CS233471B1

CS233471B1 - Connection of control and control circuits of induction motor without speed sensor powered from frequency converter

Info

Publication number: CS233471B1
Application number: CS645682A
Authority: CS
Inventors: Michal Jurkovic; Frantisek Janis; Miroslav Vesely; Milan Zajac
Original assignee: Michal Jurkovic; Frantisek Janis; Miroslav Vesely; Milan Zajac
Priority date: 1982-09-06
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1985-03-14

Abstract

Zapojenie riefii stabilitu pohonu zavedeni·, signálu změny frekvencie svorkového napatia pri sagnách záťažnáho momentu do regulátora napatia. Tým sa dosiahne potřebná změna prúdu odpovedájúca zátěži. Při krátkodobých preťaženiach sa koriguje frekvencia prúdu tak, že je motor udržovaný na maximálnom momente pohonu.Connection of the drive stability by introducing the signal of the change in the frequency of the terminal voltage at the load torque sags into the voltage regulator. This achieves the necessary change in current corresponding to the load. In the event of short-term overloads, the current frequency is corrected so that the motor is maintained at the maximum drive torque.

Description

Vynález se týk· zapojenia riadiacich a regulačných obvodov meniča frekvencle pre reguláciu otáčok Indukčního motora bez snímača otáčok, ktorým sa zabezpečuje stabilita a kvalita regulácie otáčok pri náhlých změnách zátažného momentu a pri krátkodobou překročení momentu zvratu.The invention relates to the connection of control and regulation circuits of a frequency converter for speed control of an induction motor without a speed sensor, which ensures the stability and quality of the speed control during sudden load torque changes and short-term overturning torque.

Doslal známe zapojenie riadiacich a regulačných obvodov menlčov frekvencle s vnúteným prúdom bez použitia snímače otáčok v jednoduchých aplikáciach stabilizuji! amplitudu magnetického toku len reguláciou prúdu podTa odchylky medzi žladaným a svorkovým napátím indukčního motora. Stabilita pohonu s touto reguláciou je obmedzená. Ďalej je známe zapojenie, ktoré na základe vypočítaného sklzu z elektrických veličin motora, teda prúdu, nápátla, statorových odporov a rozptylu reguluje prúd a frekvenciu meniča. Tento zpfisob vyžaduje znalost parametrov motor· a je obvodovo náročný.It has known the wiring of internal and external frequency converter frequency inverters without the use of a speed sensor in simple applications! the amplitude of the magnetic flux only by regulating the current according to the deviation between the voltage to be controlled and the terminal voltage of the induction motor. The stability of the drive with this control is limited. Furthermore, a circuit is known which regulates the inverter current and frequency on the basis of a calculated slip from the electrical quantities of the motor, i.e. current, patch, stator resistances and scattering. This method requires knowledge of the motor parameters and is circumferentially demanding.

Vygžie uvedené nedostatky sú odstránené zapojením podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že výstup snímača napatia je zapojený na vstup prevodníka frekvencia-napatie, ktorého výstup je zapojený na invertujúci vstup rczdielového člena. Jeho neinvertujúcl vstup je přepojený so vstupom prevodníka napátie-frekvencia a jeho výstup je zapojený na neinvertujúcl vstup rozdielového člena cez spínač, ktorého ovládací vstup je zapojený z výstupu komparátora minimálněj riadiacej frekvencle, ktorého vstup je přepojený so vstupom tvarovača poměru napátie-frekvencia. Výstup rozdielového člena je zapojený na jeden vstup násobičky, ktorej druhý vstup je zapojený k výstupu regulátore napatia so zarážkou a jej výstup je zapojený na vstup prepínača polarity a súčasné na vstup opravného integrátora, ktorého výstup je zapojený na invertujúci vstup rozdielového člena. Vstup snímač· napatia je zapojený na vstup striedača a jeho výstup je zapojený na vstup komparátor·, ktorého výstup je zapojený na ovládací vstup prepínača polarity, ktorého výstup jo zapojený na jeden vstup súčtového člena, ktorého druhý vstup je zapojený z výstupu děličky a ktorého výstup je zapojený na vstup regulátora napátia.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the circuit according to the invention, which is characterized in that the output of the voltage sensor is connected to the input of the frequency-voltage converter, the output of which is connected to the inverting input of the resistor member. Its non-inverting input is coupled to the voltage-frequency converter input and its output is coupled to the non-inverting differential member input via a switch whose control input is connected from the comparator output of the minimum control frequency whose input is coupled to the voltage-frequency ratio shaping input. The output of the differential member is connected to one input of the multiplier, the other of which is connected to the output of the voltage regulator with a stop and its output is connected to the input of the polarity switch and simultaneously to the input of the repair integrator. The input voltage sensor is connected to the inverter input and its output is connected to the comparator input, whose output is connected to the polarity switch control input, whose output is connected to one summation input, the other input is connected to the divider output and whose output it is connected to the input of the voltage regulator.

