PL199627B1 - Układ sterowania przemiennika częstotliwości z falownikiem prądu zasilającego silnik indukcyjny - Google Patents

Abstract

Układ, zawiera tor regulacji amplitudy prądu oraz tor regulacji częstotliwości prądu przemiennika, przy czym tor regulacji amplitudy prądu zawiera regulator prądu (7), który jest połączony poprzez sterownik (6) z prostownikiem (4) przemiennika, a poprzez regulator strumienia magnetycznego (8) z zadajnikiem strumienia magnetycznego (9) oraz poprzez sumator(10) z układami pomiarowymi prądów przewodowych na wejściu przemiennika, a drugie wejście regulatora strumienia (8) jest połączone z wyjściem (Wy2) bloku pomiarowego (12). Tor regulacji częstotliwości prądu przemiennika zawiera natomiast regulator (14) strumienia czynnego lub prądu czynnego, który jest połączony poprzez regulator częstotliwości (15) z zadajnikiem częstotliwości (16), oraz z wyjściem (Wy1) bloku pomiarowego (12), którego wejścia są podłączone do układów pomiarowych napięć fazowych (18) i prądów przewodowych (19) silnika indukcyjnego (1) włączonych na wyjściu falownika prądu (2), natomiast wyjście regulatora (14) strumienia czynnego lub regulatora prądu czynnego połączone jest poprzez układ sterownika (13) z falownikiem prądu (2) i z drugim wejściem regulatora częstotliwości (15). Układ charakteryzuje się tym, że zawiera blok kształtowania sygnału prądu (17), którego wejście połączone jest z trzecim wyjściem (Wy3) znanego bloku pomiarowego (12), a wyjście jest połączone z drugim wejściem pomiarowy

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania przemiennika częstotliwości z falownikiem prądu zasilającego silnik indukcyjny, znajdujący zastosowanie w przemysłowych układach napędowych.

Znany z patentu nr 144 010 układ zawiera blok obliczania błędu strumienia, którego jedno wejście jest połączone z wyjściem bloku kształtowania strumienia, a drugie wejście bloku obliczania błędu strumienia jest połączone z blokiem pomiaru strumienia rzeczywistego, który łączy się również z jednym z wejść bloku wypracowania ograniczeń. Natomiast wyjście bloku obliczania błędu strumienia jest połączone z kolejnym wejściem bloku wypracowania ograniczeń i z wejściem regulatora strumienia, którego wyjście jest połączone z blokiem sterowania przekształtnika. Jedno wejście bloku kształtowania strumienia jest połączone z potencjometrycznym zadajnikiem strumienia, a drugie z wyjściem regulatora strumienia czynnego, które łączy się również z blokiem sterowania falownika i z jednym z wejść sumujących regulatora częstotliwości. Wejście ograniczające regulatora częstotliwości jest połączone z wyjściem bloku wypracowania ograniczeń, a drugie wejście sumujące z potencjometrycznym zadajnikiem częstotliwości. Wyjście regulatora częstotliwości jest połączone z jednym z wejść regulatora strumienia czynnego, którego drugie wejście jest połączone z blokiem pomiarowym strumienia czynnego. Kolejne dwa wejścia bloku wypracowania ograniczeń są połączone: jedno z blokiem pomiaru prądu rzeczywistego, a drugie z potencjometrycznym zadajnikiem ograniczeń.

W znanym z literatury (J. Cholewka, A. Dziadecki, J. Grzegorski, J. Skotniczny: Układ napędowy z silnikiem asynchronicznym zasilanym z falownika prądu. Przegląd Elektrotechniczny 8-9/1983, str. 353) układzie sterowania silnik asynchroniczny jest zasilany z sieci zasilającej poprzez przemiennik częstotliwości utworzony z szeregowo połączonych: prostownika, obwodu pośredniczącego zawierającego dławik oraz falownika prądu. Prostownik przemiennika jest połączony poprzez układ sterowania prostownika i regulator strumienia magnetycznego z zadajnikiem strumienia magnetycznego, a do wejścia układu sterowania prostownika są podłączone trzy układy pomiarowe prądu fazowego zainstalowane na wejściu prostownika. Falownik prądu przemiennika jest połączony poprzez układ sterowania falownika, regulator prądu czynnego i regulator częstotliwości z zadajnikiem częstotliwości, przy czym do węzła sumacyjnego regulatora częstotliwości podłączone jest również wyjście regulatora prądu czynnego, którego węzeł sumacyjny jest połączony z jednym wyjściem bloku pomiarowego, którego drugie wyjście jest połączone z węzłem sumacyjnym regulatora strumienia magnetycznego w torze regulacji prądu silnika oraz z wejściami ograniczającymi regulatora częstotliwości. Natomiast do wejść bloku pomiarowego podłączone są odpowiednio dwa układy pomiarowe prądów przewodowych i trzy układy pomiarowe napięć fazowych zainstalowane na wyjściu falownika.

