SU1451829A1 - Асинхронный электропривод дл грузоподъемного механизма - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано Р грузоподъемных механизмах. Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических и динамических показателей , путем уменьшени  тормозных моментов и повьшение перегрузочной способности. Дн  этого в асинхронном электроприводе дл  грузоподъемных механизмов с помощью вычислител  34 внутренней ЭДС двигател  19, сумматоров 44-46, 57-59, усилителей 47-49, выпр мителей 50-52 фазных ЭДС и выпр мителей 35-37 линейных ЭДС обеспечиваетс  отрицательна  обратна  св зь по модулю ЭДС. Сигнал по модулю ЭДС организуетс  на вькоде сумматора 53 и сравниваетс  в сумматоре 54 с сигналом блока 55 задани  закона соответстви  напр жешш частоте . По результатам сравнени  посредством- регул тора 56 ЭДС, сумматоров 57, 58, 59 организуетс  формирование дополнительных сигналов уп - равлени  ключами 1-18 непосредственного преобразовател  частоты, обеспечивающих уменьшение вли ни  внутренней обратной св зи по ЭДС на ток двигател  19 в режиме холостого хода и при малых нагрузках. В результате увеличиваетс  перегрузочна  способность, уменьшаетс  энергопотребление . 4 ил. ю (Л

Description

управлени  образует один из дополни- 20 кольцевым переключением пар тельных выходов системы 23 управле- тиристоров в пределах каждой мосто- ни  и соединен с вторыми входами эле- вой схемы достигаетс  уменьшение мощ- ментов ЗИ 72 - 74, второй выход QQ,.- ности потерь в шестерках тиристоров, узла управлени  соединен с вторыми формирующих режим максимальной выход- входами элементов ЗИ 75 - 77; третий 25 ной частоты преобразовател  (частота выход Q 4to6pa3yeT второй дополнитель- питающей сети).

1ньй выход системы управлени  и под- При работе преобразовател  в режим преобразовани  частоты выходные сигналы кольцевого сдвигающего ре- 30 гистра 60 блокируютс  элементами

НЕ 66 - 68 и элементами 2ИЛИ 69 - 71 о В этом режиме сигналы О ,, 0, О принимают единичные значени  (фиг. 4). Выходные сигналы 0, 0,,-, Q(+, ,(;« 25 (фиг. 3) узла 62 управлени , построенного на основе счетчика Джонсона, определ ют продолжительность работы катодных и анодных групп тиристоров преобразовател  в выпр мительном ре- а выходы СИФУ 63 - 65 подключены со- 40 жиме Импульсы управлени , вьграбаты- ответственно к третьим входам элемен- ваемые СИФУ 63 - 65 в режиме коммута- тов ЗИ 72 - 77, 78 - 83, 84 - 89. тора, соответствуют углу управлени  Выходы элементов ЗИ 72 - 89 с вхо- d О эл.град.

дами усилителей-формирователей 90-107, При установке руко тки командоап- выходы которых образуют выходы систе- 45 парата 24 в положени , соответствукпючен к вторым входам элемента ЗИ 78 - 80, четвертый выход управлени  соединен с вторыми входами элементов ЗИ 81 - 83; п тый-выход Q ,+узла управлени  образует третий дополнительный выход системы управлени  и соединен с вторыми входами элементов ЗИ 84 - 86, а шестой выход управлени  соединен с вторыми входами элементов ЗИ87-89. Входы СИФУ 63 - 65 образуют дополнительные входы системы 23 управлени .

мы 23 управлени .

Электропривод работает следующим образом

В электроприводе обеспечиваетс  однозонное частотное регулирование частоты вращени  асинхронного двигател  (вниз от номинального значени  частоты вращени ). Номинальна  частота вращени  двигател  достигаетс  при его работе на частоте питающей сети, при этом в каждой из мостовых схем, образованных тиристорами 1 - 6-, 7 - 12, 13 - 18, включаетс  одна пара встречно-параллельных тиристоров.

