Устройство для управления частотнорегулируемым асинхронным электроприводом

 

Союз Советсннл

Соцналнстнческнк

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.12.79 (21) 2858547/24-Q7 е присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 02 Р 7/42

Гоеударственлый комитет по делам изобретений

w открытий

Опубликовано 07.09.81. Бюллетень №33

Дата опубликования описания 17.09.81 (53) УДК 62-83:

: 621. 313. 333.072. .9 (088. 8) (72) Автор изобретения

В. Л. Грузов (71 ) Зая вител ь

Вологодский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЧАСТОТНОРЕГУЛИРУЕМЫМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизчрованным электроприводам с тиристорными преобразователями частоты и может быть использовано в многоконтурных системах, использующих интегрирующие регуляторы, а также в частотно-регулируемых электроприводах в установках металлургической, бумагоделательной промышленности, ® механизмах подач копировальных станков и станков с программным управлением.

Известно устройство 11), содержащее задатчик интенсивности, выход которого подключен ко входу регулятора скорости (и регулятора напряжения в частотно-регулируемых асИнхронных электроприводах), который через ряд промежуточных регуляторов (в зависимости от типа привода) воздействует на тиристорный преобразователь того или иного типа. Использование задатчика темпа позволяет в системах с быстродействующими преобразователями снизить перерегулирование и без применения задержанных связей ограничить динамические нагрузки преобразователя и двигателя в процессах пуска, торможения и регулирования скорости. Кроме того, в частотно-регулируемых приводах задатчик интенсивности предотвращает опрокидывание (переход на жесткий частотный пуск) асинхронных двигателей.

Однако применение задатчика с заранее устанавливаемым темпом снижает быстродействие привода, так как даже, когда момент сопротивления и ток постоянны, приходится устанавливать темп ниже предельно допустимого, поскольку постоянство моментов принимается с известным приближением. В реальных же системах всегда существует момент трогания, изменение моментов механических и вентиляционных потерь, не говоря уже о случайных воздействиях.

Поэтому задатчик темпа формирует достаточно сложную функцию изменения частоты во времени.

Чаще всего зависимость момента от скорости, частоты скольжения не поддается строгой аппроксимации, а если это удается сделать необходим запас по моменту, так как всех возможных изменений моментов в

20 реальных системах в процессе пуска учесть невозможно. Перевод задатчика интенсивности в режим автоматического регулятора темпа разгона частотно-регулируемого элект862344

Gd yam = -.м . с

Поставленная цель достигается тем, что введен блок эталона темпа и третий блок сравнения, при этом вход блока эталона темпа соединен с выходом регулятора скорости, а выход — с первым входом третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выходс задатчиком интенсивности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема частотно-регулируемого привода; на фиг. 2 показаны механические характеристики приводов с обратными связями.

Привод состоит из задатчика 1 интенсивности, регулятора 2 скорости, канала 3 регу- 40 лирования частоты, преобразователя 4, двигателя 5 с датчиком 6 скорости, блока 7 эталона темпа, регулятора 8 напряжения в канале 9 регулирования напряжения, первого

10, второго 11 и третьего 12 блоков сравнения, источника 13 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

С помощью опорного напряжения U устанавливается темп изменения задающего напряжения Up, заведомо больший предельно допустимого. Тогда при подаче на вход задатчика 1 интенсивности скачка напряжения задания DU5 система, благодаря наличию контуров обратных связей и регуляторов, форсированно переходит в точку с эталонной ошибкой по скорости ЬИ, соответствующую моменту Мэ (см. фиг. 2) .

При этом открывается блок 7 эталона темпа, который в простейшем случае может представлять собой стабилитрон с напряжением всю

tp Л

Х

Р о К У )1

3 ропривода в функции тока (2) позволяет исключить опрокидывание асинхронного двигателя, но приводит к еще большему снижению быстродействия, так как за счет снижения темпа уменьшается форсировка в канале регулирования амплитуды.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для частотного управления асинхронным двигателем (3), содержащее преобразователь частоты с каналом регулирования частоты и каналом регулирования напряжения, задатчик интенсивности, датчик скорости на валу двигателя, выход которого подсоединен к первым входам первого и второго блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения соединен с задатчиком интенсивности, а выход через регулятор скорости соединен с каналом регулирования частоты и через второй вход второго блока сравнения — с каналом регулирования напряжения, и источник опорного напряжения.