Układ, według wynalazku, w którym silnik indukcyjny jest zasilany z sieci zasilającej poprzez przemiennik częstotliwości wyposażony w falownik prądu, który jest połączony poprzez dławik z prostownikiem zawiera tor regulacji amplitudy prądu oraz tor regulacji częstotliwości prądu przemiennika. Tor regulacji amplitudy prądu zawiera regulator prądu, którego wyjście jest połączone poprzez układ sterownika prostownika z zaworami prostownika przemiennika, a jedno wejście regulatora prądu połączone jest poprzez regulator strumienia magnetycznego z zadajnikiem strumienia magnetycznego, zaś wejście pomiarowe regulatora prądu jest połączone poprzez sumator z układami pomiarowymi prądów przewodowych na wejściu przemiennika, ponadto drugie wejście regulatora strumienia jest połączone z jednym wyjściem bloku pomiarowego. Tor regulacji częstotliwości prądu przemiennika zawiera natomiast regulator strumienia czynnego lub regulator prądu czynnego, a jedno wejście regulatora strumienia czynnego lub regulatora prądu czynnego jest połączone poprzez regulator częstotliwości z zadajnikiem częstotliwości, a drugie wejście regulatora strumienia czynnego lub regulatora prądu czynnego jest połączone z drugim wyjściem bloku pomiarowego, którego wejścia są podłączone do układów pomiarowych napięć fazowych i prądów przewodowych silnika indukcyjnego włączonych na wyjściu falownika prądu. Wyjście regulatora strumienia czynnego lub regulatora prądu czynnego połączone jest poprzez układ sterownika falownika z zaworami falownika prądu przemiennika oraz z drugim wejściem regulatora częstotliwości. Układ, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera blok kształtowania sygnału prądu, którego wejście połączone jest z trzecim wyjściem znanego bloku pomiarowego, a wyjście jest połączone z drugim wejściem pomiarowym znanego regulatora strumienia magnetycznego.

Rozwiązanie, według wynalazku, zapewnia w prosty sposób stabilną pracę napędu w takich stanach, gdy chwilowe wartości napięć silnika przekraczają chwilowe wartości napięć na kondensatorach komutacyjnych falownika prądu przemiennika częstotliwości, a prąd zasilający silnik na wyjściu

PL 199 627 B1 przemiennika częstotliwości ma wartość mniejszą od prądu na jego wejściu. Ponadto stwarza korzystniejsze warunki pracy dla izolacji elektrycznej uzwojeń napędzanego silnika, a tym samym dodatkowo wpływa na zmniejszenie jego awaryjności.

Układ, według wynalazku, uwidoczniony jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu.

Układ, według wynalazku, zawiera przemiennik częstotliwości zasilający silnik indukcyjny 1, którego falownik prądu 2 jest połączony poprzez dławik 3 i prostownik 4 z siecią zasilającą 5 oraz zawiera tor regulacji amplitudy prądu oraz tor regulacji częstotliwości prądu przemiennika, przy czym tor regulacji amplitudy prądu zawiera regulator prądu 7, którego wyjście jest połączone poprzez układ sterownika 6 prostownika 4 z zaworami prostownika 4 przemiennika, a wejście zadające regulatora prądu 7 połączone jest poprzez regulator strumienia magnetycznego 8 z zadajnikiem strumienia magnetycznego 9. Wejście pomiarowe regulatora prądu 7 połączone jest poprzez sumator 10 z układami pomiarowymi prądów przewodowych 11 włączonymi na wejściu prostownika 4. Ponadto drugie wejście regulatora strumienia magnetycznego 8 jest połączone z wyjściem Wy2 bloku pomiarowego 12. Natomiast tor regulacji częstotliwości prądu przemiennika zawiera regulator strumienia czynnego 14, którego wyjście jest połączone poprzez układ sterownika 13 falownika 2 z zaworami falownika prądu 2 przemiennika, zaś jedno wejście regulatora strumienia czynnego 14 jest połączone poprzez regulator częstotliwości 15 z zadajnikiem częstotliwości 16, a jego wejście pomiarowe jest połączone z drugim wyjściem Wy1 bloku pomiarowego 12, którego trzecie wyjście Wy3 jest połączone z drugim wejściem pomiarowym regulatora strumienia 8 poprzez blok kształtowania sygnału prądu 17. Wejścia bloku pomiarowego 12 są podłączone odpowiednio do układów pomiarowych napięć fazowych 18 i prądów przewodowych 19 silnika indukcyjnego 1 włączonych na wyjściu falownika prądu 2. Ponadto wyjście regulatora strumienia czynnego 14 połączone jest z drugim wejściem regulatora częstotliwości 15.

