SU1037406A1

SU1037406A1 - Frequency controlled electric drive

Info

Publication number: SU1037406A1
Application number: SU823415102A
Authority: SU
Inventors: Станислав Гиршевич Забровский; Григорий Бенционович Лазарев; Владимир Михайлович Черепанин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1983-08-23

Abstract

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный цвигатепь, поспецоватепьно включенные управп емый выпр митель, автономный инвертор. .тока, выходом пСЬключенный к асинхронному двигателю , датчики тока и скорости, вы ходы которых соединены с первыми входами соответственно регул тора тока и р&amp;гуп тора скорости, и сумматор, выход регул тора скорости подключен к второму входу регул тора тока через BcnoMtv гательный выпр митель, а выход регу л тора тока - к управл емому входу выпр мител , отличающийс тем,, что, с целью упрощени и повышени точности поддержани режима работы асинхронного двигател в зоне минимума потерь, в него ввеаен интех. ратор с однопоп рным выходом и иньв(тирующим и неинвертирующим входам .упра)л емый перекпючатель,нупь-орган и блок отно шени напр жени и частоты,а сумматор выполнен с инвертирующим и неинверти- рующим входами, причем вход блока отношени напр жени и частоты со динен с выходом автономного инверторного тока, к управл ющему входу которого подключен однопоп рный выхоц (Л интегратора, а инвертирующий и неинвертирующий входы указанного интеграт ч а соединены с выходами управл емого переключател , основной вход которого соединен с выходом сумматора, к неинвертирующему входу которого подключен выход блока отношени напр жени о : и частоты, а к инвертирующему - выход датчика тока, выход регул тора скорости соединен с входом нуль-органа, выход 4;ib которого подключен к управл ющему о вхоцу переключател . О)A FREQUENCY-ADJUSTABLE ELECTRIC DRIVE containing an asynchronous drive, a close-connected controlled rectifier, a stand-alone inverter. .current output PSC connected to the induction motor, current and speed sensors, outputs of which are connected to the first inputs of the current regulator and p & speed hup, respectively, and the adder, the output of the speed regulator is connected to the second input of the current regulator through BcnoMtv a rectifier and the output of the current controller to the controlled input of the rectifier, characterized in that, in order to simplify and improve the accuracy of maintaining the operation mode of the induction motor in the zone of minimum losses, it introduces the intex. rator with single-pin output and yin (tiuyuyu and non-inverting inputs. controllable) lemmed reloader, nup-organ and voltage and frequency ratio block, and the adder is made with inverting and non-inverting inputs, and the voltage ratio and frequency ratio input of the unit is connected to the output of an autonomous inverter current, to the control input of which a single-pin output is connected (L of the integrator, and the inverting and non-inverting inputs of the specified integrat are connected to the outputs of the controlled switch, the main input of which is connected to the output of the adder, to the non-inverting input of which the output of the voltage ratio unit is about: and frequency, and to the inverting input is the output of the current sensor, the output of the speed regulator is connected to the input of the zero-body, output 4; ib of which is connected to the control switch. ABOUT)

