Способ управления асинхронным электродвигателем с симисторным силовым коммутатором в фазах статорной обмотки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик и упрощение за счет исключения индивидуальной настройки. Способ управления асинхронным электродвигателем заключается в регулировании напряже1;ия питания электродвигателя путем изменения угла открытия симисторов силового коммутатора в зависимости от разницы между текущим значением угла сдвига между током и напряжением и заданным значением этого угла. При этом в качестве ограничения используется минимально допустимое значение напряжения, соответствующее моменту опрокидывания электродвигателя, а в качестве заданного угла сдвига между током и напряжением - значение текущего угла сдвига, измеренное на предыдущем полупериоде напряжения сети. Устройство для управления электродвигателем содержит датчики 3, 4 моментов перехода через нуль напряжения, тока, датчик 5 угла сдвига и датчик 6 напряжения, логический элемент НЕ 7, запоминающие элементы 8 и 15, управляемый ключ 9, формирователь 10 импульсов, блок 11 формирования сигналов управления симисторами и элемен- s ты 12-14 сравнения. Изобретение позволяет обеспечить оптимальное управление любым типом асинхронного электродвигателя при изменении нагрузки на валу. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. § (Л

СООЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК ае 01) А2 ($g)5 Н 02 Р 7/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (61) 14 76589 (21) 4707146/07 (22) 19.06.89 (46) 30.05.91. Бюл. № 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) А.Е. Загорский, З.А. Захарова и И.Т. Пар (53) 621.313.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1476589, кл. Н 02 Р 7/36, 1986.. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С СИМИСТОРНЬК СИЛОВЫМ КОММУТАТОРОМ В ФАЗАХ CTATOPHOA

ОБМОТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик и упрощение за счет исключения индивидуальной настройки. Способ управления асинхронным электродвигателем заключается в регулировании напряже жя питания электродвигателя путем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышпенных механизмов.

Цель изобретения — улучшение энергетических характеристик и упрощение за счет исключения индивидуальной настройки. изменения угла открытия симисторов силового коммутатора в зависимости от разницы между текущим значением угла сдвига между током и напряжением и заданным значением этого угла. При этом в качестве ограничения используется минимально допустимое значение напряжения, соответствующее моменту опрокидывания электродвигателя, а в качестве заданного угла сдвига между током и напряжением — значение текущего угла сдвига, измеренное на предыдущем полупериоде напряжения сети.

Устройство для управления электродвигателем содержит датчики 3, 4 моментов перехода через нуль напряжения, тока, датчик 5 угла сдвига и датчик б напряжения, логический элемент

НЕ 7, запоминающие элементы 8 и 15, управляемый ключ 9, формирователь 10 импульсов, блок 11 формирования сигналов управления симисторами и элементы 12-14 сравнения. Изобретение позволяет обеспечить оптимальное управление любым типом асинхронного электродвигателя при изменении нагрузки на валу. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

На чертеже представлена схема уст.— ройства для управления асинхронным электродвигателем.

Способ управления асинхронным электродвигателем заключается в том, что фиксируют моменты перехода через ,нуль тока и напряжения электродвига1 теля, определяют угол сдвига мвкду

1653120 ними, определяют разницу между задан". ным значением угла сдвига между током и напряжением и текущим значением этого угла и, если указанная разница равна нулю, угол открытия симисторов в цепи питания электродвигателя поддерживают постоянным, равным

его текущему значению. Кроме того, производят сравнение текущего значе;ния подводимого к электродвигателю напряжения с заданным минимально допустимым значением напряжения, соответствующим моменту опрокидывания электродвигателя. В случае неравенст- 15 ва нулю разницы между указанными значениями напряжений и указанной разницы углов увеличивают угол открытия симисторов до тех пор, пока не станет равной нулю либо разница между указан-20 ными значениями напряжений и в этом случае последняя разница углов, не равная нулю, запоминается, угол управления симисторов фиксируется и поддерживается постоянным, а далее производят непрерывное сравнение текущей разницы углов и запомненной, и, если эта разница не равна нулю, то формируют управляющее воздействие на полное открытие симисторов, либо не станет равной нулю разница между двумя значениями углов и, в этом случае, угол управления симисторов фиксируют и поддерживают постоянным. При последующем изменении разницы между укаъ

35 занными углами регулирование возобновляется по описанному способу.

