Устройство длля управления асинхронным электродвигателем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200779 (21) 2800320/24-07 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кд.з

Н 02 P 7/42

Государстаенный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет(53) УДК 621. 316.

718 5 (088 8 }

Опубликовано 150582. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 150582

В.Е. Прокопов, В.Ю. Розов, В.Н. Долуда и Д.М. Титов

Г (72) Авторы изобретения

«

Ф

«« (71) Заявитель (54} УСТРОАСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для регулирования крутящего момента электродвигателя путем изменения частоты питающего напряжения, и может найти применение в различных . электротехнических установках, в частности в устройствах для управления тяговыми вентильнымн электроприводами переменного тока с частотным управлением.

Известно устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее блок измерения частоты вращения ротора, блок задания частоты скольжения, выходы которых через сумматор частот подсоединены к управляющим цепям преобразователя, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель. При торможении электродвигателя s этом устройстве изменяют знак задаваемой частоты скольжения (1 } .

Недостаток устройства состоит в том, что частота скольжения не регулируется. Это не позволяет получить оптимальные характеристики электродвигателя в разных режимах.

Наиболее близким к изобретению является устройство- для управления асинхронным электродвигателем, содержащее импульсный датчик частоты вращения, подключенный через преобразователь частота вращения - напряжение к первому входу сумматора, выход которого соединен со входом задающего генератора, подключенного к одному из входов импульсного вычитателя частот, другой вход которого. соединен с выходом упомянутого датчика частоты вращения, а выход импульсного вычитателя частот через преобразователь частота скольжения — напряжение подключен ко второму входу астатического регулятора частоты скольжения, первый вход которого соединен с источником управляющего сигнала f2).

Это устройство не позволяет, реализовать управляемый генераторный режим асинхронного электродвигателя необходимай ддя осуществления рекуперативного торможения электропривода. Кроме того, при работе асинх« ронного электродвигателя с малыми скопьжениюы в двигательном режиме (например, режим выбега) и наличии возмущающйх воздействий (сброс задания, сброс, наброс тормозного

З0 момента) в электроприводе возможен

928583

5О

65 неуправляемый и необратимый переход электродвигателя из двигательного ,s генераторный режим с максимальным

Такой режим в известном устройстве возникает иэ-за обратной связи, пропорциональной модулю частоты скольжения, и имеет место при перерегулировании, Ь в указанных динамических режимах с изменением знака напряжения на выходе астатического регулятора при отработке возмущающего воздействия, что снижает устойчивость двигателя.

Целью изобретения является повышение устойчивости режимов работы электродвигателя, улучшение качества регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее импульсный датчик частоты .вращения, подключенный через преобразователь частота вращения - напряжение к первому входу сумматора, выход которого соединен со входом задающего генератора, подключенного к одному из входов импульсного вычитателя частот, другой вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а выход импульсного вычитателя частот через преобразователь частота скольжения - напряжение подключен ко второму входу астатическог регулятора частоты скольжения, первый вход которого соединен с источником управляющего сигнала, снабжено двухполупериодным амплитудным модулятором, управляемым от блока формирования управляющего сигнала и включенным между выходом регулятора частоты скольжения и другим выходом сумматора, логическим элементом

ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, входы которого соединены с блоком формирования управляющего сигнала и выходом ввЕденного частотно-импульсного компаратора, входы которого подключены к выходам задающего генератора и импульсного датчика частоты вращения, а выход элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ подключен к управляющей цепи введенного ключа, один силовой электрод которого включен между выходоМ преобразователя частота скольжения - напряжение и вторым входом астатического регулятора частоты скольжения, а второй силовой электрод заземлен.

f Ha чертеже представлена схема устройства для управления асинхронным электродвигателем.

