Устройство для управления асинхронным электроприводом лифта

 

1Р 311 г

О П И С А Н И Е (i,773883

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик.Ф с; (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 02.02.79 (2I ) 2722233124-07

Э (5 I } М. Кл.

Н 02 Р 5/28 с присоединением заявки .%—

Гесударственнык камитет (23)Г3риоритет—

Опубликовано 23.10.80. Бюллетень ¹ 39 (53} УДК621.316. .718(088.8) II0 делам ивабретении и открытий

Дата опубликования описания 25.10.80 (72) Автор изобретения

B. Я. Ткаченко

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт им, В. В. Куйбышева (71) Заявитель. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЛИФТА

Изобретение относится к электротехнике, и именно к управлению электроприводами с асинхронными двигателями и может применяться в электроприводах лифтов и подъемников.

Известно устройство для управления асинхронным электроприводом лифта, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя ти î ристорный регулятор напряжения с системой импульсно-фазового управления тиристорами, контактный переключатель напряжения движения, два компаратора для режимов ускорения и торможения, подключенные к их входам датчик скорости электропривода и задающий генератор, состояший из узла ускорения, на выходе которогo вырабатывается нарастаюцтий в функции времени управляющий. сигнал, и узла замедления, образованного путевыми датчиками и формирующего закон изменения скорости в режиме торможения, блок переключения режимов fl).

Недостатком этого устройства является недостаточная точность воспроизведения задаваемой диаграммы движения и определяемая этим пониженная производительность и комфортабельность лифта, что является следствием существенной нелинейности характеристики двигателя и влиянием изменяющегося момента нагрузки в зависимости от загрузки кабины.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для управления асинхронным электроприводом лифта, содержашее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тиристорный регулятор напряжения с системой импульсно-фазового управления тиристорами, регулятор скорости с подключенными к его входам задатчиком интенсивности и датчиком скорости электропривода, включенный на выходе регулятора скорости элемент суммирования, датчик загрузки кабины, блок переключения

773883 4 подключен ко входам первого и второго я суммирующих усилителей, выход датчика скорости подключен ко входу первого сумю- мирующего усилителя, а выход последнеI o IIoIIIUIIo Iåí непосредственно и через нелинейный блок определения обратной величины ко входам второго суммирующего усилителя, выход которого соедиду нен со входом блока определения моду м р, ля, выход узла определения момента потерь в механической передаче подключен ко входу элемента суммирования, а узел определения момента потерь в механической передаче выполнен в вице включенного на выходе этого узла дополнительного блока перемножения. подключенного к первому входу этого блока перемножения функционального преобразователя, соединенного с выходом датчика скорости щй электропривода, включенной между выходом датчика скорости злектропривода и вторым входом блока перемножения цепочки из соединенных последовательно блока определения динамического момент та суммирующего усилителя и элемента выделения модуля, причем ко входу дополнительного суммирующего усилителя этой цепочки подключен BbIxog датчика загрузки кабины.

3 режимов, соединенные последовательно блок интегрирования и блок формировани требуемого закона изменения скорости в функции пути в режиме торможения, вкл ченные через выходной элемент блока пе реключения режимов между выходом дат чика скорости и входом элемента сумми рования, включенные через выходные эле менты блока переключения режимов меж выходом задатчика интенсивности и вход суммирующего элемента блоки формирова ния управляющих сигналов в режимах разгона и торможения, включенный между выходом датчика загрузки кабины и входом элемента суммирования релейный функциональный и реобразова тель j2J.

Недостатком этого устройства является ограниченная производительность и комфортабельность лифта, вследствие недостаточной точности воспроизведения задаваемой диаграммы движения, определяемой изменением ошибки регулирова ння вследствие изменения передаточного коэффициента системы управления злект родви гател ем в процессе разгона и торможения и влиянием переменного момента потерь в механической передаче лифта.

Цель изобретения - повышение производительности и комфортабельности лифта. 3II

Это достигается тем, что в устройство для управления электроприводом лифта, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тиристорный регулятор напряжения

3$ с системой импульсно-фазового управления тиристорами, регулятор скорости с подключенными к его входам задатчиком интенсивности и датчиком скорости элект. ропривода, включенный на выходе регуля-,щ тора скорости элемент суммирования, датчик загрузки кабины, блок переключения режимов, введены блок перемножения, нелинейный блок определения корня квадратного, нелинейный блок определе4$ ния обратной величины, блок определения модуля, два суммирующих усилителя, источник постоянного напряжения, узел определения момента потерь в меканической передаче, причем выход нелинейного

Ю блока определения корня квадратного пода ключен ко входу системы импульсно-фаGoBoI o управления тиристорами, a его вход соединен с выкодом блока перемножения, два входа которого подключены

И к выходам элемента суммирования и бло ка определения модуля, выход источника постоянного напряжения через выходной элемент блока переключения режимов

На фиг. 1 приведена схема предложенного устройства управления; на фиг. 2схема узла определения момента потерь в механической передачЪ.

