Способ управления асинхронным электроприводом

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в грузоподъемных механизмах. Цель изобретения - повышение надежности регулирования. С 3-J50, 50 Гц этой целью в способе управления асинхронным электроприводом с тиристорным коммутатором 6 в статоре электродвигателя 7 создается система непрерывных токов, первые гармонические составляющие которых обеспечивают вращающееся магнитное поле с частотой и порядком следования фаз. соответствующим сигналу модуляции. После перехода тиристоров коммутатора 6 в закрытое состояние на обмотки статора электродвигателя подают пониженное напряжение , а через время, равное я/2 радиан , дополнительно формируют импульс управления на тиристор той из сравниваемых фаз, кокзрая опережает другую на 120°. 2 ил. fe

СОЮЗ COBE ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

IsI>s Н 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ I E r

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKI blTVIRh.

1РИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4468031/07 (22) 01,08.88 (46) 15.02.91. Бюл. М 6 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) А.С.Коваль (53) 621,313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1035767, кл. Н 02 P 7/42, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1429271, кл. Н 02 P 7/42, 1986. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в грузоподьемных механизмах. Цель изобретения— повышение надежности регулирования. С

„,, . ЖÄÄ 1628175 А1 этой целью в способе управления асинхронным электроприводом с тиристорным коммутатором б в статоре электродвигателя 7 создается система непрерывных токов, первые гармонические составляющие которых обеспечивают вращающееся магнитное поле с частотой и порядком следования фаз. соответствующим сигналу модуляции. После перехода тиристоров коммутатора 6 в закрытое состояние на обмотки статора электродвигателя подают пониженное напряжение, а через время, равное л/2 радиан, дополнительно формируют импульс управления на тиристор той из сравниваемых фаз, которая опережаетдругуюна120 .

2 ил, 1628175 образом.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания регулируемых электроприводов с асинхронным электродвигателем, питаемых от источника электроэнергии через управляемый тиристорный коммутатор, имеющих спокойный характер нагрузки на валу электродвигателя и требующих кратковременного понижения частоты вращения перед остановом, например, в грузоподьемных механизмах.

Цель изобретения — повышение надежности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно предлагаемому способу управления асинхронным электроприводом в статоре электродвигателя создают систему непрерывных токов, первые гармонические составляющие которых создают вращающееся магнитное поле с частотой и порядком следования фаэ, соответствующими сигналу модуляции. После перехода тиристоров тиристорного коммутатора в закрытое состояние на обмотки статора подается пониженное напряжение питающей сети, определяемое из соотношения U =- U,. — 1(2 х,- г ), а через время, равное л/2 радиан,дополнительно формируется импульс управления на тиристор той иэ сравниваемых фаз, которая опережает другую на 120О, где

Uc —; 1 — ток электродвигателя; xs, rs — индуктивное и активное сопротивления электродвигателя.

На фиг.1 приведен один иэ вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ управления; на фиг.2 — диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства, Устройство для реализации способа содержит формирователь 1 импульсов, подключенный к соответствующей фазе источника питания, генератор 2 модулирующих напряжений, один вход которого соединен с выходом блока 3 задания, а другой — с выходом формирователя 1 импульсов, блок

4 формирования импульсов управляющего напряжения, блок 5 сравнения и распределения импульсов, тиристорный коммутатор

6, который выполнен в виде встречно-параллельно включенных тиристоров и через который к питающей сети подключен асинхронный электродвигатель 7, а также блок 8 контроля состояния тиристоров, подключенный своими соответствующими входами параллельно каждой паре встречно-параллельно включенных тиристоров тиристорного коммутатора 6.

Блок 4 формирования импульсов управляющего напряжения содержит три блока

9-11 импульсно-фазового управления (на5

50 пример, построенные по принципу вертикального управления), каждый из которых одним входом соединен с соответствующей фазой источника питания, э другим входом— с выходом блока 3 задания.

Блок 5 сравнения и распределения импульсов содержит шесть логических схем И

12-17, один вход каждой из которых соединен с соответствующим выходом блоков 9—

11 импульсно-фазового управления, а другой вход — с соответствующим выходом дешифратора 18, вход которого соединен с выходом генератора 2 модулирующих напряжений. Выход схемы И 12 соединен с входами усилителей 19 — 21 мощности, выход схемы И 13 — с входами усилителей 22 — 24 мощности, выход схемы И 14 — с входами усилителей 20,22 и 23 мощности, выход схемы

И 15- с входами усилителей 19,24 и 21 мощности, выход схемы И 16 — с входами усилителей 19,22 и 24 мощности, выход схемы И 17— с входами усилителей 20.23 и 21 мощности, Таймер 25 соесинен своим входом с выходом блока

8 контроля состояния тиристоров. а выход подключен к одним входам каждой из логических схем И 26-28, другие входы каждой из которых соединены с соответствующими выходами дешифратора 18. Выход схемы И

26 соединен с входами усилителей 19 и 20 мощности, выход схемы И 27 — с входами усилителей 22 и 23 мощности, выход схемы

И 28 — с входами усилителей 24 и 21 мощности. Соответствующие выходы усилителей

19 — 24 мощности подключены к управляющим электродам встречно-параллельНо включенных тиристоров тиристорного коммутатора б.

