SU1494193A1

SU1494193A1 - Регулируемый электропривод переменного тока

Info

Publication number: SU1494193A1
Application number: SU874287723A
Authority: SU
Inventors: Алексей Андреевич Семченко; Николай Михайлович Улащик; Бронислав Иосифович Фираго
Original assignee: Белорусский Политехнический Институт
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1989-07-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в центробежных механизмах и механизмах перемещени промышленных установок. Целью изобретени вл етс снижение потерь энергии путем плавного изменени частоты вращени в переходных режимах и упрощение управлени в диапазоне низких частот вращени . Регулируемый электропривод снабжен формирователем 5 заданной ЭДС, пропорциональной частоте вращени , формирователем 7 модулирующего сигнала, пороговым элементом 6, элементами ЗАПРЕТ 19, 21-26, коммутаторами 15,16, задатчиком 17 минимального угла управлени и апериодическим звеном 18, регул тором ЭДС 14, вычислителем 11 модул ЭДС и сумматором 10. Входы формирователей 5,7 и порогового элемента 6 подключены к выходу задатчика интенсивности 4. Апериодическое звено 18 включено между выходом и вторым входом коммутаторов 15, 16 соответственно, управл ющие входы которых соединены с выходом порогового элемента 6. Второй информационный вход коммутатора 15 подключен к выходу задатчика 17, а первые информационные входы коммутаторов 15,16 подключены к выходу регул тора ЭДС 14, вход которого соединен с выходом сумматора 10, входы которого подключены к выходам формировател 5 и вычислител 11, входами соединенного с выходами датчиков тока 12 и напр жени 13 в цепи статора асинхронного электродвигател 3 с короткозамкнутым ротором. Выход формировател 7 подключен к пр мому входу элемента 19, инверсный вход которого соединен с выходом порогового элемента 6, а выход - с инверсными входами элементов 21-26. Инверсные входы элементов 21-26 подключены к соответствующим выходам системы 20 импульсно-фазового управлени , а выходы - к управл ющим входам тиристорного регул тора 1 напр жени . Вход системы 20 подключен к выходу коммутатора 16. В режиме пониженной частоты вращени электропривода выходное напр жение регул тора 1 формируют посредством модул ции импульсов управлени тиристорами пр моугольным сигналом U_M с регулируемой частотой F_M и посто нной скважностью, равной половине периода сигнала U_M, при этом система автоматического управлени электроприводом замкнута по модулю результирующего вектора ЭДС двигател . В переходных режимах устройство управлени обеспечивает плавное изменение частоты вращени электродвигател . 2 ил.

Description

L±J

/(;

i (Л

QD 00

314

снабжен формирователем 5 заданной ЭДС, пропорциональной частоте вращени , формирователем 7 модулирующего сигнала, пороговым элементом 6, элементами ЗАПРЕТ 19, 21-26, коммутаторами 15, 16, задатчиком 17 минимального угла управлени и апериодическим эвеном 18, регул тором ЭДС 14, вычислителем 11 модул ЭДС и сумматором 10. Входы формирователей 5, 7 и порогового элемента 6 подключены к выходу задатчика интенсивности 4. Апериодическое звено 18 включено между выходом и вторым входом коммутаторов 15, 16 соответственно , управл ющие входы которых соединены с выходом порогового элемента 6. Второй информационный вход коь тутатора 15 подключен к выходу задатчика 17, а первые информационные входы коммутаторов 15, 16 подключены к выходу регул тора ЭДС 14,вход которого соединен с выходом сумматора 10, входы которого подключены к выходам формировател 5 и вычислител 11, входами соединенного с выходами датчиков тока 12 и напр жени 13 в цепи статора асинхронного

