SU1072229A1 - Асинхронный электропривод с экстремальным управлением - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и можё быть использовано дл управлени  нерегулируемым по угловой скорости и работающим при посто нной асинхронным электродвигателем с коротозамкнутым ротором. Известен асинхронный электропривод с экстремальным управлением, ссщержащий регул тор напр жени , к которому псщключен двигатель, функциональный прербраэоватёль, вшсодом подключенный к регул тору, а входом к датчику тока. Электропривод обеспечивает работу/двигател  .с минимумо потребл емого тока при произвольной нагрузке иутам измене и  иапр жени  на его cTiaTope в фу«кции тока двигател  посредством регул тора напр жений , иолучаи дего сигнал от датчика тока через функциональный преобразователь tl1. Наличие в этом электроприводе фун кционального преобразовател  требует индивидуальной настройки его дл  при водов различных по мощности или скорости , что  вл етс  недостатком этого электропривода при его серийном производстве   наладке. Наиболее близким техническим рейеаием к предлагаемому  вл етс  асин хронный электропривод, с экстремальньш управлением, содержащий асинхрон ный двигатель, подключенный к тиристорному регул тору напр жени  через д атчик ток а, датчик напр жени , дв а фо шровател  импульсов, диффе нциатор , однсжибратор, фазовый детектор интегратор, активный фильтр первого пор дка и усилитель. Сигнал с датчика напр жени  через формирователь пр моугольных иишульсов подаетс  на о &т ш входов фазового детектора. На Д ругой его вход подаетс  сигнал с датчика тока через дифференциатор, вьфабатыван дий импульсы в моменты п рохож ени  тока двигател  через нуль, и через вибратор, запускаемый шшу ьсам  положительной пол рности и вьфабатывакмций пр моугольные импульсы длительностью полпорйода пиТакщего напр жени . На выходе фазового детектора формируютс  пр моугол нае импульсы посто нной амплитуды и длительностью, равной углу протекани  прерывистого тока двигател  после прохождени  синусоиды сетевого напр жени  через нуль, называемому углом запаздывани  тока. Далее последовательность этих импульсов интегрируетс , сигнал с выхода интегратора подаетс  на узел сравнени  , где сравниваетс  с сигналом, задающим угол сдвига между первыми гармоииками напр жени  и тока двйгател . Полученна  разность сигналов подаетс  через активный фильтр и усилитель на вход тиристорного регул тора напр жени . Таким образом, известна  система электропривода представл ет собой статическую систему стабилизации угла запаздывани  тока, в которой реализуетс  косвенное управление , приближаютвеес  к экстре-. мальному по минимуму тока статора 2 J. Недостаток известного электропри вода - завьвйеннью на 7-г23% потери в двигателе по сравнению с потер ми, соответствующими случаю посто нства угла сдвига между первыми Гармониками напр жени  и тока двигател .Режим стабилизации угла сдвига между первьв4И гармониками напр жени  и тока двигател   вл етс  достаточно близким к режиму минимума тока стйтора в отличие от режима стабилизации угла запаздывани  тока, который реализуетс  в известном электроприводе и  вл етс  лишь первым приближением к экстремальному управлению по минимуму тока статсфа. Цель изобретени  - повышение экономичности электропривода и точности стабилизации коэффициента мощности электродвигател . Указанна  цель достигаетс  тем, что в асинхронный электропривод с экстремальным управлением, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к блоку регулировани  напр жени , датчики тока и напр жени  двигател , два формировател  пр моугольных импульсов, фазовый де1ектор, последовательно соединенные активный фильтр разарстного сигнала и усилитель,выход которого подключен к входу блока регулировани  напр жени , введены два активных фильтра третьего пор дка, три фазоинвертора/ преобразователь аналогового сигнала задани  в импульсы, два логических элемента И и два логических элемента НЕ, причем два активных фильтра третьего пор дка подключены входами на выводы датчиков соот ветствеиио тока И напр жени  двигател , а вьссодами формирователи пр моугольных импульсов - на вход фазового детектора, два фазоинвертора включены между выходами формирователей пр моугольных импульсов и вторыми входами фазового детектора, преобразователь аналогового сигнала задани  в импульсы своим синхронизирующйм входом соединен с выходом фазового детектора, а выходом - непосредственно с ВХОДСЯ4 первого логического элемента И и с входом второго логического элемента И через первый логический элемент НЕ, второй вход первого логического элемента И соединен с выходом фазового детектора через второй логический элемент НЕ, второй вход второго логического элемента И соединен с выходом фазового детектора непосредственно.

выход первого логического элемента И соединен с входом фильтра разностного сигнала непосредственно, а выход второго логического элемента И подключен к входу фильтра разностного сигнала через фазоинвертор.

На чертеже представлена блок-схема асинхронного электропривода с экстремальным управлением.