Устройство для управления асинхронным электроприводом лифта содержит под ключенные к статорной обмотке асинхронного электродвигателя 1 тиристорный регулятор 2 напряжения с системой 3 импульсно-фазового управления тиристорами, регулятор 4 скорости с подключенными к его входам задатчиком интенсивности 5 и датчиком 6 скорости злектропривода, включенный на выходе регулятора 4 скорости элемент суммирования 7, датчик

8 загрузки кабины, блок 9 переключения режимов, блок 10 перемножения, нелинейный блок 11 определения корня квадратного, нелинейный блок 12 определения обратной величины, блок 13 определения модуля, два суммирующих усилителя 14 и 15, источник постоянного напряжения 16, узел 1,7 определения момента потерь в механической передаче, причем выход нелинейного блока 11 определения корня квадратного подключен ко входу системы 3 импульсно-фазового управления тиристорами, а его вход соединен с выходом блока перемножения 10, два

7738 тора и ротора; входа которого подключены к выходам элемента суммирования 7 и блока определения модуля 13, выход источника постоянного напряжения 16 через выходной элемент блока переключения режимов 9

5 подключен ко входам первого 14 и второго 15 суммирующих усилителей, выход датчика 6 скорости подключен ко входу первого суммирующего усилителя 14„а выхОд последнего подключен непосредственно и через нелинейный блок 12 определения обратной величины ко входам второго суммирующего усилителя 15, выход которого соединен со входом блока 13 определения модуля, выход узла

17 определения момента потерь в механической передаче подключен ко вкоду элемента суммирования 7.

Узел 17 определения момента потерь в механической передаче (фиг. 2) выпол- рц нен в виде включенного на выходе этого узла дополнительного блока 18 перемножения, подключенного к первому вкоду этого блока перемножения функционального преобразователя 19, соединенного 25 с выходом цатчика 6 скорости электропривода, включенной между выходом датчика 6 скорости электропривода и вторым входом блока 18 перемножения цепочки из соединеннык послецовательно щ блока определения динамического;момента

20, суммирующего усилителя 21 и элемента выцеления моцуля 22, причем ко вхоцу дополнительного суммирующего усилителя 21 этой цепочки подключен выход .З5 датчика 8 загрузки кабины.

Работает устройство следующим образом.

Выходное напряжение источника постоянного напряжения 16 пропорционально

Ю синхронной скорости Я асинхронного электродвигателя 1. При разгоне электродвигателя тиристоры регулятора 2 напряжения отпираются, причем только те, которые обеспечивают нужное чередование фаз и

35 разгон в нужном направлении. Одновременно выходной элемент блока 9 переклюЧения режимов,поцключают ко входу первого суммирующего усилителя 14, выходное напряжение источника 16 постоянного

i0 напряжения нужной полярности, соответст« вующее синхронной скорости бас. Сигнал на выходе первого суммирующего усилителя 14 при этом пропорционален разносви синхронной 63о и фактической бд скоростей, т. е. величине 4)о-(D. Этот сигнал поступает на вход второго суммирующего усилителя 1 5 непосредственно и че83 6 рез нелинейный блок 1 2 определения обратной величины (/43 — 63 . На вход второго суммирующего усилителя 15 с вы<ода источника постоянного напряжения

16 поступает также сигнал, пропорциональный синхронной скорости 63 . Модуль выкоцного напряжения второго суммирующего усилителя 15 умножается на выкоцное напряжение элемента суммирования

7, пропорциональное сумме выходного сигнала Up регулятора скорости 4, выходного сигнала датчика загрузки кабины 8, пропорционального активному моменту нагрузки КММ>, определяемому весом перемещаемых грузов (кабина с грузом и противовес), и выходного сигнала бло- . ка определения момента потерь в механической передаче 17(КмM„О1), т. е. на величину

7 Рс м Г м пОт) где К вЂ” масштабный коэффициент моМ мента.

Из полученного в результате такого перемножения сигнала с помощью блока .