Description

Иаобр&еви в от рс гго к эпектротв« нике, в чаогности к э ектропривоцу с асинхрокнымн {хшгатегшмв. Иэввоте частотно-регулируемый эпектропрнвоц, содержащий упраышемый выпр митель, автономный инвертор тока , асинхронный цннпгатеггь, датчики тока , напр жени и скорости, а также регул тор тока с блоком токоогранич НИН и регул тор скорости В данном элёктропрйвоце реализуетс закон частотного управлени асинкрони ным двигателем U Сt-const с помощью положитеггьной обратной св зи между напр жением цвигатеп и частотой и вертора (выход датчика напр жени подключен к управл ющему вкоду авто цомного инвертора тока). Недостатками этого эпектро фивода вл ютс неоптимальный при переменн нагрузке закон частотного управлени и невозможность рекуперативного тормо жени , так как наличие указанной положительной обратной св зи между Hanps жением двигател и частотой инвертора приводит к неустойчивости привода при переходе двигател в генераторный режим, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае мому результату вл етс асинхронный электропривод с частотно-токовым упр лением, содержащий асинхронный двигатель к посгтедовательно соединенные управл емый выпр митеиь, автономный инвертор 2 тока,выходом подключен-. ный к асинхронному двигателю, датчики тока и скорости функциональный преобразователь S а также регул торы тока и скорости 2 . Регул тор скорости представл ет собой усилитель-ограничитель, который через вспомогательный выпр митель соединен с входом регул тора тока, воздействующего на управл емый выпр$ь митель. Частота инвертора определ ет с как сумма сигналов датчика скорост и выходного сигнала усилител нограничител . Недостаток такого привода - низка точность поддержани режима двигател в зоне минимума потерь, особенно при мощност х от 1000 кВт и выше. Это обусловлено относительно малыми значени ми скольжени мощных двигателей {0,5 - 0,8%), вследствие чего усилитель-ограничитель, функциональный преобразователь и датчик скорости должны обладать точностью не ниже 6 0,05 - 0,08, что технически трудно осуществимо и требует применени спениальнык сложных цифровых устройств. Указа шое обсто тельство практически исключает возможность применени известного асинхронного электропривода с чао-, тотно-токовым управлением при мощнооти 1000 кВт и выше. Цель изобретени - упрощение и повышение точности поддержани режима работы двигател в зоне минимума потерь . Поставленна цепь достигаетс тем, что в частотно-регулируемый электропривод содержащий асинхронный двигатель , последовательно включенные управл емый выпр митель, автономный инвертор тока, выходом подключенный к асинхронному двигателю, датчики тока и скорости, выходы которых соединены с первыми входами соответственно регул тора тока и скорости, сумматор , выход которого св зан с управл ющим входом автономного инвертора тока, причем выход регул51тора скорости подключен к второму входу регул тора тока через вспомогательный выпр митель , а выход регул тора тока - к управл ющему входу управл емого выр мител , дополнительно снабжен интегратором с однопол5фным выходом, инвертирующим и неинвершрующим входами, управл емым переключателем, нуль-органом и блоком отношени напр жени и частоты, при этом сумматор выполнен с инвертирующим и неинверт рующим входами, вход блока отношени напр жени и частоты соединен с выходом автономного инвертора тока, к управл ющему входу которого подключен выход интегратора с одаопол рным выходом , а инвертирующий и неинвертирующий его входы соединены с выходами управл емого переключател , основной вход которого соединен с выходом сумматора, к неинвертирующему входу которого подключен выход блока отношени напр жени и частоты, а к инвертирующему - выход датчика тока, выход регул тора скорости соединен с входом нуль-органа, выход которого подключен к управл ющему входу переключател . На чертеже представлена схема предлагаемого частотно-регулируемого электропривода . Вход управл емого выпр мител 1 предназначен цл подключени к питающейIaobr & evi in from rggo to an electric field, in a cognitive way to an electric man with asynchronous {hggategsmv. A variable frequency drive with an adjustable rectifier, a standalone current inverter, an asynchronous power generator, current sensors, voltages and speeds, as well as a current controller with a NIN current limiter and a speed regulator. Сt-const with the help of positive feedback between tsvigatep voltage and frequency and inverter (the output of the voltage sensor is connected to the control cable of the automatic current inverter). The disadvantages of this spectrometry are the non-optimal under variable load law of frequency control and the impossibility of regenerative braking, since the presence of the specified positive feedback between the engine Hanps and the frequency of the inverter leads to the instability of the drive when the motor goes into the generator mode, Closest to the proposed technical essence and achievable result is an asynchronous electric drive with frequency-current control, which contains an asynchronous motor to be sequenced no connected controllable rectifying MIT, standalone AC inverter 2, the connected output. to the asynchronous motor, current and speed sensors, functional converter S as well as current and speed regulators 2. The speed regulator is a limiting amplifier, which is connected to the input of a current regulator acting on a controlled rectifier through an auxiliary rectifier. The frequency of the inverter is defined as the sum of the speed sensor signals and the output signal of the amplifier. The disadvantage of such a drive is that the accuracy of maintaining the engine mode in the zone of minimum losses is low, especially at powers of 1000 kW and above. This is due to the relatively small slip values of powerful motors (0.5–0.8%), as a result of which the amplifier-limiter, functional converter and speed sensor must have an accuracy not lower than 6 0.05–0.08, which is technically difficult and requires the use of splenic complex digital devices. This circumstance virtually excludes the possibility of using a well-known asynchronous electric drive with a current-current control with a power of 1000 kW and more. The purpose of the invention is to simplify and improve the accuracy of maintaining the engine operating mode in the zone of minimum losses. The supplied circuit is achieved by the fact that a variable-frequency electric drive containing an asynchronous motor, a sequentially connected controlled rectifier, an autonomous current inverter, an output connected to an asynchronous motor, current and speed sensors, whose outputs are connected to the first inputs of the current regulator and speed, respectively, an adder, the output of which is connected to the control input of the autonomous current inverter, the output of the speed regulator connected to the second input of the current regulator via an auxiliary rectifier and the output of the current regulator to the control input of the controlled voltage indicator, additionally equipped with an integrator with a single-pole output, inverting and non-interrupting inputs, controlled by a switch, a zero-organ and a voltage-frequency ratio unit, while the adder is configured with an inverting and non-inverting inputs, the input of the voltage and frequency ratio block is connected to the output of an autonomous current inverter, to the control input of which the integrator's output is connected to the unassolar output, and the inverting and non-inverting inputs its inputs are connected to the outputs of a controllable switch, the main input of which is connected to the output of the adder, to the non-inverting input of which the output of the voltage-frequency ratio unit is connected, and to the inverting output - the output of the current sensor, the output of the speed regulator connected to the input of the zero-organ, the output which is connected to the control input of the switch. The drawing shows the scheme of the proposed frequency-controlled electric drive. The input of the controlled rectifier 1 is intended for the connection to the power supply