В данном приводе задатчик интенсивности также должен быть настроен с учетом возможных изменений момента нагрузки, т.е. задавать темп ниже предельно допустимого, что, как указывалось, снижает быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

4

U, и начинает работать отрицательная обратная связь по ошибке воспроизведения скорости Ug (см. фиг. 1), снижая темп изменения сигнала до допустимого уровня.

Если сигнал задания в процессе работы меняется на небольшую величину, приводящую к ошибке Ug

При использовании такого устройства в системах частотного регулирования, поскольку контур регулирования темпа и контур регулирования потока (см. фиг. 1) непосредственно не связаны друг с другом, за счет контура и регулятора 8 напряжения обеспечивается форсированное нарастание потока и затем его стабилизация, причем это непосредственно не влияет на снижение темпа и уменьшение форсировки в контуре регулирования потока.

Контур регулирования потока может строиться также с применением датчиком

ЭДС, потока, либо падения напряжения в статорных цепях.

Поскольку время разгона t p до установившейся скорости ь1 определяется как

6. момент двигателя можно выразить как

М = К„„У, где К вЂ” коэффициент передачи звеньев прямого канала (см. фиг. 1), то

Так как задатчик интенсивности в устройстве стабилизирует U< на уровне, соответствующем предельно допустимой Ь ы со (см. фиг. 2), то это соответствует предельно допустимому моменту двигателя, а следовательно, и предельно допустимому избыточному моменту, при любом законе изменения момента сопротивления М и момента инерции J. Поэтому в такой системе задатчик интенсивности выполняет функции регулятора минимального времени разгона.

В частотно-регулируемых электроприводах контур стабилизации потока приводит механические характеристики привода в зоне рабочих моментов к характеристикам типа 14, соответствующим приводам постоянного тока без обратных связей (см. фиг. 2).

А тогда контур регулирования частоты (скорости) совместно с задатчиком регулируемой интенсивности решает те же задачи, что и в приводах постоянного тока, формирует жесткие механические характеристики типа

15 (см. фиг. 2) и обеспечивает предельное быстродействие.

Таким образом, поддержание предельного избыточного момента обеспечивает пре862344

Формула изобретения

Составитель В. Тарасов

Редактор Г. Прусова Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик

Заказ 6635/53 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дельно возможное быстродействие привода в режимах пуска и торможения, а отсутствие ограничений темпа при малых hUg обеспечивает высокое быстродействие в режиме корректировки установленной скорости.

Использование задатчика темпа с линейной характеристикой и отсутствие необходимости в использовании только для целей ограничения динамических токов и моментов специальных обратных связей упрощает схему. Устройство для управления одинаково пригодно для вентильных приводов постоянного и переменного тока, причем в последнем случае оно одновременно обеспечивает

«мягкий» частотный пуск, близкий к критическому.

Устройство для управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом, содержащее преобразователь частоты с каналом регулирования частоты и каналом регулирования напряжения, задатчик интенсивности, датчик скорости на валу двигателя, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения, второй вход первого блока сравнения соединен с задатчиком интенсивности, а выход через регулятор скорости соединен с каналом регулирования частоты и через второй вход второго блока сравнения — с каналом регулирования напряжения, и источник опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок эталона темпа и третий блок сравнения, причем вход блока эталона темпа соединен с выходом регулятора скорости, а

10 выход — с первым входом третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход— с задатчиком интенсивности.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чиликин М. Г., Ключев В. И., Сандлер А. С. Теория автоматизированного электропривода. М., «Энергия», 1979, с. 507 †5.

2. Авторское свидетельство СССР

20 № 640412, кл. Н 02 P 7/42, 1978.

3. Сандлер А. С., Сарбатов P. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М., «Энергия», 1974, с. 144, рис. 5 — 10 (прототип).