Способ частотного управления двигателем переменного тока

 

т,ОлиРтО зита СОВэтсиих

Социалистииасиик

Республик

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 668055 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено -15.08.77 (21) 2517191/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— г

Опубликовано 15.06.79. Бюллетень №

Дата опубликования описания 25.06.79

51) М. Кл

Н 02 P 7)42

Государственный комитет

СССР па делам изобретений и открытий

53) УДК 621.313..323 (088.8) (72) Авторы изобретения

1О. Г. Толстов, А. В. Наталкин и А. М. Колоколкин

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. M. Кржижановского (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока с широким диапазбном регулирования частоты.

Известен способ частотного управления скоростью двигателя переменного тока, заключающийся в том, что изменяют напряжение на входе звена постоянного тока инвертора и частоту напряжения на выходе инвертора, причем напряжение на входе звена постоянного тока инвертора изменяют пропорционально сигналу задания по частоте, при этом за счет нелинейной обратной связи между частотой сю„и напряжением U на выходе инвертора обеспечивается некоторое улучшение механических характеристик двигателя при низких частотах (1).

Недостатком известного способа является низкая точность поддержания оборотов, сложность, так как требуется точный преобразователь «частота-напряжение» и ограниченный частотный диапазон получения жестких механических характеристик двигателя.

Ниболее близким техническим решением к данному изобретению является способ, заключающийся в частотном управлении двигателем переменного тока при работе от инвертора со звеном постоянного тока, включающий в себя операции регулирования частоты и напряжения на выходе инвертора, причем сигнал задания по частоте регулируют в функции изменения напряжения на входе инвертора, сигнал задания которого определяет величину частоты выходного напряжения инвертора (2).

Недостатком этого способа управления является низкая точность стабилизации частоты, что особенно проявляется при широком диапазоне изменения скорости и момента нагрузки двигателя.

Цель изобретения — повышение точности стабилизации частоты.--.

Для этого при частотном управлении двигателем переменного тока при работе от инвертора со звеном постоянного тока, включающем в себя операции регулирования частоты и напряжения на выходе инвертора, причем сигнал задания по частоте регулируют в функции изменения напряжения на входе инвертора, сигнал задания которого определяет величину частоты выходного на668055 пряжения инвертора, сигнал задания напряжения на входе инвертора изменяют пропорционально падению напряжения на активном сопротивлении статора и активном сопротивлении звена постоянного тока ин вертора, а сигнал задания по частоте изменяют обратно пропорционально изменению бдения напряжения на активном сопротивленйи статора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая блок-схема преобразова -""теля частоты, реализующего предлагаемый способ частотного управления двигателем переменного тока.

Преобразователь содержит управляемый выпрямитель 1, питаемый от сети 2 переменного тока. Выход выпрямителя 1 через звено 3 постоянного тока подключен к входным шинам 4 инвертора 5, нагружейного, например, на синхронный двигатель 6.

Сигнал управления выпрямителем 1 фор.- " мируется на выходе сумматора 7 из сигналов, пропорциональных положительному сиг= налу и -задания по напряжению и положительному сигналу, пропорциональному падению напряжения на активном сопротивлении статора двигателя 6, и активном сопротивлении звена 3 постоянного тока, который снимается с датчика 8 тока в силовой цепи преобразователя.

Сигнал задания по частоте, определяющий частоту напряжения на выходе инвертора, формируется на выходе сумматора 9

--.йз положительного сигнала, пропорционального напряжению на входных шинах 4 ин— вертора 5 и отрицательного сигнала, пропорционального падению напряжения на активном сопротивлении статора двигателя 6.

Напряжение на входных шинах 4 инвертора

5 снимается с делителя 10, а напряжение на активном сопротивлении статора — с датчика 8 тока.

Ток возбуждения, если двигатель синхронный, задается регулятором 11, на один из входов которого посту. пает положительный сигнал, пропорциональный току статора двигателя, т. е. току в силовой цепи преобразователя, поэтому указанный сигнал снимается с датчика 8 тока. Этим обеспечивается изменение тока возбуждения двигателя пропорционально току статора (с ростом тока статора увеличивается ток возбуждения) .

С делителя !2 на выходе управляемого выпрямителя 1 снимается сигнал, обеспечивающий режим стабилизации напряжения на выходе выпрямителя. Входным элементом системы управления инвертором 13 является, например, задающий генератор 14 с интегратором на входе.

Частотное управление скоростью двига" теля осуществляется следующим образом.

В установившемся режиме сигнал Uy, на выходе сумматора 7 связан с выходным напряжением (1 выпрямителя 1 соотношением (в относительных единицах)

1- с! = Uyap = (1-!зад + (re+ rqp).6 где г,, r — активные сопротивления статора двигателя и звена- постоянного тока инвертора в относительных единицах;

Э вЂ” ток в силовой цепи преобразователя в относительных единицах.

При этом сигнал на выходе сумматора 9 связан с частотой (относительное значение а = и ) напряжения на выходе инвер1о тора следующим образом

Ucosq.= r«3 = а (совр„— г ), V — напряжение на выходе инвертогде ра;

<р — угол инвертирования (угол между первыми гармониками тока и напряжения на выходе инвертора), gos q значение cos двигателя в номинальном режиме.

Так как в установившемся режиме напряжение Ug на выходе выпрямителя 1 и напряжения U; на входных шинах инвертора 5 бтличаются -на величину падения напряжения на активном сопротивлении звена постоянного тока инвертора, т. е.

U = Ucoscp = Ug — г91, - Л, то., используя два первых реверса, получим

Ucosq = a (cosrp„— r, ) + г„„- J = Ug— — р J = (U + (r + гор ) 3 — r - J, откуда

Ума

@ И»- зо т. е. в широком диапазоне изменения частоты (практически от нуля), независимо от момента нагрузки на валу двигателя, частота выходного напряжения инвертора определяется только величиной сигнала U, при этом обеспечивается компенсация падения напряжения на активном сопротивлении стазз тора в неограниченном диапазоне изменейия скорости двигателя.

Таким образом, данный способ частотного управления значительно повышает точность стабилизации частоты выходного напряжения инвертора и жескость механических характеристик двигателя переменного тока.

Формула изобретения

Способ частотного управления двигателем переменного тока при работе от инвертора со звеном постоянного тока, включающий в себя операции регулирования частоты и напряжения на выходе инвертора, причем сигнал задания по частоте регулируют в функции изменения напряжения на входе инвертора, сигнал задания которого определяет величину частоты выходног6 напряжения инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации частоты, сигнал задания напряжения на выходе инвертора изменяют пропорционально падению напряжения на активном сопротивлении статора и активном сопротивлении звена постоянного тока инветора, а ситнал задания по частоте изменяют обратно пропорционально изменению падения на.пряжения на активном сопротивлении статора. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Экспресс-информация «Автоматизированный электропривод, электротехнология и электроснабжение промышленных предприятий», ВИНИТИ, Москва, 1972, № 27, . с. 11, рис. 4.

2. Патент США № 3670224, кл. 318 — -227, 1972.

Составитель В. Тарасов

Редактор Т. Янова Техред О. Луговая Корректор Л. Крицкая

Заказ 3481/49 Тираж 856 Подписное

lI Н И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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