SU1541751A1

SU1541751A1 - Способ управлени комбинированным частотно-параметрическим асинхронным электроприводом и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1541751A1
Application number: SU874242937A
Authority: SU
Inventors: Евгений Семенович Траубе; Сергей Саркисович Багдасарян; Владимир Александрович Сажин; Юрий Николаевич Шапочка
Original assignee: Донецкий политехнический институт
Priority date: 1987-05-11
Filing date: 1987-05-11
Publication date: 1990-02-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в лифтах, шахтных подъемных машинах. Цель изобретени - повышение долговечности и надежности работы электропривода путем обеспечени безударного перехода из режима фазового управлени в режим частотного управлени . Способ управлени комбинированным частотно-параметрическим электроприводом с асинхронным двигателем и восемнадцативентильным циклоконвертором отличаетс тем, что после подачи команды на снижение частоты вращени двигател от командоаппарата компаратором фиксируют знак момента, развиваемого двигателем. При положительном моменте частоту понижают в режиме фазового регулировани

при частоте вращени , равной 0,5 номинальной, переход т на режим частотного управлени , при этом начальную частоту выходного напр жени циклоконвертора устанавливают согласно выражению F_вых = 25 + 50 M₀₃₅ ^.U_фу/αU_ном, где M_0,5 - момент двигател на естественной характеристике при частоте вращени , равной 0,5 номинальной

U_ном - номинальное напр жение питани

U_фу - напр жение в режиме фазового управлени перед переходом на частотное управление

α - коэффициент, определ ющий жесткость механической характеристики асинхронного двигател в режиме частотного управлени . 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл механизмов, где необходимо регулирование частоты вращени в широком диапазоне и предъ вл ютс высокие требовани к ограничению ускорени

(замедлени ) и рывка (например, лифты, шахтные подъемные машины и т.п . ) . Цель изобретени - повышение долговечности и надежности работы электропривода путем обеспечени безударного перехода из режима фазового управлени в режим частотного управлени .

На фиг. 1 изображена структурна схема устройства дл управлени комбинированным частотно-параметриче

ским л синхронным электроприводом, на фиг, 2 - механические характери- стики электропривода, по сн ющие сущность способа управлени .

Устройство (фиг.1) содержит асинхронный двигатель 1, циклоконденса- тор 2 с системой 3 импульсно-фазово- го управлени (СИФУ), датчик 4 частоты вращени , командоаппарат 5, тре канальный коммутатор 6 и одноканаль- ный коммутатор 7, задатчик 8 интенсивности разгона и торможени , каналы регулировани частоты 9 и амплитуды 10 выходного напр жени преобразовател , задатчик 1 управл ющих напр жений низкой частоты (ЗНЧ), бло 12 выбора режимов, схемы 13 блокировки каналов СИФУ, компаратор 14, датчик 15 напр жени и блок 16 формировани начальных условий.

Асинхронный двигатель 1 питаетс от тиристорного циклоконвертора 2 с СИФУ 3, последн в каждом канале содержит один из элементов И 3, общий дл всех каналов блок 3,д сравнени . Входы многоканального блока 3)д сравнени через трехк нальныи коммутатор 6 подключены либо к выходам ЗИЧ 11, либо к выходу канала 10 регулировани амплитуды выходного напр жени . Командоаппарат 5 соединен с первым входом ЗНЧ 11, входом задатчик 8 интенсивности и вторым входом схемы 13 блокировки каналов СИФУ. Выход задатчика 8 интенсивности подключен к вторым входам каналов регулировани частоты 9 и амплитуды 10 выходного напр жени циклоконвертора и первому входу компаратора 14. Сигнал с датчика 4 частоты вращени подаетс на первые входы каналов регулировани частоты 9 и амплитуды 10 выходного напр жени циклооконверторл и блока 12 выбо ра ре имов, а также на второй вход кпаратора 14.

