Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в турбокомпрессорах, подъемных установках. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик путем устранения провалов частоты вращения при переходе с искусственной на естественную коммутацию. С этой целью в вентильном электроприводе с помощью блока 14 вычисления разности токов при естественной и искусственной коммутациях инвертора 4 осуществляют коррекцию тока в регуляторе 12 тока при переходе с естественной коммутации на искусственную. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСХИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (pe)g Н 02 Р 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР

H А BTQPCH0AAV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4267001/24-07 (22) 23.06.87 (46) 07.11.90. Бюл, N - 41 (71) Криворожский горнорудный институт (72) Д.И.Родькин, А.В.Докучаев и Н.И.Родькина (53) .62=83:621.316.718.5(088.8) (56) Патент США. - 4682094, кл, H 02 P 5/40, 1983. . Авторское свидетельство СССР

Р 1274105, кл. Н 02 Р б/02, 1986. (54) ВЕНТИЛЬНЬЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электро,,SU „„щщдщ

2 технике и может быть использовано в турбокомпрессорах, подъемных установках. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик путем устранения провалов частоты вращения при переходе с искусственной на естественную коммутацию. С этой целью в вентильном электроприводе с помощью блока 14 вычисления разности токов при естественной и искуственной коммутациях инвертора 4 осуществляют коррекцию тока в регуляторе 12 тока при переходе с естественной коммутации на искусственную, 9 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматизированного электропривода разнообразных производствен5 ных механизмов, например, таких как турбокомпрессоры, подъемные установки с вентильным двигателем, имеющим звено постоянного тока.

Целью изобретения является улучше- 10 ние динамических характеристик путем устранения провалов частоты вращения при переходе с искусственной на ес. тественную коммутацию.

На фиг. 1 представлена блок-схема вентильного электропривода; на фиг.2блок-схема блока вычисления; на фиг.

, 3-9 — диаграммы переключений элементов схемы.

Вентильный электропривод содержит синхронный двигатель 1 (фиг.1), преобразователь частоты, составленный иэ последовательно соединенных между собой управляемого выпрямителя 2, реактора 3 и инвертора 4. Выход ннвертора 4 подключен к обмотке якоря синхронного двигателя, Обмотка возбуждения двигателя подключена к выходу системы 5 возбуждения. Во входную цепь управляемого выпрямителя включен датчик 6 тока. Управляющий вход выпрямителя подключен к выходу системы 7 импульсно-фазового управления, а управляющий вход инвертора— к выходу системы 8 импульсно-фазового

35 управления. На валу синхронного двиЬ гатепя установлены датчик 9 частоты вращения и датчик 10 положения ротора синхронного двигателя 1, Выход датчика 9 частоты вращения подключен к одному входу регулятора 11 частоты вращения, другой вход которого служит для задания частоты вращения. Выход датчика положения ротора соединен с входом системы 8 импульсно-фазового 45 управления -, а вход системы 7 им, ь пульсно-фазового управления подключен к выходу регулятора 12 тока, первый вход которого соединен с выходом регулятора 11, второй вход — с выходом датчика 6 тока, третий вход—

50 с выходом датчика 10 положения ротора. .В вентильный злектропривод введены запоминающее устройство 13, блок 14 вычисления разности токов, соответстl5 вующих работе синхронного двигателя при.естественной и искусственной коммутациях, ключевой релейный элемент

15., блок 16 временной задержки, два замыкающих управляемых ключа 17 и 18 и два размыкающих управляемых ключа

19 и 20, датчик 21 ЗДС и блок 22 дифференцирования.

Датчик ЗДС включен на выходе инвертора 4 и его выход через первый управляемый замыкающий ключ 17 соединен с управляющим входом системы 8 импульсно-фазового управления.

