Способ управления частотой вращения асинхронного двигателя

 

О П И С А Н И Е» УГНУВ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.12.72 (21) 1864386/24-07 (51) М. К..

H 02Р 7/42 с присоединением заявки № 2014241/07 .Госуаорстесииый комите1 (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (53) УДК 621.316.718 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения Е. Я. Бухштабер, Д. Б. Ковлер, А. Б. Миндлин, Ю. М. Андреев и Е. П. Плотников (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТОЙ ВРАЩЕНИЯ

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области автоматического управления и регулирования частоты асинхронного двигателя и в частности может быть использовано для управ,ления тяговым электроприводом транспортных средств, например мотор-колесных машин.

Обычно для этих целей используются статические преобразователи частоты, уста- навливаемые для каждого тягового двига- 10 теля.

Известен способ управления частотой вращения асинхронного двигателя (АД) путем задания частоты преобразователя как суммы частот, одна из которых равна ча- 15 стоте вращения ротора, а другая задается входным сигналом, который определяется током статора и требуемым моментом (1).

Практическая реализация этого способа сложна из-за необходимости постоянного 20 слежения за током фаз АД с использованием значительного числа датчиков и преобразующих блоков. Это приводит к значительному снижению надежности при использовании его на автономных транс- 25 портных объектах, особенно в условиях повышенных вибраций, загрязненности и запыленности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по технической сущности является способ управления АД, заключающийся в том, что измеряют частоту вращения ротора и, добавляя к ней регулируемую в функции частоты вращения ротора частоту абсолютного скольжения, формируют частоту вращения поля статора, измеряя при этом и величину напряжения питания двигателя (2).

Такое управление асинхронным двигателем приводит к необходимости использования во всем диапазоне работы АД сумматора частот (СЧ). на один вход которого подается сигнал с датчика частоты вращения ротора (ДЧВ), а на другой — от задающего генератора (3I ), частота на выходе которого изменяется по заданному закону, который имеет U-образный характер с минимумом при /,„,„. Иногда отрезок кривой на участке от f,„, до f,„,„çàìåíÿþò отрезком прямой, однако сам U-образный характер изменения частоты на выходе ЗГ сохраняется.

Поскольку частота 1 . при f )1,Д,Д составляет всего несколько процентов (от

0,8 до 1,8%) от частоты f>, суммирование

752719 осуществляют в дискретной форме путем непосредственного сложения всех импульсов, поступающих на оба входа СЧ, с последующим их делением на К„,. Величина

К,;, целое число, — коэффициент деления делителя. Чем больше К„„тем меньше неравномерность временных интервалов следования импульсов. Однако увеличение значения К„ограничено предельной частотой элементов сумматора, их надежностью и помехозащищенностью, поэтому выбирают значение К„, не более 8. Такое значение

К,, позволяет получить удовлетворительные условия работы при пуске и при

f>(f,„,„,, но поскольку напряжение на выходе СЧ в зависимости от f> увеличивается только до fi=f а при fi>f остается постоянным, то наличие неравномерности временных интервалов следования импульсов на выходе СЧ приводит к снижению запаса статической устойчивости АД.

Целью изобретения является повышение устойчивости двигателя в зоне частот выше номинальной.

Цель достигается тем, что в известном способе управления, заключающемся в том, что измеряют частоту вращения ротора, и, добавляя к ней регулируемую в функции частоты вращения ротора задаваемую величину абсолютного скольжения, формируют частоту вращения поля статора, сигнал частоты вращения ротора формируют в виде последовательности импульсов, заданной соотношением: =ГК(1+ ) (1) а добавляемую к ней величину абсолютного скольжения уменьшают от начального значения до нуля по мере увеличения частоты вращения ротора до номинального значения, где 7 — число импульсов на один оборот ротора асинхронного двигателя; р — число пар полюсов двигателя;

К вЂ” коэффициент деления частоты схемой управления;

s — заданное относительное скольжение.

На фиг. 1 приведены кривые изменения скольжения; на фиг. 2 — блок-схема устройства, реализующего способ.

Согласно изобретению для реализации

U-образного закона изменения абсолютного скольжения (кривая А на фиг. 1), к импульсному сигналу датчика частоты вращения ротора, который содержит составляющую абсолютного скольжения f„= f„s (прямая абв на фиг. 1), добавляют величину абсолютного скольжения от задающего генератора. Начальное значение этой добавки f; при f 0 равно частоте

fspycz (отрезок on на фиг. 1), а потом по мере разгона двигателя и увеличения

И

6О

4 частоты вращения ротора величина уменьшается (кривая па,б, на фиг. 1). При достижении частотой вращения ротора номинального значения fp значение fg уменьшают до нуля. Поэтому в интервале

0(„ „,„ f, f, + /; =/р в+/;, а при „) fð„,„ f,=f, =f„s и частота скольжения ротора однозначно определяется заданным относительным скольжением ротора в (участок бв на кривой абв на фиг. 1).

