SU1345302A1 - Электропривод переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в горно-металлургической промьппленнос- ти, в механизмах, требующих, высоких динамических свойств и повьшенной надежности. Целью изобретени   вл етс  повьшение надежности и качества переходных процессов. Указанна  цель достигаетс  взведением в электропри 10 вод неременного тока элемента задержки (ЭЗ) 25, трехфазного размыкател  26 и блока 27 роторных сопротивлений, сумматора (С) 28 в формирователь 10 сигналов задани  активного и реактивного токов ротора, включенного между регул тором 12 реактивного тока и вторым выходом фор1 зировател  10, и подключением источника 20 посто нного сигнала к второму входу С 28, выхода ЭЗ 23 - к управл юп1ему входу управл емого ключа 17 блока 16 пуска. Вход ЭЗ 23 объединен с входом ЭЗ 25, выход которого подключен к управл ющему входу трехфазного размыкател  26, включенного обмотками ротора асинхронного двигател  1 и блоком 27. В результате уменьшаютс  броски тока и исключаютс  перенапр жени  в цеп х ротора двигател  1 при переходе, от нерегулируемого к регулируемому режиму работы. I з.п. ф-лы, 1 ил. с (О ел гг ОО NU СЛ со О ю

Description

11

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электроприводу переменного тока на базе машины двойного питани  с неносредствен- ным преобразователем частоты в цепи ротора, и может быть использовано в механизмах, требующих высоких динамических свойств и повышенной надежности , например в горно-металлургической промьшленности при регулировании числа оборотов ротора относительно синхронной скорости питающего пол .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и качества переходных процессов за счет уменьшени  бросков

тока и исключенИхЧ перенапр жений в I

цеп х ротора при переходе от нерегз - лкруемого к регулируемому режиму работы электропривода

На чертеже представлена функциональна  схема электропривода переменного тока.

Электропривод, переменного тока содержит асинхронный двигатель I с фазным ротором, подключенным к выходам регулируемого источника 2 тока., выполненного с последовательно соедк- ненныЕчи блоком 3 импульснс-фазовогс управлени , управл емым ключам 4 и преобразователем 5 частоты с ыепос-- редстввнной св зью, блок . пр мого преобразовател  координат,. подключе;ный выходами к управл ющим входам регулируемого источника 2 тока., блек 7 обратного преобразовани  коордмиат., подключенный входами к вьксодаь; датчг ков фазных токов 8 и напр  кений 9 статора формирозат&пь 10 сигкал ов задани  активного и реакт.ивного токов ротора с регул тором 1 скорости вращени  ротора и регул тором 12. реактивного тока статора, фазовый дис- криминатор 13 с пропорциопа.льно-ин- тегральным регул. тором 14 частоты скольжени  на выходе, формирователь 15 гармонических функций, вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора 13, а выходы подключены к опорным входам блока 6 преобразовани  координат, блок 16 пуска, выполненный с трем.  управл емыми ключами 17 - 9, источником 20 посто нного сигнала, ограничителем 2 уровн  сигнала, определителем 22 начального скольженрм и элементогч 21 задержки, вход которого образует вхо блоКсЧ 16 пуска и соединен с вводом 24 дл  сигнала пуска, с управл ю1дт1м

53022

входом управл емых ключей 4 и 17, Выходы первого управл емого ключа 17, образующие первый и второй выходы блока 16 пуска, подключены соответственно к входу и выходу пропорционально-интегрального регул тора 14 частоты скольжени  и к выходам ограничител  21 уровн  сигнала, первый вход ко- Q торого подключен х выходу определител  22 начального скольжени , а второй вход объединен с управл ющим входом второго управл емого ключа 18 блока 16 пуска и подключен к выходу элеменg та 23 задержки, выходы управл емого ключа 18, образующие третий и четвертый выходы блока 16 пуска, подключены соответственно к входу и выходу регул тора 11 скорости вращени  ротод ра.. выходы третьего управл емого ключа 19, образующие п тый и шестой выходы блока 16 пуска5 подключены соответственно к входу и выходу регул тора 12 реактивного тока статора, Пер5 вый и второй входы фазового дискри- -шнатора 13 подключены к одноименным :зыходам блока 7 обратного преобразовани  координат, а третий вход фазового дискриуинато)а 13 и первый уп:;г , равл ющий ВХОД блока 6 пр мого преоб- у.:1азовани  координат подключены к первому выходу формировател  10 сигналов задани  активного и реактивного токов ротора, второй выход которого

.... подключен к второму управл ющему

входу блока 6 пр мого преобразовани  координат, а первый четвертый входы формировател  .0 сигналов задани  актргвного Р1 реактивного токов ротора

,. |л подключены соответственно к третьему выходгу блока 7 обратного преобразо- занк  координат, к выходу фазового дискриминатора 13 и к выходам датчиков фазн.ых токов 3 и напр жений 9

.,t; статора.

