Устройство для управления асинхронным электроприводом

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (щ788325 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 020279 (21) 2720463/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано1512ЦО. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описания 18128l-. (53)M. Кп.

Н 02 Р 5/28

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316. .718(O8e.8) (72) Автор изобретения

В. Я. Ткаченко

Московский ордена Трудового Красного Знйиащ инженерностроительный институт им. B.В. Куйбышева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

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

Известно устройство для управления асинхронным электроприводом, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тирис торный регулятор напряжения с системой импульсно-фазового управления тиристорами, переключатель направления движения, два компаратора для режимов разгона и торможения, подключенные к их входам датчик частоты вращения 15 электропривода и задающий генератор, состоящий из узла ускорения, на выходе которого вырабатывается нарастающий в функции времени управляющий сигнал, и узла замедления, образован- 20 ного путевыми датчикаии и формирующего закон изменения частоты вращения в режиме торможения, блок задания режимов 13 .

Недостатком этого устройства является повышенная длительность переходных процессов вследствие изменения момента двигателя и его ускорения во время разгона и торможения. ЗС

Наиболее близко к предложенному по технической сущности и достигаемому результату устройство для управления асинхронным электроприводом, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тиристор ный регулятор напряжения с системой импульсно-фазового управления тиристорами, подключенный ко входу последней суммирующий усилитель, входы которого соединены с выходом регулятора частоты вращения и через релейный функциональный преобразователь — с выходом грузовзвешивающего блока, подклю ченные ко входам регулятора частоты вращения датчик частоты вращения и задатчик интенсивности, который может быть выполнен в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования, блок задания режимов, соединенные последовательно блок интегрирования и блок формирования требуемого закона изменения частоты вращения в функции пути в режиме торможения, включеннь1е через выходной элемент блока, задания режимов между выходом датчика частоты вращения и входом суммирующего усилителя, включенные через выходные эле788325 менты блока переключения режимов между выходом задатчика интенсивности и входом суммирующего усилителя блоки формирования управляющих сигналов в режимах разгона и торможения (2 .

Недостатком этого устройства является повышенное время переходного процесса, вызванное тем, что вследствие влияния изменяющегося момента трения в редукторе и существенной нелинейности зависимости момента электродвигателя от управляющего сигнала на входе системы импульсно-фазового управления тиристорами.момент асинхронного электродвигателя и его ускорение изменяются во время разгона и торможения в сторону уменьшения от допустимых ве- 15 личин, Цель изобретения — уменьшение длительности переходного процесса.

Эта цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронным электроприводом, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тиристорный регулятор напряжения с системой импульснофазового управления тиристорами, подключенный ко входу последней суммирующий усилитель, входы которого соединены с выходами грузовзвешивающего. блока и регулятора частоты вращения, подключенные ко входам регулятора частоты вращЕния датчик частоты вращения и задатчик интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования, блок задания З5 режимов, введены узел определения момента асинхронного электродвигателя и узел определения момента трения в редукторе, причем два входа узла определения момента асинхронного электродвигателя подключены к выходам датчика частоты вращения электродвигателя и блока задания режимов, а его выход соединен со входом суммирующего усилителя, три входа узла определения момента трения в редукторе соединены соответственно с выходом грузовзвешивающего блока, с выходом датчика частоты вращения и со входом элемента интегрирования задачика интенсивности, а его. выход подключен ко входу суммирующего усилителя.

Узел определения момента асинхронного электродвигателя выполнен в виде.датчика тока его статорной обмотки, двух блоков возведения,в квадрат, элемента сравнения, дополнительного суммирующего усилителя, источника постоянного напряжения, ключевого элемента и блока перемножения-деления, причем выход последнего соединен с выходом 60 узла определения момента асинхронного электродвигателя, два его входа перемНожения подключены к выходу элемента сравнения и через первый блок возведения в квадрат — к выходу датчика то-g5 ка статорной обмотки электродвигателя, а его вход делителя соединен с выходом дополнительного суммирующего усилителя, два входа последнего под-» ключены к выходу источника постоянного напряжения и через второй блок возведения в квадрат — к выходу элемента сравнения, первый вход которого через первый вход узла определения момента асинхронного электродвигателя соединен с выходом датчика частоты вращения, а второй вход элемента сравнения через ключевой элемент, управляющий вход которого через второй вход узла определения момента асинхронного электродвигателя подключен к выходу блока задания режимов, соеди. нен с выходом источника постоянного напряжения.