электродвигател 3 с короткозамкну- тым ротором. Выход формировател 7 подключен к пр мому входу элемента 19, инверсный вход которого соединен с выходом порогового элемента 6, а выход - с инверсныьш входами элементов 21-26. Инверсные входы элементов 21-26 подключены к соответст- вую1дим выходам системы 20 импульсно- фазового управлени , а выходы - к управл ющим входам тиристорного регул тора 1 напр жени . Вход системы 20 подключен к выходу коммутатора 16 В режиме пониженной частоты вращени электропривода выходное напр жение регул тора 1 формируют посредством модул ции импульсов управлени тиристорами пр моугольным сигналом U, с регулируемой частотой f и посто нной скважностью, равной половине периода сигнала U, при этом система автоматического управлени электроприводом замкнута по модулю результирующего вектора ЭДС двигател . В переходных режимах устройство управлени обеспечивает плавное изменение частоты вращени электродвигател . 2 ил J

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в приводах центробежных механизмов и механизмов перемещени промьшшенных установок.

Цель изобретени - уменьшение потерь энергии путем плавного измене- ки частоты вращени в переходных режимах и упрощение управлени в диапазоне низких частот вращени .

На фиг.1 представлена схема регулируемого электропривода переменного тока} на фиг,2 - временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие его работу.

Электропривод содержит тиристор- ный регул тор 1 напр жени (фиг. 1), входами соединенньш с питающей сетью а выходами - через контактный реве- сор 2 со статорными обмотками асинхронного двигател 3 с короткозамк- нутым ротором, задатчик 4 И1 тенсив- ности, выход которого соединен с вхо дами формировател 5 заданной ЭДС, пропорциональной частоте вращени ; порогового элемента 6 и формировател 7 модулирующего сигнала. Формирователь 7 составлен из последовательно соединенных преобразовател 8 напр жение - частота и триггера 9. Выход формировател 5 подключен к первому входу узла 10 суммировани , второй вход которого соединен с выходом вычислител 11 модул ЭДС двигател , к входам которого подключены выходы датчиков 12 тока и датчиков 13 напр жени асинхронного электродвигател 3 с короткозамкнутым ротором . Выход узла 10 суммировани соединен с входом регул тора 14 ЭДС электродвигател , который соединен с информационными входами управл емых коммутаторов 15 и 16. Второй информационный вход управл емого коммутатора 15 соединен с выходом задатчика 17 минимального угла управлени тиристорами, а его выход - через апериодическое звено 18, выполненное в виде RC-цепочки по Т-образной схеме, с вторым информационным входом управл емого коммутатора 16. Управл ющие входы коммутаторов 15 и 16, а также инверсный -вход элемента ЗАПРЕТ 19 соединены с выходом порогового элемента 6, Система импульсно- фазовог о управлени (СИФУ) 20 своим входом соединена с выходом управл емого коммутатора 16, а выходами - с пр мыми входами элементов ЗАПРЕТ 21-26, инверсные входы которых соединены между собой и подключены к выходу элемента ЗАПРЕТ 19, пр мой вход которого соединен с выходом триггера 9. Выходы элементов ЗАПРЕТ 21-26 соединены с управл ю1цими входами ти- ристорного регул тора 1 напр жений.

Устройство управлени работает следующим образом.

Выходное напр жение тиристорного регул тора 1 напр жени формируют посредством модул ции импульСов управлени тиристорами пр моугольным сигналом и с регулируемой частотой д, (фиг.2) и посто нной скважностью равной половине периода сигнала U. При этом в выходном напр жении регул тора 1 напр жени наибольшую ампли- 25 в противном случае он равен нулю.

туду, кроме сетевой, имеет гармоническа составл юща с боковой частотой f f ,f д где f - частота питающе сети. Эта гармоническа составл юща вл етс основной гармоникой выходного напр жени , т.е. определ ет частоту вращени холостого хода асинхронного двигател (поток двигател в этом случае имеет частоту f). Форма выходного напр жени тиристорного регул тора 1 напр жени при описанном способе формировани совпадает с формой выходного напр жени тиристорного регул тора при квазичастотном управлении с пр моугольной модул цией напр жени .

