Частотно-регулируемый электропривод
546080
О П И С А Н И Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.06.75 (21) 2141922/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.02.77. Бюллетень ¹ 5 (45) Дата опубликования описания 19.04.77 (51Ч.Кл.- "Н 02 Р 7/42 государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.27-83 (088.8) (72) Авторы изобретения И. А. Альтшулер, С. О. Кривицкий и И. И. Эпштейн (71) Заявитель (54) ЧАСТОТ Н О-P Е ГУЛ И РУЕМЪ| Й ЗЛ Е КТРО П P И ВОД
Изобретение относится к электроприводам, в частности к электроприводам с тиристорным преобразователем частоты и асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором.
Известны частотно-регулируемые электроприводы, в которых магнитный поток статора асинхронного двигателя поддерживается постоянным в широком диапазоне выходных частот преобразователя. К таким приводам относится, например, привод (1). Недостатком таких электроприводов является наличие высоких напряжений на элементах преобразователя в области частот выше номинальной, для которых полное сопротивление обмоток статора велико. Эти напряжения заставляют применять элементы преобразователя с большой номинальной мощностью, что приводит к увеличению стоимости преобразователя, а ино да не дают возможности изготовить частотно-регулируемый электропривод требуемой большой мощности ввиду того, что необходимые для его выполнения элементы не выпускаются промышленностью.
Известен также частотно-регулируемый электропривод (2). Этот привод содержит асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, тиристорный преобразователь частоты и систему автоматического регулирования скорости двигателя с подчипенной ей системой регулирования тока и частоты преобразователя. Сигнал задания частоты получается в этом приводе с помощью сумматора, на который подаются сигналы, пропорциональные требуемой частоте вращения ротора и частоте скольжения. Последний сигнал формируется специальным параметрическим блоком, является функцией ошибки по скорости и зависит от величины скорости как от параметра.
В диапазоне частот, превышающих номинальную, обеспечивается работа двигателя этого привода в режиме ослабления поля.
Этот режим характеризуется тем, что напряжение, подводимое к двигателю от преобразователя частоты, ограниченно. Магнитное поле статора уменьшается с ростом частоты.
Имеющееся в этом приводе ограничение напряжения позволяет использовать в преобра20 зователе этого привода элементы относительно небольшой номинальной мощности. Выходное напряжение преобразователя ограничивается самой его схемой несмотря на увеличение поступающего на него сигнала задания
25 тока. Такое ограничение может иметь место в случае, если в выходной части преобразователя используется схема инвертора напряжения. Если же выходная часть преобразователя частоты построена по схеме пнвертора тока, выходное напряжение самим преобразо546080 вателем не ограничивается, устанавливается в зависимости от частоты и нагрузки, а с ростом частоты возрастает. В этом случае в приводе по патенту ФРГ ¹ 1463387 режим ослабления поля, выгодный с технической и экономической точек зрения, не может быть реализован. Между тем именно преобразователи со свойствами преобразователей тока целесообразны для использования в приводах прокатных станов и ряде других однодвигательных приводов.
Цель изобретения — уменьшение необходимой номинальной мощности элементов преобразователя частоты частотно-регулируемого электропривода, в котором выходная часть тиристорного преобразователя частоты lloстроена по схеме инвертора тока.
Указанная цель достигается тем, что, в частотно-регулируемом электроприводе, содержащем асинхронный элсктродвигатель, тиристорный преобразователь частоты, выходная часть которого построена по схеме преобразователя тока, регулятор скорости двигателя с подчиненным регулятором тока и сумматор, формирующий сигнал задания частоты преобразователя, структурная cxcмя системы автоматического регулирования пзмснястся таким образом, что режим ослабления поля, выгодный с технической и экономической то ек зрения, осуществляется при больII!1(:(3!(",r!С(1(1 ЯХ ЯСТОТЬ(СЯМОЙ СИСТСМОЙ УП" равлеппя д(!(гатс(!ех! осз использования огра(и(:(и (я "..ян )яжс (l(H г, преобразователе час ()T(.l -)тo 0 " f(;-i (.,(т(.и что м(сж (у выхоffO" .! РСТ!, и! 0!) ((С":0()0:. "!f ВХС Îi l С) ji()! ЛТОР (1
Р(f ) "C Т() )Л ", O!<;З 1)1; СЮ (fr-,, CO(!! f!r: f;F(f 1 <)сл: ".О,;(т(л(> !o (), r):, . <1."(0)r
КО 1 ОР ., )C -!;!;С-.(. < ()f ) (О-(ОМ СУП!МЯ(ТО!)Я
С()0() " 10) )! )1! f(! 0 С!(Г!! ЯЛ ЗЯ ((Я(f 1S(ЧЯСТОТ(з! П<)С0(;!) -(ЗОВЯ!" 1 S<., ((:Ь (:." СКОТ" СТ Т (f1((0 СО гт();)11 !1: 1 хо,(, ) л(1 блоког, умножения и делен!!я cl!Fнялог, и;)и э Ом вторОЙ ВхОд суммяTof)я, фо .<1 ff)).foï:,<.(0 с((г".101 зя-япп(((ястоты преобразователя, сос ..(1(1 ен с выходом блока умllo кения сигналов.
