SU1339864A1

SU1339864A1 - Асинхронный электропривод

Info

Publication number: SU1339864A1
Application number: SU864011717A
Authority: SU
Inventors: Евгений Семенович Траубе; Александр Алексеевич Шавелкин; Юрий Николаевич Хохотва
Original assignee: Донецкий политехнический институт
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1987-09-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в асинхронных электроприводах дл управлени частотой вращени электродвигателей . Целью изобретени в .л етс повьшение энергетических и динамических характеристик в процессе разгона, повьшение надежности за счет безударного перехода в режим фазового управлени . За счет введени в состав электропривода задатчи- ка 20 напр жени и частоты, блока 21 задани и синхронизации,блока 23 установки , преобразовател 22 напр жение - частота, логического элемента 2-2И-2ИЛИ 24, блока 25 задани режимов обеспечиваетс плавное изменение частоты напр жени питани электро- . двигател 1 до заданного значени . При этом работа электродвигател осуществл етс на устойчивой части механической характеристики в пределах до критического скольжени при минимальных значени х тока электродвигател ,. При длительной работе на пониженной частоте вращени осуществл етс переход на фиксированную кратную частоту сети в пределах устойчивой части механической характеристики со значительным снижением потерь в электродвигателе. Переход в режим фазового управлени синхронизирован с напр жением сети и осуществл етс в функции обработки целевого числа периодов выходного напр жени в режиме частотного управлени . 1 ил. - Iff, (Л iCO Ico- ico оо 4

Description

1

Изобретение относитс к области эле-ктротехники и может быть использовано в асинхронных электроприводах дл управлени частотой вращени электродвигателей.

Целью изобретени вл етс повышение энергетических и динамических характеристик в процессе разгона,

повышение надежности за счет безудар- Q го и второго датчиков тока 14 и 15,

него перехода в режим фазового управлени .

На чертеже приведена структурна схема электропривода.

Асинхронный электропривод содержит д встречно-паргшлельно включенных ти

трехфазный асинхронный электродвигатель 1, статорные обмотки которого через п ть пар встречно-параллельно включенных тиристоров 2-6 подключены к трем клеммам питающей сети, блок 7 фильтров, входы которого соединены с соответствующими клеммами питающей сети, блок 8 формировани и распределени импульсов управлени , п ть усилителей 9-13, два датчика 14 и 15 тока, блок 16 раздельного управлени группами тиристоров, кольцевой распределитель 17 импульсов,. целочисленный делитель 18 частоты, формирователь-синхронизатор 19, задатчик 20 напр жени и частоты, блок 21 задани и синхронизации, преобразователь 22 напр жение - частота, блок 23 установки , логический элемент 2-2И-2ИЛИ 24, блок 25 задани режимов, два логических элемента 2И 26 и 27. Трехфазный вход формировател -синхронизатора 19 и трехфазный вход синхронизации блока 8 формировани и распределени импульсов управлени подключены к трехфазному выходу блока 7 фильтров. Первый вход блока 8 формировани и распределени импульсов управлени соединен с входом преобразовател 22 напр жение - частота и с первым выходом задатчика 20 напр жени и частоты. Первый, второй, третий, четвертый и п тый выходы блока 8 формировани и распределени импульсов управлени соединены соответственно с входами первого, второго и третьего усилителей 9-11 и с первыми входами логических элементов 2И 26 и 27, выходы которых соединены соответственно с входами четвертого и п того усилителей 12 и 13. Выходы усилителей 9-13 подключены к управл ющим входам соответствующих пар встречно-параллельно включенных тиристоров 2-6.Вто

13398642

рой вход блока 8 формировани и распределени ршпульсов управлени соединен с первым выходом блока 25 задани режимов, первый вход которого подключен к выходу блока 16 раздельного управлени группами тиристоров, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первовключенных соответственно в две фазы статорной обмотки электродвигател 1, кажда из которых подключена к клеммам питающей сети через две пары

0

5

g

ристоров 3 и 4, 5 и 6. Третий и четвертый входы блока 16 раздельного управлени группами тиристоров соединены с вторым выходом блока 25 задани режимов.

