Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в механизмах питания собственных нужд тепловых электростанций (в приводах дутьевых вентиляторов, дымососов и др.). Целью изобретения является повышение надежности работы электропривода переменного тока путем его упрощения и обеспечения в режиме пуска переходных процессов без бросков тока и перенапряжений. Указанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, вертикальный каскад 2, блок 3 пусковых резисторов, систему импульсно-фазового управления 6, регулятор тока 7 и регулятор частоты вращения 8, введены блока 13 задания величины штока уставки в граничном режиме, преобразователь напряжение - шток 15 с зависимым от полярности входного сигнала коэффициентом передачи и блок пуска 21, подключенный входами и информационным выходам блоков выключателей 4, 5 к выходу регулятора тока 7, а выходами - к узлам сравнения 9, 10, установленным на входах регуляторов тока 7 и регулятора частоты вращения 8. При этом обеспечивается возможность наращивания тока, переведенного в выпрямительный режим инвертора вентильного каскада 2, перед переводом привода в регулируемый режим работы, благодаря чему повышается качество регулирования во всех режимах, в том числе и в режиме пуска и надежность работы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 H 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4374109/24-09 (22) 02.02.88 (46) 23.12,90. Бюл, ¹ 47 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт Производственного обьединения "ХЭМЗ" (72) В,А.Ерухимович, Ю.Л.Шинднес и И.И.Эпштейн (53} 621.313,3.072.9(088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 2943735, Агрегаты тиристорные, диодные серии

ТДП2 и станции управления пуском типа

ШД для электроприводов по схеме асинхронного вентильного каскада ОКП

3416126527, Каталог 08.06,02-81. Электротехника СССР. Информэлектро, 1982, с.5. (54) ЭЛЕКТР ОП РИ ВОД П ЕРЕМ ЕН НОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах. Й2,„, 1615856 А1 питания собственных нужд тепловых электростанций (в приводах дутьевых вентиляторов, дымососов и др.). Целью изобретения является повышение надежности работы электропривода переменного тока путем его упрощения и обеспечения в режиме пуска переходных процессов без бросков тока и перенапряжений, Указанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, вертикальный каскад 2, блок

3 пусковых резисторов, систему импульснофазового управления 6, регулятор тока 7 и регулятор частоты вращения 8, введены блок 13 задания величины тока уставки B граничном режиме, преобразователь напряжение — ток 15 с зависимым от полярности входного сигнала коэффициентом передачи и блок пуска 21, подключенный входами к информационным выходам бло1615856

10 ков выключателей 4, 5, к выходу регулятора тока 7, а выходами — к узлам сравнения 9, 10, установленным на входах регуляторов тока 7 и регулятора частоты вращения 8, Г1ри этом обеспечивается возможность наращивания тока, переведенного в выпрямительИзобретение относится к электротехнике, а именно к электроприводам с асинхронным двигателем с фаэным ротором, в цепь

: ротора которых подключен вентильный кас; кад для управления частотой вращения дви,гателя, и может быть использовано в механизмах питания собственных нуждтеп, ловых электростанций (в приводах дутьевых, вентиляторов, дымососов и др.), Цель изобоетения — повышение наде>к ности работы электропривода переменного тока путем его упрощения и обеспечения в, режиме пуска переходны„ процессов без

; бросков тока и перенапряжений, На чертеже представлена функциональная схема электропривода переменного тока.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигатель 1 с фазным ротором, вентильнь.й каскад 2, блок

3 пусковых резисторов,. блоки 4 и 5 выключателей с информационными выходами включенного (выключенного) состояния, систему 6 импульсно-фазового управления, регулятор 7 тока, регулятор 8 частоты вращения, узел 9 сравнения с тремя входами, узел 10 сравнения с четырьмя входами, датчик 11 тока нагрузки вентильного каскада, блок 12 задания частоты вращения. При этом статоо асинхронного электродвигэтеля 1 предназначен для подключения к питающей сети, а ротор через блок 4 выключателей подключен к блоку 3 пусковых резисторов и через блок 5 выключателей — к выходу вентильного каскада 2, управляющий вход которого соединен с выходом системы 6 импульсно-фазового управления, вход которой соединен с выходом регулятора 7 тока, вход которого соединен с выходом узла 9 сравнения, Первый вход узла 9 сравнения соединен с выходом регулятор- Ь частоты вращения, а второй вход — с выходом датчика 11 тока нагрузки вентильного каскада, Вход регулятора 8 частоты вращения соединен с выходом узла 10 сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока 12 задания частоты вращения, В электропривод переменного тока введены блок 13 задания величины тока уставки в граничном режиме. узел 14 сравнения