Heraná frekvenci· snímaného svorkového napatia sa porovnává so žiadanou frekvenciou a ich rozdiel v závislosti od zátažného prúdu meniča prostredníctvom násobičky a podTa polarity zátažného momentu aotora sletovaného snímáčom a komparátorom napatia medziobvodu, cez analogový přepínač koriguje žladanú hodnotu vstupu regulátora napátia. Zapojenie sa uvádza do činnosti až pri překročení minimálnej riadiacej frekvencle, pri ktorej svorkové napátie motor· má dostatočnú úroveň.The sensed frequency of the sensed terminal voltage is compared to the desired frequency and their difference depending on the inverter's load current via the multiplier and the polarity of the motor's torque applied to the encoder and the DC link voltage comparator via an analog switch. The wiring is only activated when the minimum control frequency is exceeded at which the motor's terminal voltage is sufficient.

Zapojenie podTa vynálezu zabezpečuje rýchlu změnu prúdu meniča pri změnách zataženi· a při dosiahnuti maximálnej. hodnoty žladaného prúdu kerekciu zadávanej frekvencle. Tým sa zabezpečuje udrženle sklzu motora v dovolených medzlach. Zapojenie používá jednoduché obvody, nie je nutné poznat prosné parametre použitého motora, frekvencle meniča je nezávislá od zmlen zátaže až do prúdováho ohraničenia, čím sa získává pohon s tvrdou otáčkovou charakteristikou. Na motore nie je potřebné instalovat snímač otáčok, magnetického toku, teploty a podobné.The connection according to the invention ensures a rapid change of the converter current when the load changes and when the maximum is reached. values of the setpoint current, the correction of the entered frequency. This ensures that the engine slip is kept within the permissible gaps. The wiring uses simple circuits, it is not necessary to know any of the parameters of the motor used, the frequency converter is independent of load variation up to the current limit, thus obtaining a drive with a hard speed characteristic. It is not necessary to install a speed, magnetic flux, temperature, etc. sensor on the motor.

Na pripojenom výkrese je bloková schéma zapojenia meniča frekvencle a indukčným motorem a riadlacimi a regulačnými obvodmi. Výstup riadeného usměrňovače 1 je cez filtračnú tlmivku 2 a snímač prúdu 2 zapojený na vstup striedača prúdu 1, ktorého výstup je zapojený na Vstup indukčního motora 4« Výstup snímač· prúdu 2 3* zapojený na invertujúci vstup rozdielového člena 15, ktorého výstup je zapojený na vstup regulátora prúdu a jeho neinvertujúcl vstup je zapojený z výstupu regulátora napátia·20 cez zarážku 1 9. Výstup regulátora prúdu 11 je zapojený na vstup fázového riadenie 6., ktorého výstup je zapojený no riadiaci vstup riadeného usmerňoveča J_. Vstup snímače napátia 10 je zapojený na výstupné svorky striadača prúdu 1 s jeho výstup je zapojený na vstup usměrňovače 30 e vstup pravodníke frekvencie-nepátie 14. ^ř The attached drawing is a block diagram of the frequency converter and induction motor wiring and control and control circuits. The output of the controlled rectifier 1 is connected via a filter choke 2 and a current sensor 2 to the input of the current inverter 1, the output of which is connected to the input of the induction motor 4. the input of the current regulator and its non-inverting input is connected from the output of the voltage regulator 20 via the stop 19 9. The output of the current regulator 11 is connected to the input of the phase control 6 whose output is connected but the control input of the controlled rectifier. Input of the voltage 10 is connected to the output terminals of an AC power controller current of the output 1 is connected to the input of the rectifier 30 e-frequency input pravodníke not one 14 ^°

