SU1432713A1 - Электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Целью изобретени   вл етс  улучшение динамических показателей, уменьшение потерь энергии в переходных процессах путем уменьшени  колебаний тока и частоть1. вращени  в динамических режимах. С этой целью в электропривод введен ограничитель 11 амплитуды пульсаций напр жени . Вход ограничител  11 подключен к выходу регул тора 6 напр жений , а выход - к второму входу системы 7 управлени  непосредственным преобразователем 2 частоты асинхронного двигател  1. В цепь статор- ной обмотки двигател  1 включены датчик 8 тока и датчик 9 напр жени . Выходы датчиков 8, 9 подключены к входам блока 10 вычислени  модул  результирующего вектора ЭДС от потоко- сцеплени  взаимоиндукции. Выход блока 10 соединен с вторым входом элемента 5 сравнени . На второй вход элемента 5 через преобразователь 4 (Л

Description

из

/J

11

00

ч

со

0ui.f

частота - напр жение поступает сигнал с выхода задатчика 3 частоты, св занного с первым входом системы 7. Последовательно с элементом сравнени  соединен регул тор 6 напр жени . Ограничитель 11 обеспечивает

1432713

ограничение амплитуды колебаний напр жени  на выходе регул тора 6, которое носит переменный характер в переходных режимах при выходных частотах преобразовател  2, близких к частоте сети. 2 з.п. ф-лы, 3 ип.

1

Изобретение относитс  к электро- гехнике, в частности к области час- готного управлени  асинхронными дви- ател ми, и может быть испольэова- ;но в электроприводах общепромыпшен- ных механизмов.

Цель изобретени  - улучшение ди- |1амических показателей электропривод |:нижение потерь энергии в переход- Цк .процессах и уменьшение колеба- Йий тока и частоты вращени  Двигател  в динамических режимах.

На фиг. I представлена функцио- Йальна  схема электропривода; на фиг. 2 и 3 - примеры выполнени  огра Йичител  амплитуды пульсаилй напр - т сени .

Электропривод содержит асинхрон- Йый двигатель (фиг. 1), подключен- Йый фазными обмотками к выходам непосредственного преобразовател  2 Частоты, последовательно соединен- йые задат.чик 3 частоты, функциональ- Йый преобразователь частота - напр жение А, элемент 5 сравнени  и регул тор 6 напр жени . Электропривод содержит, кроме того, систему 7 управлени  непосредственным преобра- зователем частоты с двум  входами, первый из которых подключен к выходу задатчика 3 частоты, датчик 8 фазных токов,-датчик 9 фазных напр жений и блок 10 вычислени  модул  результи- рующего вектора ЭДС от потокосцепле- н(и  взаимоиндукции, подключенный вхо ) а,ами к выходам датчиков фазных то- koB 8 и напр жений 9, а выходом - к другому входу элемента 5 сравнени .

В электропривод введен ограничитель 11 амплитуды пульсаций напр жени , подключенный входом к выходу регул тора напр жени , а выходом - к второму входу системы 7 управлени 

непосредственным преобразователем чатоты .

Ограничитель 11 амплитуды пульсаций напр жени  может быть вьтолнен с элементом 12 сравнени  (фиг. 2), выпр мителем 13, пороговым элементом 14, фильтром 15 низкой частоты, управл емым ключом 16, запоминающим конденсатором I7 и след щим усилителем 18, выход которого образует выход ограничител  11. Вход след щего усилител  I8 объединен с входом фильтра 15 низкой частоты, с выводом запоминающего конденсатора 16 и подключен к выходу управл емого ключа 1

Выход фильтра 15 низкой частоты подключен к одному из входов элемента 12 сравнени , соединенного выходо с входом выпр мител . 13, выход которого через пороговый элемент 14 подключен к управл ющему входу управл емого ключа 16, основной вход которого , объединенный с другим входом элемента сравнени , образует вход ограничител  11.

Ограничитель амплитуды пульсаций напр жени  может быть выполнен с двум  след щими усилител ми 1 9 и 20 ,запоминающим конденсатором 2J,резисторами 22 и 23 и диодной  чейкой 24, составленной из пары встречно-параллельно включенных диодов, при этом входы след щих усилителей 19 и 20 объединены и через резистор 22 образуют вход ограничител  11. Выход след щего усилител  19 через резистор 23 подключен к вьшоду запоминающего конденсатора 21 и к входу диодной  чейки 24, соединенной выходом с входом,след щего усилител  20, выход которого образует выход ограничител  1 1 .

Электропривод работает следующим образом.

31432

Сигналы задани  fi, Uu на входах системы 7. управлени  определ ют соответственно частоту и амплитуду осной- ной гармоники выходного напр жени  непосредственного преобразовател  2 частоты.