В электропривод переменного тока е зедены элемент 25 задержки, трехфазный контарстор 26 м блок 27 роторных сопротивлений, формирователь 10 налов задани  акт}-1вного и реактивно- оО

I o токов ротора снабжен сумматором

28,включенным по первому входу и выходу между выходом регул тора 12 реактивного тока статора и вторым

выходом названного формировател  10, 55о

а выход источника 2и посто нного сигнала блока 16 пуска подключен к второму входу сумматора 28 формировател  10 сигналов задани  активного и

реактивного токов ротора. Выход элемента 23 задержки блока 16 пуска сое динен с управл ющим входом четвертого управл емого ключа Г9, а вход элемента 23 задержки объединен с вхо дом введенного элемента 25 задержки, выход которого соединен с управл ющим входом трехфазного размыкател  26, подключенного первым входом к обмоткам ротора, а вторым входом - к блоку 27 роторных сопротивлений«

В электропривод переменного тока могут быть введены управл емый ключ 29, блок 30 пам ти и сумматор 31, включенный по первому входу, и выходы между первым выходом формировател  10 сигналов задани  активного и реактивного токов ротора и первым управл ющим входом блока 6 пр мого преобразовани  координат; второй вход сумматора 31 соединен с выходом блока 30 пам ти, вход которого через введенный управл емый ключ 29 подключен к первому выходу блока 7 обратного преобразовани  координат; управл ющий вход управл емого ключа 29 соединен с вводом 24 дл  сигнала пуска . Входы блока 3 импульсно-фазового управлени  в регулируемом источнике 2 тока подключены к выходу регул тора 32 фазных токов и к выходу блока 33 компенсации. На входе регул тора 32 фазных токов включен элемент 34 сравнени , первый вход которого образует управл ющий вход регулируемого источника 2 тока, а второй вход подключен к выходу датчика 35 фазных токов ротора.

На входы регул тора 11 скорости вращени  ротора подключен элемент 36 сравнени , а на вход регул тора 12 реактивного тока статора - элемент 37 сравнени . К выходу регул тора 11 скорости вращени  ротора подключен блок 38 делени , другой вход которого соединен с выходом определител  39 потокосдеплени . Входы обратной св зи элементов 37, 36 сравнени  и входы определител  39 потокосдепле- ни  образуют соответственно первый - четвертый входы формировател  10 сигналов задани  активного и реактивного токов ротораi первьш и второй выходы которого образованы выходом блока 38 делени  и выходом сумматора 28.

К входу пропорционально-интегрального регул тора 14 частоты скольжени  в фазовом дискриминаторе 13 под

453024

ключен блок 40 делени , соединенный входом с выходом элемента 41 сравнени . Один из входов элемента 41 срав- нени  и другой вход блока 40 делени  образуют первый и второй входы фазового дискриминатора 13. Другой вход элемента 41 сравнени  образует третий вход фазового дискриминатора 13. 10 Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Дл  качественного подключени  преобразовател  5 частоты с непосредственной св зью к вращающемус  асин- 15 хронному электродвигателю 1 с фазным ротором необходимо, чтобы в момент подключени  вектор выходного напр жени  преобразовател  был сориентирован определенным образом относитель- 20 но вектора ЭДС ротора. В противном случае при случайной ориентации указанного вектора возможны недопустимо большие броски тока в момент подключени  преобразовател  5 частоты с 25 непосредственной св зью к ротору.

Требование по ориентации векторов выполн етс  в электроприводе реализацией промежуточного синхронного режима работы электродвигател  1 с 30 последующим автоматическим переводом к регулируемому режиму работы. Дл  этого по сигналу пуска, поступающему на ввод 24, выходы преобразовател  5 частоты с непосредственной св зью подключаютс  к ротору, и на прот жении времени t формируетс  неизменной частоты выходной ток преобразовател . За врем  лt электродвигатель I вт гиваетс  в синхронизм и Q векторы оказываютс  сориентированы необходимым образом.