За текущее значение угла сдвига между током и напряжением принимают угол, измеряемый на каждом полупериоде сети, а в качестве заданного значения угла сдвига между током и напряжением принимают предыдущее измерение значение угла сдвига между током и напряжением.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем 1 с симисторным коммутатором 2 в фазах статорной обмотки содержит датчик 3 момента перехода через нуль напряжения, датчик 4 момента перехода через нуль то50ка, датчик 5 угла сдвига между током и напряжением, датчик 6 напряжения асинхронного электродвигателя 1, логический элемент НЕ 7, первый запоминающий элемент 8, управляемый ключ

9„формирователь 10 импульсов по перепаду, блок 11 Формирования сигналов управления симисторами, имеющий четыре входа 11.1-11,4; первый, второй и третий элементы 12-14 сравнения и второй запоминающий элемент 15.

Входы датчиков 3 и 4 моментов перехода через нуль напряжения тока предназначены для подключения к одной из фаз источника питания, выход датчика 3 подключен к первому входу блока 11 формирования сигналов управления и к одному из входов датчика 5, к второму входу которого подключен выход датчика 4, Выход датчика 3 соединен также с информационным входом запоминающего элемента 15.

Выход датчика 5 угла сдвига между током и напряжением соединен с первыми входами второго и третьего элементов

13 и 14 сравнения и с информационным входом первого запоминающего элемента и входом записи второго запоминающего элемента 15. Выход датчика 6 напряжения подсоединен к первому входу первого элемента 12 сравнения, выход которого соединен с входом логического элемента НЕ 7. Выход логического элемента 7 соединен с четвертым входом 11.4 блока 11 формирования сигналов управления, а также входом формирователя 10 импульсов по перепаду и с управляющим входом ключа 9, вход записи запоминающего элемента 8 соединен с выходом формирователя 10 импульсов по перепаду. Выход первого запоминающего элемента 8 соединен с вторым входом третьего элемента 14 сравнения, выход которого подключен к информационному входу ключа 9. При этом выходы второго элемента 13 сравнения и ключа 9 соединены соответственно с вторым и третьим входами блока 11 формирования сигналов управления. Вторые входы первого и второго элементов 12 и 13 сравнения служат соответственно для подачи сигналов задания минимально допустимого напряжения и уставки по углу сдвига между током и напряжением. К второму входу второго элемента 13 сравнения подключен выход второго запоминающего элемента 15.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 3 момента перехода через нуль напряжения формирует импульсы в момент перехода через нуль фазного напряжения, которые поступают на пер вый вход (вход синхронизации) блока

11 формирования сигналов управления

5 165312 симисторами и на один из входов дат —, чика 5 угла сдвига между током и напряжением, на другой вход которого поступают импульсы, сформированные датчиком 4 в момент перехода через нуль фазного тока. Датчик 5 угла сдвига по импульсам датчиков 3,4 формирует на своем выходе значение угла сдвига (, Запоминающий элемент 15 по импульсам от датчика 3 переписывает значение угла 4 с входа на выход, который. соединен с вторым входом элемента 13 сравнения.

Элементом 13 сравнивается значение

i5 угла (p являющееся значением угла Ч) измеренным на предыдущем шаге измерения с учетом Ч», сформированным датчиком 5. На выходе второго элемента 13 сравнения формируется сигнал 20

"1" при (P, с (,, и сигнал "0" при (; ) Ц>;„,. Первый элемент 12 сравнения сравнивает значение текущего напряжения питания электродвигателя

U поступающего с датчика 6 напряжения, с сигналом задания минимально допустимого напряжения U . На выходе первого элемента 12 сравнения формируется сигнал "0" при U > U и сигнал "1" при U6 U .

Блок 11 формирования сигналов управления симисторами при наличии сигналов "1" на втором и четвертом входах и сигнала "О" на третьем входе формирует импульсы управления симисторами силового коммутатора 2 таким образом, чтобы осуществлялось непрерывное увеличение угла О открытия симисторов с заданной постоянной времени. При наличии сигнала "0" на третьем входе блока 11 формирования сигналов управления симисторами и сигнала "О" либо на втором, либо на четвертом, либо на втором и четвертом

его входах одновременно угол Q открытия симистора фиксируется и не изменя-. ется. Нри наличии сигнала "1" на третьем входе блока 11 формирования сигналов управления независимо от уровня сигналов на втором и четвертом входах угоп открытия симисторов

0 задается равным нулю, т.е. на элект" родвигатель подается полное напряжение источника питания.