Первый выход формировател -синхронизатора 19 соединен с первым входом целочисленного делител 18, выход которого соединен с первым входом ло5 гического элемента 2-2И-2ИЛИ 24,выход которого соединен с первым входом распределител 17 импульсов. Второй вход целочисленного делител 18 соединен с первым выходом блока 23 установки , второй выход которого подключен к второму входу распределител 17 импульсов, первый, второй, и третий выходы которого соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами блока 25 задани режимов. Второй выход формировател - синхронизатора 19 соединен с первым входом блока 21 задани и синхронизации , второй вход которого подключен к третьему выходу блока задани режимов, п тый вход которого объединен с вторыми входами логических элементов 2И 26 и 27 и подключен к первому выходу блока 21 задани и синц хронизации, второй выход которого соединен с входом задатчика 20 напр жени и частоты,, соединенного вторым вьЕсодом с третьим входом блока 21 задани и синхронизации, третий выход которого подключен к входу блока 23 установки. Четвертый выход блока 21 задани и синхронизации соединен с вторым и третьим входами логического элемента 2-2И-2ШЖ 24, четвертый вход которого подключен к выходу преобразовател 22 напр жение - частота. Четвертый вход блока 21 задани и синхронизации предназначен дл подачи сигналов задани .

0

:i

Электропривод позвол ет обеспечить запуск электродвигател 1 до номинальной частоты вращени , запуск до заданной пониженной частоты вращени , длительную работу на этой час тоте и дальнейший разгон до номиналь ной частоты вращени , синхронизированный переход в режим фазового управлени .

Блок 16 раздельного управлени группами тиристоров обеспечивает раздельное управление группами тиристоров пар 3 и 6, 4 и 5, формирующих положительную и отрицательную полуволны выходного напр жени , в функции сигналов с второго выхода блока 25 задани режимов и сигналов датчика 14 и 15 тока. Блок 16 раздельного управлени группами тиристоров фиксирует момент спадани тока работающей группы тиристоров, обеспечивает сн тие управл ющих импульсов с тиристоров данной группы и через заданное врем выдержки - подачу управл ющих импульсов на тиристоры другой группы.

Блок 8 формировани и распределени импульсов управлени включает в себ блоки импульсно-фазового управлени и распределитель импульсов с системой управлени . Изменение фазы выходных импульсов блока 8 формировани и распределени импульсов управлени осуществл етс в зависимости от управл ющего напр жени , поступающего с первого выхода задат- чика 20 напр жени и частоты. Распределение импульсов в блоке 8 формировани и распределение импульсов управлени осуществл етс в соответствии с модулирующими напр жени ми , поступающими с первого выхода блока 25 задани режимов.

Блок 25 задани режимов обеспечивает работу блока 8 формировани и распределени Импульсов управлени в режиме частотного управлени , в режиме перехода на фазовое управление и в режиме фазового управлени в функции сигнала управлени с первого выхода блока 21 задани и синхронизации и в функции сигналов с выхода блока 16 раздельного управлени группами тиристоров.

Задатчик 20 напр жени и частоты представл ет собой генератор линейно возрастающего напр жени , уровень которого соответствует заданию напр 39864-1

жени и частоты в режиме частотного управлени и определ етс состо нием блока 21 задани и синхронизации.

Блок 21 задани и синхронизации в соответствии с сигналами управлени , поступающими на его четвертый вход, осуществл ет задание режима работы электропривода (пуск на номинальную 10 частоту вращени , пуск на пониженную частоту вращени , длительную работу на этой частоте с возможностью дальнейшего разгона до номинальной частоты вращени ), синхронизацию схемы 15 при работе на пониженной частоте вращени , синхронизацию перехода в режим фазового управлени .

Блок 23 установки осуществл ет синхронизацию работы целочисленного 20 делител 18 частоты и кольцевого распределител 17 импульсов в соответствующих режимах.

Преобразователь 22 напр жение - частота формирует на своем выходе 25 импульсы, частота которых пропорциональна его входному напр жению, т.е. напр жению на первом выходе задатчи- ка 20 напр жени и частоты.

Асинхронный электропривод работа- 30 ет следующим образом.

Входными сигналами, определ ющими режим работы электропривода, вл ютс сигналы jg и U „.. , поступающие на четвертый вход блока 21 зада- од ни и синхронизации.

Дл обеспечени разгона до заданной частоты вращени ,„ формируетс управл ющий сигнал U,

W aл

, соответствующий уровню логический 1.