электросети, при этом вьшр митегаь 1 выполн ет роль регулируемого источи ка ОЛЯ автономного инвертора 2 тока, послецовательно соеоиненного с выпр мителем , а выходом подключенного к асинхронному цвигатепю 3. Электропривод имеет датчик 4 тока, датчик 5 скорости и блок 6 отношени напр жени и частоты, выполненный, например, в вице последовательно соединенных интегратора 7 и неуправл емого вьшр мит л 8, а также содержит регул тор 9 тока с блоком токоограничени и регул тор 10 скорости св занные с управл ющим входом выпр мител 1, причем выход регул тора 10 скорости соединен с входом регул тора 9 тока через вспомогательный выпр51митель 11. Управп юишй вход инвертора 2 (вход оадак шего генератора его системы управлени ) подключен к выходу интегратора 12 с однопол рным выходом, инвернтируюший и неинвертирующий входы которого соединены с выходом управл емого переключател 13, Основной вход переключател 13 подсоединен к выходу сумматора 14, неинвертирующий вход которого соединен с выходом блока 6 отношени напр жени и частоты, а инвертирующий вход- с выходом датчика 4 тока. Выход регул тора 10 скорости через нуль-орган 15 соединен с управл ющим входом переключат&л 13.the electrical network, in this case, the miter 1 performs the role of an adjustable source Olya of an autonomous inverter 2 current, connected after successively with a rectifier, and an output connected to an asynchronous tsvigatepe 3. The electric drive has a sensor 4 currents, a speed sensor 5 and a unit 6 for voltage and frequency ratios , performed, for example, in vice-serially connected integrator 7 and uncontrollable jumper 8, and also contains a current regulator 9 with a current limiting unit and a speed regulator 10 connected to the control input of the rectifier 1, and One speed controller 10 is connected to the input of current regulator 9 through an auxiliary rectifier 11. The control input of the inverter 2 (input of the alternator of its control system) is connected to the output of the integrator 12 with a unipolar output, the inverting and non-inverting inputs of which are connected to the control output switch 13, the main input of switch 13 is connected to the output of the adder 14, the non-inverting input of which is connected to the output of the voltage-frequency ratio unit 6, and the inverting input to the output of current sensor 4. The output of the speed controller 10 is connected via a control input to & l 13 via a null organ 15.

. Электропривод работает следующим образом.. The drive works as follows.

При подаче силового напр жени на вход выпр мител 1 и сигнала задани скорости УЭТ на первый вход регул тора 10 скорости в системе упра&л емый выпр митель 1-автоном1п 1й инвертор 2 - асинхронный двигатель 3 устанавливаетс ток на уровне токоограничени регул тора тока. Под действием положительного знака рассогласовани навыходе регул тора 10 скорооти нуль-орган 15 срабатывает и устаналивает переключатель 13 в положение, при котором выход сумматора 14 -подключаетс к неинвертирующему входу интегратора 12.When power supply voltage is applied to rectifier 1 input and WET speed reference signal to the first input of speed controller 10 in the system, the controlled & rectifier 1-autonomous1n 1st inverter 2 — asynchronous motor 3 sets the current at current-current regulator level. Under the action of the positive mismatch sign on the output of the speed controller 10, the null body 15 operates and sets the switch 13 to the position where the output of the adder 14 is connected to the non-inverting input of the integrator 12.