Вход блока 16 временной задержки через ключевой релейный элемент 15 соединен с выходом блока 23 нелинейности с зоной нечувствительности и ограничением, а выходы блока 16 подключены к управляющим входам ключей

17-20. Вход блока 23 соединен с до- . . полнительным выходом датчика .9 час- тоты вращения, Блок 14 вычисления снабжен четырьмя входами, два из которых служат для задания углов Pg u Pg управления при естественной и искусственной коммутаций, соответственно, третий вход блока 14 соединен с выходом датчика 9 частоты вращения, а четвертый вход блока 14 соединен с выходом запоминающего устройства 13, вход которого череа второй размыкающий управляемый ключ 19 подключен к выходу датчика 6 тока. Первый размыкающий управляемый ключ 20 включен между выходом датчика 10 и входом системы 8 импульсно-фазового управления.

Блок 14 вычисления содержит два блока 24 и 25 (фиг.2) реализации не- . линейности типа "косинус", два перемножителя 26 и " 7,,делитель 28, сумматор 29, усилитель 30.

Входы блоков 24 и 25 реализации нелинейности типа "косинус" образуют входы задания углов Р и ц при естественной и искусственной коммутациях инвертора управления инвертором.

Выходы блоков 24 и 25 связаны с первым и вторым входами делителя 28, выход которого соединен с первым входом перемножителя 26, второй вход которого образует четвертый вход блока вычисления, связанный с выходом запоминающего устройства 13. Выход перемножителя 26 подключен к первому входу сумматора 29 и входу усилителя 30, выход которого .соединен с первым входом перемножителя 27, второй вход которого образует третий вход блока 14, соединенный с выходом датчика 9. Выход перемножителя 27 подключен к вто5 160 рому входу сумматора 29, третий вход которого подключен к выходу запоминающего устройства 13, а выход сумматора 29 является выходом блока 14.

Электропривод работает следующим образом.

При пуске и при разгоне до окорос ти Я = 0,05И управление системами импульсно-фазового управления выпрямителем 2 и инвертором 4 тока происходит за счет сигналов, поступающих от датчика положения ротора, т.е, осуществляется режим искусственной коммутации. При достижении ротором двигателя скорости (д = 0,05 Я и (фиг. 3) на выходе блока нелинейности с зоной нечувствительности и ограничением 23 появляется сигнал UII IIо (фиг.4), который подается на вход ключевого релейного элемента 15, управляющего ключами.

Ключевой релейный элемент 15, воздействуя через блок 16 временной задержки,необходимой для наложения сигналов с датчика 10 положения ротора и датчика ЭДС 21 в момент коммутации на период времени, величина которого определяется зависимостью

Т 1 — — — — n (1)

3 m у где Т вЂ” период;

m — пульсно ст ь схемы; частота; п — количество фазе

На управляемые Ъходы ключей 17 и

20 переводят систему с искусственной коммутации на естественную, .-то соответствует смене сигналов 11 р, по, ступающих на вход системы импульснофазового управления инвертором тока с выхода датчика 10 положения ротора на сигналы Бэ ЭДС, поступающие с датчикаа 2 1 ЭДС с з адержкой вр еме ни (фиг.5 и 6).

Одновременно ключевой релейный элемент 15, воздействуя на управляемые входы ключей 19 и 18, включает ! в работу запоминающее устройство 13, на выходе которого остается неизменным сигнал, соответствующий действующему значению тока искусственной коммутации (фиг.7) и блок 14 вычисления, на выходе которого появляется сигнал, соответствующий коррекции тока естественной коммутации с учетом следующей зависимости:

5305

cos /5 ч ЗУБР

I I — — — — (1- — — — -) (2)

И дм cos Pig

II (3) COS PI„H, где Н вЂ” . коэффициент, учитывающий скважность тока при искусственной коммутации, и определяется как (4) Таким образом, на вход регулятораь

12 тока подается с выхода блока 14 (фиг.8) сигнал U >y коррекции тока, соответствующий разности между действующими значениями гармоник тока при искусственной и естественной коммута45 циях

ТС1 = оТ 1,, (5) где 11 Ig< — величина коррекции тока.

