SU1288887A1 - Частотно-регулируемый электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  упрощение схемы электропривода и повышение быстродействи  при-статической механической нагрузке вида (j 0,. Электропривод содержит асинхронный электродвигатель (АД) 1, к которому подключен выход инвертора (И) 4, преобразовател  2 частоты (ПЧ). Выпр митель 3 ПЧ 2, соединенный последовательно с И 4, подключен к сети. Выход блока 5 задани  частоты подключен к блоку 8 управлени  выпр мителем через функциональньгй преобразователь (ФП) 7, а к блоку 6 управлени - непосредственно. ФП 7 реализует зависимость вида у К К, 0 Я cL - относительна  частота питани ; X. Хо X,, X(j - индуктивные сопротивлени  К СЛ Фыг.1

Description

электродвигател ; rj - приведенное сопротивление ротора; Р„ - номинальна  мощность электродвигател ; Uf, - номинальное фазное напр жение электродвигател ; го, число фаз; рн номинальное абсолютное скольжение; ftg- абсолютное скольжение, при котором , К, ;

+ ; О . п k, Блок 3 подает упратт

л гощий сигнал oi , пропорциональный частоте вращени  ЭД 1, в ПЧ 2 посредством блока 6. Одновременно пос1

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к частотно-регулируемым электроприводам, и может быть использовано в приводах с экстремальным управлением, минимизирующим потребл емый двигателем ток.

Цель изобретени  - упрощение электропривода и повышение быстродейст ВИЯ при статической механической нагрузке вида |li w .

На-фиг.1 представлена блок-схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг,2 - график зависимости; на фиг.3 и 4 схемы функционального преобразовател .

Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, преобразователь 2 частоты, выполненный в виде последоват епьно соединенных выпр мител  3, предназначенного дл  подключени  к сети, И инвертора 4, выходы которого подключены к асинхронному электродвигателю 1, Электропривод содержит также блок 5 задани  частоты , выходом соединенного с блоком 6

управлени  инвертором, и функциональ ньй преобразователь 7, подключенньй к блоку 8 управлени  вьтр мителем.

. Функциональный преобразователь по существу  вл етс  экстремальным регул тором минимизации тока статора и реализует зависимость вида

У ,

где У - относительное напр жение двигател ;

288887

редством ФП 7 управл ющий сигнал подаетс  в блок 8. С выхода ФП 7 снимаетс  сигнал, пропорциональный оптимальному напр жению ЭД 1, при котором ток статора принимает минимально возможное значение при данной нагрузке , св занной с относительной частотой вращени  зависимостью |U ()i. Изобретение позвол ет экономить электроэнергию за счет реализации экстремального способа управлени , минимизирующего ток статора при вентил торной нагрузке. 4 ил.

5

ОС - относительна  частота питани  ;

К е

е

X,

/uJm,(l-(,) ; Х,/Х,;

индуктивные сопротивлени  двигател ; приведенное сопротивление ротора; номинальна  мощность двигател ;

- номинальное фазное напр жение двигател ; - число фаз; РЦ- номинальное абсолютное скольжение, при котором

1 + и Х г PU m

20

К, р,,, ; m - -5:Oin i4.

Электропривод работает следующим образом.

Управл ющее напр жение с выхода за- датчика 5 частоты поступает на вход

блока 6 управлени  частотой инвертора 4. Его величина пропорциональна час- тоте напр жени  питани  электродвигател  1. Так как относительный момент двигател  U св зан с относительной

частотой питающего напр жени  соотношением |ц (;, то по вл етс  возможность регулировать напр жение электродвигател  так, чтобы его ток был минимальным во всем диапазоне регулировани  угловой скорости. Дл 

этого управл ющий сигнал с выхода блока 5 задани  частоты подаетс  также

. I

на вход функционального преобразовател  7, выходной сигнал которого прО порционален оптимальному относительному напр жению статора двигател  (fg при данной нагрузке р . Таким образом, при частотном регулировании угловой скорости двигател  в широком диапазоне напр жение питани  регулируетс  так, что при данной нагрузке ток имеет минимальное значение,

Дл  нахождени  зависимости у f(o(,), реализуемой функциональным преобразователем 7, можно воспользоватьс  методикой, согласно которой

1 LfliPtSliEr

Yonr uj т;(1-р;)(Ьопг

где Р - номинальна  мощность двигател  ;

т, - число фаз;

р„ - номинальное абсолютное сколжение;

Оц - номинальное фазное напр жение; г - приведенное сопротивление

ротора; Х,и Хр - индуктивные сопротивлени 

двигател .

Оптимальное абсолютное скольжение f (ai) определ етс  путем графоаналитического рещени  уравне- ни  . -----.,

v о (.