0

5

ющие переключени м пороговых схем от (п-1)-й до (К+1)-й, выходна  час- тота преобразовател  определ етс  задающим генератором 27. При переводе командоаппарата 24 в положение, соответствующее включению К-и пороговой схемы 25, блокируетс  задающий генератор 27 и включаетс  задаквдий генератор 26.

При изменении выходной частоты преобразовател  измен етс  и величина напр жени  задани  ЭДС по закону из/f const, обеспечивающему поддержание посто нства перегрузочной способности двигател  о Эту функзщю выполн ет блок 55 задани  закона соответстви  напр жен   частоте, представл ющий собой преобразователь часто- . та - напр жениео Вычислитель 34 фазных ЭДС и двигател  по сигналам с датчиков 28-30 тока и датчиков 31-33 напр жени  осуществл ет вычисление мгновенных значений фазных ЭДС дви- ю гател . Выпр мители 35 - 37, 50-52 и сумматор 53 приближенно определ ют величину модул  ЭДС двигател  как результаты 12-пульсного выпр млени  сигналов, пропорциональных фазным и is линейным ЭДС двигател . Сумматоры 44 - 46 предназначены дл  получени  линейных ЭДС двигател , величина которых уменьшаетс  в V3 раз дл  обеспечени  равенства амплитудных значе- 20 НИИ линейных и фазных ЭДС двигател  ,на масштабных усилител х 47-49. На сумматоре 54 осуществл етс  отрицательна  обратна  св дь по модулю ЭДС двигател , котора  обеспечивает ста- 25 билизацию его величины. Рассогласование с выхода сумматора 54 поступает на вход регул тора 56, представл  ющего собой пи-регул тор, выходной сигнал которого измен етс  так, что- ЗО бы поддержать по сто нным модуль ЭДС двигател , что в свою очередь обеспечивает поддержание посто нства потока асинхронного двигател  в ста тических режимахо Двзоспол рные входные напр жени  управлени  И Ц.,. Uyj СИФУ 63 - 65, определ ющие углы от- крьшани  тиристоров преобразовател , формируютс  на сумматорах 57 - 59 как

напр жение U , поступающее на вход СИФУ 63, имеет вид, изображенный на фиг о 3 (здесь же показано выходное напр жение U pjr регул тора 56) , К концу интервала проводимости анодной группы напр жение и уменьшаетс , утлы открывани  тиристоров увеличиваютс , что обеспечивает улучшение работы привода в инверторном режиме (значению напр жени  и„ О при отсчете от точки естественной коммутаций соответствует угол управлени  0 90 эл.град, а при U 0 вьтр ми- тельные группы переход т в инверторный режим работы).

В момент t даетс  разрешение на работу катодной группы выходной фазы а, и напр жение U, поступа- гачее на вход СИФУ 63, имеет вид, показанньй на фиг. 3.

В моменты изменени  выходной частоты задающего Генератора 27 возможно значительное изменение продолжительности выходных сигналов узла 62 управлени  как в сторону уменьшени , так и в сторону увеличени  при неизменной величине выходного сигнала регул тора 56. Это может привести к увеличению тока асинхронного двигател  19 и возникновению больших тормозных моментов Пусть в момент 13 изменилась выходна  часть зада-.

35

ющего генератора 27 и увеличилась продолжительность выходного сигнала узла 62 управлени  (фиг. 3). При этом напр жение U уменьшаетс  за счет отрицательного значени  вычисленной ЭДС двигател  (-е), поступающей

суммы выходного напр жени  регул тора 40 сумматор 57. Углы открывани  ти- 56 и сигналов,-пропорциональных фаз-ристоров непосредственно преобразоным ЭДС двигател , выходной сигнал QOI (фиг. 3) узла 62 управлени  единицей и разрешает работу катодной группе выходной фазы а преобразова- 45 образом, входные напр жени  уп- тел , а сигнал QQ-- работу анодной равлени  11,, y.j, и.|,СИФУ 63-65 формируютс  так-, чтобы уменьшить вли ние внутренней обратной св зи двигател  по ЭДС на его ток. СИФУ 63-65 jQ преобразуют входные сигналы в последовательности импульсов открывани  тиристоров, угол открывани  которых

