Устройство для управления асинхронным электродвигателем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид- ау (22) Заявлено 270879 (21) 2816524/24-07

Союз Соаетскик

Ссщиалистических

РеалУбЛИК (1)864479 (5! 1М. Кл.з с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Н 02 P 7/42

Госуяарствеииый комитет

СССР по аслам изобретении и открытий

Опубликовано 150981. Бюллетень Н9 34

Дата опубликования описания 150981 (53) >АК 62-83 621, ° 313.333.072,9 (o88.B) (71).Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемом приводе, выполненном на основе тиристорного преобразователя частоты и асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Известно устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, к которому подсоединен двигатель, датчики скорости, момента, подсоединенные к вычислительному блоку, выход которого через блок сравнения, к которому дополнительно подсоеди- 15 нен датчик потока, соединен с преобразователем (1 ).

Данное устройствсь может обеспе-, чить оптимальное управление в режимах нуля, торможения и номинальном 20 с заданным критерием оптимизации, но достаточно сложно в реализации.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления асинхронным электродвигателем, содер 25 жащее преобразователь частоты, подключенный к элен."родвнгателю, блок задания изменения частоты и напряжения, датчик тока, соединенный с блоком сравнения, второй вход кото- 30 рого подключен к блоку задания тока.

Это устройство обеспечивает достаточно высокие скорости разгона и торможения асинхронного электродви- гателя (2 J.

Недостатки устройства состоят в том, что укаэанная разность заданного и действительного токов является основным управляющим сигналом преобразователя во всем рабочем диапазоне нагрузки," формирование указанного раэностного сигнала происходит непрерывно, на входе обычного аналогового регулятора, и сигнал может быть любого знака, данное устройство не обеспечивает ограничения максимального момента двигателя при перегрузках. Поэтому, во избежание опрокидывания двигателя, здесь необходимо ограничивать момент нагрузки внешними средствами, например заведомо низким темпом частотного разгона, т.е. нагрузочная способность привода относительно низкая, а двигатель не используется полйостью по моменту.

Целью изобретения является улуч- . шение использования двигателя но мо менту.

864479

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, подключенный к электродвигателю, блок задания изменения частоты и напряжения, датчик тока двигателя, подсоединенный к блоку сравнения, второй вход которого подключен к блоку задания тока, введены пороговый элемент, блок инвертирования, блок измерения электромагнитной мощности, ключа, причем вход порогового элемента соединен с выходом блока сравнения, а выход через первый ключ и дополнительно через блок инвертирования и второй ключ подсоединения к блоку задания изменения частоты и напряжения, выходы блока изменения электромагнитной мощности подсоединены к управляющим входам упомянутых ключей.

На фиг.1 изображено устройство для управления асинхронным двигателем; на фиг.2 и 3 — варианты устройства блока управления ключами; на фиг,4-6 варианты устройств в случае управления от преобразователя частоты на основе инвертора напряжения, инвертора тока, а также в общем случае, когда перегрузка двигателя определяется только динамическим моментом

Устройство содержит преобразователь 1 частоты, который подсоединен к асинхронному короткозамкнутому электродвигателю 2, Значения амплитуды U и частоты f напряжения на зажимах статора электродвигателя определяются блоком 3 задания управления на входе преобразователя 1, В цепь тока статора включен трехфазный датчик 4 тока (например, трансформатор тока), выход которого подключен через элемент 5 выделения амплитуды (например, выпрямитель) ко входу блока 6 сравнения. Выход блока 6 подключен к пороговому элементу Я

7, включенному в цепь управления преобразователя 1 частоты через ключ

8 и через последовательно включенные блок 9 инвертирования и ключ 10, цепи управления ключами 8 и 10 под- g} соединены к выходам 11 и 12 блока 13 измерения электромагнитной мощности. Входы блока 13 подключены к выходу датчика 4 тока и к выходу датчика,14 напряжения статора, Блок 13 может содержать узел 15 (фиг.2) выделения ЭДС двигателя,, входы которого подключены ко входам напряжения U и тока 1. Трехфазный выход сигнала ЭДС узла 15 подключен пофазно со входами тока I элементов 16- 46

18 умножения, выходы которых подключены через сумматор 19 ко входу блока 20, который содержит последовательно включенные нуль-индикатор 22 и элемент 22 НЕ. В качестве выхода Я

11 блока 13 используется выход элемента 22, а в качестве выхода 12 блока 13 используется выход нуль-ин дикатора 21. По другому варианту в блоке 13 (Фиг.3) трехФазный выход узла 15 выделения ЭДС и трехфазный вход тока 1 могут быть подключены ко . входам узла 23 преобразования трехфазной системы токов и ЭДС в двухфазную, что позволяет исключить блок умножения.

В случае, если преобразователь частоты выполнен на основе автономного инвертора напряжения, знак входного тока инвертора и тока выпрямителя во всех режимах, кроме режима очень низких частот, соответствует знаку скольжения. В этом случае устройство может быть упрощено. Преобразователь 1 частоты в этом случае может быть выполнен на основе управляемого выпрямителя 24 (фиг.4) и автономного инвертора 25 напряжения.

Входной ток инвертора, измеренный датчиком 26, подается через фильтр

27, подавляющий переменную составляющую сигнала, на вход блока 20. Вариант с использованием тока выпрямителя измеренного датчиком 23, показан пунктиром.

