Асинхронный электропривод с экстремальным управлением

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

J з (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено20. 12.77 (21) 2556084/24-07 с присоединением заявки М

Йоуларствеииьй комитет

СССР

Do делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

r !

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень 34 25

Дата опубликования описания 10.07.80 (72) Автор изобретения

Р. С, Сарбатов

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель (54) АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к электротех- i нике и может быть использовано для управления асинхронным электроприводом с нерегулируемым по угловой скоро-: сти и работающим при постоянной частоте асинхронным короткозамкнутым электродвигателем.

Известны асинхронные электроприводы с экстремальным управлением, содержащие вычислительное устройство, непрерывно решающее управление, определяющее условие оптимума некоторого оптимизирующего энергетического показателя (1$. В это вычислительное устройство должна вводиться информация о частоте, моменте и потоке двигателя и о температуре его обмоток.

Известны также электроприводы, в которых производится подрегулировка напряжения в функции текущего момента нагрузки двигателя. Для этого используется датчик момента двигателя и множительное устройство в канале регулирования йапряжения на двигателе. В тре2, тьей группе этих электроприводов регулирование напряжения для достижения экстремума потребляемой мощности или тока осуществляется в функции скольжения двигателя с воздействием на канал

5 регулирования напряженття, либо посредством системы стабилизации абсолютного скольжения, либо путем регулирования тока по определенному, закону посредством функционального преобразователя. f0

Для этого используется датчик абсолютного скольжения и управляемый источник переменного тока.

В четвертой группе этих электроприво15 дов используется принпнп поиска экстремума. Основанные на этом принципе асинхронные электроприводы ттмеют сложные схемы, требуют высокой чувствительности сравиивающих устройств, сложной и громоздкой схемы управления. Им свойственны потери мощности на поиск,а также автоколебания около точки экстремума, что снижает эффективность экстремального регулирования.

3 74

Сложность всех указанных групп асинхронных электройриводов с экстремальным управлением определяет их высокую стоимость, требует установки сложных датчиков и вызывает трудности в эксплуатации. Это препятствует использованию указанных электроприводов для массового применения, особенно при малой и средней мощности двигателей.

Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является асинхронный электропривод с экстремальным управлением, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к блоку регулирования,напряжения,, и экстремальный регулятор минимизации тока, вход которого соединен с датчиком тока двигателя, а выход — со входом блока регулирования напряжения (2 (.

Недостатком известного электропривода является сложность, низкое быстро. действие и надежность, высокая стоимость, Кроме того, данное устройство может быть использовано только в ре-, жиме минимума тока статора.

Целью изобретения является упрощение электропривода с экстремальным управле-. нием для случая постоянной частоты . напряжения на статоре и возможность оптимизации режимов работы электропривода цо нескольким параметрам, т. е. минимизации либо ток статора асинхрон-. ного двигателя, либо потерь активной мощности в двигателе, либо оптимизайии его коэффициента мощности, — с одним и тем же устройством, но цри различной его настройке.

Указанная цель достигается тем, что в асинхронный электропривод с экстремальным управлением, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к блоку регулирования напряжения, и экстремальный регулятор минимизации тока, вход которого соединен с датчиком тока электродвигателя, а выход— со входом блока регулирования напряжения, введен подключенный ко входу блока регулирования напряжения датчик напряжения, i экстремальный регулятор выполнен в виде последовательно соединенных функционального преобразователя с экспоненциальной характеристикой и инерционного звена, Ка чертеже представлена структурная схема асинхронного электропривода с экстремальным управлением.

Асинхронный электропривод с экстремальным управлением содержит асинхрон10

15 ный электродвигатель 1, подключенный к питающей сети через блок 2 регулирования напряжения, например тиристорный регулятор напряжения, с двумя входами, датчик 3 тока статора электродвигателя, датчик 4 напряжения на статоре электродвигателя, функциональный преобразователь 5 с характеристикой вида x = о (1 -e ), выполненный, например, либо

Ч в виде простого амплитудного фильтра, либо в виде обычного реансторностабилитронного блока нелинейности с аппроксимацией указанной характеристики. двумя-.тремя отрезками прямых линий, и инерционное звено 6. Датчик напряжения

4 подключен своим выходом к первому входу блока 2, а входом — к выходу этого блока. Преобразователь 5 через инерционное звено 6 подсоединяет выход дат20-чика 3 ко второму входу блока 2.