Асинхронный электропрИЕ од с экстремальным управлением содержит асинхронный электродвигатель 1, подк шшенный к .питающей сети через длок 2 регулировани  напр жени , выполненный как тиристорный регул тор напр жени , датчик 3 тока статора электродвигател  1, датчик 4 напр жени у на статоре электродвигател , гжтивные фильтры 5 и 6 третьего пор дка, подключенные входами к датчику 3 тока и датчику 4 напр жени , а выходами - через формирователи 7 и 8 пр моугольных импульсов на вход фазового детектора 9, два фазоинвертора 10 и 11 включены между выходами формирователей 7 и 8 пр моугольных импульсов и входами фазовогодетектора 9,- Преобразователь 12 аналогового сигнала задани  u«j в импульсы своим синхронизирующим входом соединен с выходом фазового детектора 9, а выходом - непосредственно с входом первого логического элемента И 13, а с ВХОДСЯ4 второго логического элемента И 14 - через первый логический элемент НЕ 15, второй вход первого логического элемента И 13 соединен с выходом фазовдго детектора 9 че- , рез второй логический элемент НЕ 16, а второй вход логического элемента и 14 непосредственно с выходом фазового детектора 9, выход первого логического элемента И 13 соединен с входом фильтра 17 разностного сигнала непосредственно, а выход второго логического элемента И 14 - через фазоинвертор 18, Выход активного , фильтра 17 разностного сигнала подключен к входу блока 2 регулировани  напр жени  через усилитель 19.

Шлход датчика 4 напр жени  на статоре двигател  соединен с входом блока 2 регулировани  напр жени  через выпр митель 20, образу  отрицательную обратную св зь по напр жению , охватывающую блок 2.

Асинхронный электропривод с экстремальным управлением работает как статическа  система стабилизации угла сдвига первых гармоник тока и напр жени  электродвигател . Сигигш обратной св зи по этому углу получают следукщим образом.

Посредством активных фильтров 5 и 6 третьего пор дка, имеющих частоту среза 50 Гц и спад амплитудночастотной характеристики при более высоких частотах с наклоном 60 ДБ и

подключенных к выходам датчиков тока 3   напр жени  4 мгновенных значений тока и напр жени  на двигателе 1, вьщёл ютс  синусоидальные сигналы , пропорциональные по амплитуде перВЁ0 гасжвоиикам напр жени  .и тока двигател  и равные им по частоте и по фазе (или с одинаковым сдвигс по фазе относительно первых гармоник напр жени  и двигател ). Сину8 соидальнЕ сигналы с выхода фильтров 5 и б третьего пор дка посредством формирователей 7 и 8 пр моугольных импульсов преобразуютс  в переменные напр жени  пр моугольной формы, синхронизированные с первьми гармо5 никами тока и напр жени  электродвигател  1. Эти сигналы, а также инверсные им сигналы, получаемые с помощью фазоинверторов 10 и 11, подаютс  на вход фазового детектора 9, выполненного, например, на логических интегральных элементах. На выходе фазового детектора 9 получают последовательность пртюугольных однопол рных импульсов неиэменной ампли5 туды, длительность которых равна углу сдвига первых гармоник тока и напр жени  двигател  1. Тдк в данном электроприводе получают, в импульсной форме сигнал обратной св зи по углу

0 сдаига первых гармоник тока и напр жени  двигател . Этот сигнал обратной св зи с выхода фазового детектора 9 подаетс  на первый вход второго логического элемента И 14

5 непосредственно, а на первый вход второго логического элемента И 13 через логический элемент НЕ 16. Посредством логических элементов И 13 и 14 производитс  сравнение в импульсной форме сигнала задани  угла

0 сдвига первых гармоник напр жени  и тока двигател  и сигнала обратной св зи по этой пере|«юнной. Причем сигнал ошибки имеет место на выходе первого логического элемента И 13

5 только когда заданный угол сдвига больше фактического, а на выходе второго логического элемента только когда заданный угол сдвига меньше фактического. Это позвол ет устранить

