CS219615B1

CS219615B1 - Connection for regulation of the speed of the asynchronous motor fed by frequency converter

Info

Publication number: CS219615B1
Application number: CS807558A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Mraz
Original assignee: Zdenek Mraz
Priority date: 1980-11-10
Filing date: 1980-11-10
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Účelem vynálezu je zlepšení regulačních vlastností elektrického pohonu s asynchronním motorem napájeným z měniče frekvence zvláště pokud se týká účinnosti a momentu asynchronního motoru. Uvedeného účelu se dosáhne použitím použitím komparátoru zatížení v regulačním obvodu rychlosti, jímž se zadává konstantní skluzová frekvence rotoru asynchronního motoru. Asynchronní motor pracuje v celém rozsahu řízení s konstantní skluzovou rychlostí rotoru při optimálním využití momentu motoru. Uvedeného zapojení je možno použít pro napěťové i proudové měniče frekvence.The purpose of the invention is to improve the control properties of electric asynchronous drive motor powered by frequency converter especially in terms of efficiency and torque asynchronous motor. This purpose is achieved by use using a load comparator in the control the speed circuit by which it is entered constant slip frequency of asynchronous rotor engine. Asynchronous motor works throughout the control range with constant the sliding speed of the rotor at optimum engine torque utilization. Said engagement can be used for both voltage and current frequency converters.

Description

Vynález řeší zapojení regulačních obvodů asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence s regulací rychlosti motoru a podřazeným regulátorem proudu.The invention solves the connection of the control circuits of an asynchronous motor powered from a frequency converter with a motor speed control and a slave current regulator.

Dosud známá zapojení regulačních obvodů asynchronního motoru s měničem frekvence používají k řízení výstupní frekvence a proudu měniče obvodů s omezovačem a funkčním měničem. Asynchronní motor potom pracuje s proměnnou skluzovou frekvencí a není optimálně využíván.The hitherto known circuits of the asynchronous motor with frequency converter use circuit converters with a limiter and a functional converter to control the output frequency and current. The asynchronous motor then operates at a variable slip frequency and is not optimally utilized.

Výše uvedené nedostatky nemá zapojení regulačních obvodů asynchronního motoru podle vynálezu, jehož podstatou je regulační obvod složený z regulátoru rychlosti, komparátoru zatížení, zesilovače frekvence, regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů, čidla proudu, měniče frekvence a asynchronního motoru s tachodynamem. Na vstup regulátoru rychlosti je zapojena žádaná hodnota rychlosti a záporná zpětná vazba z tachodynama.The above drawbacks have no connection to the control circuits of an asynchronous motor according to the invention which is based on a control circuit consisting of a speed controller, a load comparator, a frequency amplifier, a current controller with control pulse generators, a current sensor, a frequency converter and an asynchronous motor with tachodynamics. The speed setpoint and negative tachodynamic feedback are connected to the speed controller input.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zapojením podle vynálezu, jehož podstatou je, že na první vstup regulátoru rychlosti je připojen signál žádané hodnoty rychlosti a na druhý vstup záporná zpětná vazba z výstupu tachodynama. Výstup z regulátoru rychlosti je zapojen jednak na vstup komparátoru zatížení a jednak na první vstup regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů, přičemž výstup z komparátoru zatížení je zapojen n^;a první vstup zesilovače frekvence a na druhý vstup zesilovače frekvence je zapojen výstup z tachodynama. Výstup zesilovače frekvence je zapojen n'a třetí vstup regulátoru proudu s- generátory řídicích impulsů, přičemž výstupy z regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů jsou připojeny jednak na vstup pro řízení velikosti střídavého proudu měniče frekvence a jednak na vstup pro> řízení výstupní frekvence měniče frekvence. Výstup měniče frekvence je spojen s čidlem proudu, jehož výstup je zapojen na druhý vstup regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů, přičemž asynchronní motor je připojen na výstup měniče frekvence buď přímo, nebo přes čidlo proudu.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the circuit according to the invention, which is based on the fact that a speed reference signal is connected to the first input of the speed controller and a negative feedback from the tachodynamic output is connected to the second input. The output of the speed controller is connected to the input of the load comparator and to the first input of the current regulator with the control pulse generators, the output of the load comparator being connected n ^; and a first frequency amplifier input and a second tachodynamic output is connected to the second frequency amplifier input. The output of the frequency amplifier is connected to the third input of the current regulator with the control pulse generators, the outputs from the current regulator with the control pulse generators being connected to the input for controlling the frequency converter's AC current and to the input for controlling the output frequency of the frequency converter . The output of the frequency converter is connected to a current sensor, the output of which is connected to the second input of the current controller with control pulse generators, the asynchronous motor being connected to the output of the frequency converter either directly or via the current sensor.