4Г

50 ный режим инвертора вентильного каскада

2, перед переводом привода в регулируемый режим работы, благодаря чему повышается качество регулирования во всех режимах, в том числе и в режиме пуска и надежность работы, 1 ил. с двумя входами, преобразователь 15 напря>кение — ток 15 зависимым от полярности входного сигнала коэффициентом передачи, выполненный с масштабным усилителем 16, выпрямительным элементом 17, резисторным делителем 18 и двумя резисторами 19 и 20, блок 21 пуска, выполненный с двумя управляемыми ключами 22 и 23, блоком 24 задания величины пускового тока с двумя выходами, элементом И 25, выпрямительным элементом 26 и тремя резисторами 27 — 29, При этом первые выводы резисторов 19 и 20 преобразователя 15 напря>кение — ток соединены между собой и с вторым входом узла 10 сравнения, третий вход которого соединен с выходом регулятора 7 тока и первым входом блока 21 пуска. Второй и третий входы блока 21 пуска соединены соответственно с информационными выходами блоков 4 и 5 выключателей, Первый выход блока 21 пуска соединен с третьим входом узла 9 сравнения, а второй выход — с четвертым входом узла 10 сравнения. Первый вход узла 14 сравнения соединен с выходом блока 13 задания величины тока уставки в граничном режиме, второй вход соединен с выходом датчика 11 тока нагрузки, а выход соединен с входом масштабного усилителя 16, выход которого через выпрямительный элемент 17 и реэисторный делитель 18 подключен к вторым выводам резисторов 19 и 20.

Перекидной контакт управляемого ключа 22 и первый вывод резистора 27 соединены между собой и образуют первый выход блока 21 пуска, второй выход которого образован первым выводом управляемого ключа

23, второй вывод которого соединен через резистор 28 с первым выходом блока 24 задания величины пускового тока.

Первый и второй входы элемента И 25 образуют соответственно второй и третий входы блока 21 пуска. Второй вход элемента

И 25 соединен с управляющим входом управляемого клю а 23. выход элемента И 25 соединен с управляющим входом управляемого ключа 22, первый вывод которого соединен через резистор 29 с вторым выходом блока 24 задания величины пускового тока, 1615856

55 а второй вывод соединен с вторым выводом резистора 27 и первым выводом выпрямительного элемента 26 в блоке 21 пуска, первый вход которого образован вторым выводом выпрямительного элемента 26, Электропривод переменного тока работает следующим образом.

В режиме пуска статор асинхронного электродвигателя 1 подключен к питающей сети, а к цепи ротора через замкнутые силовые контакты блока 4 выключателей подключен блок 3 пусковых резисторов. При этом сигналом логического нуля с информационного выхода блока 5 выключателей в блоке 21 пуска замкнут ключ 23 и на вход узла 10 сравнения поступает сигнал с выхода блока 24. Величина и знак указанного сигнала обеспечивают через регулятор 7 тока и систему 6 импульсно-фазового управления инверторный режим работы вентильного каскада 2 независимо от величины и знаков сигналов, действующих на других входах узла 10 сравнения, При достижении подсинхронной частоты вращения ротора электродвигателя 1 и наличии разрешения на перевод электропривода в регулируемый режим замыкаютсч силовые контакты блока 5 выключателя и к цепи ротора подключается вентильный каскад 2.

На информационных выходах блоков 4 и 5 выключателей появляются сигналы логической единицы. При этом ключи 22 и 23 находятся в состоянии, показанном на схеме. На вход узла 9 сравнения через резистор 29 от блока 24 задания тока пуска поступает сигнал, величина которого обеспечивает на выходе регулятора 7 тока такую величину и знак сигнала управления, лри которой фаза импульсов управления на выходе блока системы 6 импульсно-фазового. управления соответствует выпрямительному режиму работы инвертора вентильного каскада 2. При этом через диоды выпрямителя вентильного каскада протекает ток, величина которого задается блоком 24 несколько больше номинального тока ротора двигателя.

После размыкания силовых контактов блока 4 выключателей ток ротора электродвигателя 1 переходит в вентильный каскад

2, на выходе элемента И 25 появляется сигнал нуля и ключ 22 переходит в состояние, лри котором резистор 27 шунтируется. К цели ограничения выходного сигнала регулятора 7 тока подключается выпрямительный элемент 26, обеспечивающий ограничение сигнала задания выпрямительного режима на уровне, близком к значению фазы угла управления инвертором вентиль) 5

35 ного каскада, равным 90 эл. град. Требуемое значение скольжения, а следовательно, частоты вращения электродвигателя 1 устанавливается блоком 12 задания, выходной сигнал которого поступает на вход узла 10 сравнения, где сравнивается с суммой выходных сигналов регулятора 7 тока и преобразователя 15 напряжение — ток, используемой в качестве сигнала обратной связи по скольжению. Выходной сигнал узла 10 сравнения поступает на вход регулятора 8 частоты вращения.