Т.)1 я <1) r f f j П р r: Ò;.!!). ".11"; СТ1)",КТ",!) Пя я СХС. мя чяс-<т(.1!О-рег) ..; р ;с,(ого элсктропривода;
FIB ф(! Г. 2 — — 1 ) r. (!1 f1<11:3 Я П!IC!1) 1OCTPI(ТOI(3 II !
Частотно - рс"улпрус мый электропрнвод включает В себя управляемый по частоте и току тпрпсторный преобразователь 1 частоты, сос.(нпснпь(й с acFrr(xj)nfl(((ni электродвигателем 2 с ко,)откоз(мкнутым ротором. Ротор эле«т1)о (и::(гя(с Is(2 сос;(!(IcH c,(ят (!!ко((8 скорости в!) а!цен! я. Силовой вход тиристорного преобразователя 1 частоты coe;I!IF!el» с питающей ccThlo. Бы.(од дят чика 8 скорости вращения соединен с сумматором регулятора скорости 4. Второй вход сумматора регулятослужит для управления частотой. При работе электроприводя ограничение напряжения реализуется путем автоматического уменьшения сигнала задания тока, которое имеет место при больших значениях частоты на выходе зо преобразователя в результате воздс,стВия сигнала, зависящсг0 от частоты, на второй вход блока делсш(я сигналоз. Зг 4lJ Функцпоняльнь(Й 000к Ilj)c.(1(язнячсfl:для получения требуемой формы характеристики с;(г: яла задания тока в функции от сколь)кспия. Цслппсйнь(I(блок 10 и блок (,(ножения :.:,;!r à Sr 00:r jÇ С.(Пал((Я:10 Н Ь(ДЛЯ !(О:(1 ПЕ ПСЯЦПП F 31fclic11èf(коэф(1)ицие(ггя (Icpc",o" fö I!o 1-0HTv ру псгуляторя скорости, связя" (пых со вкгночсп (см в систему блока деления сигналов и нелинейного блока 9. Свойства блоков 9 и 10 яряктсризу(отся следующими соотпоше (F(s:.ìF(„ f Для блока 9 выходное няп!)я)кет(ис: U,.„,„., = U.„„„, если U,, = U,,„„, (,рс>ких(I) U.„, =- 01„есл!! U., ) U,,„,, (!) C>I U — напряжение ii;i вь(ходс сумматора 8; U; — значение напряжение (1., cooTветствующее номинальной частоте на вь!ходе преобразователя. Режим 1 соответствует значениям частоты па выходе преобразователя 1 меньшим, чем номинальная частота элсктродвига е;(я 2. Рс65 ра скорости 4 соединен с источником напряжения задания скорости. Выход регулятора скорости 4 соединен со включенными последовательно блоком 5 умножения сигналов, функциональным блоком б и блоком 7 деления сигналов. Выход датчика скорости 8, в роли которого может быть использован, например, тахогенератор, соединен со входом сумматора 8, формирующего сигнал задания частоты преобразователя, второй вход которого соединен с выходом блока 5. Выход сумматора 8 соединен со входами блоков 9 и 10 с нелинейными характеристиками передачи. Выход блока 9 соединен с одним из входов блока 7. Выход блока 10 соединен с одним из входов блока 5. Выход блока 7 соединен с одним из входов сумматора регулятора тока П. Регулятор тока 11 соединен с тем входом преобразователя 1 частоты, который служит для управления величиной тока двигателя. цругой вход сумматора регулятора тока 11 соединен с выходом датчиков 12 тока электродвигателя 2. Выход сумматора 8 соединен с 25 входом преобразователя частоты, которыя 546080 жим II соответствует значениям частоты на выходе преобразователя 1 большим, чем номинальная частота электродвигателя 2. Для блока 10 Ц„о„.„= 1/„нри U„(U„(режим I) U. - (/„„,.