40 При этом все блоки устройства при- вод тс в исходное состо ние, в блоке 21 задани и синхронизации формируетс соответствующее напр жение задани , а на первом выходе задатчи45 ка 20 напр жени и частоты напр жение равно О. При подаче сигнала U , соответствующего уровню логической 1, на первом выходе задатчика 20 напр жени и частоты формируетс ли50 нейно возрастающее напр жение, а на третьем входе логического элемента 2-2И-2И ПИ 24 - сигнал логической 1. При этом с выхода преобразовател 22 напр жение - частота им55 пульсы, частота которых пропорциональна выходному напр жению задат- , чика 20 напр жени и частоты, поступают на первый вход распределител 17 импульсов, с выходов которого сиимаютс три логических сигнала выход нон.частоты f , сдвинутых во времени относительно друг друга на 1/3 пе риода выходной частоты. На первом вы ходе блока 21 задани и синхронизации присутствует сигнал логической 1 и блок 25 задани режимов формирует пару сигналов, соответствующих пр мому и инверсному сигналам на первом выходе распределител 17 импульсов , а также две пары сигналов в соответствии с выходным сигналом блока 16 раздельного управлени груп пами тиристоров.

Разгон электродвигател 1 осуществл етс при плавном изменении частоты и амплитуды питающего напр жени , определ емых выходным напр жением задатчика 20 напр жени и чаС тоты. Процесс разгона прекращаетс , когда выходное напр жение задатчика

20напр жени и частоты сравниваетс с заданным значением, сформированным в блоке 21 задани и синхронизации , при этом на втором выходе задатчика 20 установитс сигнал логической 1.

На втором выходе формировател - синхронизатора 19 формируетс напр жение пр моугольной формы, соответет вующее напр жению первой фазы сети и поступающее па первый вход блока

21задани и синхронизации. Сигнал соответствующий сигналу на первом выходе распределител 17 импульсов, с третьего выхода блока 25 задани режимов поступает на второй вход бло ка 21 задани и синхронизации. При совпадении передних фронтов сигналов на первом и втором входах блока 21 задани и синхронизации измен етс состо ние четвертого выхода данного блока, что приводит к по влению сигнала логической 1 на втором входе логического блока 2-2И-2ИЛИ 24. При этом на первый вход распределител 17 импульсов поступает сигнал с выхода целочисленного делител 18 частоты . Одновременно с изменением состо ни четвертого выхода блока 21 задани и синхронизации вырабатываетс сигнал на третьем выходе данного блока, поступающий на вход блока 23 установки.

Блок 23 установки формирует на своих выходах сигналы установки целочисленного , делител 18 частоты и распределител 17 импульсов, причем

398646

сигнал на первом выходе блока 23 установки по вл етс с некоторой задержкой во времени относительно сиг нала на втором выходе блока 23, Этим

обеспечиваетс опережающа установка распределител 17 импульсов, что необходимо , так как импульс установки целочисленного делител 18 частоты

10 вл етс первым счетным импульсом дл распределител 17 импульсов. Таким образоМр переход на заданную фиксированную частоту Wj;,, осуществл етс в момент перехода через ноль напр 15 жени первой фазы сети по окончании периода выходного напр жени частотой fj распределител 17 импульсов в предшествующем режиме.

Переход в режим фазового управ20 лени осуществл етс при подаче сигнала задани U;, , соответствующего уровню логического О. При этом на четвертом выходе блока 21 задани и синхронизации установитс исходное

25 состо ние и на первый вход распределител 17 импульсов поступит через логический элемент 2-2И-2ИЛИ 24 сигнал с выхода преобразовател 22 напр жение - частота, а в блоке 21 за30 Дани и синхронизации сформируетс напр жение задани , соответствующее граничной частоте вращени электродвигател 1 в режиме частотного управлени : ц;.граи. Соответственно частота сигнала на выходе распределител 17 импульсов fj увеличиваетс до значени f; грс(н Когда уровень сигнала на первом выходе задатчика 20 напр жени и частоты достигнет заданного

40 в блоке 21 граничного напр жени , на втором выходе задатчика 20 напр жени и частоты сформируетс сигнал логической 1. При этом, при совпадении передних фронтов сигналов на

45 первом и втором входах блока 21 задани и синхронизации, на его первом выходе сформируетс сигнал логического О, а ка выходах блока 23 установки сигнал логического О.

gQ Распределитель 17 импульсов установитс в исходное состо ние на выходах логических элементов 2И 26 и 27 - сигналы логического О, что приводит к сн тию управл ющих сигналов с

gg тиристоров групп 5 и 6. На втором выходе блока 25 задани режимов формируетс сигнал логической 1, поступающий на третий и четвертью входы блока 16 раздельного управлени груп35

пами тиристоров. При этом при отсутствии тока во второй и третьей фазах электродвигател 1, т.е. при нулевых выходных сигналах датчиков 14 и 15 тока, на выходе блока 16 раздельного управлени группами тиристоров сформируетс сигнал логической 1, что приводит к по влению на втором входе блока 8 формировани и распре- делени импульсов управлени сигналов логической 1 и переводу данного блока в режим фазового управлени парами тиристоров 2-4. Таким образом , переход в режим фазового управ- лени осуществл етс синхронно с напр жением сети в функции сигнала наличи тока во второй и третьей фазах обмотки электродвигател 1 без па.узы При этом исключаетс возможность ко- роткого замыкани между второй и третьей фазами сети через тиристоры групп 3 и 6, 4 и 5.

