Реверсивный асинхронный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном элел роприводе общепромышленных механизмов и бытовой техники Целью изобретения является повышение энергетических показателей и расширение диапазона рег аирования частоты врлцения Электропривод содержит задатчик 1 и регулятор 2 частоты вращения, пороговый элемент 4, блок 6 модуля, блоки 12 и 13 гальванической развязки генераторы 16 и 17 опорного напряжения и тактгзых им- ..ульгов и датчик 26 напряжения За счет введения в состав -«лектропривода сумматора 5 детителг 3 напряжения, нелинейного элемеч-я 7, цифроаиалогового преобразователя 8. регулятор ° напряжения, нуль-органов 10 и 11 счетчика 23 и постоянного запоминающего устройства 25 удается получ, ть ре1улиророчные характеристики при управлении частотой вращения асинхронного члек-родвигателя и его реверсировании , i, ,-поставимые с электроприводами постоянного тскс, 2 ил ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Н 02 Р 7/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ M ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К AB ГО РС,Qf 4У СВИДЕТЕЛЬ». ГВЪ (21) 4717173/07 (22) 11.07,89 (46) 30.12.91. Бюл. N. 48 (71) Ульяновский политехнический инстит т (72) B.M.Èâàíoâ, В.Н.Дмитриев, В.Ф.Ваничкин и A.Ë.Êècëèöûí (53) 621,313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М l078567, кл. Н 02 Р 7/36, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1539951, кл. Н 02 Р 7/36, 1988. (54) РЕВЕРСИВНЫЙ АСИНХРОННЫЙ

ЗЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном электроприводе общепромышленных механизмов и бытовой техники. Целью изобретения является повы,.,!Ы „„1702507A1 шение энергетических показателей и расширение диапазона рег лирования частоты вращения. Электропривод содержит задатчик 1 и регулятор 2 частоты вращения, пороговый элемент 4, блок 6 модуля, блоки 12 и

13 гальванической развязки. генераторы 16 и 17 опорного напряжения и тактовых им,ульсов и датчик 26 напряжения. 3а счет введения в состав электропривода сумматора 5, делителя 3 напряжения, нелинейного элемен га 7, цифроаналогового преобразователя 8, регулятора 9 напряжения, нуль-органов 10 и 11, счетчика 23 и постоянного запоминающего устройства 25 удается получ;:ть ре -улировочные характеристики при управлении частотой вращения асинхронного электродвигателя и его реверсировании, сопоставимые с электроприводами постоянного тока, 2 ил.

" 7-32507

Гб (-(в жения. Это достигается фо мированием хаОактввРИСТИКИ ТИПВ Uw - ЫВj ГД8 ltJgl напряжение делителя 3, выпрямленноебло65 ком 6 модуля., Злектропоивсд работает слеДующим

ОбРВЗОМ.

Регулирование момента на валу двигателя осуществляется за с еТ импульсного

Изобретение относится к эле:(тро1exнике и может быть использовано B авто" м а т и 3 и рован н О м э л 8 к т р 0 .1 p f f B o f1 8

ОбщвпрСМЬЗ щЛЕННЫХ М6Х В«ИЗМОВ И в)ЫTO"

ВОЙ Т6ХНИКИ.

l f6JfbIQ Иэобретения A BJiiяетс,; ЛОВЫ()),;. ние э«8ОГетическиха пока зателей и р(.С(цире" ние диапазона регул ировз«ия RacT<)TI:

ВРВЩЕНИЯ.

Va Фиг, 1 приведена с.гpyK1"-i/p Ha!! схем В ) Г

РеяеРСИВНЗГQ ВСИНХPGHHG О ЗЛВКТРОПРИВС

Да на фиГ 2 "- Всеменны =. Диаг;)эммы, п(гявняющие ег !)аботу.

Ялектропривод содержит зада г (и1 реРf Jl!ATop 2 частоты вращения, делитель,". напРяжения пороговый:a 1i3189bп 4. Умма тор 5 б)вск fbi модуля «ел чсъйн .,(", лрм внт

7, Цифроаналоговый пр()обрязова гель 8, регулятор 9 напояжение, гiepablA и Второй нуль-органы 10 и 11l, первыи и втсоой блоки, )О

12 и 13 гальванической развязки, первый и второй ключевые элементы 14 и 15, генераTQpbiI l6 и 17 Опор«ОГО напряжения ;if Tai

26 -af)pA)KBHIJIA,составленный изтрехфазногс 3() трансформатора 27„трехфчз«ОГО выгфрямит(-; ля 28, ключа 29 и низкочастотный фильтр 38.