Výstup usmerňoveča 30 je zapojený cez invertujúci vstup rozdielového člena 29 na delený vstup děličky 25, ktorej výstup je cez súčtcvý člen 23 zapojený na vstup prepínača 22, ktorého prvý výstup je zapojený na vstup regulátora napátia 20. Výstup zadávacieho člena 27The output of the rectifier 30 is connected via the inverting input of the differential member 29 to the divided input of the divider 25, the output of which is connected via the summation member 23 to the input of the switch 22, the first output of which is connected to the input of the voltage regulator 20.

23347.23,347th

je eez nelnvertujúei vstup rozdielového Siena 26 zapojený ná deliael vstup deličky 25. vstup převodník* napátie-frekvencia J, nelnvertujúei vstup súčtového člena JJ, vstup tvarovača poměru napátie-frekvencia 32 a vstup komparétora minimélnej riadiacej frekvencie JJ. Výstup prevodníka napatie-frekvencia 2 je zapojený na riadiaci vstup striedača prúdu 2· Výstup prevodníka frekvencia-napátie 14 je cez invertujúci vstup rozdielového člena 13 a cez spínač 12 zapojený na nelnvertujúei vstup rozdielového člena 16, ktorého výstup je zapojený na jeden vstup násobičky 17. pričorn jej druhý vstup je zapojený z výstupu regulátora nepetie 20 so zarážkou JJ. Výstup násobičky 17 je zapojený na vstup opraveného integrátora 18. ktorého výstup je zapojený na invertujúci vstup rozdielového člena 16. Výstup násobičky 17 je taktiež zapojený cez přepínač polarity 21 na vstup súčtového člena 2j. Vstup snímača napátia £ je zapojený zo vstupných svoriek strledača prúdu 2 a jeho výstup cez komparétor J je zapojený na ovlédacie vstupy prepínačov polarity 21 a 28. Výstup komparétora minimélnej riadiacej frekvencie 33 je zapojený na ovlédacie vstupy spínačov 2£ a Í2. Druhý výstup prepínača 22 je zapojený cez spínač 24 na vstup prepínača polarity 2£, ktorého výstup je zapojený na vstup regulátora preťaženia 21» ktorého výstup je cez zarážku 21 zapojený na invertujúci vstup rozdielového člena 26.the differential input 26 is connected to the divider input 25, the voltage-frequency converter J input, the non-summation input JJ input, the voltage-frequency ratio former input 32, and the minimum control frequency comparator input JJ input. The output of the voltage-frequency converter 2 is connected to the control input of the inverter 2. The output of the frequency-voltage converter 14 is via the inverting input of the differential member 13 and via the switch 12 connected to the non-inverting input of the differential member 16. while its second input is connected from the output of the controller 20 does not stop with a stop 11. The output of the multiplier 17 is connected to the input of the repaired integrator 18, the output of which is connected to the inverting input of the differential member 16. The output of the multiplier 17 is also connected via the polarity switch 21 to the input of the summation member 2j. The input of the voltage sensor 8 is connected from the input terminals of the current detector 2 and its output via the comparator J is connected to the control inputs of the polarity switches 21 and 28. The comparator output of the minimum control frequency 33 is connected to the control inputs of the switches 26 and 12. The second output of the switch 22 is connected via a switch 24 to the input of the polarity switch 26, the output of which is connected to the input of the overload controller 21, whose output is connected via the stop 21 to the inverting input of the differential member 26.