0 сйиибку стабилизации заданного угла сдвига. Обусловленную обычно имеющей место неодинаковостью гмплитуд импульсов логических единиц с выходов фазового детектора 9 и преобра5 зовател  12 аналогового сигнала задани  1}ц в импульсы. Преобразование сигнсша аналогового задани  угла сдвига первых гармоник тока и напр жени  двигател  в последовательность однопол рных импульсов неизменной амплитуды и длительностью, равной заданному углу сдвига первых гармоник тока и напр жени  двигател , производитс  с помсацыо преобразовател  12 аналогового сигнала задаНИИ в импульсы, выполненного, напри мер, в виде генератора пилообразного напр жени , синхронизированного с началом полуволн синусоиды первой гармоники напр жени  двигател , и узла сравнени  пилообразного напр жени  с аналоговым сигналом задани  с выходом на компаратор нул-орган. На синхронизирующий вход преобразов тел  12 подаютс  импульсы с выхода фазового детектора 9, фронты которых синхронизированы с началами пол волн синусоиды первой гармоники напр жени  двигател  1. Выход преобразовател  12 подключен к второму входу первого логического элемента И 13 непосредственно, а к второму входу второго логического элемента И 14 через логический элемент НЕ 15. На выходах элементов И 13 и 14 получают последовательность импульсов неизменной амплитуды и длительностью , равной разности длительнос .тей импульсов задани  и обратной св зи. Эти последовательности импульсов разностного сигнала подаютс  на вход ; активного фильтра 17 разностного сигнала,причем с выхода первого логического элемента И 13 непосредственно, а с выхода второго логического элемента И 14 через фазоинвертор 18 так, что пол рность сигналов с выхода элемента И 13 соответствует увеличению напр  ) хени  на двигателе, а пол рность сигналов с выхода фазЬинвертора 18 уменьшению напр жени  на двигателе. Последовательность импульсов разностного сигнала посредством активного Лильтра 17 преобразуетс  в гладкое посто нное напр жение,по величине пропорциональное ошибке регулировани  угла сдвига первых гармоник напр жени  и тока двигател  1, и после усилени  усилителем 19 подаетс  как управл ющее на вход блока 2 регулировани  напр жени . В результате, например, при быстром уменьшении нагрузки на валу двигател  1 угол сдвига увелич ваетс  и становитс  больше заданног угла сдвига, по вл етс  сигнал на в ходе фазоинвертора 18 (на выходе эл мента И 13 сигнал исчезает), что приводит к уменошению напр жени  на двигателе и к уменьшению угла сдвига вследствие уменьшени  реактивной составл ющей тока статора, в установившемс  р}ежиме фактический угол сдвига меньше заданного угла сдвига,, и имеет месть сигнал на выходе элемента И 13 (на выходе фазоинвертора 18 сигнал исчезает). При быстром увеличении нагрузки на валу двигател  1 угол сдвига уменьшаетс , а разностный сигнал с выхода элемента И 13 увеличиваетс , что приводит к увеличению напр жени  на двигателе и к увеличению угла сдвига вследствие роста реактивной составл ющей тока статора. Частота вращени  двигател  при всех нагрузках, не превышакндих номинальную, сохран етс  неизменной, а ток двигател  при всех нагрузках имеет значе- , ние, близкое к минимальному, что обеспечивает существенное снижение потерь в двигателе. Дл  повьпиени  быстродействи  электропривода при набросах и сбросах нагрузки и повышени  устойчивости (устранени  автоколебаний ) блок 2 регулировани  охватываетс  отрицательной обратной св зью по напр жению через датчик 4 напр жений двигател  и выпр митель 20. Эта св зь снижает инерционность блока 2 и,устран ет вли ние на его работу двигател  и колебаний напр жени  сети. Повышение устойчивости привода достигаетс  также соответсствующим подбором инерционности активного фильтра 17. Пуск и останойка привода осуществл етс  подачей и сн тием напр жени  сети на блок 2 регулировани  напр жени . Предлагаемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением имеет достаточно простую схему, характеризуетс  высоким быстродействием , высокой стабильностью, удобен в наладке и эксплуатации, надежен, высокоэкономичен и может быть использован в массовых электроприводах малой, средней и большой мощности, не требует подстройки под конкретный двигатель, что особенно важно при его серийном производстве.

Claims (1)

1. АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к блоку регулирования напряжения, датчики тока и напряжения двигателя, два формирователя прямоугольных импульсов, фазовый детектор, последовательно соединенные активный фильтр разностного сигнала и усилитель, выход которого подключен к входу блока регулирования напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности электропривода и точности стабилизации коэффициента мощности электродвигателя, в него введены.два активных фильтра третьего порядка, три фазоинвертора, преобразователь аналогового сигнала задания в импульсы, два логических элемента И и два логических элемента НЕ, причем два активных фильтра третьего порядка подключен^ входами на выходы датчиков соответственно тока и напряжения двигателя, а выходами через формирователи прямоугольных импульсов на вход фазового детектора, два фазоинвертора включены между выходами формирователей прямоугольных импульсов и вторыми входами фазового детектора, преобразователь аналогового сигнала задания в импульсы своим синхронизирующим входсм соединен с выходом § фазового детектора, а выходом - непосредственно с входом первого логического элемента И и с входом второго логического элемента И через первый логический элемент НЕ, второй вход первого логического элемента И соединен с выходом фазового детектора через второй логический элемент НЕ, второй вход второго элемента И соединен с выходом фазового детектора непосредственно, выход первого логического элемента И соединен с входом фильтра разностного сигнала непосредственно, а выход второго логического элемента И подключен к входу фильтра разностного сигнала через фазоинвертор.

   SU „..1072229 >

   1 .1072229