Патент ссср 330519

 

Взамен ранее изданного

ЗЗОЯ9

Союз Советскиа

Социалистическик

Реснублии

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 01ЛV.1966 (№ 1065974/24-7) с присоединением заявки ¹ 1106768!24-7

Приоритет—

Опубликовано 24Л1.1972. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования олисания 2!.IV.1972

М.Кл. Н 02р 7/58 бонитет оо делан ааобретений и открютиЯ фри ломте Министров

СССР

УД К 621.316.718.5-83 (088.8) Автор изобретения

В, Л. Сердвк

Одесский политехнический институт

За я вптел ь

BATE

С П О СО Б И М П УЛ Ь С Н О Г О У П РА В Л Е Н И Я

ТРЕХФАЗНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ

Известен способ импульсного управления трехфазными асинхронными электродвигателями, при котором цепь ротора каждого двигателя при помощи полупроводникового коммутатора замыкают в начале полупериода э.д.с. ротора и принудительно размыкают до ее перехода через нуль.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что с целью расширения диапазона регулирования повышение скорости двигателей осуществляют увеличением периода коммутации, а послсдовательность переключения устанавливают в соответствии с чередованием фаз ротора.

На фиг. 1 дана схема коммутатора, реализующсго описываемый способ; на фиг. 2— эпюры коммутации; на фиг. 3 — схема устройства для регулирования скорости; на фиг. 4— схема синхронизации хода двигателей; на фиг. 5 — то же, другой вариант.

В роторную цепь трехфазного асинхронного электродвигателя 1 включен мостовой коммутатор с закороченным выходом, анодная группа которого составлена из полупроводниковых диодов 2 — 4, а катодная — из полностью управляемых вентилей 5 — 7 с двумя группами управляющих электродов 8 — 13.

Вентили могут быть переведены как во включенное, так и в отключенное состояние сигналом в управляющей цепи. Электроды 8 — 10— включающие, а электроды 11 — 13 — отключ а ищие. Широкий диапазон регулирования скорости двигателя 1 достигается вследствие установления его скорости в соответствии с час5 тотой принудительны. . переключений вентилей 5 — 7.

На фйг. 2 представлены три эпюры коммутации I — III для вентилей 5 — 7 соответственно. Каждый из вентилей включен только треть

1о периода -IBcTQThl скольжения. Например, и точке / сигналом от электрода 8 вентиль 5 замыкается, а в точке с сигналом от электрода 11 отключается. Одновременно с отключением вентиля 5 включается вентиль 6, кото15 рый в свою очередь находился во включенном состоянии 120 эл. град., и т. д.

Несмотря на то, что вентиль 5 замыкается в точке а, ток в цепи начинает протекать лишь в точке а, когда линейная э.д.с. переходит в

20 область положительных значений. В точке с ток ротора принудительно выключается. При постоянной механической нагрузке следующий импульс тока а-в-с повторяет предыдущий. Если нагрузка на валу возрастает, дви25 гатель притормаживается, кривая э.д.с. сжимается влево, а импульсы тока а -в -с увеличиваются до тех пор, пока возрастающий момент двигателя полностью не уравновесит момент нагрузки. При уменьшении нагрузки

Зо кривая э.д.с. разжимается, импульсы тока

330519

1Î

40

50 ,3. ")

05 а"-в"-с" и момент двигателя уменьшаются до наступления нового равновесия при той же скорости. Для вентилей б и 7 эти процессы аналогичны, но сдвинуты на 120 и 240 эл. град. соответственно. Следовательно, скорость в квазиустановившемся режиме Ilc зависит от момента на валу.

Эпюра П показывает увеличение частоты принудительных переключений вентиля б.

С уменьшением периода коммутапии эпюра сжимается влево. Импульсы тока е-f -q, момент, а затем и скорость двигателя уменьшаются. Частота скольжения увеличивается до тех пор, пока импульсы тока нс восстановятся до прежней величины. Лналогично при уменьшении частоты переключений скорость двигателя как бы «следит» за эпюрой принудительной коммутации, т. е. синхронизируется с частотой принудительных переключений.

