Асинхронный частотно-регулируемыйэлектропривод

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВй ИТИЛЬСТВУ.Ф ,1

Ф. ) 1Г...

Союз Советских

Социалистических

Республик 1 е

oi>,799094 (61) Дополнительное к авт. свид-ву. (22) Заявлено 120479 (21) 2751701/24-07 с приеоединением заявки ¹ — (23) Приоритет

Опубликовано 23.0181. Бюллетень N9 3

Дата опубликования описания 30. 01. 81

®)м. к.

HP 7/42

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий

Ю) И @ 62 83.621, .313.333.072 ° 9 (088.8) (72) Авторы изобретения

t0.И.Гричина и В.П.Крутой (71) Заявитель (54) АСИНХРОННЫЙ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электро1 технике и может быть использовано для привода механизмов, применяемых в различных отраслях промышленности, о а именно химической, текстильной металлургической и других;

Известен частотно-регулируемый электропривод; содержащий преобразователь с каналом регулирования частоты и напряжения,, к выходу которого подключен асинхронный. электродвигатель, измеритель модуля, электродвижущей силы асинхронного электродвигателя, выход которого подключен к измерителю рассогласования, второй. 15 вход которого подключен к устройству задания электродвижущей силы, а вы-. ход — к каналу регулирования.напряжения, задающий генератор, вход которого подключен к устройству- зада- 20 ния частоты, а выход — к каналу регулирования частоты преобразователя.

В.таком электроприводе при регулировании потока в воздушном зазоре электродвигателя сигнал, пропорцио- 25

1 нальный модулю ЭДС электродвигателя, сравнивают с сигналом уставки, а сигнал рассогласования подается в канал регулирования напряжения преобразо; вателя (11. 30

Недостатком такого электропривода является то, что по мере уменьшения частоты. уменьшается сигнал рассогласования, соответствующий одному и тому же отклонению магнитного потока от требуемого значения, что приводит к росту ошибки системы поддержания

ЭДС, а соответственно к снижению момента, развиваемого асинхронным электродвигателем.

Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий преобразователь частоты .с каналом регулирования частоты и напряжения, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, измеритель модуля ЭДС асинхронного электродвигателя, выход которого подключен к одному из входов блока деления, второй вход которого подключен к устройству задания частоты, а выход к одному из входов измерителя рассогласования, второй вход которого подключен к устройству задания закона соответствия электродвижущей силы и частоты, а выход к каналу регулирования напряжения, задающий генератор, вход которого подключен к устройству задания частоты, а выход к каналу регулирования частоты преобразователя.

799094

В таком частотно-регулируемом электроприводе система регулирования

ЭДС асинхронного двигателя обеспечивает постоянную относительную погрешность поддержания ЭДС, а соответственно и потока во всем диапазоне частот L2l.

Недостатком данного электропривода является то, что в динамических режимах возможно нарушение заданного закона соответствия между напряжением и частотой, что приводит .к снижению перегрузочной способности привода, срыву частотного пуска, а так-:, же большим перенапряжениям на полупроводниковых элементах преобразователя частоты при торможении привода.

Это определяется тем, что при скачкообразном увеличении входного сигнала частота задающего генератора и, как следствие, выходная частота преобразователя увеличивается мгновенно„ и на зажимы асинхронного двигателя подается напряжение высокой частоты.

В этом случае происходит прямой пуск двигателя, сопровождающийся большой кратностью пускового тока. Из-за ограничения по току в преобразователе его напряжение возрастает в меньшей степени, нарушается закон соответствия между частотой и напряжением двигателя и сниМается его перегрузочная способность.

При скачкообразном уменьшении частоты вся энергия, запасенная маховыми массами механизма и двигателя, превращается в электрическую энергию и переходит в фильтр преобразователя, что приводит к росту напряжения на полупроводниковых элементах преобразователя. и может вызвать их пробой.

Цель изобретения — повышение перегрузочной способности привода и повышение надежности электропривода путем повышения точности соответствия частоты и напряжения в динамических режимах.