Для того, чтобы сигнал коррекции тока, поступающий на четвертый вход регулятора 12 тока, действовал только в момент коммутации, а затем с ростом скорости плавно снижался до

О, после управляемого ключа 18 включен блок 22 дифференцирования (фиг.9), где Ugз — сигнал на выходе блока 22, Предлагаемый электропривод устраняет провал частоты вращения при пе5 где Т» — действующее значение тока

1-й гармоники при естественной коммутации", I - то же при искусственной бЦ

У комму тации; с, II — углы уоравяеиия, соответствующие искусственной и естественной коммутациям;

Р— число пар полюсов;

3 — величина бестоковых пауз

15 при коммутации; я — скорость вращения ротора синхронного электродвигателя 1.

Выражение (2) было определено из

20 условия равенства токов до перехода с искусственной коммутации на естественную и после перехода. Такое равенство обеспечило бы постоянство момента двигателя в момент перехода, а

25 значит и устранения провала скорости при переходе вентильного двигателя с искусственной коммутации на естественную. Равенство токов:

1б05305 реходе электродвигателя с искусственной на естественную коммутацию, что улучшает динамические характеристики вентильного электропривода.

Формул а изобретения

Вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель, преобразователь частоты, составленный из соединенных между собой последовательно управляемого выпрямителя, . реактора и инвертора, выход которого подключен к обмотке якоря синхронного двигателя, датчик тока во входной цепи управляемого выпрямителя, систему возбуждения для питания обмотки возбуждения синхронного двигателя, две системы импульсно-фазового управления, выходы которых подключены к управляю-2О щим входам выпрямителя и инвертора соответственно, последовательно соединенные между собой регулятор скорости и трехвходовый регулятор тока, второй вход регулятора тока соединен 25 с выходом датчика тока, а выход — с входом системы импульсно-фазового управления выпрямителя, датчики положения ротора и частоты вращения, установленные на валу синхронного двигателя, выход датчика положения ротора подключен к входу системы импульсно."фазового управления инвертором, выход датчика частоты вращения — к одному из входов регулятора частоты вращения, второй вход которого яв-ляется входом задания частоты вращения, блок нелинейности с зоной нечувствительности и ограничением, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью 4О улучшения динамических характеристик путем устранения провалов частоты вращения при переходе с искусственной на естественную коммутацию, введены два управляемых размыкающих и два управляемых замыкающих ключа, блок временной задержки, ключевой релейный элемент, запоминающее устройство, блок дифференцирования, блок вычисления разности токов при естественной и искусственной коммутациях с двумя входами для задания .углов управления для естественной и искусственной коммутаций .соответственно и третьим входом.для подключения к выходу датчика частоты вращения и датчик ЭДС, включенный в выходную цепь инвертора, а регулятор тока снабжен четвертым вхо-.. дом, вход блока временной задержки через ключевой релейный элемент сое.-" динен с выходом блока нелинейности, входом подключенного к дополнительному выходу датчика частоты вращения, выходы блока временной задержки соединены с управляющими входами введенных ключей, один размыкающий ключ включен между выходом датчика положения ротора и входом системы импульсно-фазового управления, а другой. размыкающий ключ — между выходом датчика тока и входом запоминающего устройства, выходом соединенного с четвертым входом блока вычисления, выход которого через первый замыкающий управ.-.. ляемый ключ подключен к входу блока дифференцирования, выходом связанного с четвертым входом регулятора тока, третий вход которого соединен с выходом датчика положения ротора, а выход датчика ЭДС через второй замыкающий управляемый ключ подключен к входу системы импульснофазового управления инвертором.

Рл 3апо

&v Мтчика скорссми иг. l

Составитель А, Головченко

Т ехр ед М. Дидык Корректор Л. Бескид

Редактор В.Бугреикова

4 °

3ак аз 345 7 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

Производственно-издательский комбийат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101.