Выход компаратора 14 подключен к второму входу блока 12 выбора режимов . Выход канала 9 регулировани частоты подключен к вторым входам ЗН 11 и одноканального коммутатора 7, первый вход которого подключен к выходу блока 16 формировани начальных условий. Выход коммутатора 7 подключен к третьему входу кэнала 9 регулировани частоты. Три входа датчика 1 напр жени соединены с силовыми выходами циклоконверторп 2, а ею вы

5

0

5

,

g

д 0

35

40

50

ход подключен к входу блока 16 формировани начальных условий. Упр в- л юшие входы коммутаторов 6 и 7 объединены с первым входом схемы 13 блокировки каналов СИФУ и соединены с выходом блока 12 выбора режимов. Выходы схемы 13 блокировки подключены к соответствующим вторым входам элементов И каналов СИФУ 3.

На фиг. 2 обозначены: А - естественна механическа характеристика двигател (в о.е.){ Б - механическа характеристика двигател в режиме фазового управлени к моменту перехода в режим частотного управлени В,Г,Д механические характеристики двигател в указанном режиме; М0 - момент двигател на естественной характеристике при частоте вращени , равной 0,5 номинальной.

В предлагаемом способе управлени комбинированным частотно-параметрическим электроприводом на базе во- семнадцативентильного циклоконвертора с системой управлени после достижени двигателем половины номинальной скорости производ т перестройку системы управлени тиристорами циклоконвертора так, что оставшиес в работе шесть тиристоров (по 2 в каждой фазе, подключенные встречно-параллельно к фазам сети соответственно) образуют симметричную схему фазового управлени , обеспечива разгон двигател на полную скорость на частоте 50 Гц. Однако при подаче команды на замедление привод сразу переводитс в тормозной режим частотного управлени , так так производна сигнала задани , вырабатываема задатчи- ком интенсивности, изменив знак на плюс, вызывает переключение блока выбора режимов в режим частотного управлени .

Таким образом, невозможно замедление привода с двигательным моментом , например, при подъеме груза. Дл преодолени этого недостатка предложено вместо сигнала производной задани на скорость использовать- сигнал знака момента на валу двигател , определ емого по знаку рассогласовани между сигналом задани на частоту вращени и сигналом частоты вращени двигател . Тогда, если знак рассогласовани отрица- тетный, что соответствует тормозному моменту на валу, привод переводитс в режим частотного управлени , если знак рассогласовани лоложи- тельный, что соответствует двигательному моменту на валу, переключени не происходит, привод остаетс работать в режиме фазового управлени до тех пор, пока частота вращени двигател не снизитс до величины 0,5 номинальной. Таким образом, обеспечиваетс возможность замедлени привода с полной частоты вращени в двигательном режиме. При переходе в режим частотного управлени при частоте вращени двигател 0,5 номинальной в ходе замедлени двигатель с характеристики Б (фиг.2) попадает на одну из характеристик режима частотного управлени , например характеристики В,Г или Д в зависимости от выходной частоты цикло- конвертора после перехода.

При переходе на характеристику В из точки b в точку d (фиг.2) момент двигател скачком возрастает, а при переходе на характеристику Д из точки b в точку а - скачком уменьшаетс . В обоих случа х переход сопровождаетс значительными колебани ми момента и рывками в передачах , а также колебани ми частоты вращени . С целью устранени этого влени предлагаетс обеспечить переход на характеристику Г в точке Ь, где момент после перехода равен моменту двигател до перехода. Дл этого-необходимо обеспечить работу циклоконвертора в первый момент времени после перехода с определенного значени выходной частоты . Эта частота может быть представлена , как

где - напр жение, подводимое

к двигателю, в режиме фазового управлени перед переходом на режим частотного управлени ; ин„м номинальное напр жение

двигател .

Момент двигател , после перехода должен быть равен моменту до перехода , т.е. должна быть получена характеристика Г (фиг.2), и привод начнет работу в режиме частотного управлени из точки Ь. Тогда

15

нпч

- М

(3)

где Ммпч - момент двигател перехода в режим частотного управлени .

Этот момент определ етс из соотношени

М

нпч

el-ft,

(4)

где ol - жесткость механической характеристики асинхронного движени в режиме частотного управлени (при наличии в системе регулировани режима частотного управлени системы стабилизации магнитного потока двигател ).