Поставленная цель достигается засчет того, что в устройство, содержащее преобразователь частоты с каналом регулирования частоты и напряжения, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, измеритель модуля электродвижущей силы асинхронного двигателя, выход которого подключен к одному из входов блока деления, второй вход которого подключен,к блоку задания частоты, а выход — к одному из входов измерителя рассогласования, второй вход которого подключен к блоку задания закона соответствия электродвижущей силы и частоты, а выход — к каналу регулирования частоты и напряжения преобразователя, введены два управляемых ключа и блок. контроля соответствия между частотой и электродвижущей силой асинхронного двигателя, вход которого подключен к выходу измерителя рассогласования, управляющие входы первого и второго управляемых ключей подключены соответственно к первому и второму выходу блока контроля соответствия между частотой и электродвижущей силой асинхронного электродвигателя, вход одного управляемого ключа подключен к выходу блока задания частоты, вход второго управляемого ключа связан с выходом измерителя модуля электродвижущей силы, выходы управляемых ключей связаны с каналом регулирования частоты преобразователя.

Канал регулирования частоты содержит задающий генератор, который при

15 аналоговом задании частоты входом подключен к выходам управляемых ключей и выходом к регулятору частоты преобразователя, а при импульсном задании частоты задающий генератор вхощ дом подключен к измерителю модудя электродвижущей силы и выходом к входу второго управляемого ключа.

На фиг..1 схематически представлен электропривод при управлении им аналоговым задающим генератором; на фиг. 2 — то же при управлении импуль— сным задающим гснератором.

Электропривод содержит преобразователь 1 частоты с каналами регулирования частоты и напряжения. Выход преобразователя 1 частоты соединен с входом асинхронного двигателя 2.

К асинхронному двигателю 2 присоединен измеритель 3 модуля электродвижущей силы асинхронного двигателя, коM торый может быть выполнен, например, в виде специальной обмотки или в виде устройства косвенного измерения электродвижущей силы, выполненного, например, на трансформаторах напря4р жения и трансформаторах тока. Выход измерителя 3 модуля электродвижущей силы асинхронного двигателя 2 подключен к первому входу блока 4 деления, а второй вход блока деления подключен к выходу блока 5 задания частоты.

Выход блока 4 деления подключен к первому входу измерителя 6 рассогласования, второй вход которого соединен с выходом блока 7 задания закона соответствия электродвижущей силы к частоте электродвигателя. Выход измерителя 6 рассогласования через блок

8 контроля соответствия между частотой и электродвижущей силой синхронного двигателя подключен к управляю55 щим входам двух ключей, первый ключ

9 из которых соединен с выходом блока 5 задания частоты, а второй ключ

10 соединен с выходом измерителя 3 модуля электродвижущей силы асинхронно ного двигателя. Выходы ключей 9 и

10 объединены и через задающий генератор 11 подключены к каналу регулирования частотой преобразователя 1, а общая точка. соединения измерителя

6 рассогласования и управляющего вхо799094 да блока 8 контроля соответствия между частотой и электродвижущей силой асинхронного двигателя 2, подклю чена к каналу регулирования напряжения преобразователя 1 частоты.

В частотно-регулируемом электроприводе (фиг. 2) выходы ключей могут быть подключены непосредственно к каналу регулирования частотой преобразователя 1, а задающий генератор

11 включен между входом ключа 10 и выходом измерителя 3 модуля электродвижущей силы.

Работает предлагаемый электропривод следующим образом.

Напряжение сети преобразуется преобразователем 1 в напряжение регулируемой частоты и амплитуды, которое поступает на входные зажимы асинхронного двигателя 2, ротор которого вращается со скоростью, равной частоте напряжения статора минус частота скольжения. Электродвижущая сила асинхронного двигателя 2 измеряется измерителем 3 модуля электродвижущей силы асинхронного двигателя и поступает на первый вход блока деления, а на второй вход блока деления поступает сигнал с блока задания частоты. Электродвижущая сила асинхронного двигателя определяется известной формулой

Е1=С ° ф 1, (1)

"° где С вЂ” конструктивная постоянная обмоток двигателя;

Ф вЂ” магнитный поток в воздушном зазоре двигателя; частота напряжения статора.

Поэтому измеренный сигнал на выходе измерителя 3 модуля ЭДС равен

U К С,ФУ где к.ч — коэффициент передачи измерителя 3 модуля ЭДС. сигнал с выхода блока 5 задания частоты 0 равен U — — Кч - К„ тогда сигнал V с выхода блока 4 деления равен

01 . Кч ° С„Ф. Еч

О =К. =К " "=К Ф, (3)

Т 2. ч где К вЂ” коэффициент передачи блока деления.