Działanie układu według rozwiązania polega na tym, że w bloku pomiarowym 12 na podstawie mierzonych chwilowych wartości napięć fazowych i prądów przewodowych silnika indukcyjnego 1 zasilanego z przemiennika częstotliwości są wytwarzane sygnały proporcjonalne do strumienia magnetycznego i prądu zasilającego silnik 1 oraz strumienia magnetycznego czynnego. Sygnał proporcjonalny do strumienia magnetycznego oraz sygnał proporcjonalny do sygnału prądu, są podawane odpowiednio do kolejnych wejść proporcjonalno-całkującego regulatora strumienia magnetycznego 8, przy czym pierwszy z nich podawany jest bezpośrednio, a drugi sygnał poprzez blok kształtowania sygnału prądu 17. W regulatorze strumienia magnetycznego 8 następuje porównanie sygnałów pomiarowych ze sygnałem zadanym strumienia, a na jego wyjściu otrzymywany jest sygnał zadanego prądu przemiennika. Blok kształtowania sygnału prądu 17 stanowi szeregowy dwójnik RC. Wartość pojemności i rezystancji bloku 17 dobiera się, tak, że ich iloczyn jest w przybliżeniu równy iloczynowi wartości rezystancji i pojemności w sprzężeniu regulatora strumienia 8 i jednocześnie wartość rezystancji w bloku kształtowania sygnału prądu 17 jest kilkukrotnie mniejsza od wartości rezystancji w sprzężeniu regulatora strumienia 8. Sygnał wyjściowy regulatora strumienia 8, czyli sygnał zadanego prądu, jest następnie porównywany w regulatorze prądu 7 z sygnałem otrzymanym z wyjścia sumatora 10. Regulator prądu 7 na podstawie dołączonych sygnałów daje na swoim wyjściu sygnał, służący w układzie sterownika 6 prostownika 4 do odpowiedniego wysterowania tyrystorów prostownika 4. Trzeci z sygnałów, otrzymywany z bloku pomiarowego 12, czyli sygnał strumienia czynnego, jest wykorzystywany w torze regulacji częstotliwości prądu przemiennika, do wysterowania zaworów jego falownika 2 dla utrzymania częstotliwości prądu wyjściowego falownika 2 i wynikającej z niej prędkości obrotowej silnika 1 na zadanym poziomie.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ sterowania przemiennika częstotliwości z falownikiem prądu zasilającego silnik indukcyjny, którego falownik prądu jest połączony poprzez dławik i prostownik z siecią zasilającą, a zawierający tor regulacji amplitudy prądu oraz tor regulacji częstotliwości prądu przemiennika, przy czym tor regulacji amplitudy prądu zawiera regulator prądu, którego wyjście jest połączone poprzez układ sterownika prostownika z zaworami prostownika przemiennika, a jedno wejście regulatora prądu połączone jest poprzez regulator strumienia magnetycznego z zadajnikiem strumienia magnetycznego, zaś wejście pomiarowe regulatora prądu jest połączone poprzez sumator z układami pomiarowymi prądów przewodowych na wejściu przemiennika, ponadto drugie wejście regulatora strumienia jest

   PL 199 627 B1 połączone z jednym wyjściem bloku pomiarowego, natomiast tor regulacji częstotliwości prądu przemiennika zawiera regulator strumienia czynnego lub regulator prądu czynnego, zaś jedno wejście regulatora strumienia czynnego lub regulatora prądu czynnego jest połączone poprzez regulator częstotliwości z zadajnikiem częstotliwości, a drugie wejście regulatora strumienia czynnego lub regulatora prądu czynnego jest połączone z drugim wyjściem bloku pomiarowego, którego wejścia są podłączone do układów pomiarowych napięć fazowych i prądów przewodowych silnika indukcyjnego włączonych na wyjściu falownika prądu, natomiast wyjście regulatora strumienia czynnego lub regulatora prądu czynnego połączone jest poprzez układ sterownika falownika z zaworami falownika prądu przemiennika oraz z drugim wejściem regulatora częstotliwości, znamienny tym, że zawiera blok kształtowania sygnału prądu (17), którego wejście połączone jest z trzecim wyjściem (Wy3) znanego bloku pomiarowego (12), a wyjście jest połączone z drugim wejściem pomiarowym znanego regulatora strumienia magnetycznego (8).