В области выходных частот преобразовател  2, близких к частоте сети, в установившихс  режимах работы электропривода форма мгновенных значений фазных ЭДС весьма близка с синусоидальной , а в переходных режимах форма ЭДС сильно искажаетс , так как в этой области частот в наибольшей степени сказьгааетс  несинусоидальность формы выходного напр жени . При этом по вл ютс  колебани  модул  результирующего вектора ЭДС с частотой, близкой к воздействию преобразовател , нару- шающие нормальную работу и снижающие устойчивость системы автоматического управлени  электроприводом.

Функциональный преобразователь 4 формирует сигнал задани  U, модул  ЭДС в линейной зависимости от выходного сигнала f задатчика 3 частоты. Сигнал задани  U с выхода функционального преобразовател  4 поступает на элемент 5 сравнени . Сюда же посту пает сигнал обратной св зи по модулю ЭДС взаимоиндукции с выхода блока 10. Сигнал, пропорциональный модулю ЭДС, определ етс  по мгновенным значени м фазных ЭДС двигател . Сигналы фазных ЭДС формируютс  на основании информации о мгновенных значени х тока в обмотках статора асинхронного двигател  и напр жени  на зажимах статора двигател , снимаемой соответственно с трех фазного датчика 8 тока и с трехфазного датчика 9 напр жени . Разность меж ду сигналом задани  Uj модул  ЭДС взаимоиндукции и сигналом обратной св зи по модулю ЭДС снимаетс  с вы- хода элемента 5 сравнени  и подаетс  на вход регул тора 6 напр жени  который выполнен по схеме ПИ-регу- л тора. Така  астатическа  система регулировани  обеспечивает стабилизацию потокосцеплени  взаимоиндукции асинхронного двигател  1 во всем диапазоне регулировани  скорости.

Напр жение на выходе регул тора 6 носит переменный характер, причем в переходных режимах электропривода при выходных частотах преобразовател , близких к частоте сети, частота

5 0

5 0 Q , -

5

0

колебаний этого напр жени  приближаетс  к быстродействию преобразовател . Дл  ограничени  амплитуды этих колебаний введен ограничитель 11 амплитуды пульсации напр жени , включенный на выход регул тора 6.

Выходной сигнал регул тора 6 поступает на вход управл емого ключа 16 (фиг. 2) и на первый вход элемента 12 сравнени . С выхода управл емого ключа сигнал напр жени  подаетс  на входы след щего усилител  18 и фильтра 15 низкой частоты. Сигнал напр жени  управлени  U;. с выхода след щего усилител  18 поступает на второй вход систеьм 7 управлени  преобразователем. С выхода фильтра 15 низкой частоты сигнал поступает на второй вход элемента 12 сравнени . Если в выходном напр5ше- нии регул тора 6 отсутствует переменна  составл юща , то на обоих входах элемента 12 сравнени  потенциалы равны, и его выходной сигнал равен нулю. Управл емый ключ 16 при этом замкнут и ограничитель 11 пульсаций не вли ет на динамические показатели привода. При по влении в выходном напр жении регул тора 6 переменной составл ющей, на выходе элемента 12 сравнени  по вл етс  переменный сигнал, который выпр мл етс  выпр мителем 13 и поступает на вход порогового элемента 14.

Мгновенное значение выходного напр жени  элемента 12 сравнени  приближенно пропорционально производ- :ной выходного напр жени  регул тора 6 и может быть поэтому разнопол рным. При достижении однопол рным входным сигналом выпр мител  13 уровн  срабатывани  порогового элемента 14 происходит размыкание управл емого ключа 16. В этом случае сигнал на выходе след щего усилител  18, а значит и на выходе регул тора 6, определ етс  величиной потенциала на запоминающем конденсаторе 7. Этот потенциал равен величине напр жени  на выходе регул тора 6 в момент размыкани  управл емого ключа 16 и система регулировани  остаетс  разомкнутой до момента уменьшени  рассогласовани  входных сигналов элемента 12 сравнени , когда ключ 16 снова замыкаетс . Наиболее быстрые изменени  модул  ЭДС цроисход т в области абсолютных скольжений ротора двигател 

U

1, близких к нулю. В этом случае кратковременное размыкание обратной св зи системы стабилизации потока не приводит к опрокидьшанию или друго му нарушенизо работы привода вследствие небольшого момента статической нагрузки.