К =к

Кч С1 (4,)

4 3 к

Таким образом, на выходы измерителя б рассогласования поступает сигнал задания Uy, 04,— К5 Ф, сигнал с блока 4 деления .0, и на выходе измерителя б рассогласования имеется ошибка a U

О KК44 (К К4)фаи ф (Ь)

Таким образом, на вход устройства контроля соответствия между час- тотой и электродвижущеи силой асинхронного двигателя и на вход канала регулирования напряжения преобразователя 1 поступает сигнал ь U ь „ Ф.

Блок контроля соответствия между частотой и электродвижущей силой асинхронного двигателя включает ключ 9 или ключ 10 в зависимости от величины ошибки, поступающей на его вход. Если A U„-c д 0, то включается ключ 9 и на вход задающего генератора пОстУпает сигнал задания с блока задания частоты, частота увеличи вается и двигатель начинает разгоняться. Если двигатель не успевает разгонятьея в соответствии с ростом сигнала задания частоты то сигн дО з ал ч с выхода измерителя б рассогласования становится больше, чем сигнал U > который определя20 ется блоком 8 контроля соответс в ия

9 закона, и последнее выключает клю ч и включает ключ 10. На вход задающего генератора 11 подается сигнал пропорциональный внутренней электродвижущей силе асинхронного

g5 электродвигателя, что приводит к восстановлению заданного закона между частотой и внутренней электродвижущей силой асинхронного электродвигателя. Аналогичный процесс происходит при спаде частоты при торможении двигателя.

Электропривод при управлении и."- пульсным задающим генератором (фиг. 2) работает аналогичным образом. Отличие заключается в том, что при цифровом задании частоты, отпадает необходимость преобразовывать аналоговый сигнал с выхода блока 5 задания частоты, так как в данном сл:.

40 чае с выхода блока 5 задания частоты сигнал поступает в виде отдельных импульсов через ключ 9 в канал регулирования частоты преобразователя

1 частоты. В случае нарушения закона между электродвижущей силой и частотой электродвигателя, блок S контроля соответствия закона отключает ключ 9 и включает ключ 10, и в канал регулирования частоты преобразователя 1 поступают импульсы от задающего генератора 7, выходная частота которого соответствует сигналу с выхода измерителя 3 модуля электродвижущей силы в точном соответствии с заданным законом.

Аналогично устройство работает при уменьшении частоты, т. е. при торможении двигателя.

Данное устройство по сравнению с известным позволяет повысить надежЯ ность за счет введения в схему новых элементов и осуществления новых связей, а именно, введение блока контроля соответствия между частотой и напряжением асинхронного двигателя и двух ключей позволяет исключить

799094 повышение напряжения на полупроводни ковых элементах в режиме торможения.

Кроме того, повышается точность поддержания соответствия между частотой и электродвижущей-силой АД, что увеличивает перегрузочную способность, привода.

Формула изобретения

Асинхронный частотно-регулируемый электропривод, содержащий преобразователь с каналом регулирования частоты и напряжения., к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, измеритель модуля электродвижущей силы .асинхронного электродвигателя, выход которого подключен. к одному из Входов блока деления, второй вход которого. подключен к блоку задания частоты, а выход — к одному из входов измерителя рассогласования,, второй вход которого подключен к блоку задания закона соответствия электродвижущей силы и частоты, а выход — к каналу регулирования частоты и напряжения преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения перегрузочной способности электропривода в динамических режимах, в электропривод введены два управляемых ключа и блок контроля соответствия между частотой и электродвижущей. силой асинхронного электродвигателя, вход которого подключен к выходу измерителя рассогласования; управлящие входы первого.и второго управляемых ключей подключены соответственно-к первому и второ-, му выходу блока контроля соответствия между электродвижущей.силой и частотой асинхронного. электродвигателя, вход одного управляемого ключа подключен к выходу блока задания частоты вход второго управляемого ключа связан с выходом. измерителя модуля электродвижущей силы, а выходы управляемых ключей. связаны с каналом регулирования частоты.

20 2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Частотно-регулируемые электроприводы серии ЭКТ, Ту 16-729066-77.

2. Авторское свидетельство СССР

9 375744, кл. Н 02 Р 7/42, 1973.

799094

Заказ 0

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, роектная, 4

Составитель В.Тарасов

Редактор Л.Кеви Техред Н.Ковалева Корректор В.Синицкая

Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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