Кроме того, устройство для реализации способа содержит предвключенные элементы 29 (например, резисторы), включенные в каждой фазе источника питания параллельно тиристорам тиристорного коммутатора 6, На фиг.2 показаны трехфазная система питающих напряжений 30; трехфазная система подпитывающих напряжений 31; сигналы 32 на выходе формирователя 1 импульсов и соответствующие положительным полупериодам напряжения, например, фазы А источника питания; сигналы 33 модулирующих напряжений; сигналы 34 — 36 импульсов управляющих напряжений тиристорами тиристорного коммутатора б; сигналы 37 и 38 импульсов управляющего напряжения на выходе таимера 25; сигналы напря кений 39 — 41 на обмотке статорэ асинхронного электродвигателя 7, Способ управления асинхронным электроприводом осуществляется следующим

1628175

Обобщенные векторы потокосцеплений статора и ротора асинхронного двигателя в трехфазном симметричном режиме работы с предвключенными резисторами в осях d, о могут быть записаны как 5

Ч = — j —, е а — p 11 1

Uxmma,е е

Г

12

10 х, (as (а, + s )

I где сЬ определяется величиной предвключенных резисторов.

Через время, равное л/2 радиан, составляющие этих векторов в осях a,/3 рав- 15 ны нулю эа исключением составляющей вектора нотокосцепления статора % /3, определяемой величиной предвключен ного резистора R.

Для того, чтобы влиянием этой составляющей можно было пренебречь, она должна отличаться хотя бы на порядок

UM UM

Ч з/3, = г + R а.

25

Например. выбором R = 2х - r это условие выполняется, так как для двигателей серии 4А коэффициент рассеяния G меняется от 0,16 до 0,05. Увеличение R приводит к дальнейшему уменьшению среднего момента двигателя, а также изменяет условие несимметрии, так как R -оо эквивалентно обрыву фаэ.

В несимметричном трехфазном режиме 35 работы (включен тиристор в опережающей фазе) векторы потокосцеплений статора и ротора в осях имеют громоздкий вид, «о в этом режиме работы обеспечивается (определяется величиной предвключенного резистора) их интенсивное затухание и к моменту одновременной коммутации обмоток.статора электродвигателя имеют место нулевые электромагнитные начальные условия.

В соответствии с уставкой блока 3 задания генератор 2 модулирующих напряжений формирует систему модулирующих напряжений, соответствующую графику 33.

Сигналы на выходе формирователя 1 импульсов соответствуют графику 32, Положительные значения напряжения соответствуют положительным полупериодам напряжения фазы А источника питания. Сигналы импульсов управляющего напряжения для соответствующих фаз имеют место на соответствующих выходах синхронизированных с этими фазами блоков 9 — 11 импульсно-фазового управления и в зависимости от величины сигнала управления, поступающего на одни входы этих блоков от блока 3 задания.

Если положительному значению напряжения сигналов, соответствующих графику

33,поставить в соответствие "1", а нулевому или отрицательному значению — "0", то в любой момент взаимное сочетание сигналов, соответствующих графику 33, может быть определено набором "0" и "1", т.е. цифровым кодом, Например, в момент t<> — t1 взаимному расположению модулирующих напряжений (график 33) для фаз А, В, С может быть поставлен в соответствие цифровой код 100; в момент ti-tg — 110; в момент тз-tз — 010; в момент тз-t4 — 011; в момент tn-tg — 001; в момент т — t6 — 101.

Затем эти кодовые комбинации повторяются, Так как входы дешифратора 18 соединены с выходамм генератора 2 модулирующих напряжений, на входах дешифратора 18 постоянно сравниваются во времени сигналы, соответствующие графику 33, и чередуются указанные кодовые комбинации. Соответственно, только на одном из выходов дешифратора 18 появляется "1". соответствующая определенному цифровому коду на его входах, Эта "1" является разрешающим сигналом на прохождение импульсов управляющих напряжений (графики 34-36) из сигналов с соответствующих выходов блоков 9-11 импульсно-фазового управления через схемы И 12 — 17 на соответствующие входы усилителей мощности 19-24 и далее на управляющие электроды тиристоров тиристорного коммутатора 6. Так как в моменты t,--ti t>-t2, t2-и, и-t4, t -В, tJ-Ь "1" с определенного выхода дешифратора 18 разрешается прохождение регулируемого в диапазоне 60 импульса управляющего напряжения только через одну из схем И 1217, в эти моменты времени этот импульс управляющего напряжения подается одновременно на три усилител мо;цности (например, в момент времени to — t< на усилители 19-21 мощности,,чем обеспечивается одновременное включение соответствующих 1иристоров во всех трех фазах и формирование полупериодов результирующего напряжения на нагрузке с частотой модулирующих напряжений с выхода генератора 2 модулирующих напряжений в соответствии с сигналом задания на выходе блока 3 задания (графики 39 — 46). При этом ток начинает протекать во всех трех фазах, одновременно создавая в электродвигателе 7 электромагнитный момент за счет возникновения близкого к круговому вращающегося магнитного поля, В определяемые моменты времени to-т1, t1 тг, тз-тз, тз-та. t4 f5, t5 — t6 им1628175