Пусть угол открытия симисторов

OL - =О, а Ч» р Cgои U 7 U тогда на вы55 ходе первого элемента 12 сравнения формируется сигнал "0", а на выхо- де второго элемента сравнения 13 и

О 6 на выходе логического элемента HF 7— сигналы "1". При этом управляемый ключ 9 выключен и на его выходе присутствует сигнал "0". Блок 11 формирования сигналов управления симисторами начинает изменять угол открытия симисторов в сторону увеличения, что приводит к уменьшению напряжения питания электродвигателя 1 до тех пор, пока не будет вйпопняться одно из условий: либо Ц»<,а Ц; либо П; = U .

В первом случае при Ц>, < Ц»; сигнал на выходе второго элемента 13 сравнения становится равным "0".

Тогда блок 11 формирования сигналов управления симисторами перестает изменять угол открытия симисторов о6 и поддерживает его постоянным до тех пор, пока не изменится нагрузка на электродвигатель, т.е. не изменится угол сдвига мвкду током и напряжением. При уменьшении нагрузки вновь имеем(;,>ф, что приводит к появлению сигнала "1" на выходе второго элемента сравнения и дальнейшему увеличению угла К открытия симисторов блоком 11 формирования сигналов управления .

Во втором случае при выполнении условия U = U на выходе первого элемента 12 сравнения появляется сигнал "1", а на выходе логического элемента НЕ 7 — сигнал "О". По переходу с высокого на низкий уровень сработает формирователь 10 импульсов по перепаду, с выхода которого на вход записи запоминающего элемента 8 поступает управляющий импульс. Запоминающий элемент 8 запоминает текущее значение угла ц». сдвига между током и напряжением, которое поступает на второй вход третьего элемента 14 сравнения. Одновременно с этим сигнал "0" с выхода элемента НЕ 7 поступает на управляющий вход управляемого ключа

9, замыкая его. С этого момента третий элемент 14 сравнения непрерывно сравнивает текущее значение угла Ц); сдвига между током и напряжением с запомненным значением угла CP; . Если они равны, т.е. угол Cg не изменяется, то на выходе третьего элемента 14 сравнения поддерживается уровень "0", который через замкнутый ключ 9 поступает на третий вход блока 11 формирования сигналов управления, который поддерживает угол Моткрытия симисторов постоянным. При

1653120 любом изменении нагрузки на валу электродвигателя 1 изменяется угол ф сдвига между током и напряжением.

При этом на выходе третьего элемента

14 сравнения формируется сигнал "1", поступающий через управляющий ключ

9 на третий вход блока 11 формирования сигналов управления. Данный блок фОРмирует сигнал управления на полное 10 открытие симисторов К, =: 0 и на электродвигатель 1 поступает полное напряжение источника питания. На выходе первого элемента 1? сравнения при этом формируется сигнал "О", на выходе логического элемента НЕ 7 - сигнал "1™, управляемый ключ 9 размыкается и на его выходе формируется сигнал "О". Блок 11 формирования сигналОв управления симисторами начинает вновь изменять угол 0С, открытия симисторов, и далее процесс управления повторяется.

Таким образом, данный способ управления и устройство для его реализ4ции исключает необхоцимость индивидуальной настройки регулятора асинхронного электродвигатепя для каждого типа двигателя и позволяет улучшить энергетические показатели за счет получения более оптимального угла управления в каждом режиме раббты двигателя.

Формула из обр ет ения

1. Способ управления асннхронньм электродвигателем с симисторным силовым коммутатором в фазах статорной обмотки по авт.св. Р 1476589, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик и упрощения за счет исключения индивидуальной настройки регуляторов, определение угла сдвига между током и напряжением производят на каждом полупериоде напряжения сети, а в качестве уставки по углу сдвига принимают предыдущее замеренное значение угла сдвига.

2. Устройство для управления асинхронным электродвигателем с симисторным силовьм коммутатором в фазах статорной обмотки по авт.св. N - 1476589, отличающееся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик и упрощения за счет исключения индивидуальной настройки, в него введен второй запоминающий элемент, вход записи и информационный вход которого соединены соответственно с выходом датчика момента перехода через нуль напряжения и выходом датчика угла сдвига между током и напряжением, а выход второго запоминающего элемента подключен к второму входу второго элемента сравнения.

1б53120

Составитель С. Позднухов

Техред Л.Сердюкова Корректор A. Обручар

Редактор М. Кепемеш

Заказ 1779 Тирах 358 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Умгород, ул. Гагарина, 101