SU1241391A1 - Устройство дл торможени частотно-регулируемого асинхронного электродвигател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к статическим преобразовател м частоты со звеном посто нного тока. Цель изобретени  - повышение эффективности торможени  в широком диапазоне регулировани  скорости двигател . Устройство содержит, частотно-регулируемый электродвигатель 1, управл емый выпр митель 2 с системой управлени  3, регул тор тока 4, датчик тока 5, LC-фильтр 6, инвертор 7, систему управлени  8, задающий генератор (ЗГ) 9. Кроме тоГ«П 9«t.r

Description

го, устройство содержит блок управлени  торможением (БУТ) 17, датчик напр жени  10, регул тор частоты (РЧ) 11, пульт управлени  12, широт- но-импульсньй прерыватель 16. Введение блока двухзонного регулировани  13 и датчика частоты 15, интегрального регул тора тока 14 и выполнение БУТ 17 на генераторе опорного напр жени  18, компараторе 19 и формиро1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к частотно-управл емым электроприводам, и может быть использовано в химической, горнодобывающей , металлургической и других отрасл х промьшш.енности дл  торможени  асинхронных электроприводов , питающихс  от статических преобразователей частоты со звеном посто нного тока и не именщих устройств .цл  рекуперации энергии в сеть.

Цель изобретени  - повышение эффек тивности торможени  в широком диапазоне регулировани  скорости двигател .

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства дл  торможени  частотно-регулируемого асинхронного электродвигател } на фиг. 2 - временные диаграммы работы блока ynpaie- ттени  торможением; на фиг. 3 - временые диаграммы работы блока щиротно- импульсного прерьшател  токаФункциональна  схема устройства дл  торможени  частотно-регулируе- мого электродвигател  1 (фиг. 1) содержит управл емый выпр митель 2 с системой управлени  выпр мителем 3, соединенной своим входом с выходом регул тора 4 тока, подключенного од- ним из своих входов с выходом датчика 5 тока управл емого выпр мител , сглаживакзаций LC фильтр 6, включенный между выходом управл емого выпр мител  2 и входом инвертора 7, к выходу которого подключен асинхронньй электродвигатель 1, систему 8 управлени  инвертором, соединенную входом с выходом задающего генератора 9, один из входов которого подключен к выходу датчика 10 ЭДС или напр жени 

вателе и тульсов 20 упрощает и сн};жа- ет стоимость устройства с регулированием интенсивности торможени  электродвигател . Это достигаемс  управлением скважностью времени подключени  резисторов динамического торможени , а расширение диапазона регулировани  скорости - изменением частоты выходного напр жени  вьше номинального значени . 3 ил.

j 0

5

0 5 п

5

электродвигател , регул тор 11 частоты , подсоединенный одним из своих входов с одним из выходов пульта 12 управлени , блок 13 двухзонного регулировани , интегральный регул тор 14 тока, датчик 15 частоты, широтно- имгЕульсньй прерыватель 16 тока тормозного резистора, подключенньй параллельно входу инвертора 7, и блок 17 управлени  торможением, содержа- 1ЦИЙ последовательно соединенные генератор 18 опорного напр жени , компаратор 19 и формирователь 20 импульсов. Регул тор 11 частоты своим вторым входом через датчик 15 частоты св зан с выходом задакицего генератора 9, а выходом - с одним из входов интегрального регул тора 14 тока, лодключенного вторым своим входом к выходу датчика 5 тока управл емого 1зыпр м тел , а выходом - к второму входу регул тора 4 тока, подсоединенного третьим своим входом к выходу датчика 10 ЭДС или напр жени  электродвигател , а второй вход задающего генератора 9 соединен с выходом блока 13 двухзонного регулировани , подсоединенного своими входами к выходу датчика 10 ЭДС или напр жени  электродвигател  и второму выходу пульта 12 управлени . Второй из входов компаратора 19 подключен к выходу регул тора 11 частоты, а выход формироват-ел  20 импульсов соединен (С управл ющим входом широтно-импульсного прерьшател  тормозного резистора .

Функциональна  схема блока ши- ротно-импульсного прерывател  16 тока тормоз юго резистора содержит две параллельно включенные электрические

3

цепочки, перва  из которых состоит из последовательно соединенных тормозного резистора 21 и тиристора 22 втора  - из последовательно соедине ных резистора 23, дроссел  24 и тиристора 25, причем между общими точками соединени  тормозного резистора 21 и тиристора 22 первой цепочки и резистора 23 и дроссел  24 второй цепочки подключен конденсатор 26.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы работы блока 17 управлени  торможением, при этом используютс  следующие обозначени : f , f - сигналы соответственно задани  на часто ту и обратной св зи по частоте (формируемые соответственно на первом выходе пульта 12 управлени  и выходе датчика 15 частоты); i - сигнал задани  активной проекции статорно- го тока, формируемый на выходе регул тора 11 частоты; , Щ, , UKH to-f выходные сигналы соответственно генератора 18 опорного напр жени , компаратора 19 и формировател  20 импульсов.