Таким образом, асинхронный двигатель и коммутатор образуют астатическую систему регулирования скорости, так как имеет место фазовое сравнение положения элюры коммутации и кривой э.д,с. ротора. В этой системе частота переключений представляет собой уставку скорости, а частота скольжения асинхронной машины — сигнал обратной связи.

Угловая длительность а импульса тока является мерой загрузки двигателя.

В устройстве для регулирования скорости (см. фиг. 3) вентили 5 — 7 заменены полностью управляемыми эквивалентами, каждый из которых представляет собой силовой тиристор со схемой принудительного конденсаторного выключения. Например, вентиль 5 заменен силовым 14 и вспомогательным 15 тиристорами и коммутирующим конденсатором Iб. Лналогично силовые тиристоры 17 и 18 вместе с гасящими тиристорами (9 и 20 и конд«нсатором

lб. заменяют вентили 6 и 7.

Диод 2(и индуктивность 22 предназначены для колебательного перезаряда емкости lб при включении одного из силовых тиристоров и подготовке к erо выключению. Емкость и элементы цепи перезаряда являются общими для трек силовых тиристоров. Мостовой коммутатор 28, собранный на вентилях с неполным управлением, не может быть закорочен на выходе подобно коммутатору на фиг, 1.

Его цепь должна быть замкнута на небольшое сопротивление 24 (5О(о номинального сопротивления двигателя), величина которого остается постоянной. Сопротивление обеспечивает работоспособность схемы принудительного выключения тиристоров 14, 17 и 18 и предназначено для предотвращения быстрого разряда конденсатора 16 при включении вспомогательного тирпстора по цепи одного из диоФ дов анодной группы моста.

На управляющие электроды тиристоров 14, 17 и 18 через ключи-повторители 25 — 27 подаются длительные управляющие сигналы в соответствии с эгпорами на фиг. 2. Эти сигналы формируются в кольцевом счетчике-распределителе 28 и усиливаются ключами-повторителямп. Счетчик-распределитель 28 представляет собой схему с тремя устойчивыми состояниями. Переключение из одного устойчивого состояния в другое осуществляется импульсами, поступающими по входу 29 от задающего генератора 80. Выходная частота счетчикараспределителя 28 составляет треть входной частоты и равна частоте принудительных переключений коммутатора 28. Вспомогательные тиристоры 15, 19 и 20 включаются ждущими блокииг-генераторами 81 — 88, которые запускаются при помощи дифференцирующик цепочек от отрицательных фронтов длительных выходных сигна lorr сr«Tчика-распределителя

28. Ьлокинг-генераторы и ключи-повторители сфазнрованы так, что вспомогательный тиристор прикладывает обратное анодное напряжение к силовому тиристору в момент исчезновения на нем длительного включающего сигнала. Сигнал частоты скольжения двигагеля по каналу 84 поступает rr логическу|о часть счетчика-распределителя 28 и сравнивается с задающим сигналом. При больших превышениях скорости над уставкой включающие сигналы на ключи-повторители блокируются логической частью, а двигатель притормаживается моментом нагрузки. Система управления

85, задающая последовательность и частоту принудительнык персключений коммутатора

28, при необходимости реверса или работы со сверхсинхронной скоростью должна быть дополнена переключателем чередования каналов на выходе счетчика-распределителя 28.

Скорость двигателя ni связана с частотой задающего генератора f выражением

/:« и. =и (1 —. ), 3lc где n — синхронная скорость двигателя, ) — частота питающей сети.

Знак «+» в выражении относится к генераторному режиму, а « — » — к двигательному режиму и противовключ«ншо.