Кроме того, узел определения момента трения в редукторе выполнен в виде подключенного к двум входам этого узла, соединенным соответственно с выходом грузовзвешивающего блока и со входом элемента интегрирования задатчика интенсивности, элемента суммирования, подключенных к третьему входу этого узла, соединенному с выходом датчика частоты вращения, нелинейного элемента и разомкнутого операционного усилителя с управляемым блоком ограничения в цепи его обратной связи, подключенного к выходам указанных элемента суммирования и нелинейного элемента блока перемножения, диодного моста, диагональ переменного тока которого подключена к выходу блока перемножения, а диагональ постоянного тока подключена к управляющему входу управляемого блока ограничения в цепи обратной связи разомкнутого операционного усилителя.

На фиг. 1 приведена схема предложенного устройства;" на фиг. 2 схема узла определения момента трения в редукторе.

Устройство для управления асинхронным электроприводом содержит подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя 1 тиристорный регулятор 2 напряжения с системой 3 импульсно-фазового управления тиристорами, подключенный ко входу последней суммирующий усилитель 4, входы которого соединены с выходами грузовэвешивающего блока 5 и регулятора 6 частоты вращения, подключенные ко входам регулятора б частоты вращения датчик 7 частоты вращения и задатчик 8 интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента 9 ограничения и элемента 10 интегрирования, блок 11 задания режимов, узел 12 определения момента асинхронного электродвигателя и узел 13 определения момента трения в редукторе, причем два входа узла 12 определения момента асинхронно788325

zo электродвигателя подключены к выходам датчика 7 частоты вращения электродвигателя и блока 11 задания режимов, а его выход соединен со входом суммирующего усилителя 4, три входа узла 13 определения момента трения в редукторе соединены соответственно с выходом грузовзвешивающего блока 5, с выходом датчика 7 частоты вращения и со входом элемента 10 интегрирования задатчика 8 интенсивности, а его выход подключен ко входу суммирующего усилителя 4.

Узеп 12 определения момента асинхронного электродвигателя выполнен в виде датчика 14 тока его статорной обмотки, двух блоков 15 и 16 возведения 15 в квадрат, элемента сравнения 17, дополнительного суммирующего усилителя

18, источника 19 постоянного напряжения, ключевого элемента 20 и блока 21 перемножения-деления, причем выход 2О последнего соединен с выходом узла 12 определения момента асинхронного электродвигателя два его входа перемножения подключейы к выходу элемента сравнения 17 и через первый блок 15 возведения в квадрат — к выходу датчика 14 тока статорной обмотки электродвигателя, а его вход делителя соединен с выходом дополнительного суммирующего усилителя 18, два входа последнего подключены к выходу источника 19 ггостоянного напряжения и через второй блок возведения в квадрат

16 — к выходу элемента сравнения 17, первый вход которого через первый вход узла 12 определения момента асин- 35 хронного электродвигателя соединен с выходогг датчика 7 частоты вращения, а второй — через ключевой элемент 20, управляющий вход которого через второй вход узла 12 определения момента асинхронного электродвигателя подключен к выходу блока 11 задания режимов, соединен с выходом источника 19 постоянного напряжения.

Узел 13 определения момента трения 4 в редукторе (фиг. 2) выполнен в виде подключенного к двум входам этого узла, соединенным соответственно с выходом грузовзвешивающего блока 5 и со входом элемента 10 интегрирования за- 5О датчика 8 интенсивности, элемента 22 суммирования, подключенных к третьему входу этого узла 13, соединенному с выходом датчика 7 частоты вращения, нелинейного элемента 23 и разомкнутого операционного усилителя 24 с управляемым блоком 25 ограничения в цепи его обратной связи, подключенного к выходам укаэанных элемента 22 суммирования и нелинейного элемента 23 блока 26 перемножения, диодного моста 27,фО диагональ переменного тока которого подключена к выходу блока перемножения 26, а диагональ постоянного тока подключена к, управляющему входу управго блока 25 ограничения в цепи 65 обратной связи разомкнутого операционного ускорителя 24.