Výstup z regulátoru rychlosti jednak řídí regulátor proudu motoru a jednak pomocí komparátoru zatížení udává velikost a znaménku skluzové frekvence rotoru asynchronního motoru, protože platí ω₅ι = ωι — ωρ , kde znáčiThe output from the speed regulator controls both the motor current regulator and, by means of the load comparator, gives the magnitude and sign of the slip frequency of the rotor of the asynchronous motor, since ω ₅ ι = ωι - ωρ, where the markers

6)1 — kruhové frekvence střídavého proudu asynchronního motoru,6) 1 - AC alternating current of the asynchronous motor,

6>si — rotorová skluzová frekvence asynchronního· motoru,6> si - rotor slip frequency of the asynchronous motor,

6> — mechanická úhlová rychlost asynchronního· -motoru, p — počet pólpárů asynchronního motoru.6> - mechanical angular velocity of the asynchronous motor, p - number of poles of the asynchronous motor.

Na vstup zesilovače frekvence je připojen kromě signálu z komparátoru zatížení ještě signál z tachodynama, takže jejich součet je úměrný výstupní frekvenci střídavého proudu měniče frekvence. Absolutní velikostí signálu na výstupu zesilovače frekvence je potom řízena výstupní frekvence měniče a polaritou signálu směr otáčení asynchronního motoru. Protože výstup komparátoru zatížení je až na znaménko konstantní hodnota, pracuje asynchronní motor v celém rozsahu řízení rychlosti s konstantní skluzovou frekvencí rovnou skluzové frekvenci zvrátu neboi blízkému okolí této frekvence, což umožňuje pracovat s maximálním momentem asynchronního motoru. Regulátor proudu, opatřený proudovým omezením, reguluje žádanou velikost proudu podle okamžitého zatížení asynchronního motoru.In addition to the load comparator signal, a tachodynamic signal is connected to the input of the frequency amplifier, so that their sum is proportional to the output frequency of the AC drive. The absolute magnitude of the signal at the output of the frequency amplifier is then controlled by the drive output frequency and the signal polarity of the asynchronous motor rotation direction. Since the output of the load comparator is a constant value up to the sign, the asynchronous motor operates at a constant slip frequency equal to or close to the slip frequency of the reverse speed throughout the speed control range, allowing the maximum torque of the asynchronous motor to be operated. The current regulator, with current limitation, regulates the setpoint current according to the instantaneous load of the asynchronous motor.

Použití komparátoru zatížení v regulačním obvodu pro získání velikosti a znaménka skluzové frekvence umožňuje optimální využívání asynchronního motoru bez nutnosti zavádět do obvodu další funkční měniče. Asynchronní motor pracuje v oblasti maximálního momentu motoru s minimálními ztrátami v celém regulačním rozsahu včetně rozběhu, zastavení a reverzace pohonu.The use of a load comparator in the control circuit to obtain the magnitude and sign of the slip frequency allows optimum use of the asynchronous motor without the need to introduce additional functional inverters into the circuit. The asynchronous motor operates in the field of maximum motor torque with minimal losses over the entire control range, including starting, stopping and reversing the drive.

Na výkresech jsou uvedena dvě zapojení regulačních obvodů asynchronního motoru padle vynálezu, kde na obr. 1 je schéma zapojení regulačních obvodů asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence s napěťovým střídačem a šířkově pulsní regulací, na obr. 2 zapojení regulačních obvodů asynchronního motoru napájeného z měniče frekvence $ proudovým střídačem a amplitudovou regulací proudu.In the drawings two circuit diagrams of an asynchronous motor according to the invention are shown, in which Fig. 1 is a circuit diagram of the asynchronous motor control circuits powered by a frequency converter with a voltage inverter and a pulse width control. $ current inverter and current amplitude control.