Задатчик 4 интенсивности формирует на выходе Jгинeйнyю диаграмму пуска и торможени асинхронного электродвигател 3 с необходимым темпом его изменени частоты вращени . Выходной сиг нал U, задатчика 4 интенсивности вл етс сигналом задани частоты вращени электродвигател , причем максимальному значению сигнала 1} (фиг.2) соответствует минимальна (нулева ) частота вращени электродвигател 3 и выходна частота f тиристорного регул тора 1 напр жени , а минимальног-су значению сигнала U j соответствует выходна чагто1ч fi, приблизительно равна 0,7 f. Выходной сигнал зада

чика 4 интенсивности поступает на входы формировател 5, порогового элемента 6 и формировател 7 сигнала и, модулирующего импульсы управлени тиристорами. Частота f выходного сигнала U формировател 7 измен етс пропорционально величине сигнала Ujj, , а скважность сигнала U(« равна половине периода сигнала UM (благодар наличию триггера 9). Функ- циональньй преобразователь 5 осуществл ет преобразование сигнала за- Дани частоты вращени п сигнал Е зад з.адани ЭДС электродвигател 3 (фиг. 2), которьп измен етс пропорционально выходной частоте f тиристорного регул тора и обратно пропорционально входному сигналу U

зи

Вы

ходной сигнал порогового элемента 6 (представл ющего собой компаратор) принимает значение 1 при величине U,j , соответствующей частоте f , приблизительно равной 0,6 и больше.

П

5

0

5

0

5

Рассмотрим работу устройства управлени при работе электродвигател на пониженной частоте вращени (интервал времени 0-t,, фиг.2), величина которой задаетс выходнь м сигналом задатчика интенсивности 4, В этом случае выходной сиг лал порогового элемента 6 равен нулю и управл емые коммутаторы 15 и 16 наход тс в положении , показанном на фиг.1. Система автоматического управлени электроприводом оказьшаетс замкнутой по модулю результирующего вектора ЭДС двигател и обеспечивает поддержание посто нства потока асинхронного двигател 3. Вычислитель модул ЭДС 11 на основании модул ции информации датчиков 12 тока и датчиков 13 на пр жени вычисл ет модуль результирующего вектора ЭДС двигател и этот сигнал в виде сигнала обратной св зи Ед сравниваетс D блоке 10 сравнени с сигналом задани ЭДС двигател Е зал Результат рассогласовани поступает на вход ре- . гул тора 14 ЭДС (Л-регул тор), а через его выход через управл емый коммутатор 16 на вход СИФУ 20. СИФУ 20 преобразует входной сигнал в последовательность импульсов управлени тиристорами регул тора напр жени 1, которые поступают соответственно на пр мые входы элементов ЗАПРЕТ 21-26. Выходной сигнал U формировател 7, проГщ через элемент ЗАПРЕТ 19 (выходной сигнал порогового элемента 6 равен нулю), подаетс , на инверсные входы элементов ЗАПРЕТ 21-26 и своим нулевым-уровнем разрешает прохождение выходных сигналов СИФУ 20 на управл ющие входы тиристорного регул тора напр жени 1 .

Рассмотрим работу устройства управлени при разгоне электродвигател до максимальной частоты враще- ни (интервал времени ,фиг.2). Сигнал и. на выходе задатчика интенсивности 4 измен етс при этом от своего максимального значени (ш1И значени , соответствующего какой- либо пониженной скорости) до минимального значени , которому соответствует выходна частота f, , приблизительно равна 0,7 f ,. До момента срабатывани порогового элемента 6 устройство управлени работает аналогично описанному (интервал времени t,-t 2, фиг.2), при этом частота f л, сигнала U, плавно уменьшаетс , а вькодна частота плавно увеличиваетс и происходит разгон электродвигател 3. При этом на выходе апериодического звена 18 обеспечиваетс значение сигнала, равное значению выходного сигналта регул тора 14 ЭДС двигател . При частоте f, приблизительно равной 0,6 f (момент времени t), срабатывает пороговый элемент 6 и его выходной сигнал Q становитс равным 1. Этот сигнал запрещает поступление сигнала U на инверсные входы элементов ЗАПРЕТ 21-26, на которые теперь все врем подаетс сигнал О. Одновременно единичный выходной сигнал порогового элемента 6 переключает управл емые коммутаторы 15 и 16. При этом размыкаетс депь обратной св зи по ЭДС двигател и на вход СИФУ 20 через апериодическое звено 18, обеспечиваетс плавный без больших бросков тока переход двигател на естественную механическую характеристику (f 50 Гц), поступает выходной сигнал задатчик-ч 17 минималыюг о угла управлени тиристо1). Вь1ход- ные сигнгшы СИФУ 20, провд через элементы ЗЛ11РНТ 21-26 (на их инверсных входах сигнал равен нулю), подаютс на у111 ;1вл 10111.ие входы тиристир- ног о регул тора напр жени 1 .