Устройство работает следующим образом.

На входе суммирующего усилителя 4 сравнивается фактическое значение момента М асинхронного электродвигателя с его заданным значением, определяемьы выходным напряжением ОР4б регулятора 6 частоты вращения и суммой выходных сигналов грузовзвешивающего блока 5 и узла 13 определения момента трения в редукторе, характеризующей статический момент нагрузки электродвигателя М, причем при большом коэффициенте усиления суммирующего усилителя 4 обеспечивается ра- -. венство сравниваемых величин

ЛЛ = ЛЛ + — г где К Л вЂ” масштабный

Р4В с коэффициент момента) . Тогда во время переходных процессов, когда задатчик

8 интенсивности обеспечивает линейное изменение входного напряжения

U3z = К648 ; г, крутизна изменения ко- торого ГЬопорциональна допустимой величине ускорения Гg (К 4в — передаточный коэффициент даT÷è à 7 частоты вращения), при пропорциональном регуляторе ча-.òîòû вращения с передаточным коэффициентом К48 момент электродвигателя изменяется в соответст-. вии с зависимостью М = i Ig+FgЛ (1-е.„), 31< M

Постоянная време Р4S 4е ни Т обеспечивает ограничение максимального значения рывка допустимой (3Я (Eg (сне.1 величиной 1(= — -- с) )ф а по

МО1 kC истечении интервала времени t = ЗТ динамический момент обеспечивает движение с максймальным допустимым ускорением, что способствует уменьшению длительности переходных процессов, причем максимальное ускорение обеспечивается независимо от изменяющейся величины момента трения в редукторе и от нелинейности механической характеристики электродвигателя.

Узел 12 определения момента асинхронного электродвигателя работает следующим образом.

С выхода источника 19 о напряжения через ключевой элемент 20 на вход элемента 17 сравнения поступает сигнал, пропорциональный синхронной частоте вращения электродвигателя со знаком, соответствующим знаку этой скорости в режиме разгона или торможения. Задание режима обеспечивается блоком 13 задания режимов, ко- торый осуществляет переключение управляющего сигнала электропривода и схегы включения тиристором регулятора 2 напряжения (не показано) и оцновременно с помощью ключевого эле788325 мента 20 переключает знак синхронной частоты вращения.

На вход элемента 17 сравнения поступает также с датчика 7 сигнал, пропорциональный фактической частоте вращения электродвигателя, а его выходной сигнал с.)Н- д вместе с ныходным сигналом первого блока 15 возведения в квадрат, пропорциональным квадрату тока статорной обмотки электродвигателя .„, поступает на нходы перемно»М жения блока 21 перемножения-деления.

На входы дополнительного суммирующего усилителя 18 с выхода источника

19 постоянного напряжения поступает сигнал, пропорциональный величине

630(R2 /X ), где (и X M — приведенное . фазное сопротивление ротора электродвигателя и индуктивное сопротивление контура намагничинания, и с выхода второго блока 16 возведения в квадрат — сигнал, пропорциональный нели- Щ чине (Ю - (я) - (1 Х /Х ц), где Х2 приведенное индуктивное сопротивление ротора электродвигателя. Сумма этих сигналов с выхода дополнительного суммирующего усилителя 18 поступает на нход делителя блока 21 перемноженияделения, на выходе которого при этом формируется сигнал, пропорциональный моменту асинхронного электродвигателя; -) 1 с " ) 30 .М= l(R )»„((»(„» )Й х((, Узел 13 определения момента трения в редуктора работает следующим образом.