Для асинхронного двигателя, работающего при неизменной частоте напряжения на его статоре, при любой нагрузке на его валу всегда может быть определено

25: такое напряжение статора, которое обеспечит . либо минимум потребляемого тока или активной мощности, либо оптимум коэффициента мощности, соответствующие данной нагрузке двигателя. При увеличении нагрузки возрастает ток статора двигателя 1, то есть увеличивается сигнал с датчика 3 тока, который подается на функциональный преобразователь 5 с

35 характеристикой вида х = a (1 -e"), связывающей оптимальные значения тока статора с оптимальными значениями напряжения на статоре двигателя с учетом коэффициента усиления блока 2 регули40 рования напряжения и коэффициента це- редачи датчика 3 тока„доставляющими экстремум выбранному для оптимизации энергетическому показателю, Возросший на выходе преобразователя 5. сигнал поступает на вход звена 6, выполняющего функцию фильтра низкой частоты и необходимого для достижения устойчивости работы электропривода. С инерционного звена сигнал поступает на вход блока

50 регулирования напряжения. В результате напряжение на статоре двигателя 1 увеличивается до тех пор, пока ток статора, увеличиваясь, не достигнет значения, соответствующего оптимуму энергетичес55 кого показателя, выбранного для оптимизации, например, минимума тока статора при данной нагрузке. При сбросе нагрузки ток двигателя уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на двигателе

5 7468 до нового оптимального значения. Для реализации экстремального управления в рассматриваемом электроприводе необходимо, чтобы блок 2 обладал. однозначной характеристикой вход-выход, т.е. чтобы при данном сигнале на его .входе, подсоединенном к выходу звена 6, напряжение на выходе блока 2 не зависило бы от колебаний напряжения сети и от изменения его нагрузки. Такая однозначность . характеристики блока 2 дости;гается использованием жесткой отрицательной обратной связи по напряжению на выходе блока 2, реализуемой посредством датчика 4 напряжения, выход 15 которого подключен к первому входу блока 2. Для устойчивой работы электропривода необходимо, чтобы инерционность контура стабилизации напряжения была бы меньше инерционности контура регу- щ лирования напряжения в функции тока статора. При использовании описываемого электропривода не требуются дополнительные средства для пуска и останова двигателя. Для пуска двигателя необходймо 25 замкнуть цепь контура регулирования напряжения в функции тока статора. При этом произойдет плавный самозапуск двигателя с ограничением пускового тока, с устранением ударных токов и с бескон- 30, тактным подсоединением его к сети. Для остановки двигателя размыкают указанную цепь, обеспечивая бесконтактное отключение его от сети.

Конкретная требуемая характеристика функционального преобразователя 5 в цифровом выражении, в конкретных единицах измерения, может быть получена как линия, соединяющая точки экстремумов характеристик двигателя в коор-. 46 динатах: ток статна (оптимизируемый энергетический параметр), напряжение на

Ьтаторе двигателя. Можно производить и

55 ° 6 упрощенную настройку функционального преобразователя 5 по двум точкам: на холостом ходу двигателя и при номинальной нагрузке. Асинхронный электопривод с экстремальным управлением имеет достаточно щюстую схему, обладает высоким быстродействием, не имеет потерь энергии и времени на поиск экстремума, что повышает надежность электропривода с экстремальным управлением, снижает

его стоимость, упрощает эксплуатацию, повышает экономичность и позволяет использовать в электроприводах малой и средней мощности.

Формула изобретения

Асинхронный электропривод с экстремальным управлением, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к блоку регулирования напряжения, и экстремальный регулятор минимизации тока, вход которого соединен с датчиком тока двигателя, а выход —, со входом

I блока регулирования напряжении, о т— л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью упрощения, в него введен подключенный ко входу блока регулировании напряжения датчик напряжения, а экстремальный регулятор выполнен в виде последовательно соединенных функционального преобразователя с экспоненциальной характеристикой и инерционного звена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сандлер А. С. и др. Автоматичесroe > частотное управление асинхронньп4и двигателями, М., Энергия", 1974, с. 190-200.

2. Патент США ¹ 3723840, кл. 318-432, 1973 (прототип).

UHHHITH Заказ 3969/49

Тираж 783 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4