В случае, если преобразователь частоты выполнен на основе автономного инвертора тока (фиг.5),знак напряжения на зажимах автономного инвертора или на зажимах выпрямителя во всех режимах, кроме режима очень низких частот, соответствует знаку скольжения

Преобразователь 1 частоты выполнен на основе управляемого выпрямителя 24 и автономного инвертора 29 тока. Входное напряжение инвертора

29 (или выходное напряжение выпрямителя 24) фильтруется и подается на вход блока 20. В обоих указанных случаях (фиг.4,5) не требуется датчик напряжения на зажимах статора.

Если перегрузки, при которых необходимо ограничение момента двигателя, связаны с процессом разгона и торможения, то для управления блоком

20 может быть использован входной сигнал инвертора задатчика интенсивности, если последний выполнен по схЕме интегроэадающего устройства.

Реализация управления ключами,для этого случая поясняется фиг.б. Сигнал управления Uy на входе преобразователя 1 частоты формируется задатчиком 30 интенсивности, выполненным на основе усилителя-ограничителя 31 и интегратора 32. Для управления ,блоком 20 используется входное нап-. ряжение интегратора 32. При разгоне двигательный режим) входное напряжение интегратора, действуя на элемент

20, формирует на его выходе 11 .сигнал единица . При торможении (генераторный режим) входное напряжение.864479 . управления преобразователя 4 частоты равен нулю. На входы блока 13 управления ключами поступают сигналы тока с выхода датчика 4 тока и выхода датЧика 14 напряжения. Работа блока

13 состоит в определении знака электромагнитной мощности (фиг.2). Узел

15 по измеренным фазным значениям напряжения U и тока I двигателя формирует систему сигналов фазных ЭДС е, е е, электродвигателя. После пофазного перемножения этих величин с токами IС,1,1с соответственно на выходе элементов 16-18 и суммирования произведений на выходе сумматора

19 получаем сигнал электромагнитной мощностй двигателя, Знак этого сигнала соответствует знаку скольжения двигателя. Положительный знак мощности соответствует двигательному

Реж 4 у О, отрицательный — генераторйому (р, при сигнале, соответствующем двигательному режиму на выходе

10 "1", иа выходе 11 -"0". В генераторном режиме -.. противоположные сигналы.

Ограничение момента действует при перегрузках, когда?Ъ|> . Рассмотрим случай двигательного режима, когда скольжение положительно ф> О ) . На выходе блока 6 получаем отрицатель30

55 интегратора 32 изменяет знак. Сигнал единица возникает на выходе 12 блока 20. Очевидно,что для рассматриваемого случая управления моментом двигателя реализация не тр бует наличия датчика напряжения на зажимах статора. В остальной части. схемы (кроме показанной на фиг.6) устрой— ство не отличается. от приведенного на фиг.1

Управление электродвигателем осуществляется следукщим образом.

Преобразователь 1 частоты в соответствии с входным сигналом управления U> формирует амплитуду V и частоту f напряжения на зажимах электродвигателя 2. С помощью датчика

4 измеряется ток $ статора, его амплитудное значение формируется элементом 5 и сравнивается в блоке

6 с сигналом установки I противоположной полярности. Еслй выполняет- 20 ся неравенство I » I то на выходе усилителя нулевой сигнал получается за счет проводимости диода в цепи его обратной связи. Независимо от работы ключей 8 и 10 корректирующий 25 сигнал Пк на входе блока 3 в цепи ный сигнал I,--1 . Как показано выше, в этом режиме замкнут ключ 8, т,е. ! -1 †.ос . Сигнал управления ПУ уменьшается на величину U< снижая частоту f таким образом, чтобы скольжение ограничивалось на уровне, соответствующем заданному моменту, В генераторном режиме Р <0 замкнут ключ

10, а ключ 8 разомкнут. Сигнал, пропорциональный 1-1„-р, на выходе блока

7 инвертируется блоком 9, образуяО,рО

Сигнал управления U увеличивается на величину U< частоты f увеличивается, поддерживая скольжение на уровне, соответствующем заданному моменту. Существенно отметить, что знак корректирующего воздействия ,противоположен знаку скольжения или электромагнитной мощности двигателя.

В данном устройстве обеспечивается высокая эффективность ограничения момента в случае высокодинамичных электрсприводов, что в сравнении с известными устройствами позволяет расширить диапазон рабочих моментов двигателя, т.е. улучшить его использование.

Формула изобретения

Устройство для управления асин= хронным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, подключенный к электродвигателю, блок задания изменения частоты и напряжения, дащвик тока двигателя, подсоединенный к блоку сравнения, второй вход которого подключен к блоку задания тока, отличающееся тем, что, с целью улучшения использования электродвигателя по моменту, в устройство введен пороговый элемент, блок инвертирования, блок измерения электромагнитной мощности, клю. чи, причем вход порогового элемента соединен с выходом блока сравнения, а выход через ключ и дополнительно через блок инвеотиоования и второй ключ подсоепинен к блоку задания изменения частоты и напояжения, выходы блока изменения электромагнитной мощности подсоединены к управляющим входам упомянутых ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 587589, кл. H 02 P 7/42, 1974 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 409347, кл. Н 02 P 5/40, 1971 °

864479

Составитель В.Тарасов

Редактор П.Коссей Техред A. Ач Корректор М.ШарошиЗаказ 7824/81 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4