Podle obr. 1 a obr. 2 se regulační obvod asynchronního motoru skládá z regulátoru rychlosti 1, komparátoru zatížení 2, zesilovače frekvence 3, regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů 4, čidla proudu 5, měniče frekvence 6, tachodynama 7 a synchronního motoru 8. Žádaná hodnota rychlosti je zapojena na první vstup 11 regulátoru rychlosti 1, záporná zpětná vazba z výstupu 71 tachodynama 7 je zapojena na druhý vstup 12 regulátoru rychlosti 1.According to FIGS. 1 and 2, the asynchronous motor control circuit comprises a speed controller 1, a load comparator 2, a frequency amplifier 3, a current regulator with control pulse generators 4, a current sensor 5, a frequency converter 6, a tachodynamics 7 and a synchronous motor 8. The speed reference is connected to the first input 11 of the speed controller 1, the negative feedback from the output 71 of the tachometer 7 is connected to the second input 12 of the speed controller 1.

Výstup 13 z regulátoru rychlosti 1 je zapojen jednak na vstup 21 komparátoru zatížení 2 a jednak na první vstup 41 regulátoru proudu ís generátory řídicích impulsůThe output 13 of the speed controller 1 is connected to the input 21 of the load comparator 2 and to the first input 41 of the current regulator and to the control pulse generators.

4. Výstup 22 komparátoru zatížení 2, jehož signál je omezen na konstantní hodnotu, je zapojen na první vstup 31 zesilovače frekvence 3 a na druhý vstup 32 zesilovače frekvence 3 je dále zapojen výstup 71 z tachodynáma 7. Oba signály na vstupech 32, 31, zesilovače frekvence 3 se sčítají, takže na výstupu 33 zesilovače frekvence 3, který je spojen se třetím vstupem 43 regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů 4, je signál úměrný výstupní frekvenci střídavého proudu měmiče frekvence 6.4. The output 22 of the load comparator, whose signal is limited to a constant value, is connected to the first input 31 of the frequency amplifier 3 and the second input 32 of the frequency amplifier 3 is further connected to the output 71 of tachodyne 7. the frequency amplifiers 3 are added together so that at the output 33 of the frequency amplifier 3, which is connected to the third input 43 of the current regulator with the control pulse generators 4, there is a signal proportional to the output frequency of the AC frequency converter 6.

219815219815

Záporná zpětná važba z výstupu 51 čidla proudu 5 podle obr. 1 je zavedena na trojfázový vstup 42 regulátoru pro-udu s generátory řídicích impulsů 4. Zpracování signálů na vstupech 41, 42, 43 v «obvodech regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů 4 se získají na výstupu 44 řídicí -signály pro šířkově pulsní regulaci měniče frekvence 6.A negative feedback from the output 51 of the current sensor 5 of FIG. 1 is applied to the three-phase input 42 of the current regulator with control pulse generators 4. The signal processing at the inputs 41, 42, 43 in the current regulator circuits with control pulse generators 4 is obtained. at the output 44, the control signals for the width-pulse control of the frequency converter 6.

Výstup 44 regulátoru 'proudu s generátory řídicích impulsů 4 je zapojen na vstup 61 měniče frekvence 6. Měnič frekvence 3 podle obr. 1 tvoří usměrňovač 65 s napěťovým -střídačem 66 s šířkově pulsní regulací. Tro-jfázový výstup 63 z měniče frekvence 6 je zapojen přes čidl-o. proudu 5 na asynchronní motor 8, na jehož hřídeli je tachodynamo 7.The output 44 of the current regulator with control pulse generators 4 is connected to the input 61 of the frequency converter 6. The frequency converter 3 of FIG. 1 forms a rectifier 65 with a voltage-inverter 66 with pulse width control. The three-phase output 63 of the frequency converter 6 is connected via a sensor. current 5 to the asynchronous motor 8, the shaft of which has a tachodynamo 7.

