Способ управления асинхронным двигателем

 

Союз Советских

Социалистмцеских

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >658692 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.12.76 (21) 2435970/24-07 с присоединением заявки Jf (23) Приоритет— (51) М. Кл .

Н 02 P 7/42

Государственный комитет

СССР оо делам необретеннй н открытнй (53) УДК 621.313. .33-58 (088.8) Опубликовано 25.04.79. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания О" тй

В. И. Роговой и Л. М. Тарасенко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к области частотно-управляемого электропривода и может быть использовано, например, для систем управления двигателями насосов нефтепроводов, непрерывных линий, циркуляционных насосов, где требуется решение задач быстрейшего восстановления скорости при кратковременных перерывах электроснабжения.

Известно, что при кратковременных перерывах электроснабжения и при последующих повторных включениях асинхронного двигателя с незатухшим полем развиваются ударные электромагнитные моменты, значительно превышающие номинальное значение, которые могут представить угрозу для целостности рабочего механизма.

Если двигатель питается от преобразователя частоты, то при повторном включении возникают значительные переходные токи, способные повреждать вентили преобразователя частоты.

Известен способ управления асинхронным двигателем с предотвращением самозапуска и подавлением ударных моментов при повторном подключении к сети асинхронного двигателя с незатухшим полем, заключаю2 щийся в выборе благоприятной паузы перед повторным включением (1).

Известен также способ управления, при котором в момент исчезновения напряжения сети статор двигателя отключается, а после восстановления напряжения сети и окончания выбега обеспечивается его подключение к питающей сети (2).

Недостатками известных способов являются значительные провалы скорости и значительная длительность интервалов восста1о новления заданной скорости, которые зачастую совершенно недопустимы для ответственных электроприводов.

Цель изобретения — улучшение качества работы электропривода с асинхронным двигателем, связанное с уменьшением времени

15 восстановления заданной скорости при ограничении токов вентилей преобразователя частоты и предотвращении ударных электромагнитных моментов.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе управления асинхронным двигателем, регулируемым по скорости и току., при перерывах питания от сети переменного тока, подключенной к статору через преобразователь частоты с автономным ин658692 вертором тока, заключающемся в том, что в момент исчезновения напряжения сети отключают статор двигателя и подключают его после восстановления напряжения сети, одновременно с упомянутым отключением статора отключают регулятор скорости при подключенной постоянной уставке тока намагничивания регулятора входного тока инвертора и переключают систему управления инвертором на управление от датчиков параметров двигателя, а после восстановления напряжения сети и подключения статора синхронизируют выходные импульсы системы управления инвертором по положению оси магнитного поля в воздушном зазоре двигателя и через интервал времени, зависящий от времени перерыва напряжения питающей сети, подключают регулятор скорости и переключают систему управления инвертором на управление по абсолютному скольжению ротора двигателя.

На чертеже представлена схема электропривода с асинхронным двигателем, поясняющая существо изобретения.

Асинхронный двигатель АД питается от преобразователя частоты, состоящего из выпрямителя В с системой управления СУВ, дросселя Др и инвертора И с системами управления СУИ1 и СУИ2, переключаемыми на входе инвертора переключателем К2. Статор АД подключается контактором К, катушка которого управляется от датчика ДН сетевого напряжения через блок управления

КСУ. На вход СУИ2 подается сигнал от блока синхронизации БС, связанный через вычислительное устройство BY с датчиками фазных токов ДТА, ДТВ и фазных напряжений ДНА, ДНВ либо с датчиками Холла

ДХА, ДХВ в воздушном зазоре АД.

Система авторегулирования содержит регулятор скорости PC (с огоаничителем

Огр), связанным через ключ Кl с входным сумматором СУИ1, подключенным также к тахогенератору ТГ. Кроме того, ключ К1 связан через блок нелинейности БН с регулятором тока РТ, на другие входы которого поданы сигнал уставки тока намагничивания i и выходной сигнал датчика ДТ входного тока инвертора. Кроме того, в схему введен блок выдержки времени БВВ.

Работа электропривода осуществляется следующим образом.