На фиг. 3 приведены временные диаграммы широтно-импульсного прерывател  16 тока тормозного резистора. При этом используютс  следующие обозначени : ijy ij.,-- соответственно токи тиристоров 22 и 25} Ugt - напр жение на дросселе 24J - напр жение на конденсаторе 26 йо-Г выходные сигналы блока 17 управлени  торможением,  вл ющиес  управл юощми сигналами дл  тиристоров соответственно 22 и 25,

Устройство работает следующим образом.

На один из входов регул тора 11 частоты с выхода пульта 12 управлени  поступает сигнал задани  на частоту , на другой вход - сигнал отрицательной обратной св зи по частоте , формируемый на выходе датчика 15 частоты.

Рассмотрим режим разгона электродвигател  1. Этому режиму соответствует рассогласование и f сигналов на входе регул тора 11 частоты

;

Л f - f 0,

вследствие чего регул тор 11 частоты формирует на своем выходе сигнал задани  i входного тока инвертора положительной пол рности (i 0) что соответствует сигналу задани  тока

413914

провод щего направлени  тиристоров нереверсивного управл емого выпр мител  2. Посредством канала управлени  напр жением устройства, состо щего из интегрального регул тора 14 тока, регул тора 4 тока, системы управлени  выпр мителем 3, нереверсивного управл емого выпр мител  2 и датчика 5 тока управл емого выпр - ,0 мител , осуществл етс  регулирование

входного тока инвертора in на задан . t /

ном уровне iq (при требуемом быстродействии и качестве переходных про- цессов,,регулировани  тока) . При этом , входной ток инвертора i( примерно

пропорционален активной составл ющей статорного тока двигател , создающей электромагнитный момент W асинхронного двигател  1 (это следует из баланса активных мощностей на входе и вьсходе инвертора 7 при пренебрежении активными потер ми в инверторе 7 и двигателе 1).

Посредством канала управлени  час25 тотой, состо щего из задающего генератора 9, системы 8 управлени  инвертором , инвертора 7, блока 13 двух- зонного регулировани  и датчика 10 ЭДС или напр жени  электродвигател , обеспечиваетс  регулирование частоты f пропорционально ЭДС Е (или напр жени  и) -электродвигател  при частоте f ниже номинального значени  fц, и изменение частоты .без изменени  ЭДС Е (напр жени  U) - при частоте f

35 выше номинального значени . При этом значение выходной частоты f импульсов задающего генератора 9 описываетс  выражением

20

30

Шо

U;

t2,

ь

где Ц,5 - входной сигнал задающего генератора 9, поступакиций с выхода датчика 10 ЭДС или напр жени  (Ц,о Е) ;

- опорный сигнал задающего генератора 9, поступающий с выхода блока 13 двухзонно- го регулировани .

В первой зоне работы (при частоте f ниже номинального значени  fn) на входе блока двухзонного регулировани  13 выполн етс  условие

.fH „. Е,

где Е , Е - соответственно сигнал

задани  ЭДС, поступающий

512

с второго вькода пульта 12 управлени , и сигнал обратной св зи по ЭДС, поступакнций с выхода датчика 10 ЭДС или напр жени  электродвигател ; 7н номинальное значение по- токосцеплени  электродвигател  .

При этом блоком 13 двухзонного регулировани  формируетс  выходной сигнал посто нной величины 1)45 const, значит устройством реализуетс  закон частотного управлени  при посто нстве потокосцеплени  у

t

t |« E/f

const.

Во второй зоне работы (при частоте f вьше номинального значени  f) на входе блока 13 двухзонного регулировани  нарушаетс  условие (3), вследствие чего блок 13 двухзонного регулировани  измен ет (уменьшает) величину своего выходного сигнала Urj до такой величины, чтобы на его вхо-.

де поддерживалось равенство Е Е, в шизуемый во второй зоне закон частотного упра,влени  при посто н- ств ЭДС электродвигател  Е Е у- f. « const достигаетс  за счет обратно пропорционального изменени  потокосцеплени  | двигател  от частоты f . „К.

,.