вател  частоты увеличиваютс , что приводит к уменьшению тока, а следовательно , и тормозных моментов. Тагруппе выходной фазы а.преобразовател ,, Сигнал Q.0,4- поступает на вход управлени  коммутатора 38. При нулевом значенрш сигнала Q е,+на вход сумматора 57 подаетс  вычисленна  мгноа

венна  фазна  ЭДС двигател  е при единичном значении этого сигнала величина (-ejj), противоположна  ей по знаку и полученна  на выходе .инвертирующего усилител  41. Пусть в момент времени t даетс  разрешение на работу анодной группе выходной фазы а преобразовател . При этом

55

пропорционален величине входного сигнала и которые подаютс  на третьи входы элементов ЗИ 72-89. На два других входа элементов ЗИ 72 - 89 подаютс  сигналы с выходов узла 62 управлени  и преобразованные сигналы с выходов кольцевого сдвигающего ренапр жение U , поступающее на вход СИФУ 63, имеет вид, изображенный на фиг о 3 (здесь же показано выходное напр жение U pjr регул тора 56) , К концу интервала проводимости анодной группы напр жение и уменьшаетс , утлы открывани  тиристоров увеличиваютс , что обеспечивает улучшение работы привода в инверторном режиме (значению напр жени  и„ О при отсчете от точки естественной коммутаций соответствует угол управлени  0 90 эл.град, а при U 0 вьтр ми- тельные группы переход т в инверторный режим работы).

В момент t даетс  разрешение на работу катодной группы выходной фазы а, и напр жение U, поступа- гачее на вход СИФУ 63, имеет вид, показанньй на фиг. 3.

В моменты изменени  выходной частоты задающего Генератора 27 возможно значительное изменение продолжительности выходных сигналов узла 62 управлени  как в сторону уменьшени , так и в сторону увеличени  при неизменной величине выходного сигнала регул тора 56. Это может привести к увеличению тока асинхронного двигател  19 и возникновению больших тормозных моментов Пусть в момент 13 изменилась выходна  часть зада-.

образом, входные напр жени  уп- равлени  11,, y.j, и.|,СИФУ 63-65 формируютс  так-, чтобы уменьшить вли ние внутренней обратной св зи двигател  по ЭДС на его ток. СИФУ 63-65 преобразуют входные сигналы в последовательности импульсов открывани  тиристоров, угол открывани  которых

вател  частоты увеличиваютс , что приводит к уменьшению тока, а следовательно , и тормозных моментов. Та55

пропорционален величине входного сигнала и которые подаютс  на третьи входы элементов ЗИ 72-89. На два других входа элементов ЗИ 72 - 89 подаютс  сигналы с выходов узла 62 управлени  и преобразованные сигналы с выходов кольцевого сдвигающего регистра 60, которые осуществл ют кольцевое переключение шестерок тиристоров в режиме коммутатора (в р -жиме преобразовани  частоты сигналы Q , Q, Q равны единице). Выходные налы элементов ЗИ 72 - 89 после преобразовани  их с-помощью усилителей- формирователей 90-107 формируютс  в сигналы У,-У,Jвключени  соответству- югчих тиристоров,

В изобретении поставленна  цель - улучшение энергетических и динамических показателей привода - достига , етс  за счет введени  обратных св зе по внутренним координатам асинхронного двигател . В частности, введение отрицательной обратной св зи по модулю ЭДС обеспечивает увеличение перегрузочной способности привода и повышение энергетических показателей за счет уменьшени  токов на холостом ходу и при малых нагрузках.

В описанном электроприводе величина магнитного потока Ф сохран етс  неизменной при различных нагрузйах двигател , поэтому значение потока на холостом ходу может быть задано значительно меньше номинального Фчх (0,6 ... 0,7), Фц- номинальньй поток, что приводит к снижению тока холостого хода до уровн , близкого к току холостого хода двигател  в номинальных услови х питани  (т.е. приблизительно в три раза меньше, чем в прототипе).