Устройство для управления частотой напряжения асинхронным электродвигателем содержит астатический регулятор 1 частоты скольжения, ко входам которого подключен источник

2 управляющего сигнала и выход преобразователя 3 частота скольжения— напряжение, вход которого соединен с выходом импульсного,вычитателя частот 4. К одному из входов импульсного вычитателя частоты 4 подключен выход задающего генератора 5, а к другому - выход импульсного датчика б частоты вращения. Выход датчика б подключен также к .входу преобразователя 7 частота вращения — напряжение и ко входу частотно-импульсного

10 компаратора 8, другой вход которого соединен с выходом задающего генератора 5. Выход преобразователя 7 подключен к одному из входов сумма-, тора 9, выход которого соединен с входом задающего генератора 5. Выход частотно-импульсного компаратора

8 подключен к одному из входов логического элемента 10 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, к другому входу которого подключен

20 блок 11 формирования управляющего сигнала. Выход элемента 10 соединен с управляющим входом ключа 12, один силовой -электрод которого подключен ко второму входу регулятора 1 и вы25 ходу преобразователя 3, а второй силовой электрод заземлен. Между выходом регулятора 1 и другим входом сумматора 9 включен двухполупериодный амплитудный модулятор 13, 3О управляющий вход которого соединено с блоком 11 формирования управляющего сигнала.

Устройство работает следующим образом.

35 В исходном состоянии задан тяговый рвким (логическая 1 на выходе блока 11) . Астатический регулятор 1 поддерживает заданное источником управляющего сигнала 2 абсо40- лютное скольжение (ф) асинхронного электродвигателя. Обратная связь по pi формируется как сигнал, пропорциональный модулю разности частоты тока статора (f<>) и угловой частоты вращения ротора (й ) асинхронного электродвигателя (АД): где 0р - сигнал обратной связи по

Р; P — число пар полюсов АД; K„коэффициент передачи преобразователя 3; Кл - кратность частоты выходного сигнала импульсного датчика частоты вращения б по отношению к ст(Kz>1) °

Выходной сигнап астатического регулятора 1 через модулятор 13 поступает на вход сумматора 9. В рассматриваемом случае полярность этого сигнала соответствует, полярности выходного сигнала преобразователя 7 частота вращения - напряжение (сигнал с выхода регулятора 1 проходит через модулятор 13 без иэмененияполярности) . При этом на выходе сумматора 9 формируется сигнал

928583

Оь х = ®. — Фос)Кэ + Uew. (2) где Uz - выходной сигнал суммато- ра 9; K - коэффициент усиления реЕ гулятора; Ug - выходной сигнал преобразоват®пя частота вращения— напряжение.

Пад действием этого сигнала на выходе задающего генератора 5 формируются сигналы частотой f

= f + f ц„ где fе — частота скольжения ротора, поступающие в систему 10 управления силового тиристорного преобразователя частоты и задающие частоту тока статора асинхронного электродвигателя, а также выходной

1 К1 уст

t5 сигнал частоты, задающего генератора, используемый для выделения действительного значения ф и его знака и поступающий в импульсный вычитатель частот 4 и в частот- 20 но-импульсный коМпаратор 8. На выходе импульсного вычитателя частот

4 формируется сигнал, частота которого определяется модулем разности частот - — и Гщ, а затем преобра- 25 ст зуется в аналоговый сигнал в преобразователе 3. На выходе частотноимпульсного компаратора 8 формирует- ся логический сигнал 1 в случаЕ т

I если - - > Вц (двигательный Режим) . и . 30

-Р ч п с логический сигнал" 0",если < о (ге: торный режим). В рассматриваемом случае (двигательный режим) на выходе компаратора 8 формируется логическая 1 . Наличие логических 35 1 на входах логического элемента .

ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 10 вызывает на .его выходе логическую 1, при этом ключ 12 разомкнут и не влияет на работу регулятора 1. : 40

В случае, если и з-за перерегулировани я в переходных режимах, вызванных внешними возмущающими воздействиями, изменилась полярность сигнала на выходе регулятора 1 к, как следствие этого, знак действительного значения асинхронного электродвигателя (неуправляемый переход электродвигателя в генераторный режим), на выходе компаратора 8 формируется логический 0, что вызывает появление на втором входе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ

10 логического 0 прк наличии

55 1 на первом входе, формирование логического 0 на выходе элемента 10, заьикание ключа 13 и отключение обратной связи по g . При этом напряженке на выходе регулятора 1 60 увеличивается, заданный двигательный режим двигателя восстанавливается, и ключ 12 размыкается, восстанавливая обратную связь по р, что позволяет увеличить диапазон регулкроваккяА5

Р, повысить коэффициент усиления и быстродействия регулятора по сравнению с известным устройством.

Для перевода асинхронного электродвигателя из двигательного-в генераторный режим формируется логический 0 на выходе блока ll что вызывает изменение полярности сигнала на выходе модулятора 13. Прк этом сигнал на выходе сумматора 9 равен

ЬьхЕ = Я вЂ” U9oc) К 3 + Ufw> (4) электродвигатель переводится в генераторный режим(f щ) и поддерживается в этом режиме с заданным значением Q . .Для управляемого перевода асинхронного электродвигателя из генераторного режима в двигательный формируется логическая 1 на выходе блока ll что вызывает изменение полярности сигнала на выходе модулятора 13. При этом сигнал на выходе сумматора соответствует выражению (3), и электродвигатель возвра-, щается в двигательный режим(— 1, ) и поддерживается в этом режиме с з адан ным з н ач ени ем

Введенные в устройство узлы (модулятор 13, частотно-импульсный компаратор 8, элемент 3KBHBgdIEHTHQCTb

10, ключ 12) легко реализует"я на аналоговых и цифровых интегральных микроскопах и существенно не влияют на его габариты и вес.

Таким образом, введение в устройство двухполупериодного модулятора, включенного между выходом регулятора частоты скольжения и выходом сумматора и управляемого от источника логического управляемого сигнала, логического элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, частотно-импульсного компаратора и управляемого ключа, один силовой электрод которого подключен к выходу преобразователя частота скольжения — напряжение и ко .второму входу, астатического регулятора частоты скольжения, а второй силовой электрод заземлен земляной точкой, и позволяет реализовать управляемый генераторный. режим электродвигателя, повысить быстродействие контура регулирования, уменьшить статическую и динамическую ошибки регулирования и, как следствие этого, улучшить качество регулирования частоты напряжения асинхронного электродвигателя, осуществить рекуперативное торможение электропривода °

Формула изобретения

Устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержакее импульсный датчик частоты вращения, подкЛЮЧЕнный через преобразо928583

ВНИИПИ Заказ 3279/73 Тираж 719 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ватель частота вращения - напряжение к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом задающего генератора, подключенного первой . уппой выходов к блоку управления еобраэователем частота вращения,фапряжение, а второй группой выходов - к одному из входов импульсного вычитателя частот, другой вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а выход импульс- 10

:Иого вычитателя частот через преоб,разователь частота скольжения - напряжение подключен к второму входу астатического регулятора частоты скольжения, первый вход которого 15 соединен с источником управляющего . сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения,устойчивости режимов работы электродвигателя, оно снабжено двухполупериодным 20 амплитудным модулятором, блоком формирования управляющего сигнала,час" тотно-импульсным компаратором,логическим элементом ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ и управляемым ключом, причем двухполу- 25 периодный амплитудный модулятор вклю"J чен между выходом астатического регулятора частоты скольжеиия и вторым входом сумматора, а управляющий вход укаэанного модулятора подключен к выходу блока Формирования управляющего сигнала и к первому входу логического элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, выход которого соединен с управляющим входом управляемого ключа, один силовой электрод которого подключен к выходу преобразователя частота скольжения — напряжение и к второму входу астатического регулятора частоты скольжения, второй вход указанного логического элемента соединен с выходом частотно-импульсного компаратора, один вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, а другой вход — с выходом импульсного датчика частоты враще,ния электродвигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ Р 14б3344, кл. Н 02 Р 7/42, 1972.

2. Труды ВНИИЭМ, т. 41, 1974, с. 242, рис, 46.