50

55 пульс управляющего напряжения на одновременное включение тиристоров тиристорного коммутатора 6 формируется блоком импульсно-фазового управления той фазы, которая опережает две другие минимум на 120, что позволяет в половинном этом диапазоне получить регулируемое одновременное включение тиристоров тиристорного коммутатора 6.

При эапирании тиристоров тиристорного коммутатора 6 электродвигатель 7 остается подключенным к питающей сети через предвключенные элементы (резисторы) 29 и к фазам обмоток его статора прикладывается трехфазная система 31 подпитывающих напряжений, величина которыхопределяется предвключенными элементами 29, например резисторами, В результате в статоре электродвигателя 7 создается система непрерывных токов, первые гармонические составляющие которых создают вращающееся магнитное поле с частотой и порядком следования фаз. соответствующими сигналу модуляции, а составляющие, изменяющиеся с частотой источника питания, обеспечивают формирование вращающегося магнитного поля с частотой и порядком следования фаэ, соответствующими источнику питания, т.е. подмагничивание электродвигателя 7, позволяющее сохранить взаимное положение вектора напряжения питающей сети и вектора потокосцепления статора, имевшее место при работе тиристоров тиристорного коммутатора 6.

Одновременно при запирании тиристоров тиристорного коммутатора 6 блок 8 контроля состояния тиристоров формирует запускающий импульс для работы таймера

25, который с задержкой времени, равной л/2 радиан, формирует дополнительный импульс управления, который через одну из схем И 26 — 28 (определяется кодовой комбинацией на выходе дешифратора 18) подается на усилители 19 — 24 мощности, чем обеспечивается дополнительное включение тиристоров тиристорного коммутатора 6 в той фазе, которая опережает две другие фазы минимум на 120, и перевод электродвигателя 7 в несимметричный со стороны статора режим работы при нулевых начальных электромагнитных условиях, в котором обеспечивается интенсивное затухание потокосцеплений двигателя 7, что и позволяет обеспечить регулируемую в диапазоне 60 одновременную коммутацию статорных обмоток электродвигателя

7 при нулевых начальных электромагнитных условиях.

Все это позволяет уменьшить переходные знакопеременные составляющие момента электродвигателя 7, а значит, уменьшить динамические перегрузки, повышающие износ и сокращающие срок службы оборудования как электропривода, так и приводного механизма, что сбусловливает повышение надежности способа управления асинхронным электроприводом, Таким образом, в результате работы тиристорного коммутатора по предлагаемому способу в.статоре электродвигателя создается система непрерывных токов и обеспечивается формирование семейства искусственных механических характеристик, на которых в пределах каждой ступени дискретного регулирования частоты вращения возможна устойчивая работа электродвигателя. При этом составляющие токов, меняющиеся с частотой источника питания, за счет подпитки статора электродвигателя трехфазной системой подпитывающих напряжений позволяют уменьшить изменение магнитного потока двигателя при ка>кдом одновременном включении тиристоров тиристорного коммутатора. а значит, позволяют уменьшить переходные знакопеременные составляющие момента асинхронного электродвигателя. Это обусловливает повышение надежности способа регулирования, Формула изобретения

Способ управления асинхронным электроприводом с тиристорным коммутатором в цепи обмотки статора электродвигателя, при котором формируют трехфазную систему модулирующих напряжений, частота которой соответствует заданной скорости вращения электродвигателя, сравнивают модулирующие напряжения и определяют моменты времени, в течение которых совпадают полярности модулирующих напряжений в двух фазах, и на этом интервале времени определяют момент регулируемого в диапазоне 60 времени одновременного включения тиристоров иристорного коммутатора, формирующих полупериод результирующего напряжения на нагрузке, по знаку совпадающего с полярностью соответствующих модулируащих напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, на указанном интервале времени контролируют закрытое состояние тиристоров тиристорного коммутатора и после перехода тиристоров тиристорного коммутатора в это состояние подают на обмотки статора пониженное напряжение питающей сети, определяемое из соотношения 0 =- Uc — (2Х вЂ” г-„), а через время, равное л/2 рад, дополнительно фор1628175

30

Составитель С.Поэднухов

Техред М.Моргентал Корректор Т,Палий

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 347 Тираж 342 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 мируют импульс управления на тиристор питающейсети;! — токэлектродвигателя;Х, той иэ сравниваемых фаэ, которая опережа- r — индуктивное и активное сопротивления ет другую на 120О, где Uc — напряжение электродвигателя.