Výstup zarážky 12 je zapojený na prvý ovládací vstup prepínača 22 a výstup zarážky 21 na druhý ovládací Vstup prepínača 22.The output of the stop 12 is connected to the first control input of the switch 22 and the output of the stop 21 to the second control input of the switch 22.

Členom 27 je určená zadávacia frekvencie 22» od ktorej sa odčítá v rozdielovom člene 26 korekčná frekvencia z regulátora preťaženia 31 s obmedzovačom 34. Výstup z rozdielového člena 26 je riadiaca frekvencia 21» Ktoré cez převodník napatie-frekvencia 2 určuje okamžiky prepínania prúdu strledača 2» ^oez tvarovač poměru napátie frekvencia 32 a rozdielový člen 29 vytvára regulačnú odchýlku žiadaného a svorkového napátia 36. Této rogulačná odchýlka je delené v deličke 25 rladišcou frekvenciou 21 a k výsledku je připočítaný v súčtovom člene 23 signál z regulačných obvodov spracovévajúcich rozdiel riadiacej frekvencie 37 a meranej frekvencie 38 svorkového napátia snímaného snímačom 10. opracovaného převodníkem frekvencia-napátie 14. Rozdiel získaný v rozdielovom člene 12, ktorého výstup je rozpínaný spínačem J2, ovládaným z komparétora minimélnej riadiacej frekvencie 33.The input 27 is determined by the member 27 from which the correction frequency is subtracted in the differential member 26 from the overload controller 31 with the limiter 34. The output of the differential member 26 is the control frequency 21 ». ^{The frequency} ratio former 32 and the differential member 29 create a control deviation of the desired and terminal voltages 36. This control deviation is divided in the divider 25 by the frequency of the frequency 21 and the result is added in the summation 23 the control circuit processing the frequency 38 of the terminal voltage sensed by the transducer 10 processed by the frequency-voltage converter 14. The difference obtained in the differential member 12, the output of which is expanded by a switch 12 operated from a comparator of the minimum control frequency 33.