Устройство содержит преобразователь 1 частоты, к которому подключен асинхронный двигатель 2 с импульсным датчиком 3 частоты вращения, выход которого подключен к одному из входов сумматора 4, другой вход которого соединен с генератором 5 регулируемой частоты абсолютного скольжения, а выход через делитель 6 частоты подключен к кольцевому пересчетному устройству 7.

Выход последнего соединен с преобразователем 1 частоты. Функциональный блок

8 регулирования напряжения связан с выходом делителя 6 частоты и преобразователя 1.

Устройство 4 осуществляет суммирование сигнала частоты вращения ротора двигателя 2 с сигналом генератора 5 регулируемой частоты абсолютного скольжения. Далее сформированный сигнал через делитель 6 задает частоту работы пересчетного устройства 7, определяя этим выходную частоту прео бр азов ател я 1.

Известные ДЧВ выдают число импульсов на оборот, определяемое соотношением:

20 — РК, (2) где Zp — число импульсов на один оборот в известных датч IK3x частоты вращения.

При блок-схеме устройства, приведенной на фиг. 2, К вЂ” Ксч Кпу (3) где К,„— коэффициент деления частоты делителем частоты (после сумматора частот);

К„у — коэффициент деления частоты кольцевым пересчетным устройством, осуществляющим распределение импульсов управления по управляющим электродам вентилей.

При такой конструкции ДЧВ выдает только частоту вращения ротора (р, а частота скольжения равна О.

В данном устройстве изменено число импульсозадающих элементов на окружности

ДЧВ. В случае, когда каждый импульсозадающий элемент, расположенный на окружности дискового ДЧВ, создает один импульс на оборот, число этих элементов должно быть

Z, = pK,„Ê„y(1+ s„), (4) 752719 где s- — относительное скольжение АД в двигательном режиме.

Для реализации режима генераторного торможения может быть использован второй ДЧВ с числом импульсозадающих элементов при тех же условиях, равным

Z, = рК,„К„(1 — /s„/), (5) где s„l — модуль относительного скольжения в генераторном режиме (з, (О).

При возможности выполнения СЧ с двумя различными коэффициентами для двигательного режима Ксч(п) и для режима генераторного торможения К,ч(,>, причем

Ксч(ч)(Кс (г>, возможно использование одного ДВЧ с числом импульсозадающих элементов, удовлетворяющим условиям (2) и (3):

Z = рКсч(п) . Кпу(1+ sä) = — рКсч (г) Кпу (1 + сг) (6)

Поскольку 2, р, Кпу, К,ч(„>, К„(,> — целые числа, то минимальная разница между ними может составить единицу. В этом случае

К„(г> — К,„(„.> + 1, а

К„„=(1 — /Ф,/)/Ф. +/ .i), (7) где Ксч(-,> — ближайшее целое число.

Независимо от значений Ксч и К у, составляющих общий коэффициент I(, число импульсов Z на один оборот ротора АД в данном устройстве определяется

Z = рК(1+ s). (8)

Выполнение с соблюдением приведенных соотношений ДЧВ и СЧ позволяют повысить статическую устойчивость АД в зоне

f!)f,„,„çà счет исключения операции суммирования и равенства временных интервалов следования импульсов, поступающих на кольцевое пересчетное устройство, и вследствие этого более полно использовать установленную мощность двигателя.

1(,роме того, упрощается генератор регулируемой частоты скол ыкения, функции которого теперь сводятся лишь к монотонному сш>жеипю частоты с ростом частоты

f!. Это позволяет повысить надежность частотно регулируемого электропривода.

Формула изобретения

Способ управления частотой вращен>ш асинхронного двигателя, заключающийся в том, что измеряют частоту вращения ротора

I5 и, добавляя к ней регулируемую в функции частоты вращения ротора задаваемую величину абсолютного скольжсния, формируют частоту вращения поля статора, отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения

20 устойчивости двигателя, сигнал частоты вращения ротора формируют в виде последовательности импульсов, заданной соотношением

Z = рК(1+э), (1)

25 а добавляемую к ней величину абсолютного скольжения уменьшают от начального значения до нуля по мере увеличения частоты вращения ротора до номинального

З0 значения, где Z — число импульсов на один оборот ротора асинхронного двигателя; р — число пар полюсов двигателя;

К вЂ” коэффициент деления частоты

35 схемы управления;

s — заданное относительное скольжение.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Авторское свидетельство CCCE

¹ 193604 кл. Н 02Р 5/28 1963

2. Авторское свидетельство СССР № 319034, кл. Н 02Р 5/34, 19б8.

Ðuã. 2

Составитель В. Тарасов

Корректор А. Галахова

Редактор А. Купрякова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1464/13 Изд. № 406 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5