Měnič frekvence 6 s proudovým střídačem podle obr. 2 má čidlo proudu 5 zapojeno* v troj.fázovém přívodu pohonu. Výstup 51 z čidla proudu 5 je zapojen na druhý vstup 42 regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů 4 jako- záporná zpětná vazba. Žádaná hodnota proudu je přivedena na první vstup 41 regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů 4 z výstupu 13 regulátoru rychlosti 1, Na vlastní regulátor proudu 47 je signál žádané hodnoty proudu zapojen přes člen absolutní hodnoty 46« Výstup 45 z regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů 4 je zapojen na druhý vstup 62 měniče frekvence 6. Signály na vstupu 62 měniče frekvence 6 slouží k řízení velikosti proudu pomocí řízeného usměrňovače 67.The frequency inverter 6 with the inverter shown in FIG. 2 has a current sensor 5 connected in the three-phase supply of the drive. The output 51 of the current sensor 5 is connected to the second input 42 of the current regulator with the control pulse generators 4 as negative feedback. The current reference is supplied to the first input 41 of the current regulator with the control pulse generators 4 from the output 13 of the speed regulator 1. The current regulator 47 is connected to the actual value of the current reference value via an absolute value member 46. It is connected to the second input 62 of the frequency converter 6. The signals at the input 62 of the frequency converter 6 are used to control the magnitude of the current by means of the controlled rectifier 67.

Výstup 33 ze zesilovače frekvence 3 je zapojen na třetí vstup 43 regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů 4 podle obr. 2, Úměrně velikosti signálu na vstupu 43 je generována výstupní frekvence proudu měniče frekvence 6 pomocí obvodu řízení frekvence 40, přičemž směr otáčení asynchronního motoru udává směrový komparátor 49.The output 33 of the frequency amplifier 3 is connected to the third input 43 of the current regulator with the control pulse generators 4 of FIG. 2. In proportion to the signal size at the input 43, the output frequency of the frequency converter 6 is generated by the frequency control circuit 40. directional comparator 49.

Výstup 44 z regulátoru proudu s generátory řídicích impulsů 4 je zapojen na první vstup 61 měniče frekvence 6 a stouží k řízení výstupní frekvence .střídavého* proudu měniče frekvence 6 pomocí proudového střídavé 68.The output 44 of the current regulator with the control pulse generators 4 is connected to the first input 61 of the frequency converter 6 and is used to control the output frequency of the alternating current of the frequency converter 6 by means of an alternating current 68.

Proudový střídač 68 a řízený usměrňovač 67 jsou součástí měniče frekvence 6. Na trcjfázový výstup 83 měniče frekvence 6 je zapojen asynchronní motor 8 s tachodynamem 7.The current inverter 68 and the controlled rectifier 67 are part of the frequency converter 6. An asynchronous motor 8 with tachodynamics 7 is connected to the three-phase output 83 of the frequency converter 6.

Kromě trojfázových motorů je možno· uvedeného- zapojení regulačních obvodů použít i pro· jiné víoeíázové asynchronní motory. Měnič frekvence může být přímý nebo- nepřímý a může být řešen pomocí tyristorů nebo· s použitím výkonových tranzistorů. Regulační obvody mohou být analogové nebo číslicové. S ohledem na přesnost měření rychlosti motoru a hodnotu skluzové frekvence je výhodná číslicová regulace rychlosti. Také ke snímání rychlosti motoru je možno použít i nepřímého* čidla rychlosti nebo snímání napětí asynchronního- motoru.In addition to three-phase motors, the above-mentioned control circuit connections can also be used for other multi-phase asynchronous motors. The frequency converter can be direct or indirect and can be solved by thyristors or by using power transistors. The control circuits can be analog or digital. Due to the accuracy of the engine speed measurement and the slip frequency value, digital speed control is preferred. An indirect speed sensor or asynchronous motor voltage sensing can also be used to sense the motor speed.

Claims

SUBJECT

Circuit for speed control of an asynchronous motor powered by a frequency converter, characterized in that η-a the first input (11) of the speed controller (1) is connected to the speed reference signal output and to the second input (12) a negative feedback from the output (71) and that the output (13) of the speed controller (1) is connected both to the input (21) of the load comparator (2) and to the first input (41) of the current regulator with control pulse generators (4), 22) the load comparator (2) is connected to the first amplifier input (31) (frequency (3)) and the second (32) frequency amplifier input (3) is connected to the tachodynamic output (71), where the output (33) of the invention The frequency (3) is connected to the third input (43) of the current regulator with control pulse generators (4), the outputs (44, 45) of the regulator, the current with control pulse generators (4) being connected to the input (61) for AC size control and the input (62) for controlling the output frequency of the frequency converter (6), the output (63) of the frequency converter being coupled to a current sensor (5) whose output (51) is connected to the other a current regulator input (42j) with control pulse generators (4), the asynchronous motor (8) being connected to the output (63) of the frequency converter (6) either directly or via the current sensor (5).

1 sheet of drawings