На нходы элемента 22 суммирования поступают сигналы, пропорциональные моменту активной нагрузки М (с выхода грузонзвешинающего блока 5) и дина- 40 мическому моменту 3 — (здесь испольдя

dt. зуется сигнал задания этого динамического момента, формируемый на входе элемента 10 интегрирования задатчика 8( интенсивности). Выходной сигнал элемента 22 суммирования пропорциональный суммарному передаваемому через редуктор моменту, поступает на первый вход блока 26 перемножения, на второй о вход которого с выхода нелинейного элемента 23 поступает сигнал, пропорцибнальный коэффициенту трения в редукторе К, зависящему от величины частоты вращения электродвигателя и валов редуктора. Выходной сигнал бло-55 ка 26 перемножения через диодный мост

27 пос гупает на управляющий вход управляемого блока 25 ограничения. Поступающий на вход разомкнутого операционного усилителя 24 — сигнал с дат- gp чика 7 частоты вращения определяет знак выходного сигнала этого операционного усилителя, а величина этого сигнала равна напряжению ограничения управляемого блока 25 ограничения, вследствие чего формируемый на выходе операционного усилителя сигнал пропорционален моменту трения н редукторе:

М = К„(М J )(Б1япя

di, Таким образом, изобретение обеспечивает но время переходных процессов поддержание момента асинхронного электродвигателя на уровне, соответствующем сумме статического момента нагрузки с учетом величины момента трения н редукторе и максимального динамического момента, что обеспечивает максимальное допустимое ускорение в режимах разгона и торможения и уменьшение длительности переходного процесса. формула изобретения

1. Устройство для управления асин- хронным электроприводом, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тиристорный регулятор напряжения с ситемой импульсно-фазового управления тиристорами, подключенный ко входу последней суммирующий усилитель, входы которого соединены с выходами грузовзвешивающего блока и регулятора частоты вращения, подключенные ко входам регулятора частоты вращения датчик частоты нращения и задатчик интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничений и элемента интегрирования блок задания режимов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения длительности переходных процессов, в него введены узел определения момента асинхронного электродвигателя и узел определения момента трения в редукторе, причем два входа узла определения момента асинхронного электродвигателя подключены к выходам датчика частоты вращения электродвигателя и блока задания режимов, а его выход соединен со входом суммирующего усилителя, три входа узла определения момента трения в редукторе соединены соответственно с выходом грузовзвешивающего блока, с выходом датчика. частоты вращения и со входом элемента интегрирования задатчика интенсинности, а его выход подключен ко входу суммирующего усилителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что узел определения момента асинхронного электродвигателя выполнен в виде датчика тока его статорной обмотки, двух блоков возведения в квадрат, элемента сравнения, дополнительного суммирующего усилителя, источника постоянного напряжения, ключевого элемента и блока перемножения-деления, причем выход последнего соединен с выходом

788325

ВНИИПИ Эаказ 8373/67 Тираж 783 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 узла определения момента асинхронного электродвигателя, два его входа перемножения подключены к выходу элемента сравнения и через первый блок возведения в квадрат — к выходу датчика тока статорной обмотки электро5 двигателя, а его вход делителя соединен с выходом дополнительного суммирующего усилителя, два входа последнего подключены к выходу источника постоянного напряжения и через второй блок возведения в квадрат — к выходу элемента сравнения, первый вход которого через первый вход узла определения момента асинхронного электродвигателя соединен с выходом датчика частоты вращения, а второй вход элемента 15 сравнЕния через ключевой элемент, управляющий вход которого через второй вход узла определения момента электродвигателя подключен к выходу блока задания режимов, соединен с выходом щ источника постоянного напряжения.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел.определения момента трения в редукторе выполнен в виде подключенного к двум входам этого узла, соединенным соответственно с выходом грузовзвешнвающего блока и со входом элемента интегрирования задатчика интенсивности, элемента суммирования, подключенных к третьему входу этого узла, соединенному с выходом датчика частоты вращения, нелинейного элемента и разомкнутого операционного усилителя с управляемым блоком ограничения в цепи его обратной связи, подключенного к выходам укаэанных элемента суммирования и нелинейного элемента блока перемножения, диодного моста, диагональ переменного тока которого подключена к выходу блока перемножения, а диагональ гостоянного тока подклюЧена к управляющему входу управляемого блока ограничения в цепи обратной связи разомкнутого операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CDJA 9 3876918, кл. 318-203, 1975.

2. Автоматизированный электропривод в промышленности. Труды Vl Всесоюзной конференции по автоматизированному электроприводу. И., "Энергия", 1974, с. 263-266, рис. 4.