Дл  того, чтобы не возникало перенапр жений в цеп х ротора при размыкании контактора, закорачивающего д ротор в нерегулируемом режиме работы (не показан), в электроприводе используетс  блок 27 роторных сопротивлений , подключенный в нерегулируемом режиме через трехфазный контактор 26 к ротору. Пока ротор закорочен контактором блок 27 роторных сопротивлений в работе не .участвует, зато при размыкании контактора ток ротора поступает в роторные сопротивлени  блока 27 и перенапр жени  не возникают. После размыкани  контактора в ротор подаетс  выходной ток преобразовател  5 частоты с непосредственной св зью . Этим током электродвигатель I

50

55

вт гиваетс  в синхронизм за врем  не более времени элемента 25 задержки, в результате чего направление вектора указанного тока становитс  соглас- ным направлению вектора тока ротора. Теперь можно отключать от ротора роторные сопротивлени  блока 27 без каких-либо перенапр жений в цеп х ротора . Это осуществл етс  размыканием трехфазного контактора 26, На управл ющий вход которого поступает задержанный , на врем  Л1 элементом 25 задержки сигнал пуска.

Отключение роторных сопротивлений блока 27 от ротора приводит к изменению величины тока ротора,, в результате чего возникают затухающие колебани  тока ротора, вызванные выпаданием электродвигател  из синхронизма Колебани  затухают при повторном вт гивании электродвигател  1 в синхронизм , дл  обеспечени  которого с выхода преобразовател  .5 частотг с непосредственной св зью на прот жении ингер- вала времени At после отключени : роторных сопротивлений блока 27 от ротора продолжает поступать ток прежней частоты. Формирование выходног о тока данной частоты преобразова.телем 5 частоты с непосредственной св зью осуществл етс  на интервале времени /it + 4t2 с помощью элемента 23 задержки . По выходному сигналу элемента 23 задержки на интервале времекн /)t + 4t после поступлени  сигнала пуска осуществхс етс  закорачиванк:е управлйемыми ключами 18, 19 регул тора I1 скорости вращени  ротора и регул тора 2 реактивного тока статорв а также ограничение выходного сигнала цропорционально-йнтегрального регул тора 14 частоты скольжени  ограничителем 21 уровн  сигнала.

По окончании интервала времени 4t + dt после поступлени  сигнала пуска выходной сигнал элемента 23 задержки измен етс  и электропривод переходит в регулируемый режим работы ,

В электроприводе благодар  введению сумматора 28 и закорачиванию в синхронном режиме работы управл емым ключем 19 регул тора 12 реактивного тока статора можно задавать ток рото7 ра в синхронном режиме независимо от уровн  уставки ограничени  выходного сигнала регул тора 12 и мен ть при

необходимости его величи 1у в широких пределах.

Благодар  введению управл емого ключа 29 блока 30 пам ти и сумматора 31 в момент вступлени  электропривода в регулируемый режим работы обеспечиваетс  соответствие по величине сигналов задани  и реального значени  активного тока электродвигател  1. Это достигаетс  запоминанием величины активного тока электродвигател  1 блока 30 пам ти в момент перехода электродвигател  1 к синхронному режиму работы и использованием выходного сигнала блока 30 пам ти в качестве задани  активного тока ротора в синхронном режиме работы. Блок 30 пам ти представл ет собой инерционное звено с большой посто нной времени спадани  выходного сигнала до нул . После вступлени  в работу регул тора 11 скорости вращени  ротора и спадани  выходного сигнала блока 30 пам ти до нул  активный ток ротора.задаетс  указанным регул тором П. Управл емг: й ключ 29 нужен дл  того, чтобы после вступлени  блока 30 пам ти в работу сигнал реального значени  акт.ивного тока двигател  1 не поступали на вход блока 30 пам ти и не вли л на величину его выходного сигнала, т.е., чтобы не возникал контур с положительной обратной св зью

Таким образом, введение в электропривод переменного тока элемента задержки трехфазного размыкател , блока роторных сопротивлений и соответствующее выполнение формировател  сигналов задани  г:1ктивного и реактивного токов ротора и блока пуска обеспечивают уменьшение бросков тока и исключение перенапр жений в цеп х ротора при переходе от нерегулируемого к регулируемом режиму работы, благодар  чему повьшаетс  надежность и качество перех одных процессов.