П1}и создании магнитного потокосцеплени  Y машины и формировани  устройством активной составл нлцей i(cтaтop- ного тока двигател  электродвигателем 1 развиваетс  электромагнитный момент согласно выражению

ум « f, i

1й

вследствие чего электродвигатель разгон етс  до заданной частоты f согласно основному уравнению электропривода

j -A-j rгде/и - момент статического сопротивлени , J - приведенньш момент инерции

привода, - скорость двигател . При достижении заданного значени  частоты f рассогласование Д f на входе регул тора 11 частоты стано13916

витс  равным нулю, регул тором 11 частоты формируетс  выходной сигнал задани  активной составл ющей ста- торного тока посто нной амплитуды,

соответствующей созданию электродвигателем электромагнитного момента J равного моменту статического сопротивлени 

10

/ I

4,

При этом электродвигатель 1 перехо- дит в режим работы при установившейс  скорости.

Рассмотрим режим торможени  электродвигател  1. Этому режиму соответствует рассогласование сигналов задани  и обратной св зи на выходе регул тора частоты, вследствие чего

регул тор 11 частоты формирует на своем выходе сигнал i отрицательной пол рности (i, 0) , что соответствует сигналу задани  тока нереверсивного управл емого вьтр мител 

2 в непровод щем направлении тиристоров . При этом управл емый выпр митель 2 переводитс  в инверторный режим и его тиристоры закрываютс . Одновременно с закрытием нереверсивного вьтр мител  2 уровень сигнала .«, .

L(; регул тора 11 частоты становитс 

ниже уровн  выходного сигнала генератора 18 опорного напр жени , измен етс  на положительную пол рность выходного сигнала компаратора 19

(фиг. 2). В момент наличи  положительных импульсов на выходе компаратора 19 формирователем 20 импульсов формируетс  импульс управлени  UjoH на включение тиристора 22 блока 16 динамического торможени . Тиристор 22 включаетс  через электрическую цепочку: резистор 21 - открытый тиристор 22, разр жаетс  конденсатор фильтра 6, а также протекает ток из цепи: статорные обмотки электродвигател  1 - вентили моста обратных диодов инвертора 7. Таким образом , на резисторе 21 рассеиваетс  мощность, запасенна  конденсатором С фильтра 6, и электромагнитна  и кинетическа  энергии, запасенные электродвигателем 1, вследствие чего , обеспечиваетс  режим торможени  электродвигате.п  1.

При включенном тиристоре 22 блока конденсатор 26 зар жен до напр жени , равного напр жению на конденсаторе фильтра 6, пол рностью, показанной на фиг. 1. В момент окончани  импульса положительной пол рности на выходе компаратора 19 (фиг. 2) посредством формировател . 20 импульсов снимаетс  импульс управлени  тиристора 22 и формируетс  узкий управл ющий импульс на включение тиристора 25. При включении тиристора 25 к тиристору 22 прикладываетс  напр жение обратной пол рности, равное напр жению на кон денсаторе 26, вследствие чего тирис- тор 22 закрываетс . После перезар да

Изобретение упрощает и снижает стоимость устройства с регулирова нием интенсивности торможени  элек двигач ел . Регулирование интенсивконденсатора 26 по цепи: источник напр жени  в виде моста обратных дио- ности торможени  электродвигател  дов инвертора 7 - резистор 21 - кон- осуществл етс  шиf oтнo-импyльcным денсатор 26 - дроссель 24 - тиристор 25 происходит выключение тиристора . 25, после чего конденсатор 26

прерывателем тока тормозного резис тора и блоком управлени  торможени в результате этого обеспечиваетс 

разр жаетс  до нул  через последовательно соединенные резисторы 21 и 23 (фиг. 3) .

Задание темпа торможени  электродвигател  1 осуществл етс  задаш1ем темпа изменени  (уменьшени ) сигна- па на частоту f, формируемого на первом выходе пульта 12 управлени . При этом величина отклонени  д сигнала задани  на частоту ft и скг нала фактической отрицательной обратной с,в зи по частоте f на входе регул тора 11 частоты определ ет величину выходного сигнала i () регул тора 11 частоты. Величина указанного сигнала i отрицательной пол рности определ ет скважность поло40

45

жительных импульсов выходного сигнала Ц,д компаратора 19,- а значит скважность управл кмцих импульсов Цщна включение тиристора 22 блока 16. При изменении скважности включени  тиристора 22 измен етс  интенсивность рассе ни  энергии на тормозном резисторе 21 (отдаваемой конденсатором С фильтра и электродвигателем 1) таким образом, чтобы .темп торможени  электродвигател  1 совпадал с заданным темпом изменени  сигнала на частоту f (фиг..2).