При выполнении ограничител  11 пульсаций выходного напр жени  по схеме (фиг. З) резистор 23 и конденсатор 21 образуют фильтр низкой частоты , сглаживающий пульсации выходного напр жени  регул тора 6. Этот сглаженный сигнал имеет ту же пол р- кость, что и сигнал регул тора. Если разность напр жений на вьгоодах диодной  чейки 24 не превышает пр мого I падени  напр жени  на диодах, то вы- I ходкой сигнал регул тора 6 через ре- зистор 22 и след щий усиотитель 20 :поступает в систему 7 управлени  пре- ;образо ателем практически без изме- I нени . Этот режим соответствует зам- :ккутому состо нию ключа 16 ограничи- .теЛ М {фиг. 2). Если разность фильтрованного и нефильтрованного выходных напр жений регул тора 6 превышает пр мое падение напр жени  на пере- хрдах диодов  чейки 24, то один из ;диодов начинает проводить зар дный ;(разр дный) ток конденсатора 21, ко- ;торый образует в этом случае с ре- iзистором 22 фильтр низкой частоты, сглаживающий входной сигнал след щих усилителей I9 и 20.

Величины сопротивлений резисторов 22 и 23 выбирают такими, что посто нна  времени фильтра, образованного резистором 22 и конденсатором 21, во много раз больше посто нной време- ии фильтра, образованного резистором 23.и коцденсатором 21. Вследствие этого при отпирании одного из диодов  чейки 24 происходит.члключение на выходе регул тора 6 фильтра низкой частоты с большой посто нной времени, сглаживающего сигнал Uu.Потенциалы иа конденсаторе 21 и на входе усилител  20 отключаютс  на вепичину паде- им  напр жени  на диодах  чейки 24. Этот режим соответствует разомкнутому состо нию ключа 16 в ограничителе II (фиг. 2). Сигнал Uu снова становитс  равньв« выходному сигналу регу- л тора 6, когда разность потенциалов на входе ограничител  11 и иа конденсаторе 21 становитс  меньше пр 

71

s 0 5 И g

0 5 0 5

3б

мого падени  напр жени  на диодах чейки 24.

Посто нные времени фильтра 15 (фиг. 2) и цепи резистор 23 - конденсатор 21 (фиг. 3) выбираютс  меньше посто нной времени формировани  модул  ЭДС асинхронного двигател .

Таким образом, введение в электропривод ограничител  амплитуды пульсаций выходного напр жени  регул тора обеспечивает снижение пульсаций тока и момента в переходных режимах, благодар  чему в сравнении с известным решением улучшаютс  динамические показатели и снижаютс  потери энергии в переходных процессах.

Claims (3)

1. Формула изрбретени 

   1,. Электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный фазными обмотками к выходам непосредственного преобразовател  частоты, последовательно соединенные задатчик частоты, функциональный преобразователь частота - напр жение, элемент сравнени  и регул тор напр жени , систему управлени  непосредственным преобразователем частоты с двум  входами , первый из которых подключен к выходу задатчика частоты, датчики фазных токов и напр жений асинхронного двигател , и блок вычислени  модул  результирующего вектора ЭДС от потоко- сцеплени  взаимоиндукции, подключенный входами к выходам указанных датчиков фазных токов и напр жений, а выходом - к другому входу элемента сравнени , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  динамических показателей, снижени  потерь энергии в переходных процессах и уменьшени  колебаний частоты вращени  асинхронного двигател  в динамических режимах, введен ограничитель амплитуды пульсаций напр жени , подключенный входом к выходу регул тора напр жени , а выходом - к второму входу системы управлени  непосредственным преобразователем частоты.
2. 2. Электропривод по п. 1, о т - личающийс  тем, что ограничитель амплитуды пульсаций напр жени  выполнен с элементом сравне - ни , выпр мителем, пороговым элементом , фильтром низкой частоты, управл емым ключом, запоминающим конденса 143

   тором и след щим усилителем, выход которого образует выход ограничител  амплитуды пульса1щй напр жени , при этом вход след щего усилител  объединен с входом фильтра низкой частоты, с вьюодом запоминающего конденсатора и подключен к выходу управл емого ключа, выход фильтра низкой частоты подключен к одному из входов элемен- та сравнени , соединенного выходом с входом вьтр мител , выход которого через пороговый элемент подключен к управл ющему входу управл емого ключа, основной вход которого, объ- единенный с другим входом элемента сравнени , образует вход ограничител  амплитуды пульсаций напр жени .

   ЧЗ

   38
3. 3. Электропривод по п. 1, о т л и- чающийс  тем, что ограничитель амплитуды пульсаций напр жени  выполнен с двум  след щими усилите- , л ми, запоминающим конденсатором и диодной  чейкой, составленной из пары встречно-параллельно включенных диодов, при этом входы след щих усилителей объединены и образуют вход ограничител  амплитуды пульсаций напр жени , выход первого след щего усилител  подключен к выводу запоминающего конденсатора и к входу диодной  чейки, соединенной выходом с входом второго след щего усилител , выход которого образует выход ограничител  амплитуды пульсаций напр жени .

   f8

   JV

   Я