В исходном положении двигатель под нагрузкой вращается с заданной скоростью, поддержание которой обеспечивается совместным действием регуляторов PC u PT и тем, что инвертор подключен переключателем К2 к системе управления СУИ1. Выходной сигнал PC служит заданием электромагнитного момента, который при замкнутом ключе Kl обеспечивает взаимосвязное управление током статора (через систему управления СУВ выпрямителя) и абсолютным скольжением (через систему управления

СУИ1 инвертора). При этом частота ста5

so

ss

zo

25 зо

so

55, тора формируется как сумма частот вращения по сигналу ТГ или цифрового датчика скорости и скольжения, а задание тока формируется как сумма постоянного сигнала i>, соответствующего току холостого хода и выходного сигнала РС, подаваемого через блок нелинейности БН, характеристика которого обеспечивает поддержание постоянного магнитного потока в воздушном зазоре двигателя.

В момент исчезновения напряжения сети происходит отключение по сигналу датчика

ДН контактора К через его систему управления КСУ, отключение Кl и переключение

К2 в верхнее положение. При этом система

СУВ подготовлена к восстановлению в дальнейшем сначала лишь тока намагничивания

i за счет того, что на входе PT оставлена одна установка — ij. А инвертор И подготовлен к управлению от СУИ2, выходные импульсы которой синхронизированы блоком синхронизации БС по положению поля в воздушном зазоре. Положение упомянутого поля определяется с помощью двух датчиков

Холла — ДХА, ДХВ, — расположенных под углом 120 или 90 . (Положение главного поля может определяться с помощью датчиков фазных токов — ДТА, ДТВ, датчиков фазных напряжений и вычислительного устройства BY. В этом случае датчики Холла не требуются).

Блок BY формирует сигналы sin а, cos а, где а — угол между осью главного поля и магнитной осью фазы А статора.

После восстановления напряжения сети производится по сигналу датчика ДН включение контактора К. При этом тиристоры инвертора переключаются в точном соответствии с положением главного поля, а ненулевые начальные условия, связанные с наличием незатухшего поля, учитываются автоматически. В силу вышеуказанного происходит нарастание первоначально лишь намагничивающего тока статора до уровня, определяемого уставкой l . При такой принудительной фазировке тока статора в интервале восстановления главного поля электромагнитный момент двигателя равен нулю, т. е. обеспечивается подавление ударных переходных моментов. Одновременно обеспечивается ограничение переходных токов преобразователя частоты.

Время восстановления главного поля (его можно вычислить или определить экспериментально) является функцией времени перерыва питания, фиксируемого по выходному сигналу ДН. Этот сигнал вводится в блок формирования выдержки времени БВВ.

После восстановления главного поля блок БВВ включает ключ Кl и тем самым задает дополнительную активнуЮ составляющую тока статора (определяющую момент).

658692

Формула изобретения

Сеть

ЦНИИПИ Заказ 2072/51 Тираж 856 Подписное

Филиал ПП П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Одновременно блок БВВ переключает К2 в верхнее положение, тем самым подключая к инвертору систему СУИ1, обеспечивающую управление по абсолютному скольжению ротора. Так как главное поле уже восстановлено, то последняя коммутация К1 и К2 не вызывает ударных моментов и сверхтоков, свободные составляющие токов и момента невелики и не превышают допустимых значений.

Использование изобретения по сравнению с известными способами позволяет уменьшить в несколько раз (в некоторых случаях в десятки раз) время восстановления заданной скорости асинхронного двигателя вследствие кратковременных перерывов питания при ограничении токов вентилей преобразователя частоты и устранении ударных электромагнитных моментов двигателя.

Тем самым повышается надежность сохранения необходимых условий для обеспечения непрерывности технологических процессов и улучшается качество продукции.

Способ управления асинхронным двигателем с предотвращением самозапуска и. обеспечением программного восстановления скорости двигателя, регулируемого по скорости и току, при перерывах питания от сети ь переменного тока, подключенной к статору через преобразователь частоты с автономным инвертором тока. заключающийся в том, что в момент исчезновения напряжения сети отключают статор двигателя и подключают

S его после восстановления напряжения сети, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения качества работы, одновременно с упомянутым отключением статора отключают регулятор скорости при подключенной постоянной установке тока намагничивания регулятора входного тока инвертора и переключают систему управления инвертором на управление от датчиков параметров двигателя, а после восстановления напряжения сети и подключения статора синхронизируют выходные импульсы системы управления инвертором по положению оси магнитного поля в воздушном зазоре двигателя и через интервал времени, зависящий от времени перерыва напряжения питающей сети, подключают регулятор скорости и переключают систему управления инвертором на управление по абсолютному скольжению ротора двигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соколов M. М. и др. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном электроприводе. М., «Энергия», 1967, с. 57 — 64.

2. Чиликин M. Г. Общий курс электропривода. «Энергия», M., 1972.