„=- при U„ U,„(режим П) I:îì 1О В режиме 1 при значениях частоты меньших, чем номинальная (f (f„„,), напряжение, управляющее частотой U,(U. а вы"НО>1> ходное напряжение блоков 9 и 10 не зависит (5 от входного. При этом блок 5 и блок 7 не влияет на работу системы. В этом режиме ток двигателя и его момент являются однозначной функцией скольжения р. Эти функции представлены на фиг. 2 линиями М(и У(, 0 ход которых не зависит от частоты. В этом режиме сигнал скольжения U:, зависит только от напряжения, вырабатываемого регулятором скорости 4. Функциональный блок б вырабатывает напряжение задания тока, зависящее от скольжения р, как показывает линия 1 на фиг. 3. Момент электродвигателя 2 в i êâl режиме изменяется пропорционально выходному 1(апряжснню регулятора скоростн -1. Завнснмость момента от скольжения IIoВАЯЯ Я (Я 113 (>() . Ia. 2 лII((årcÉ Л! . В это)! >режи()>(С 0,(эл(ктроднн;ятсля 2 и няпря>(сснис на вы;О,(:1>lх >),1(.,!(нтях !!()Соб>()язс)((с>тсля 1 ",Оараст(1 е)т с ), вел .! : 0)н ((С;>1 ч я стоTI>! п()еОб(1язо(>ятс. (;«. 1 0L .1;(;11 1 (Т C ((1)!! 1(я.l(Нпо Х г." ТОТ >( >.!l));.l ),",5(((((i "С):! ЯСТС)ТО((НЯ(())5(;4(СН(.и 00,11>о о 1l!)C !i (i >(0 51 ((< ) 0 ОкО() 9 ((!О нз (С(5ICTC5(() :>К!1 Oil;, ()СТIi !,: ): Я >(() 515 C ll! I (i (> 3(ДЯН!IЯ (3C) ш(i(1 с 5((. l! и);(((О с>() Я(>11(!illè с 1) сжи" (о; (ОМ l ((ja(() (:. (Я! ();(>(Х )((ЯЧОНI(,5(+ <, (i МО 45 мсн: -..;.;j)i l 1;i;i;c!5- 2 - в (.) раз ( оо о . o ci);:..((: c!Il0 c:)c)((,(.((,.>(l нр одинаковы.; ЗНЯ:l ((((.К С .1рн сс>с) (к)с ) ст.;>((с:н,см ныс)орс: хя )яктс.рис- 5О тики Ос(01((. ЯЯ5:.:ляем(,(й нгн (од обсснс (нвает уменьшение задания тока и ограничение напряжения на выходных элементах преобразователя 1 до требуемого уровня. Благодаря этому обеспечивается снижение необходимой номинальной мощности элементов преобразователя. Технико-экономический эффект, получаемый при использовании изобретения, заключается в уменьшении требований к номинальной мощности элементов преобразователя частоты, которое достигается в случае использования преобразователей частоты, выходная часть которых построена по схеме инвертора тока и в связи с этим в повышении экономичности привода за счет уменьшения. стоимости изготовления преобразователя. Формула изобретения Частотно - регулируемый электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, тиристорный преобразователь частоты, регулятор скорости двигателя с подчиненным регулятором тока и сумматор, формирующий сигнал задания частоты преобразователя, один вход которого соединен с выходом датчика скорости, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мощности элементов преобразователя частоты на базе инвертора тока, между выходом регулятора скорости и одним нз входов сумматора регулятора тока вве;(с ь последовательно соединенные блок умно кенни сигналов, функциональный блок и блок деления сигналов, а также два нелинейных блспса. входы которых соединены с выход()м сумматора, формирующего снгнял зядяпня (,(còorû преобразователя, а гыходь( соотвстстнепно со гтор !;(II axo;(я ми блоко» ум(поженил 11 дслснпя сигналов, п(гн этом втор0! . ""In,—, сум.;. .ято ) a, формнрую(цсгс снп!ал заl,(яl ((! . (> ястО! ы 5!1300бряЗОвятсля, с0с."(ни си с 1:(>ISO,ДОМ О,>IОКЯ УМНОЖЕНИЯ CI .ГНЯЛОП. 11сто (нинся;п(формацнн, принятые во вним я гп(с и р п экспертизе: 1. Авторское c()r(детсльство СССР ¹ 409347, кл. Г1 02 Р 5/40 от 1973 г. 2. Пя(ент ФРГ ¹ 1463387, кл. 21с 59/10 От 19 i3 г. — прототип. 5460SO Риг. 7 Риг.2 ,7, А1 и7иг д Составитель Т. Васильева Редактор В. Фельдман Техред В. Рыбакова Корректор В Гутман Заказ 121/300 Из т, № 433 Тира к 899 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Тнп. Харьк, фил. пред. «Патент»