11 обеспечивается извлечение корня квадратного с сокранением знака входного сигнала (блок 11 определения корня квадратного может быть выполнен, например, в вице операционного усилителя с включением в. цепи его обратной связи нелинейным резистором с квацратичной характеристикой, например, тиристовым резистором. В результате на вход системы 3 импульсно-фазового управления тиристорами подается сигнал управления, определяемый зависимостью ц 3g гг ("рр "м А ®мрр (" м др

Й С . + 1+ +

*Б Я" (рс "MM „t м м вот) гце М, к, XCU - инцуктивные сопротивления обмоток статоря ротора и контура намагничивания

I .(К2 активные фазные сопротивления обмоток ста773883 кабины и переменного момента потерь в механической передаче, а нелинейный характер механической характеригтики асинхронного электродвигателя также не оказывает при этом отрицательного влияния на точность отработки зацаваемой циаграмл<ы цвижения.

Это позволяет осуществлять разгон с максимальным допустимым ускорением и

11 тем самым повысить производительность лифта при обеспечении максимальной комфортабельности цля пассажиров.

Аналогично решается эта зацача в режиме торможения, когда переключением

15 тиристоров регулятора 2 напряжения обеспечивается обратное чередование фаз подаваемого на электроцвигатель трехфазного напряжения и с помощью выходного элемента блока 9 переключения режимов

20 изменяется полярность поцаваемого на входы первого 14 и второго 15 суммирующих усилителей постоянного напряжения в соответствии с изменением знака

25 синхронной скорости, т. е. осуществляется торможение в режиме противовключения.

Это же устройство может быть использовано для обеспечения режима динами30 ческого торможения, при котором переключением тиристоров регулятора 2 напряжения обеспечивается протекание постоянного гока через статорную обмотку электродвигателя 1, а блок 9 переключения режимов отключает входы пер35 вого 14 и второго 15 суммирующих усилителей оТ источника 16 постоянного напрян<ения и изменяет величины входных сопротивлений второго суммирующего усилителя 15 в соответствии с тре40 буемой при этом зависимостью управляющего напряжения U g от выходного напряжения элемента суммирования 7 07 (3 M 7 +43 43, м

50 тпе Ч = — еоотонннв» времени. рс gc

Выбором величины К рс коэффициента усиления регулятора 4 скорости можно обеспечить достаточно малое значение 55 постоянной времени 1 „ при которой обес- печивается высокая точность отработки задаваел<ой диаграммы движения электропривоца, причем независимо от загрузки

Х1 = Х.1+к - индуктивное фаэное сопротивлепие короткого замыкания;

К1 =-4- - перецаточный коэффиОц циент тиристорного регулятора напряжения с системой импульсно-фаэного управления тиристорами, определяющий зависимость фазного напряжения Цр а<%нхронного электродвигателя от управляющего напряжения jt<„.

Привеценная зависимость представляет собой функцию, обратную функции, связывающей фаэное напряжение асинхронного электроцвигателя с величиной его момента, благодаря чему момент М асинхронного электродвигателя пропорционален выходному напряжению элемента суммирования 7, 1 7 4 ("ро 4ММ» пмппот1т причем выходной сигнал К,119 датчика

8 загрузки кабины и выхоцной сигнал к М<, узла 17 определения момента потерь в механической передаче осуществляют регулирование по статическому моменту нагрузки и обеспечивают инвариантность системы регулирования скорости электропривоца по отношению к этому моменту нагрузки.

Тогца при использовании, например, пропорционального; регулятора 4 скорости с коэффициентом усиления K g зависимость скорости Я асинхронного электродвигателя 1 от ее заданного значения И5=0 ц/К<, определяемого отношением выходного напряжения 05<1 задатчика интенсивности 5 к перецаточному коэффициенту К цс датчика 6 скорости, характеризуется дифференциальным уравнением

1 рс "м И г " M пот " м пр дт &$4 " рот 4мПП тт "м M пот) т гце I(>> — перецаточный коэффициент тиристорного регулятора 2 напряжения с системой 3 импульсно-фазового управления тиристорами в режиме динамического торможения. При этом указанная

9 7738 зависимость обеспечивается с помошью тек же элементов, которые используются в режиме разгона.

Узел определения момента потерь в механической передаче (фиг. 2) работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 6 скорости электропривода поступает на вход блока

20 определения динамического момента.