Двигатель 3 при подаче силового напр жени не вращаетс , поэтому напр жение на его зажимах мало. Блиэко к нулю также и напр жение на выходе блока 6 отношени напр жени и частоты. Действие выходного сигнала датчика 4 тока, подключенного к инвер п тирующему входу сумматора 14, оказываетс определ ющим по сравнению с воздействием сигнала от блока 6, пошклю ченного к неннвертирующему вхоцу сум матора 14. Поэтому напр жение наThe motor 3 does not rotate when power is applied, so the voltage at its terminals is low. The voltage at the output of the block 6 of the voltage ratio and frequency is also zero to zero. The effect of the output signal of current sensor 4 connected to the inverting input of the adder 14 is decisive in comparison with the effect of the signal from block 6 connected to a non-inverting input of the summator 14. Therefore, the voltage on

выходе интегратора 12 равно, нулю, так как данный интегратор не может иметь отрицательных выходных напр жений . Частота работы инвертора в этом случае определ етс начапьнскй (лусковой ) частотой задающего teaeparopa, вход щего в систему управпени 8HBet тора 2. Если двигател 3, развиваемый им на пусковой час ррте и то ке на уровне токоограниченн , превышает момент сспротивпешс нагрузки частота вращени двигател 3 начнет увеличиватьс . Пр этом уменьшаетс скольжение и увеличиваетс напр жение на статоре двигател 3 в на выходеthe output of the integrator 12 is equal to zero, since this integrator cannot have negative output voltages. The frequency of the inverter in this case is determined by the nachapn (lusk) frequency of the master teaeparopa, which is part of the 8HBet control system of the torus 2. If the motor 3, which it develops in the start-up hour and at the current-current level, exceeds the torque of the load with the engine rotation frequency 3 will begin to increase. In this way, the slip decreases and the voltage on the stator of the motor 3 in increases at the output

блока 6 отношени нагф женн и частоты .block 6 is the ratio of the frequency and frequency of naggen.

При некотором значении скольжени выходное напр жение блока 6 оказывает с равным, а затем превышающим выхооAt a certain value of the slip, the output voltage of the block 6 turns out to be equal to and then higher than the output

ной сигнал датчика 4 тока. На выкоае интегратора 12 и, следовательно, на управл ющем входе инвертора 2 по ви1 с нарастающее положительное Hanps жение и частота инвертора 2 начнетNoah signal sensor 4 current. At the end of the integrator 12 and, therefore, at the control input of the inverter 2 through the display, the increasing positive Hanps voltage and the frequency of the inverter 2 will begin

увеличиватьс . Разгон двигател в дaпЬi нейшем происходит при .непрерывном увеличении частоты до значени , определ емого заданием регул тора скорости. Значение тока под действием регул тора 10 уменьшитс , что приведет к уменьшению электромагнитного момен та двигател 3.increase. Acceleration of the engine in any moment occurs when the frequency is continuously increased to the value determined by setting the speed regulator. The current value under the action of the regulator 10 will decrease, which will lead to a decrease in the electromagnetic torque of the motor 3.

В установившемс режиме на входе интегратора 12 и выходе сумматора 14 равны нулю, т.е. выходные сигналы датчика 4 тока и блока 6 oiw ношени напр жени и частоты компено руют друг друга. Такое состо ние хе рактеризуетс соотношением.In the steady state, the input of the integrator 12 and the output of the adder 14 are zero, i.e. the output signals of current sensor 4 and 6 oiw load cell and frequency compensate each other. This state is characterized by the relation.

W :.... и,W: .... and,

- (1)- (one)

где -i , О фазное Hanpsiжение и частота статора двигател 3. К;,, коэффициенты суммировани выходных сигналов датчика 4 тока и блока 6 OTW ношени напр х ени и частоты.where -i, O phase Hanpsizhenie and frequency of the stator of the motor 3. K ;, ,, the summation coefficients of the output signals of the current sensor 4 and the power supply and frequency OTW 6 unit.

Таким образом, в установившемс режиме обеспечиваетс стабилизаци соотношени Thus, in a steady state, the ratio of

Claims

FREQUENCY-REGULATED ELECTRIC DRIVE, containing asynchronous motor, serially connected controlled rectifier, autonomous inverter. current output excluded to the induction motor, current and speed sensors, the outputs of which are connected to the first inputs of the current controller and speed controller, and the adder, the speed controller output is connected to the second input of the current controller through an auxiliary rectifier, and the current controller output to a controlled input of the rectifier, characterized in that, with a circuit to simplify and increase the accuracy of maintaining the operating mode of the induction motor in the zone of minimum losses, an integrator with a unipolar output and an invert are introduced into it non-inverting inputs, a controlled switch, a zero-organ and a voltage-frequency ratio unit, and the adder is made with inverting and non-inverting inputs, and the input of the voltage-frequency ratio unit is connected to the output of an autonomous inverter current, to the control input of which a unipolar the output of the integrator, and the inverting and non-inverting inputs of the specified integrator are connected to the outputs of the managed switch, the main input of which is connected to the output of the adder, to the non-inverting input which is connected to the output of the voltage-frequency ratio unit, and to the inverting one is the output of the current sensor, the output of the speed controller is connected to the input of the organ, the output of which is connected to the control input of the switch.

SU „„ 1037406

1 1037406 1