Задатчи)(1 и Датчик 22 частоты Вращения подключены к входам pe!-):JIATopa 2 частоты вращения, выход которого псдкл;.-!6!f 3 к информационному Входу Делителя 3 наПРЯжеНИЯ НЕПОСРВДСТВ6«нс, а K ев G Уп()авляк)щем)f Входу — ч()рез поооговый элемен г

4 и сумматор 5. Выход Делителя 3 соединен через пОследОвательнО вклк)ченны8 Ол()к 6 4 модуля, нелинейный элемент 7, цифроаналоговый преобразователь 8, регулятор 9 н;;.пряжения. щ)етий ВХОД пе )всго нуль-Ор(BHB

10 N Второй блок 13 гальванической развязKN с управляющим входом Вторсг() клк)чев()- 4

TG элемента 15. Четвертый Вход нуль-органа

1О ПОДКЛЮЧ(вн К ВЫХОДУ «8ЛИНЕЙНОГО ЗЛ6м8«та 7, ПBрвый Вход — K выходу генератора

i l6 Опорного напряж8«ия, а Второй ВХОД к клемме источника напряжения смещения.

Выход f)opGIGBG(G элемента 4 соединен управляющим Входом б)ло)(а 6 модуля а Аерез первый блок 12 гальванической развязКИ вЂ” C УПРВВЛЯЮЩИМ ВХОДОМ КЛЮЧВВОГО элемента 14, Первый и Второй зажимы сети

ПОДКЛЮЧВНЫ K ПВРВОМУ N В »ОРОМУ ВЫВОДВ

Обмотки статора асинхрон ного Двигателя 24

НЕПОСР8ДСТв)енно а ТР6 ГИИ ЗажИМ Се ГИ 06» динен с третьим Выводом Оомот!(и с(атора через ключ 14, Четвертый, пятый и ьчестс А

Bbfводы статорной обмотки. двигателя подключены к трехфазному мостовому выпрямителю И, плюсовой вывод которого через ключевой элемент 15 соединен с минусовым выводом. Тгчка соединения ключевого элемента 14 и третьего Вывода обмотки статора подключена через последовательно соединенные конденсатор 19 и насыщающий дрсссель 2О к второму выводу обмотки стат )pa. Г ервый и BTQpoN за)кимы сети псдклк) чаны к элементу 2" гальванической

Pa38A3KN,, ВыхОД КОТОРОГО ч8Рез ВтОООЙ нуль-орган 11 соединен с установочным входом счетчика 23. Счетный вход счвтчи.<а 23 соединен с выходом генератора 17 тактовых импульсов, 3 Выходы адресными Входами пОсто--- «но запоминающего стрсйствз 25 выходы данных KOTQpor Q подключены к информационным входам цифроаналогового преобразователя 8, flepabfe три вывода ста орной обмотки подключены к информационным входам датчика 26 напряжения, Выход которого соединен с вторым входом регулятора 9 напряжения.

Датчик 26 напряжения составлен из поc JI 6J)0BaT6Jt b H0 соединен« ых трансформатора 27, выпрямителя 28, ключа 29 и низкочастотного фильтра ЗО„выход которого образует выход датчика 26 напряжения.

Входы датчика 26 напряжения образованы первичными выводами трансформатора 27 и упраВляющим ВхОДОм ключа 29.

Система управления электроприводом — двухконтурная с обратными связями по частоте Вращения и напряжению на статОрной цели двигателя. Стабилизация частоты

Вращения достигается за счет регулирова»NA напряжения путем его широтно-импульсной модуляции. Лри этом формируется семейство искусстae«ных характеристик, каждая из которых определяет установивауюся точку работы на зависимости частоты вращения от момента нагрузки на валу двигателя для замкнутой системы регулироВания, С целью расо:ирения диапазона УстоЙчивой работы и повыиеиия качества переходных процессов В контур регулирования введены делитель 3 напряжения и нелинейный элемент 7, с помощью которого осуществляется устранение квадратичной зависимОсти момента двигателя GT HBApA"" напряжения. Для обеспечения пропорциональной зависимости между напряжением управления 0у и длительностьe импульсов 10 е, з, ж) модулируются таким образом, что в 50 моменты всплеска сигнала обратной связи, 55 параметрического регулирования на несущей частоте. При этом сигнал с регулятора

2 через делитель 3, блок 6 модуля и нелинейный элемент 7..поступает на нуль-орган 10, где преобразуется в широтно-импульсный сигнал. В качестве развертывающего сигнала 0р используется треугольное напряжение с выхода генератора 16 опорного на выходе. куль-органа 10 используется напряжение смещения 0<М (фиг. 2, а, б). Сигналы с нуль-органа 10 поступают через блок

13 гальванической развязки на ключевой элемент 15, с помощью которого осуществляется модуляция фазных напряжений, Реверс двигателя и его переход в режим противовключения осуществляются в функции сигнала ошибки с выхода регулятора 2 частоты вращения. В зависимости от знака ошибки происходит переход порогового элемента 4 из одного состояния в другое, в соответствии с которым на управляющий вход ключевого элемента 14 подается или снимается напряжение управления с блока

12 гальванической развязки.

Если ключ 14 замкнут, то на сбмот ;.и двигателя подается симметричная трехфазная система напряжений. Эффективное значение напряжения на обмотках двигателя определяется длительностью проводимости ключевого элемента 15.