Из уравнения следует, что отклонения скорости двигателя в квазиу«тановившемся режиме зависят только от колебаний частот задающего генератора и питающей сети. Такие факторы, как изменение температуры окружающей среды, питающего напряжения, сопротивления отдельных участков схемы и т. д. на статическую точность нс влияют, так как система управления — астатическая дискретного действия.

Всякий регулируемый электропривод, тем более регулируемый .в широком диапазоне скоростей, должен действовать по замкнуто»у принципу, т. «. иметь задатчик скорости, устройство обратной связи и орган сравнения действительной и заданной скоростей. Однако система электропривода (см, фиг. 3), регулируемого в широком диапазоне скоростей (до

1:100), не имеет какого-либо специального датчика обратной связи. Сигналом обратной связи служит частота скольжения àcèíõpîH

330519

Йой машииы, ьднозначно и линейно зависящая ет скорости. Вентильный коммутатор является также и органом сравнения уставки (частоты принудительных переключений коммутатора), и действенной скорости (частоты скольжения двигателя).

Таким образом, скорость двигателя синхро,низируется с частотой принудительных переключений вентильйого коммутатора. Прй. изменении момента механической нагрузки про; 10 исходит лишь фазовое смещение кривой э..д.с. ротора относительно эпюры коммутации, устанавливается большее или меньшее значение угла а между кривой э.д.с. и эпюрой (эпюра П на фиг. 2). Этому соответствует изменение ме- 15 ханического угла закручивания ротора.. Скорость в статике йе зависит от механической нагрузки. Тлк как астатическое управление в то

Же время является управлением по положению, то предлагаемый способ пригоден для со- 20 ,гласовалного вращения нескольких электродвигателей.

В схеме синхронизации хода двигателей .(см. фиг. 4) иа коммутатор 23 параллельно включены роторные обмотки двух (или любо- 25 го числа) двигателей. Их статорные обмотки подсоединены к общей сети, Других мер для сохранения синхронности вращения не требуется. Угол и фазсвого сдвига э.д.с. ротора относитслыио элюры устанавливается для каж-:30 дого двигателя в соответствии с моментом на

его валу. Преимущество электрического вала — отсутствие вспомогательных электрических ма шин и возможность плавного регулироваНия скорости синхронизированных двига- Оз

Федей в широком диапазоне.

В схеме согласования .скорости двигателей. (см. фиг. 5) каждый из нескольких двигателей, питающихся от общей сети, имеет в цепи. ротора вентильный коммутатор 28. Всем коммутаторам частота переключений задается от одНого и того же задающего генератора 30

Однако между генераторам и . систсмамк управления. каждого двигателя включены делители частоты Зб. В зависимости от того, каг кую скорость необходимо получить от двигателя, на делителе Частоты, относящемся к этому двигателю, устанавливают требуемый коэффициент деления, а так как послсдовательиости импульсов после делителей жестко связаны между собой, то валы двигателей вращаются согласованно. При этом отношение величин скоростей двух любых двигателей постоянно. Если изменить коэффициенг, слепня какого-либо делителя частоты, то соотношение скоростей соответствующего двигателя и любого другого тоже изменится.

Предмет изобретения

Сяособ импульсного управления трс ф!3 ными асинхронными электродвигателями |утем замыкания коммутатором цепей их роторов в начале полупериода э.д.с. ротора и принудительного размыкания до ее перехода чсрез нуль, отличающш ся тем, что, с и<лью расширения диапазона рсгулирования, повышение скорости двигателей осуществляют увслпчснцем периода коммутации, а последоватсльность переключения у òàíàâëèâàþò - Й соотвстствии с чсрсдованисм фаз ротора, 3305I9

Составитель Б.Минц

Редактор A.Ïåéño÷åíêî. Техред Т.Ускова. Корректор Б.Зимина

Заказ 369/1. Изд, М 304. Тираж 448 экз. Подписное

UHHHHH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете

Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Отпечатано в Отделе составления, обработки, издания технической документации (ОСОИТД) института

"Гипроводхоз

Москва, Первомайская ул., 119