Частотно-регулируемый электропривод

 

ОП И<АНИЕ »>866619

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцкапмстичесиик респубики (61) Дополнительное к авт. свир-ву— (22) Завалено 27. 08. 79 (21) 2816523/24-07 (5I )М. Кл.

Н 02 P 7/42 с присоединением заявки №вЂ” авсуАэфатваеый коиитет

CCCP аа делам изааретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.09. 81. Бюллетень № 35 (53) УДК 621 313 .333.07 (088.82

Дата опубликования описания 25.09.81 (72) Авторы изобретения

И.А. Альтшулер и И.И. Эпштейн

/

/ (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в управляемых электроприводах с ти ристорными преобразователями частоть„

1 на основе автономных инверторов напряжения и асинхронными короткозамкиутыми двигателями и предназна-, чено для регулирования скорости нагрузки.

Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхоонный двигатель, тахогенератор, преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения, регулятор частоты вращения.

В функции выходного сигнала регулятора частоты вращения формируется сигнал частоты скольжения, который сумьыруется с сигналом тахогенератора

Результат используется для формирования задания частоты.и амплитуды выходного напряжения преобразовате» .ля частоты 11.

Однако указанный привод не обеспечивает постоянства потокосцепления двигателя, что приводит к неодно начности его регулировочных характеристик на разных частотах, а также имеет низкие динамические показатели, поскольку не учитываются динамические особенности асинхронного двигателя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению явля тся частотно-регулируемый электропривод, который содержит асинхронный двигатель с тахогенератором на валу, преобразователь частоты на основе автономного инвертора с замкнутой системой регулирования тока, к которому подсоединен двигатель, ре гуляторы частоты вращения, тока, момента и потокосцепления, блоки преобразования координат и ориентации, датчики тока статора и блоки суммирования j2) .

Недостатком известного электропривода является большая сложность сис

866679 4 темы регулирования, связанная с отработкой заданий активной и реактивной составляющих тока статора и использованием принципа ориентации по потоку ротора.

Цель изобретения — упрощение частотно-регулируемого электропривода при сохранении высоких динамических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель с тахогенератором на валу, преобразователь частоты на основе автономного инвертора

15 напряжения, выход которого подсоединен к указанному двигателю, а управляющие входы соединены с блоком преобразования, координат, блоки суммирования и сравнения, выход тахо-генератора подсоединен к входу блока

20 сравнения и одному входу первого блока суммирования, второй вход блока сравнения подключен к блоку задания частоты вращения, а выход - к блоку

25 регулирования частоты вращения, второй вход первого блока суммирования подсоединен к входу блока задания абсолютного скольжения, вход которого соединен с выходом блока регулиро" вания частоты вращения, а выход первого блока суммирования - к первому входу блока преобразования координат и одному входу второго блока суммирования, другой вход которого соединен с выходом блока регулирования З5 частоты вращения, а выход — с вто-рым входом блока преобразования координат, третий блок суммирования соединен первым входом с .блоком задания потокосцепления статора, а Ьыходом— с третьим входом блока преобразования координат, введены последовательно соединенные нелинейный блок и апериодическое звено, а блок задания абсолютного скольжения выполнен в 45 виде дифференцирующего звена, выход которого дополнительно соединен с входом нелинейного блока, а выход апериодического звена подсоединен к второму входу третьего блока суммирования.

На фиг.l приведена структурная схема электропривода; на фиг.2 - схема динамического звена.

Электропривод содержит. преобразователь- l частоты, который подключен . к зажимам статора асинхронного короткозамкнутого двигателя 2, на валу которого установлен тахогенератор 3.

Выход тахогенератора 3 подключен по цепи отрицательной обратной связи к входу регулятора 4 частоты вращения. Выход последнего подключен через блок 5 задания абсолютного скольжения к входу блока 6 суммирования, второй вход которого подключен к выходу тахогенератора 3, а выход блока — к входу сигнала блока 7 преобразования координат и к входу блока

8 суммирования. Второй вход блока

8 подключен к выходу регулятора 4, а выход — к входу сигнала О блока 7, 1<

Выход блока 5 подключен также через последовательно включенные нелинейный блок 9.апериодическое звено 0 и блок 11 суммирования к входу сигнала U < блока 7. Второй вход блока ll подклю. чен к источнику задания потокосцепления Ч Д статора.

В блоке 7 преобразования координат входы сигналов О„ и 0„, подключены к входам элемента 12 деления, выход которого подключен через последовательно включенные функциональный элемент 13 с характеристикой

"atctg" и конденсатор 14 к блоку

15 суммирования, второй вход которого годключен к входу сигнала *„,а. выход блока 15 служит выходом сигнала задания частоты преобразоватля I. Входы сигналов О,, и О1 подключены также через квадраторы 16 и

17 и блок 18 суммирования к элементу 19 извлечения корня квадратного.