В данном случае этот блок выполнен в виде соединенных параллельно пропорционально-дифференциального операционного усилителя, выходной сигнал которого пропорционален величине J(GJ+ ) и деДСО ° пи, по которой передается сигнал

Суммарный выкодной сигнал блока 20 поступает на вход дополнительного суммирующего усилителя 21 и пропорциона» лен величине динамического момента

На вход дополнительного суммирующего усилителя 21 поступает также выходной сигнал с датчика 8 загрузки 25 кабины, пропорциональный активному моменту нагрузки М <, определяемому весом кабины с грузом и противовеса. После суммирования этих сигналов на выкоде блока 22 выделения модуля формирует-30 ся сигнал, пропорциональный модулю передаваемого через редуктор механической передачи момента l>gyp М t.l . Функциональный преобразователь 19 формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный зависящему от величины скорости электропривода коэффициенту потерь в механической передаче К пот с учетом знака этой скорости ф р 6) . После перемножения выходных сигналов блока

22 выделения модуля и функционального преобразователя 19 HB выходе блока .перемножения 18 и узла 17 формируется сигнал, пропорциональный величине момента потерь в механической передаче. пот д н+ M пот "

Если величина максимального момента двигателя существенно превышает величину момента потерь в меканической передаче, требования к точности определения момента потерь становятся менее жесткими, тогда узел 1 7 определения момента потерь в механической передаче может

55 быть упрощен за счет исключения из него блока 20 определения динамического момента, а ко входу дополнительного суммирующего усилителя 21 может быть под83 10 ключен выход регулятора 4 скорости, выходной сигнал которого можно считать пропорциональным динамическому моменту

d GD дин М Мг™ пот

Таким образом,. предложение обеспечивает повышение производительности и комфортабельности лифта путем повышения точности отработки задаваемой диаграммы, поскольку в предложенном устройстве исключается отрицательное влияние нелинейности механической характеристи

KII асинхронного электродвигателя на зту точность, а также исключается влияние момента потерь в механической передаче

HB точность отработки диаграммы движения, r. е. обеспечивается инвариантность системы регулирования по отношению к моменту нагрузки и к моменту потерь, обеспечивается возможность снижения инерционности злектропривода до постоянной малой величины независимо от абсолютного значения скорости в любом режиме разгона и торможения.

Изобретение может также использоваться для управления асинхронным электроприводом с двухскоростным электродвигателем или с двумя двигателями большой скорости (с малым числом пар полюсов (и малой скоросги), с большим числом пар полюсов), когда используются два комплекта тиристорных регуляторов напряжения для питания соответственно обмоток большой и малой скорости, тогда при разгоне злектропривода устройство управления подключается ко вхо ду комплекта тиристорного регулятора напряжения, питающего обмотку большой скорости, а при торможении зто устройство подключается ко входу второго комплекта тиристорного регулятора напряжения, питаюшего обмотку малой скорости (с помощью блока переключения режимов) .

Формула изобретения

Устройство для управления асинхронным электроприводом лифта, содержащее подключенный к статорной обмотке асин- хронного электродвигателя тирпсторный регулятор напряжения с системой импульсно-фазового управления тиристорами, ре» гулятор скорости с подключенным к егд входам задатчиком интенсивности и дат« чиком скорости злектропривода, включен773883

12 ный на выхоце регулятора скорости элемент суммирования, датчик загрузки кабины, блок переключения режимов, о тличающееся тем,что,сцелью повышения производительности и комфортабельности в него ввецены блок перемно жения, нелинейный блок определения корня квадратного, нелинейный блок определе-. ния обратной величины, блок определения модуля, цва суммирующих усилителя, 10 источник постоянного напряжения, узел определения момента потерь в механической передаче, причем выход нелинейного блока определения корня квацратного под ключен ко входу системы импульсно-фа- И зового управления тиристорами, а его вход соединен с выходом блока перемножения, цва вхоца которого подключены к выходам элемента суммирования и блока определения моцуля, выход источника по- 26 стоянного напряжения через выходной элемент блока переключения режимов подключен ко вхоцам первого и второго суммирующих усилителей, выхоц датчика скорости подключен ко вхоцу первоГо сумми- 25 рующего усилителя, а выхоц послецнего подключен непосрецственно и через нелинейный блок определения обратной величины ко входам второго суммирующего усилителя, выход которого соединен со вхо.— ф цом блока определения модуля, выход узла определения момента потерь в механической перецаче подключен ко входу элемента суммирования.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, узел определения момента потерь в механической перецаче выполнен в виде включенного на выходе этого узла дополнительного блока перемножения, подключенного к первому вхоцу этого блока перемножения функцйонального преобразователя, соециненного с выходом датчика скорости электропривода,. включенной межцу выхоцом датчика скорости электропривода и вторым входом блока перемножения цепочки из соециненных последовательно блока определения ци нам ическ ого момен та суммирую ще го усилителя и элемента выделения модуля, причем ко входу дополнительного суммирующего усилителя поцключен выход дат.чика загрузки кабины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 387918, кл. 318-203, 1975.

2. Автоматизированный электропривод в промыишенности . Труды У1 Всесоюзной конференщии по автоматизированному электроприводу. М., Энергия, 1974, 1f с. 263-266, рис. 4.