Формул

изобретени 

55

Claims (2)

1, Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с фазным роторомS подключенным к выхо- дам регулируемого источника тока, выполненного с последовательно соединенными блоком импульсно-фазового управлени , управл емым ключем и преобразователем частоты с непосредствен

71.3

ной св зью, блок пр мого преобразовани  координат, подключенный выходом к управл ющему входу регулируемого источника тока, блок обратного преоб разовани  координат, подключенный входами к выходам датчиков фазпых токов и напр жени  статора асинхронного двигател , формирователь сигналов задани  активного и реактивного токов ротора с регул тором скорости вращени  ротора и регул тором реактивного тока статора, фазовый дискри минатор с пропорционально-интегральным регул тором частоты скольжени  на выходе, формирователь гармонических функций, вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора, а выходы подключены к опорным входам блока пр мого преобразовани  координат , блок пуска, выполненный с трем  управл емыми ключами, источником посто нного сигнала, ограничителем уровн  сигнала, определителем начального скольжени  и элементом задержки,вход которого образует вход блока пуска, соединенного с вводом дл  сигнала пуска и с управл ющими входами ключа регулируемого источника тока и первого ключа блока пуска, при этом выходы первого управл емого ключа блока пуска, образующие первый и второй выходы блока пуска, подключены соответственно к .входу и выходу пропорционально-интегрального регул тора частоты скольжени  и к выходам ограничител  уровн  сигнала, первый вход которого подключен к .выходу определител  начального скольжени , а второй вход объединен с управл ющим входом второго управл емого ключа блока пуска и подключен к выходу элемента задержки этого блока, выходы второго управл емого ключа блока пуска, образующие третий и четвертый выходы блока пуска, подключены соответственно к входу и выходу регул тора скорости вращени  ротора, выходы третьего управл емого ключа блока пуска, образующие п тый и шестой выходы блока пуска, подключены соответственно к входу и выходу регул тора реактивного тока статора, первый и второй входы фазового дискриминатора подключены к одноименным выходам блока обратного преобразовани  координат, а третий вход фазового дискриминатора и первый управл ющий вход блока пр мого преобразовани  координат подключены к первому выходу формировател 

10

0

5

. 5

0

5

0

5

0

5

сигналов задани  активного и реактивного токов ротора, второй выход которого подключен к второму управл ющему входу блока пр мого преобразовани  координат, а первый, второй, третий и четвертьш входы формировател  сигналов задани  активного и реактивного токов ротора подключены соответственно к третьему выходу блока обратного преобразовани  координат , к выходу фазового дискриминатора и к выходам датчиков фазных токов и напр жений статора, отличаю- щ и й--,с   тем, что, с целью повышени  надежности и качества переходных процессов за счет уменьшени  бросков тока и исключени  перенапр жений в цеп х ротора при переходе от нерегулируемого к регулируемому режиму работы , введены элемент задержки, трехфазный размыкатель и блок роторных сопротивлений, формирователь сигналов задани  активного и реактивного токов ротора снабжен сумматором, включенным по первому входу и выходу меж,ду выходом регул тора реактивного тока статора и вторым выходом указанного формировател , а выход источника посто нного сигнала блока пуска подключен к второму входу сумматора формировател  сигналов задани  активного и реактивного токов ротора, выход элемента задержки блока пуска соединен с управл ющим входом третьего управл емого клточа этого блока, а вход указанного элемента задержки объединен с входом введенного элемента задержки, выход которого соединен с управл ющим входом трехфазного размыкател , пoдклJoчeннoгo первым входом к обмоткам ротора, а вторым входом - к блоку роторных сопротивлений.

2. Электропривод по п.1, отличающийс  тем, что введены управл емый ключ, блок пам ти и сумматор , включенный по первому входу, и выходы между первым выходом формировател  сигналов задани  активного и реактивного токов ротора и первым управл ющим входом блока пр мого преобразовани  координат, второй вход введенного сумматора соединен с выходом блока пам ти, вход которого через управл емый ключ подключен к первому выходу блока обратного преобразовани  координат, управл ющий вход введенного управл емого ключа соединен с вводом дл  сигнала пуска.