Рассогласование между задающим напряжением с выхода цифроаналогового преобразователя 8 и напряжением обратной связи с датчика 26 в этом случае равно нулю и на выходе регулятора 9 напряжения нет дополнительных корректирующих воздействий (фиг. 2, а, б).

Если ключ 14 разомкнут, то обмотки двигателя включаются на однофазное напряжение с дополнительным фазосдвигающим конденсатором. Система питания в этом случае несимметричная и соответствует обратному чередованию фаз. Отклонение напряжения от заданного приводит к изменению результирующего сигнала управления (фиг. 2, г) на выходе нуль-органа 10. При этом напряжения в фазах двигателя (фиг. 2, соответствующего фазному напряжению с наибольшей амплитудой, происходит уменьшение длительности проводимости ключа (фиг. 2, д), а в моменты впадин, соответствующих напряжениям с меньшей амплитудой, длительность проводимости ключей возрастает. При этом эффективная площадь напряжений на периодах несущей

35 частоты подчиняется закону распределения синусоидальных напряжений для симметричной системы.

Сигналы задания 0 и обратной связи

0н по напряжению формируются в виде выпрямленных напряжений, характеризующих участки линейных напряжений на обмотках двигателя (фиг. 2, e).

Для формирования сигнала задания используется генератор 17 тактовых импульсов, счетчик 23, постоянное запоминающее устройство 25 и цифроаналоговый преобразователь 8. Период работы счетчика 23 соответствует периоду сетевого напряжения, что достигается за счет его синхронизации с сетью. Текущий код счетчика 23, поступая нг адресные входы запоминающего устройства 25, осуществляет развертку последовательности чисел, "зашитых" в его памяти.

Значение чисел в каждый момент времени прямо пропорциональны амплитуде эталонного напряжения на выходе трехфазного мостового выпрямителя. Выходнои код запоминающего устройства 25 поступает на цифроаналоговый преобразователь 8, где он модулируется по амплитуде сигналом с выхода нелинейного элемента 7. Напряжение задания с выхода преобразовател.: 8. поступает на регуляп>р напряжения, где оно сравнивается с сигналом обратной связи с датчика 26 напряжения.

Таким образом, в предлагаемом электроприводе можно получить регулировочные характеристики, сопоставимые с приводами постоянного тока, Формула изобретения

Реверсивный асинхронный электропривод, содержащий электродвигатель со статорной трехфазной обмоткой, первый и второй выводы которой предназначены для подключения к зажимам питающей сети непосредственно, а третий — через первый ключевой элемент, точка соединения первого ключевого элемента и третьего вывода обмотки статора подключена через последовательно соединенные конденсатор и насыщающий дроссель к второму выводу обмотки статора, четвертый, пятый и шестой выводы обмотки статора подключены к трехфазному мостовому выпрямителю, плюсовой и минусовой выводы которого соединены через второй ключевой элемент, задатчик и датчик частоты вращения электродвигателя, подключенные выходами соответственно к первому и второму входам регулятора частоты вращения, выход которого через пороговый элемент и первый блок гальванической развязки соединен с управляющим входом первого ключевого элемента, генератор опорного напряжения, 1702507 г1

Составитель C. Позднухов

Техред M.Моргентал Корректор В, Гирняк

Редактор A. Лежнина

Заказ 4550 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 выход которого соединен с первым входом первого нуль-органа, выход которого .через второй блок гальванической раз.вязки соединен с управляющим входом второго клгочевого элемента, блок модуля, второй вход первого нуль-органа соединен с клеммой для подключения напряжения смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей и расширения диапазона регулирования частоты вращения, в него введены нелинейный блок. реализующий функцию О, = V/) (3ц где (U> (— напряжение делителя, последовательно соединенные сумматор и делитель, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь и регулятор напряжения, последовательно соединенные элемент гальванической развязки, входами подключенный к первому и второму выводам статорной обмотки, и второй нуль-срган, выход которого соединен с установочным входом счетчика, датчик напряжения, информационные и управляющий входы и выход которого соединены соответственно с выводами статорной обмотки, выходом первого нуль-органа и вторым входом регулятора напряжения, соединен5 ного выходом с третьим входом первого нуль-органа, четвертый вход которого и аналоговый вход цифроаналогового преобразователя подключены через нелинейный блок и блок модуля к выходу делителя, второй

10 вход которого соединен с выходом регулятора частоты вращения, первый и вторбй входы сумматора подключены соответственно к выходам датчика частоты вращения и порогового элемента, выход которого сое15 динен с управляющим входом блока модуля, датчик напряжения выполнен из последовательно соединенных трехфазного трансформатора напряжения, трехфазного выпрямителя, ключа и низкочастотного

20 фильтра, выход которого образует выход датчика напряжения, информационные и управляющий входы которого образованы соответственно выводами первичной обмотки трехфазного трансформатора и уп25- равпяющим входом ключа,