Таким образом, введение отрицательной обратной св зи по модулю ЭДС обеспечивает улучшение энергетических -показателей электропривода за счет значительного снижени  энергопотреблени  при малых нагрузках. При этом одновременно увеличиваетс  перегрузочна  способность электропривода и повышаетс  общий коэффициент мощности привода за счет снижени  величины магнитного потока (следовательно , и тока намагничивани ) при малых нагрузках.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Асинхронный электропривод дл  грузоподъемного механизма, содержащий двигатель с трехфазной обмоткой статора , фазы которой соединены по схеме звезда, непосредственный преобразователь частоты, составленный из трех групп тиристоров, соединенных

   Q

   15 0

   25 о

   .Q

   35

   5

   0

   в каждой группе по трехфазной мосто- вой схеме, с выводами ;ш  подключени  к сети, а выводы по посто нному току мостовых схем образуют выходы непосредственного преобразовател  частоты , к которым подключены выводы фаз обмотки статора электродвигател , систему управлени  с входами управлени  частотой и напр жением питани , выходами подключенную к управл ющим электродам тиристоров непосредственного преобразовател  частоты, задающие генераторы плавного и ступенчатого .изменени  частоты, выходы которых соединены со входами управлени  частотой питани  системы тгравлени , п пороговых схем, выходы К упом нутых пороговых схем подключены к входам задающего генератора плавно измен емой частоты, выходы п - К пороговых схем соединены с входами задающего генератора ступенчато измен емой частоты, выход п-й пороговой схемы подключен к входу управлени  амплитудой напр жени  системы управлени , командоаппарат, выходами соединенный с входами п пороговых схем, отличаю г; и и с  тем, что, с целью улучшени  энергетических и динамических показатепей путем уменьшени  тормозных моментов при переходе с одной частоты вращени  на Другую, повьш1ени  перегрузочной способности , введены блок задани  закона соответст,ви  напр жени  к частоте, вычислитель фазных ЭДС двигател , восемь аналоговых сумматоров, три масштабных усилител , три выпр мител  фазных ЭДС, три выпр мител  линейных ЭДС двигател , регул тор модул  ЭДС, три управл емых комм татора с. двум  информационными входами, три инверти- усилител , датчики токов и напр жений обмотки статора двигател , выходы которых соединены с входаьш вьиислител  фазных ЭДС двигател , выходы которого соединены с первыми информационными входами управл емых коммутаторов, а через соответствующий инвертирующий усилитель - с вторыми информа1щоннь ми входами управл емых коммутаторов, с входами выпр мителей фазных ЭДС двигател , при этом первый выход вычислител  фазных ЭДС двигател  подключен к первым входам первого и третьего сумматоров, второй выход вычислител  - к второму входу первого и первому входу второго сум9

   1451829

   маторов, а третий выход вычислител  фазных ЭДС двигател  - к вторым вхо дам вторбго и третьего сумматоров, выходы первого, второго и третьего сумматоров через масштабные усилители св заны с входами вьшр мителей линейных ЭДС двигател  соответственно , выходы которых и выходы выпр мителей фазных ЭДС двигател  подключе- ны к входам четвертого сумматора, выходом соединенного с одним из входов п того сумматора, вторым входом под- ключенного к выходу блока задани  соответстви  напр жени  частоте, вхо дами подключенного соответственно к

   10

   выходам задающих генераторов плавно и ступенчато измен емой частоты, выход п того сумматора соединен с входом регул тора модул  ЭДС двигател , к выходу которого подключены первые входы шестого, седьмого и восьмого сумматоров, вторыми входами подключенных к выходам управл емых коммутаторов соответственно, управл ющие входы которых соединены с дополнителными вькодами системы управлени , снабженной дополнительными входами дл  прдключени  к выходам шестого, седьмого и восьмого сумматоров соответственно .

   (pus.2