Rozdiel frekcencií prechádza rozdielovým členom 16 do násobičky 17 so žiadanou hodnotou prúdu menlča 22» ktorej výstup je spojený cez přepínač polarity 21 do vyžile uvedeného súčtového člena 23. Výstup násobičky JJ je súčasne spojený cez opravný integrátor 18 do rozdielového člena 12· Výstup snímača svorkového napátia 10 je súčasne cez usměrňovač 22 vedený do rozdielového člena 29 za účelom vytvorenia regulačnej odchýlky 22· Výstup súčtového člena 22 regulačných odchýlok je vedený do prepínača 22. ktorého poloha jo ovládaná zarážkami 19 a 24 tak, že pri žiadanom prúde menlča 35 menžom ako maximálny dovolaný přepínač 22 spája výstup snímacieho člena 23 na vstup regulátora napátia 20 a pri dosiahnutí maximálneho žiadaného prúdu 35 daného zarážkou 19 přepne přepínač 22 výstup suaačného člena 23 cez spínač 24 a přepínač polarity 28 na vstup preťažovacieho regulátora 31. Spínač 24 je ovládaný komparátorom minimálnej riadiacej frekvencie 33. Přepínač^ polarity 21 a 28 sú ovládané výstupom komparétora J kontrolujúceho polaritu výstupu snímača vstupného napátia strledača. Přepínač 22 odopne vstup 24 pri naběhnutí výstupu 31 na zarážku nulovej hodnoty, žiadané hodnota prúdu menlča 35 je spracované běžným zapojením regulátora prúdu 11. Opravný integrátor 18 koriguje nepřesnost súbehu prevodníkov frekvencia-napátie 14 a napátie-frekvencia J na základe požiadavky nulovej regulačnej odchýlky medzi riadiacou frekvenciou menlča 37 a meranou frekvenciou 36. Chyba súbehu by sposobila chybu v regulécii magnetického toku indukčného motore (4). *The difference in frequency passes through the differential member 16 into the multiplier 17 with the desired value of the inverter current 22 ', the output of which is connected via the polarity switch 21 to the amplified summing member 23. The output of the multiplier 11 is simultaneously connected via the integrator 18 to the differential member 12 10 is simultaneously led through a rectifier 22 to a differential member 29 to produce a control deviation 22. The output of the control deviation sum member 22 is conducted to a switch 22 whose position is controlled by stops 19 and 24 so that at the desired current less than 35 the switch 22 connects the output of the sensing member 23 to the input of the voltage regulator 20 and when the maximum desired current 35 given by the stop 19 is reached, the switch 22 switches the output of the drying member 23 through the switch 24 and the polarity switch 28 to the input of the overload regulator 31. controlled by the minimum control frequency comparator 33. The polarity switch 21 and 28 are controlled by the output of the comparator J checking the polarity of the output of the detector input voltage sensor. The switch 22 de-energizes the input 24 when the output 31 reaches the zero stop, the current setpoint of the inverter 35 is processed by the current wiring of the current regulator 11. The repair integrator 18 corrects the inaccuracy of the frequency-voltage 14 and voltage-frequency converters. at the control frequency of the chopper 37 and the measured frequency 36. The overlap error would cause an error in the regulation of the magnetic flux of the induction motor (4). *

V zapojení podTa vynálezu je možné použit miesto meranej frekvencie 38 .svorkového napátia signál zo snímača otáčok rotora.In the circuit according to the invention, a signal from the rotor speed sensor can be used instead of the measured voltage 38 of the terminal voltage.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

1. Connection of control and regulation circuits of an induction motor without a speed sensor supplied by a frequency converter consisting of a controlled rectifier with a current sensor, a divider, a current regulator and a phase control, a DC link with a filter choke and an independent frequency converter - a frequency converter, a voltage sensor, a rectifier, a voltage-frequency ratio former, a divider, a divider and a voltage regulator and a stop, characterized in that the output of the voltage sensor (10) is connected to the input of the frequency-voltage converter (14). connected to the inverting input of the divider (13), its non-inverting input being coupled and connected to the voltage converter * frequency (9) and its output is connected to the inverting of the diverting element (16) via a switch (12) connected to the output of the camera and of the non-linear frequency (33), the vitup of which is coupled to the input * of the voltage-frequency ratio modifier (32), wherein the output of the divider (16) is connected to one multiplier input (17) the voltage (20) and the bar (19) and its output are connected to the input of the polarity switch (21) and at the same time to the input of the repair integrator (18) whose output is connected to the input of the roadside member (16). 8) are connected to the input of the inverter (3) and its output is connected to the input of the camera (7), the output of which is connected to the control input of the polarity switch (21), the output of which is connected to one input of the summation member (23) the input is connected from the output of the divider (25) and whose output is connected to the input of the voltage regulator (20).

2. The circuit according to claim 1, characterized in that the output of the voltage regulator stop (19) is connected to a first control input of a switch (22), the second control input of which is connected to a stop (34) of the overload regulator (31). whose output is connected to the non-inverting input of the divider (26) whose non-inverted input is connected to the input member (27) and whose output is connected to the input of the squeege-frequency ratio former (32), a switch input (22) whose first output is connected to the input of the voltage regulator (20) and a second output is connected to the polarity switch input (28) via a switch (24) whose control input is connected to the comparator output of the minimum control frequency (33) while the control input of the polarity switch (28) is connected to the output of the comparator (7) and its output is connected to the input of the overload controller (31) .