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При осуществлении торможени двигател величина сигна;та U., в момент времени t начинает увеличиватьс и в момент времени t5-достигает уровн переключени порогового элемента 6. В результате выходной сигнал Q порогового элемента 6 принимает значение О и разрешает поступление модулирующего напр жени U у, на инверсные входы элементов ЗАПРЕТ 21- 26. Асинхронный электропривод переходит в режим квазичастотног о управлени . Одновременно переключаютс коммутаторы 15 и 16, в результате чего замыкаетс обратна св зь по ЭДС двигател . После окончани интервала торможени в момент времени t шектропривод приходит в режим работы на понижен}юй частоте вращени .

Таким образом, предлагаемьсй электропривод формирует пониженную частоту вращени только за счет управлени тиристорным регул тором напр жени , плавное изменение частоты вращени электродвигател в переходных режимах обеспечивает снижение потерь энергии.

Claims

Формула изобретени Регулируемый электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, тиристорньп регул тор напр жени с входными зажимами дл подключени к питающей сети и выходными зажимами дл подключени через контактный реверсор к выводам ста- торной обмотки асинхронного электродвигател , датчика тока в цепи статорной обмотки, систему- импульс- но-фазового управлени и задатчик интенсивности, отличающий- с тем, что, с целью снижени потерь энергии путем плавного изменени частоты вращени в переходных режимах и упрощени управлени в диапазоне низких частот вращени , в него введены формирователь модулирующего сигнала, составленный из последовательно соединенных преобразовател напр жение - частота и триггера , пороговый элемент, формирователь заданной ЭДС, пропорциональной частоте вращени , регул тор ЭДС, задатчик минимального угла управлени тиристорами, апериодическое звено, два управл емых коммутатора, семь

149

элементов ЗАПРЕТ, вычислитель модул ЭДС двигател и датчики напр жени , включенные в цепь статора двигател , йричем выход задатчика ин- тенсивности соединен с входами формировател модулирующего сигнала, порогового элемента и формировател заданной ЭДС, выход которого подключен к первому входу узла суммирова- ни , второй вход которого соединен с выходом вычислител модул ЭДС электродвигател , к входам которого подключены выходы датчиков тока и датчиков напр жени электродвигател выход узла суммировани соединен с входом регул тора ЭДС, выход которого соединен с первыми входами первого и второго управл емых коммутаторов , второй вход первого управл - емого коммутатора соединен с выходом задатчика минимального угла управФир .г

Составитель В.Тарасов Редактор Л.Пчолинска Техред А.Кпавчук Корректор С.Шекмар

Заказ 4127/54 Тираж 550Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

10

лени тиристорами, а его выход - через апериодическое звено с вторым входом второго управл ющего коммутатора , входы управлени первого и второго управл емых коммутаторов и инверсный вход первого злемента ЗАПРЕТ соединены с выходом пороге- вого злемента, выход второго управл емого коммутатора подключен к входу системы импульсно-фазового управлени , выходы которой соответственно соединены с пр мыми входаьш остальных шести элементов ЗАПРЕТ, инверсные входы которых соединены между собой и подключены к выходу первого элемента ЗАПРЕТ, пр мой вход которого соединен с выходом формировател модулирующих сигналов, выходы шести элементов ЗАПРЕТ соединены с управл ющими входами тирис- торного регул тора напр жени .

h