Выходной сигнал регулятора 7 тока пропорционален выходному напряжению инвертора вентильного каскада 2, а частота скольжения электродвигателя 1 пропорциональна величине ЗДС ротора, Значение выходного сигнала регулятора 7 тока соответствует необходимой величине сигнала обратной связи по частоте скольжения только при гранично-непрерывном токе ротора. В режиме непрерывного тока ротора выходное напряя;ение инвертора вентильного каскада 2 меньше Bbl" прямленной ЗДС ротора и выходной сигнал регулятора 7 тока меньше необходимого сигнала для обратной связи по скольжению. Для обеспечения соответствия сигнала обратной связи по скольжению, необходимому значению в узле 10 сравнения к выходному сигналу регулятора 7 тока прибавляется выходной сигнал преобразователя 15 напряжение — ток, являющийся функцией величины тока ротора и меняющий знак при переходе тока ротора от прерывистого к непрерывному значению через гранично-непрерывное значение.

В преобразователе 15 обеспечивается различный коэффициент передачи положительного и отрицательного значений корректирующего сигнала. На вход преобразователя 15 поступает выходной сигнал узла 14 сравнения, на входах которого сравниваются сигнал уставки от блока 13 задания величины тока уставки в граничном режиме и сигнал с выхода да чика 11 тока.

Выходной сигнал регулятора 8 частоты вращения поступает на первый вход узла 9 сравнения, на второй вход которого поступает сигнал обратной связи по току ротора от датчика 11 тока.

Регулятор 7 тока воздействует на вход системы 6 импульсно-фазового управления, выходные импульсы которой поступают на управление тиристорами инвертора вентильного каскада 2. Величина напряжения на выходе инвертора вентильного каскада пропорциональна величине выходного сигнала регулятора 7 тока.

Таким образом, введение в электропривод блока пуска обеспечивает перевод электропривода в регулируемый режим работы без бросков тока и перенапряжений, а введение блока задания величины тока уставки в грани гном режиме, преобразователя напряжение — ток и связи между выходом регулятора тока и сумматором на входе регулятора частоты вращения обеспечивает качественную работу злектропривода (ез тахометрических устройств, что при более простых технических средствах определяет повышение надежности в сравнении с известным решением.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, соержащий асинхронный электродвигатель с азным роторам и статором, снабженным ыводами для подключения к сети, вентиль ый каскад, блок пусковых резисторов, пер1ый и второй блоки выключателей с информационными выходами., систему импульсно-фазового управления, регулятора

Тока и частоты вращения, первый узел сравйения с тремя входами, второй узел сравнейия с четырьмя входами, датчик тока йагрузки вентильного каскада, блок задания частоты вращения, при этом фазные выводы ротора асинхронного электродвигаеля через первый блок выключатей подключены к блоку пусковых резисторов и ерез второй блок выключателей — к выходу вентильного каскада, управляющий вход ко. орого соединен с выходом подсистемы импульсно-фазового управления, вход оторой соединен с выходом регулятора тоа, входом соединенного с вь.ходом первого зла сравнения, первым входом соединенНого с выходом регулятора частоты вращения, а вторым входом — с выходом датчика foKB нагрузки вентильнсго каскада, вход ре

Гулятора частоты вращения подключен к выходу второго узла сравнения, первый вход которого подключен к выходу блок". задания частоты вращения двигателя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности работы электропривода путем его упрощения и обеспечения в режиме пуска переходных процессов без бросков тока и перенапряжений, введены блок задания величины тока уставки в гра ничном режиме, третий узел сравнения с двумя входами, 38

4О

4Я

GG преобразователь напряжение — ток с зависимым от полярности входного сигнала коэффициентом передачи, выполненый с масштабным усилителем, выпрямительным элементом, резисторным делителем и двумя резисторами, блок пуска, выполненный с двумя управляемыми ключами, блоком задания величины пускового тока с двумя выхсдами, элементом И, выпрямительным элементом и тремя резисторами, при этом первые выводы резисторов указанного преобразователя напряжение — ток соединены межд co60A M c BTopblM входом BToporo узла сравнения, третий вход которого соединен с выходом регулятора тока и первым входом блока пуска, второй и третий входы которого соединены с информационными выходами соответственно первого и второго блоков выключателей, первый выход блока пуска соединен с третьим входом первого узла сравнения, а второй выход — с четвертым входом второго узла сравнения, первый вход третьего узла сравнения соединен с выходом блока задания величины тока уставки в граничном режиме, второй вход соединен с выходом датчика тока нагрузки вентильного каскада, а выход — с входом масштабного усилителя, выход которого через выпрямительный элемент и резисторный делитель подключен к вторым выводам резисторов преобразователя напряжение— ток, перекидной контакт первого управляемого ключа и первый вывод первого резистора в блоке пуска соединены между собой и образуют первый выход указанного блока пуска, второй выход которого образован первым выводом второго управляемого ключа, второй вывод которого соединен через второй резистор блока пуска с первым выходом блока задания величины гускового тока, первый и второй входы элемента И образуют соответственно второй и третий входы блока пуска, второй вход элемента И соединен с управляющим входом второго управляемого ключа, выход элемента И соединен с управляющим входом первого управляемого ключа, первый вывод которого соединен через третий резистор блока пуска с вторым выходом блока задания величины пускового тока, а второй вывод соединен с вторым выводом первого резистора и первым выводом выпрямительного элемента в блоке пуска, первый вход которого образован вторым выводом выпрямительного элемента,