Режим пуска на номинальную частоту вращени из исходного состо ни осуществл етс аналогично, но отсутствует режим работы на фиксированной частоте.

Таким образом, в электроприводе частота напр жени питани электро- двигател 1 измен етс плавно до граничной, при этом работа электродвигател осуществл етс на устойчивой части механической характеристики в пределах до критического сколь- жени при минимальных значени х тока двигател . При длительной работе на пониженной скорости осуществл етс переход на фиксированную кратную частоту сети в пределах устойчивой части механической характеристики, при этом потери в двигателе снижаютс в сравнении с несинхронизированны управлением на 30-40%. Переход в режим фазового управлени синхронизиро- 45 .задани режимов, первый и второй элеван с напр жением сети и осуществл етс в функции отработки целого числа периодов выходного напр жени в режиме частотного управлени , при этом достигаютс наиболее благопри тные электромагнитные начальные услови в переходном режиме и практически исключаютс нежелательные ударные динамические воздействи .

Claims

Формула изобретени

Асинхронный электропривод, содержащий трехфазный асинхронный электродвигатель , статорные обмотки которого через п ть пар встречно-параллельно включенных тиристоров подключены к трем клеммам питающей сети, блок фильтров, входы которого, соединены с соответствующими клеммами питающей сети, формирователь-синхронизатор , трехфазньй вход которого соединен с трехфазным выходом блока фильтров , целочисленньй делитель частоты первый вход которого соединен с первым выходом формировател -синхронизатора , кольцевой распределитель импульсов , блок раздельного управлени группами тиристоров, два датчика тока , включенные соответственно в две фазы статорной обмотки электродвигател , блок фop иpoвaни и распределени импульсов управлени , тpexфaзньri вход синхронизации которого соединен с трехфазным выходом блока фильтров, п ть усилителей, выходы которых подключены к управл ющим входам соответствующих пар встречно параллельно включенных тиристоров, входы первого , второго и третьего усилителей соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока формировани и распределени импульсов управлени , выходы датчиков тока соединены соответственно с первым и вторым входами блока раздельного управлени группами тиристоров, отличающийс тем, что, с целью повьшени энергетических и динамических характеристик в процессе разгона , повышение надежности за счет безударного перехода в режим фазового управлени , в него введены задат- чик напр жени и частоты, блок задани и синхронизации, блок установки, преобразователь напр жение - частота логический элемент 2-2И-2ИЛИ, блок

0

5

менты 2И, выходы которых соединены соответственно с входами четвертого и п того усилителей, первые входы первого и второго логических элементов 2И подключены соответственно к четвертому и п тому выходам блока формировани и распределени импульсов управлени , первый вход которого соединен с первым выходом задатчика напр жени и частоты и входом преобразовател напр жение - частота,второй вход блока формировани и распределени импульсов управлени соединен с первым выходом блока задани

режимов, второй выход которого соединен с третьим и четвертым входами блока раздельного управлени труп-. пами тиристоров, выход которого подключен к первому входу блока задани режимов, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с первым, вторьм и третьим выходами кольцевого распределител импульсов, первый вход которого подключен к выходу логического элемента 2-2И-2ИЛИ, вторые входы первого и второго логических элементов 2И и п тый вход блока задани режимов объединены и подключены к первому выходу блока задани и синхронизации, первый вход которого соединен с вторым выходом формировател -синхронизатора , третий выход блока задани режимов подключен к второму входу блока задани и синхронизации , третий вход которого со- единен с вторым выходом задатчика напр жени и частоты, вход которого подключен к второму выходу блока задани и синхронизации, третий выход которого соединен с входом блока установки , первый и второй выходы которого соединены соответственно с

вторыми входами целочисленного делител частоты и кольцевого распреде- лител5г импульсов, выход целочисленного делител частоты соединен с первым входом логического элемента 2-2И2ИЛИ , второй и третий входы которого соединены с четвертым выходом блока задани и синхронизации,четвертый вход которого предназначен дл подачи сигналов задани , выход преобразовател напр жение - частота подключен к четвертому входу логического элемента 2-2И-2ИЛИ.