного (д) и генераторн ro (Г) режимов; на фиг.7 - временн е диаграммы напряжений основных у лов схемы, поясняющие работу устр ; на фиг.8 — временные диаг аммы напряжений основных узлов схем измерителя периода; на фиг.9 м ханические характеристики электрои ивода.

Электропривод переменного тока сод ржит асинхронный двигатель 1 (фиг.1) с фазным ротором, замкнутым на резист ры. Статорная обмотка асинхронного вигателя подключена к выходу тиристорного регулятора 2 напряжения, выолненного симметричным. К управляюему входу тиристорного регулятора 2 г1одключен выход блока 3 фазового уп авления, снабженного вторым входом. лектропривод содержит датчик 4 обратной связи.по частоте вращения с

Четырьмя входами, два из которых подключены к двум фазам обмотки ротора асинхронного двигателя, а выход датчика 4 соединен с одним из входов с умматора 5, второй вход которого подключен к выходу блока 6 задания .Частоты вращения.

Датчик 4 обратной связи по частоale вращения составлен из последоваs åëüHo соединенных делителя 7 напряжения, установленного на входе датЧика 4; полосового фильтра 8, комг1аратора 9, измерителя 10 периода

И переключаемого функционального пре5

I5

50 образователя 11 напряжения, выход которого является выходом датчика 4.

Измеритель 10 периода и переключаемый функциональный преобразователь

11 снабжены вторыми входами, образующими третий и четвертый входы датчика 4.

В электропривод введены демпфер

12 и узел 13 переключения режимов.

Вход демпфера 12 подключен к выходу сумматора 5, а выход - к первому входу блока 3 фазового управления и к входу узла 13 переключения режимов.

Выход узла 13 соединен с вторым входом блока 3 и с третьим и четвертыми входами датчика 4., Измеритель 10 периода содержит последовательно включенные узел 14 временной задержки (фиг.2), первый формирователь 15 импульсов, измерительный интегратор 16, второй вход которого образует третий вход датчика 4. Выход измерительного интегратора 16 подключен к устройству 17 вы-. борки и хранения, выход которого является входом переключаемого функционального преобразователя 11 напряжения . Второй вход устройства 17 выборки и хранения соединен с выходом формирователя 18 импульсов, вход которого соединен с выходом компаратора 9 и образует вход измерителя 10 периода. формирователи 18 и 15 импульсов и узел 14 временной задержки, вход ко". торого соединен с выходом компаратора

9, собраны на базе операционных уси.— лителей 19, 20 и 21 (фиг.3) соответственно, включенных по схеме компараторов. Измерительный интегратор 16 ., реализован на базе операционного уси.лителя 22, включенного по схеме интегратора с изменяемой скоростью нарастания выходного сигнала. Устройство 17 выборки и хранения содержит запоминающую емкость 23, подключеннур на вход повторителя 24 напряжения и, на выход измерительного интегратора

16 периода посредством полевого транзистора 25.

Узел 13 переключения режимов вы." полнен на операционном усилителе 26 (фиг.4) по схеме компаратора с положительной обратной связью и транзисторном ключе 27 °

Устройство работает следующим образом, 5 15293

Сигнал Е асинхронного двигателя

1 поступает на вход датчика 4. Делитель 7, входящий в состав датчика, осуществляет согласование уровней

Е и входного напряжения полосового

5 фйльтра 8. Полосовой фильтр 8 предназначен для выделения 1-й гармоники прямой последовательности сигнала Е частота которого изменяется по следующему закону:. в двигательном режиме

fñ в генераторном режиме (противо-. включ ени е)

l5

f = ft:(2 — S) j где Š— частота напряжения сети;

S — - скольжение.

С выхода полосового фильтра 8 сигнал, близкий к синусоидальному, по.= 20 ступает на вход компаратора 9, который преобразует сигнал синусоидальной формы в прямоугольный. Сигнал с выхода компаратора 9 поступает на вход измерителя 10 периода. Измери- 25 тель 10 периода предназначен для преобразования входного прямоугольного сигнала в напряжение постоянного,. уровня, пропорциональное периоду входного сигнала. 30

Принцип измерения основан на фиксации линейно нарастающего напряжения на выходе измерительного интегра.тора 16 через интервал времени, равный периоду входного сигнала, и по-. следующем сбросе измерительного интегратора 16 до Бьы = О, Поскольку пе-. риод входного сигнала в интервале рабочих частот двигательного и генераторного. режимов существенно разли- 40 чен, необходимо изменять скорость нарастания выходного сигнала измерительного интегратора 16. Увеличение скорости нарастания выходного сигйала измерительного интегратора 16 в гене- 4 раторном режиме обеспечивается включением ключа на входе усилителя 22.

Ключ, выполненный на полевом транзисторе, шунтирует резистор RC-цепочки измерительного интегратора l6, Включение ключа происходит от логического сигнала узла 13 переключения режимов.

На входе измерительного интегратора 16 присутствует опорное напряжение

-10 В, получаемое на стабилитроне.

Устройство l7 выборки и хранения запоминает достигнутое значение выходного сигнала измерительного интег92 6 ратора 16 через интервал времени, равравный периоду входного сигнала.