Выход элемента 19 служит выходом сигнала 0, задания амплитуды напряжения преобразователя

Передаточная функция скольжения блока 5 обратна передаточной функции момента р (Р) двигателя по канаЬ лу скольжеи я, т.е. может быть представлена как p (Ð) . В общем спучае передаточная функция p (P)(I) может быть смоделирована нелинейным апериодическим звеном, В большинстве практических случаев достаточно высокие динамические характеристики привода обеспечивают— ся при использовании линейной модели двигателя. В этом случае блок 5 представляет собой звено с передаточной функцией, обратной апериодическому, т.е. представляет собой диффе ренцирующее звено, выполненное на операционном усилителе 20 (фиг.2) ° :

866679 6 имеет характеОн может быть выполнен по принципу кусочно-линейной аппроксимации криволинейных зависимостей.

Апериодические звено 10 имеет характеристику частотно-зависимого сомножителя и реализуется операционным усилителем, шунтированным по цепи обратной связи параллельно включенными конденсатором и резистором.

Электропривод работает следующим образом.

В установившемся режиме сигнал с на выходе сумматора 6 определяет частоту преобразователя 1(cl„cL),а поскольку на входы сумматора 6 поступают сигнал Ч с выхода тахогенератора и выходной сигнал блока 5, то последний является абсолютным скольжением 9 . Блок 5 реализует зависимость скольжения от момента двигателя, следовательно, иа выходе регулятора 4 частоты вращения имеем сигнал момента,и. . Этот сигнал используется как сигнал проекции тока

i 1фиг.3) для формирования на вы1 ( ходе блока 8 суммирования сигнала

О„ Сигнал скольжения Р, преобразованный нелинейным блоком 9 и апериодическим звеном 10, складывается в блоке 11 суммирования с сигналом, пропорциональным заданию потокосцепления М„ статора двигателя, На выходе блока суммирования формируется сигнал U . На выходе блока 7 преобразования координат получаем сигналы задания амплитуды U è частоты напряжения преобразователя частоты в соответствии с заданным потокосцеп-. лением 4 . .

20

Формула изобретения

I

В переходном процессе, например при посадке частоты вращения регулятор 4 увеличивает задание момента. Звено 5 увеличивает скольжение fb, увеличивается aL,, соот- ветственно увеличиваются сигналы проекций U и О. . На выходе блока 7

16, получаем увеличенные cL„ U< . При этом за счет изменения соотношения

$5 междуО„д и О„ по каналу элементов

12-14 блока 7 в функции производной этого соотношения формируется коор ректирующее воздействие в частоту, 5

Нелинейный блок 9 ристику

Х

Xg g которое обеспечивает поддерживание

4 „ = const в переходном процессе.

Блок 5 обеспечивает фокусировку скольжения при изменений задания момента. Благодаря этому достигается безынерционная отработка момента, т.е. выходкой сигнал регулятора 4 частоты вращения пропорционален фактическому моменту двигателя.

Изобретение позволяет получить высокие динамические покавателн за счет поддержания режима постоянного потокосцепления двигателя и компенсации его инерционности при отработке момента в функции скольжения в этом режиме При этом достигается существенное упрощение электропривода в сравнении с известным.

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель с тахогенератором на валу, преобразователь частоты на основе автономного инвертора напри жения, выход которого подсоединен к указанному двигателю, а управляющие входы соединены с блоком преобразования координат, блоки суммирования и сравнения, выход тахогенератора подсоединен к входу блока сравнения и к одному входу первого блока суммирования, второй вход блока сравнения подключен к блоку задания частоты вращения, а выход — к блоку регулирования частоты, другой вход первого блока суммирования подсоединен к входу блока задания абсолютного скольжения, вход которого соединен с выходом блока регулирования частоты вращения, а выход первого блока суммирования — к первому входу блока преобразования координат и к одному входу второго блока суммирования, другой вход которого соединен с выходом блока регулирования частоты вращения, а выход — с вторым входом блока преобразования координат, третий блок суммирования соединен первым входом с блоком задания потокосцепления статора, а выходомс третьим входом блока преобразования координат, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения, в .него введены последовательно соеди-. ненные нелинейный блок и апериодическое звено, а блок задания абсо866679 лютного скольжения выполнен в виде дифференцирующего звена,,выход которого дополнительно соединен с входом нелинейного блока, а выход апериодического звена подсоединен к второму входу третьего блока суммирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

"Электротехника", l972, У7, с.32-35.

2. Авторское свидетельство СССР

656175ь кл. Н 02 Р 7/42, l976 °

Заказ 8094/77 Тираж 733

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

ll3035, Москва, Ж- 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Составитель 5, Тарасов

Редактор Н. Данкулич Техред А.Савка Корректор ° Р

С. Шекмар