Способ частотного управления асинхронным двигателем

 

Использрвание: в частотно-регулированном электроприводе. Сущность: в процессе управления асинхронным двигателем широтно-импульсное модулирование напряжения питания, подводимого к двигателю , обеспечивающего его регулирование по закону U Uo + K0f, осуществляют путем дополнительного регулирования длительности импульсов в каждой полуволне напряжения питания по закону т Г0 + K0/f, где U. Uo - величины напряжений по первой гармонике; f - частота напряжения питания двигателя; г, Т0 - длительности импульсов; К, К0- постоянные коэффициенты. При этом Uo и Г0 - постоянные величины. 3 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{я)5 Н 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4822175/07 (22) 07.05.90 (46) 23.07.93. Бюл, N. 27 (71) Научно-производственное обьединение

"Ротор" (72) М.И.Ярославцев (73) Научно-производственное объединение

"Ротор" (56) Булгаков А.А, Частотное управление асинхронными двигателями. — M: Энергоиздат, 1982, с, 148 — 153.

Гуров Г.И. и Щукин В,К, Электропривод с частотным запуском гидродвигателя, Трубы МЗИ, Электромеханика, выпуск 187, 1974, с. 42 — 46, .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемом асинхронном электроп риводе.

Цель изобретения — повышение устойчивости путем сохранения перегрузочной способности на низкой частоте вращения.

На фиг.1 представлена схема одного из возможных устройств, реализующего предлагаемый способ частотного управления асинхронным двигателем; на фиг,2 — схема мостового инвертора с подключением к нему фазных обмоток управляемого двигателя; на фиг.3 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит последовательно соединеннь1е трехфазн ый асинхронный двигатель 1, трехфазный мостовой инвертор

2 и блок 3 управления силовыми элементами

„„!Ы„„1830178 АЗ (54) СПОСОБ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ

АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Использрвание: в частотно-регулированном электроприводе, Сущность; в процессе управления асинхронным двигателем широтно-импульсное модулирование напряжения питания, подводимого к двигателю, обеспечивающего его регулирование по закону U = 00 + К 1, осуществляют путем дополнительного регулирования длительности импульсов в каждой полуволне напряжения питания по закону т= г + Kp/f, где U

1.4 — величины напряжений по первой гармонике; f — частота напряжения питания двигателя; т, rp — длительности импульсов;

К, К вЂ” постоянные коэффициенты. При этом

Up и т — постоянные величины. 3 ил. инвертора, который подключен входом к заЪ датчику 4 скорости вращения.

Блок 3 управления силовыми элемента- О ми инвертора содержит преобразователь 5 6д напряжение-частота, одновибратор 6 с уп- С) равляющим входом, подключенный запу- а скающим входом к выходу преобразователя

5, формирователь 7 сигналов управления си- р ловыми элементами анодной группы инвер- тора, подключенный входом к выходу одновибратора 6, и формирователь 8 сигна- Ф лов управления силовыми элементами ка- Ch) тодной группы инвертора, подключенный входом к выходу преобразователя 5. Входом блока 3 управления является вход преобразователя 5, объединенный с управляющим входом одновибратора 6, а выходом — выходы формирователей 7 и 8 сигналом управления силовыми элементами инвертора.

1830178

Трехфазный мостовой инвертор 2 представляет собой три однофазных ин . вертора, соединенных в трехфазную группу. Управляющие входы 9-14 силовых элементов анодной группы инвертора связаны с соответствующими выходами формирователя 7, а управляющие входы 15-20 силовых элементов катодной группы инвертора — с выходами формирователя 8.

Высокий уровень выходных сигналов формирователей 7 и 8 соответствует замкнутому состоянию соответствующих силовых элементов инвертора 2.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик 4 скорости формирует напряжение, пропорциональное требуемой частоте f питания двигателя 1.

Выходное напряжение задатчика 4 скорости преобразуется с помощью блока 5 в импульсы, частота следования которых равна 6f. Одновибратор 6 преобразует входные импульсы в импульсы с переменной длительностью, равной = го + Ко/f где to, Ко - постоянные величины.

С помощью формирователей 7 и 8 и трехфазного мостового инвертора 2 обмотки двигателя 1 запитываются трехфазный импульсным напряжением, Каждая полуволна фазных напряжений двигателя 1 состоит из трех импульсов, равных по амплитуде„и по длительности, смещенных друг относительно друга по фазе на угол л/3, При этом длительнЬсть импульсов oftределяется выражением (1).

На фиг,3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, где

Ug, Uo- выходные сигналы преобразователя

5 и однавибратора 6, U>,! =- 9, 10„.20 — сигналы управления силовыми элементами инвертора 2, . Up„Ug, Ос — фазные напряжения двигателя 1, В соответствии с гармоническим анализом амплитуда первой гармоники фазных напряжений двигателя 1 с достаточной степенью точности равна

U--8Unr f, где Он — амплитуда импульсов напряжения, равная напряжению питания инвертора 2, Тогда с учетом (1) амплитуда первой гармоники представляется в виде

U = Uo+ Kf, (2) где Uo==ООпКо, k ЙОпт;. (3) Из полученного результата следует, что при регулировании длительности импульсов в каждой полуволне напряжения пита ния двигателя. согласно (1) напряжение питания двигателя уменьшается в меньшей степени, чем снижается частота.

Когда напряжение питания двигателя изменяется пропорционально частоте, на низких частотах из-за увеличения доли па10 дения напряжения на активных сопротивлениях от общего. напряжения питания двигателя магнитная система двигателя оказывается недовозбужденной. Как следствие, падение максимума момента

"5 двигателя и ухудшение жесткости его механической характеристики.

Когда же напряжение питания задается согласно (2), представляется возможным существенно улучшить

20 характеристики двигателя на низких частотах за счет, компенсации падения напряжения на активных сопротивлениях двигателя.

В данном случае зависимость напряжения питания двигателя от частоты определяется коэффициентами Uo и К. Эти коэффициенты согласно (3) зависят от т, и

Ко, которые задают длительность импульсов напряжения питания двигателя в зависимо30 сти от требуемой частоты питания.

Постоянные коэффициенты то и Ко выбираются с учетом параметров двигателя согласно формулам:

U,« —. О т о = (1 н fìин)

Омин н — Он блин

Он Омин

40 где UH, fH — номинальные значения амплитуды и частоты напряжения питания двигателя, Омин, fM

Напряжение Омин принимается макси0 мально допустимым, Таким образом, дополнительное регулирование длительности импульсов в каждой полуволне напряжения питания двигателя по предлагаемому закону позволяет уменьшать напряжение питания двигателя в меньшей степени, чем снижается частота. Это дает возможность повысить устойчивость привода путем сохранения пере1830178

r то+ K>/f

5 грузочной способности двигателя на низких частотах вращения, Формула изобретения

Способ частотного управления асинхронным двигателем, при котором регулируют частоту и величину напряжения питания асинхронного двигателя путем широтно-импульсного модулирования постояннога напряжения питания инвертора, обеспечивая закон регулирования U = U< + Kf, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения перегрузочной способности на низкой частоте вращения, широтно-импульсное модулирова° ние осуществляют путем дополнительного регулирования длительности импульсов в каждой полуволне напряжения питания по следующему закону: где U, 00 — величины напряжений по первой гармонике; т, х, — длительность импульсов;

10 К, К, — постоянные коэффициенты; при этом -U, то — постоянные величины;

f — частота напряжения питания асинхронного двигателя, 1830178

Редактор М. Кузнецова

СостэвительМ, Ярославцев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Шмакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101. Заказ 2495 . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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