Полевой транзистор 25 операционного усилителя 24 осуществляет кратковременное подключение запоминающей емкости 23. При его отключении ем-. кость 23 сохраняет величину выходного напряжения измерительного интегратора 16, разряжаясь только через сопротивление закрытого транзистора 25, которое достаточно велико, поэтому сигнал на выходе измерителя 10 периода является ° постоянным при неизменном периоде входного сигнала. Прямоугольный сигнал с выхода компаратора 9 поступает на формирователь 18 импуль- . сов и узел 14 временной задержки, Формирователь 18 импульсов собран на

I базе операционного усилителя 19, включенного по схеме компаратора.

Сигнал с выхода компаратора 9 через дифференцирующую цепочку поступает на вход компаратора 19, на выходе которого формируются положительные импульсы длительностью 0,5 мс, используемые для открытия ключа в устройстве 17 выборки и хранения.

Узел 14 временной задержки собран. на базе операционного усилителя 21, включенного по схеме компаратора.

Сигнал с компаратора 9 через интегрирующую цепочку поступает на вход компаратора 21, на выходе которого формируется меандр, задержанный относительно входного сигнала в пределах 0,5 мс.

Формирователь 15 импульсов собран по такой же схеме, как и формирователь 18 импульсов. С выхода формирователя 15 импульсов короткие положительные импульсы поступают на транзисторный ключ интегратора 16, который осуществляет разряд емкости измерительного интегратора 16 через время 0,5 мс после запоминания. выходного значения в устройстве 17 выборки и хранения.

Далее сигнал поступает на переключаемый функциональный преобразователь

11 напряжения, назначение которого состоит в получении сигнала s виде постоянного напряжения, линейно зависящего от скорости вращения двига" теля как в двигательном, так и в генераторном (противовключение) режимах, т.е. сигнал, эквивалентного сигналу тахогенератора.

1529392

10

Точки излома на графике зависимрсти выходного напряжения функцион льного преобразователя от частоты вращения (фиг.бб) соответствуют точкам 1 и 2 изменения коэффициента усия ния на фиг.5.

Переключение коэффициента усиления и напряжения смещения в преобразоват ле 11 напряжения происходит при включении соответствующих полевых транзисторов, работающих в режиме юча.

С выхода датчика 4 сигнал поступат на вход сумматора 5, где алгебраиески складывается с сигналом 11 ока 6 задания. Результирующее наряжение с выхода сумматора 5 постуает на демпфер 12, являющийся одноременно фильтром низких частот, небходимый для сглаживания ударов в онтуре регулирования и подавления

ысокочастотных шумов и помех. Отильтрованный сигнал с выхода демпера поступает на вход узла 13 перелючения режимов и на блок 3 Фазового правления тиристоров регулятора наряжения.

Узел 13 переключения режимов предазначен для преобразования аналогоого сигнала в логический в соотетствии с полярностью выходного наряжения сумматора 5.

Логический сигнал с узла 13 переючения режимов поступает. на второй ход преобразователя 11 напряжения, беспечивая переключение коэффициена усиления и напряжения смещения, а второй вход измерителя 10 периоа, обеспечивая измейение скорости

Нарастания выходного сигнала измерительного интегратора 16, и на блок 3 фазового управления, осуществляя переключение каналов управления соответствующей группы тиристоров. Тем самым узел 13 переключения режимов с датчиком 4 обеспечивает автоматический переход электропривода из первого, квадранта во второй и работу в нем.

Назначение блока 3 состоит в Фазоимпульсном управлении и синхронизации с сетью работы тиристоров. Блок 3 представляет собой многоканальную полупроводниковую систему, работаю щую по вертикальному принципу, выполненную на аналоговых микросхемах, 15

|транзисторах и тиристорных оптронах. С выхода блока 3 сигнал поступает на тиристорный регулятор 2, который управляет работой двигателя 1.

Таким образом, изобретение обеспечи ва ет расширение диапазона регулирования частоты вращения в широких пределах изменения нагрузки как положительной, так и отрицательной.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с

Фазным ротором, тиристорный регулятор напряжения в цепи обмотки статора с блоком фазового управления, сумматор, один вход, которого соединен с выходом задатчика частоты вращения, а другой - с выходом датчика обратной связи по частоте вращения, образованным выходом переключаемого функцио. — . нального преобразователя напряжения, вход упомянутого датчика обратной связи соединен с одной из фаз обмотки ротора асинхронного двигателя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования в широких пределах изменения нагрузки, в него введены демпфер и узел переключения режимов, тиристорный регулятор напряжения выполнен симметричным, блок фазового управления снабжен вторым входом, датчик обратной связи - тремя входами, один из которых соединен с второй фазой обмотки ротора асинхронного двигателя, в упомянутый датчик введены последовательно соединенные делитель напряжения, входы которого образуют упомянутые два входа датчика, полосовой фильтр, компаратор, измеритель периода с вторым входом, образующим третий вход датчика, выходом подключенный к первому входу преобразователя напряжения, снабженного вторым входом, образующим четвертый вход датчика обратной связи, вход демпфера подключен к выходу сумматора, а выход - к первому входу блока фазового управления и входу узла переключения режимов, выход которого соединен с вторым входом блока Фазового управления и третьим и четвертым входами датчика обратной связи по.частоте вращения.

1529392

1529392

1529392

1529392

Составитель А. Головченко

Техред Л.Олийнык

Редактор И.Рыбченко

Корректор О.Ципле

Заказ 7757/53 Тираж 551 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