I dcf Ч З

да p он /I2H

Хг

.2

v-J У Ло P относительный поток двигател ; i - относительный ток намагничивани ; Xj - приведенное индуктивное сопротивление ротора; IOH - номинальный ток намагничивани ; 1 номинальный приведенный ток ротора.

Задава сь р дом значений |U , находим в точках пересечени  кривых

К((, - и 2(1+2 с)(Ц /Ср значени  соответствующих оптимальных потоков ipa и далее, использу  равенство (boftr находим зависимость /3(jf, f(fii), которую используем дл  расчета характеристики функционального преобразовател  7.

В общем случае зависимость („f f ((U) линейна  на участке О, 1 fli .« и аппроксимируетс  формулой

ДИМ

+fi()

Тогда, учитыва , что (Ц oi, нахо ч

288887

I опт

4кХ-Й%

is

25

где К, , -,% ; К Р, ,,(1-/5н) 5

п

РО - параметр аппроксимации, при ко- Iд

тором ш 0; ; О п 4.

Дл  закона изменени  нагрузки,

fO выраженного, например, соотношением (II к; , зависимость Jfjj f(o6) дл  асинхронного двигател  имеет вид, изображенный на фиг.2, Как видно,данную кривую можно легко практически реализовать с помощью, например, простого функционального преобразовател , принципиальна  схема которого приведена на фиг.З.

Функциональны} преобразователь вы20 полнен на операционном усилителе 9, в цепь обратной св зи которого включен резистор 10. На входе операционного усилител  включены резисторы П- 13. Последовательно с резисторами 12 и 13 включены стабилитроны 14 и 15.

Функциональный преобразователь, кроме того, может быть вьтолнен и по другой схеме, а именно в виде последовательно соединенных между собой

резисторов 16-18 и резистора 19. Резисторы 16 и 17 шунтированы стабилитронами 20 и 21. Реальна  зависимость УР„ f(c6) аппроксимируетс  здесь трехзвенной ломаной с достаточной

35 степенью точности, совпадающей.с исходной кривой.

Таким образом, в случае нагрузки на валу двигател , измен ющейс  по

0 закону fU oi , осуществл етс  беспоисковое экстремальное регулирование по минимум тока статора двигател . Система электропривода позвол ет отказатьс  от множительного элемента,

5 блок сравнени  и сложного датчика

тока, основным требованием к которому  вл етс  однозначность его выходной характеристики при глубоком частотном регулировании угловой скорости

0 двигател .

Кроме этого, отсутствие двух контуров регулировани  позвол ет исключить из системы инерционное звено, что значительно повышает ее быстро5 действие.

Класс механизмов со статической механической характеристикой вида (U «yi достаточно широк. Так, значе- ,ние соответствует вентил тор5

ной нагрузке, нагрузке, обусловленной в зким трением, и т.д.

Использование предлагаемого устройства в частотно-регулируемом электроприводе существенно упростит и удешевит реализацию беспоискового режима экстремального управлени , ми нимизирукщего с аторный ток двигател , придающего энергосберегающие свойства всей системе, которые выражаютс  в повышении КПД и коэффициента мощности двигател  с неполной загрузкой двигател .

Экономический эффект от внедрени  системы электропривода достигаетс  за счет экономии электроэнергии при экстремальном регулировании по минимум тока статора в сравнении с традционными законами регулировани , наи

- cons t

Кроме

пример по закону

этого, простота практической реализ , ции системы позволит уменьшить срок ее окупаемости за счет уменьшени  к питаловложений.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Частотно-регулируемый электропривод , содержащий асинхронный электродвигатель , преобразователь частоты, выполненньй в виде последовательно соединенных между собой выпр мител , предназначенного дл  подключени  к сети, и инвертора, выходом подключен-

   Q2

   0,г Q 0,8 0,в /, tpue2

   0

   5

   0

   6

   ного к асинхронному электродвигателю, блок задани  частоты, выходом соединенный с блоком управлени  инвертором , и функциональный преобразователь , вход которого соединен с выходом блока задани  частоты, а выход - с входом блока управлени  выпр мителем , отличающийс  тем, что, с тделью упрощени  электропривода и повышени  быстродействи  при статической механической нагрузке вида W oi, функциональный преобразователь :выполнен реализующим зависимость вида у где у - относительное напр жение двигател ; oi - относительна  частота питани  i

   К е-., ,/Х,

   -,(-f)

   X. и X, 0

   5

   индуктивные сопротивлени  двигател ;

   приведенное сопротивление ротора;

   минимальна  мощность двигател  ;

   номинальное фазное напр жение двигател ;

   число фаз;

   номинальное абсолютное скольжение; - абсолютное скольжение, при котором JU 0; К, РЦ ;

   1 + ; О п 4.

   г

   PU и . т , - И

   |;с

   ITSi,- .

   VSbfX-r

   Фиг.З

   фиг A