В предлагаемом устройстве достигаетс  режим торможени  электродвига- тел  1 с произвольной скорости до нул  и режим подтормаживани  с вые- . шей скорости на более низкую. В последнем случае при достижении электроРасширение диапазона регулиров ни  скорости выше номинального зн ни  достигаетс  посредством измен ни  блоком двухзонного регулирова ни  выходной частоты выше номинал ного значени  при посто нстве нап жени  (ЭДС) электродвигател , а у тойчивый и эффективный режим торм жени  при таких частотах в зоне о 35 лаблени  магнитного потокосцеплени электродвигател  обеспечиваетс  в устройстве посредством выполнени  регул тора в виде регул  тора частоты, т.е. с обратной св  по час тоте статора или частоте вр щени  ротора электродвигател . При этом расшир етс  область применени предлагаемого устройства на р д об щепромьшшенных механизмов, работаю щих при посто нстве напр жени  (ЭД электродвигател - в зоне ослаблени  потокосцеплени , в частности на мо талки.

рмула изобретени

Устройство дл  торможени  часто но-регулируемого асинхронного элек тродвигател , содержащее инвертор.

двигателем 1 заданного значени  низ- 55 выходу которого подключен асинкой частоты измен етс  из отрицательной на положительную пол рность выходного сигнала ia, регул тора 11

частоты, выключаютс  тиристоры 22 и 25 блока 16, нереверсивный выпр митель 2 переводитс  в вьшр мительный режим (с провод щим направлением тиристоров). Посредством канала управлени  напр жением устройства поддерживаетс  заданное значение тока, требуемое дл  создани  электромагнитного моментаМ, равного моменту статического сопротивлени  м .

Изобретение упрощает и снижает стоимость устройства с регулированием интенсивности торможени  электро - двигач ел . Регулирование интенсивности торможени  электродвигател  осуществл етс  шиf oтнo-импyльcным

ности торможени  электродвигател  осуществл етс  шиf oтнo-импyльcным

0

0

5

прерывателем тока тормозного резистора и блоком управлени  торможением, в результате этого обеспечиваетс 

20 режим тормснкени  асинхронного двигател  (с рассеиванием электромагнитной и кинетической энергий, накопленных электродвигателем, на активных резисторах) при управлении скваж5 ностью времени подключени  резисторов динамического торможени .

Расширение диапазона регулировани  скорости выше номинального значени  достигаетс  посредством изменени  блоком двухзонного регулировани  выходной частоты выше номинального значени  при посто нстве напр жени  (ЭДС) электродвигател , а устойчивый и эффективный режим торможени  при таких частотах в зоне ос- ;- 5 лаблени  магнитного потокосцеплени  электродвигател  обеспечиваетс  в устройстве посредством выполнени  регул тора в виде регул тора частоты, т.е. с обратной св зью по час тоте статора или частоте вращени  ротора электродвигател . При этом расшир етс  область применени  . предлагаемого устройства на р д об- . щепромьшшенных механизмов, работающих при посто нстве напр жени  (ЭДС) электродвигател - в зоне ослаблени  потокосцеплени , в частности на моталки .

рмула изобретени 

Устройство дл  торможени  частотно-регулируемого асинхронного электродвигател , содержащее инвертор.

выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, широтно- импульсный прерыватель тока тормозного резистора, подключенный параллельно к входу инвертора,гсистему управлени  инвертором, соединенную входом с вькодом задающего генератора , блок управлени  торможением. Подсоединенный между вькодом регул тора частоты и входом широтно-импульс- ного прерьтател , датчик напр жени  электродвигател , отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности торможени  в ши- ю

139110

роком диапазоне регулировани  скорости , в него введены блок двухзон- ного регулировани  и датчик частоты, при этом датчик частоты подсоединен выходом к одному из входов регул тора частоты,, а задающий генератор своими двум  входами - к выходам соответственно датчика напр жени  электродвигател  и блока двухзонного регулировани .

Uzo-r

о

ППШ1ПППППППППП

lllllllillll

Фиг.2

Claims (1)

1. Φ·ο р м у л а из зоне ослабления частности на мочастотУстройство для торможения но-регулйруемого асинхронного электродвигателя, содержащее инвертор, к зыходу которого подключен асинхронный электродвигатель, широтноимпульсный прерыватель тока тормозного резистора, подключенный парал\ лельно к входу инвертора,есистему управления инвертором, соединенную входом с выходом задающего генератора, блок управления торможением, Подсоединенный между выходом регулятора частоты и входом широтно-импульсного прерывателя, датчик’напряжения электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности торможения в широком диапазоне регулирования скорости, в него введены блок двухзонного регулирования и датчик частоты, при этом датчик частоты подсоединен

   5 выходом к одному из входов регулятора частоты,, а задающий генератор своими двумя входами - к выходам соответственно датчика напряжения электродвигателя и блока двухзонного 10 регулирования.