Подставив (2)

Римеют

НОМ

ли

(5)

НОМ

Тогда, согласно (1 ) выходна частота циклоконвертора после перехода должна иметь значение

ВЫХ

25 +

50 К0,5 1 7ТГ7 и+у i л ико«

(6)

Blfx

25 + 50р

(1)

где

ft - абсолютное скольжение двигател в режиме частотного управлени .

Обозначим момент двигател на естественной характеристике при частоте вращени перехода в режим частотного управлени , равной 0,5 номинальной , как М05 (фиг.2). Тогда момент двигател в режиме фазового управлени перед переходом в режим частотного управлени равен

MO.S

С

U но

-),

(2)

т.е. должна быть равна 25 Гц плюс величина , пропорциональна квадрату напр жени на выходе преобразовател в режиме фазового управлени перед переходом в режим частотного управлени .

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

Вначале электропривод работает в режиме частотного управлени , при этом ЗНЧ 11 вырабатывает три низкочастотных управл ющих сигнала, параметры которых задаютс каналами регулировани частоты 9 и амплитуды 10 выходного напр жени циклоконвертора . Эти сигналы через коммутатор б

подаютс на многоканальный блок сравнени СИФУ, все каналы которой наход тс в работе. При достижении двигателем частоты вращени , равной 0,5 номинальной, по команде блока J 2 выбора режимов коммутатор 6 переключаетс , в СИФУ 3 блокируютс двенадцать каналов из восемнадцати и дальнейший разгон двигател осуществл етс в режиме фазового управлени . При подаче сигнала на замедление от командоаппарата 5 задат- ч ик интенсивности формирует линейно спадающий сигнал задани на частоту вращени . Компаратор 14 при этом фик сирует знак рассогласовани между э|тим сигналом и сигналом частоты вращени двигател , снимаемым с датчика 4, т.е. знак момента, развиваемого двигателем.

Если этот знак отрицателен, компаратор вырабатывает сигнал логической 1, что вызывает переключение блока 12 выбора режимов и перевод электропривода в режим частотного Управлени , т.е. в режим торможени . Щели скольжение двигател положительно , т.е. необходим вращающий, а не тормозной момент, то компаратор 14 вырабатывает сигнал логического Г0. При этом блок 12 не переключитс до тех пор, пока частоты вращени двигател не снизитс до величины 0,5 номинальной, т.е. снижение частоты вращени от номинальной происходит в режиме фазового управлени . В процессе этого производитс измерение напр жени на выходе преобразовател датчиком 15 напр жени и формирование сигнала начальных условий в соответствии с (6) блоком 16.

В момент перехода в режим частотного управлени коммутаторы 6 и 7 по команде блока 12 переключаютс , и на выходе блока 9 в первый момент устанавливаетс напр жение, определенное в соответствии с (6). При отом к двигателю подвод т напр жение с частотой, обеспечивающей работу двигател на характеристике с вращающим моментом при частоте вра- п(ени двигател 0,5 номинальной,, в точности равным моменту двигател перед переходом. Дальнейшее снижение частоты вращени двигател осуществл етс в режиме частотного управлени .

5

0

При реализации предлагаемых способа и устройства удаетс расширить область применени электропривода на механизмы, требующие двигательного момента при замедлении, а также сохранить непрерывность момента двигател при переходе в режим частотного управлени в ходе замедлени , что обеспечивает безударный переходный процесс. При этом значительно повышаетс долговечность и надежность работы электропривода.

Claims

1. Способ управлени комбинированным частотно-параметрическим асинхронным электроприводом и восемнад- цативентильным циклоконвертором,при

котором, регулиру частоту и величину напр жени на выходе циклокон- вертора, разгон ют асинхронный двигатель до частоты вращени , равной

5 половине номинальной, после чего, осуществл фазовое регулирование тиристоров циклоконвертора при посто нной частоте напр жени на его выходе, равной частоте сети, разго-

о н ют асинхронный двигатель до номинальной частоты вращени с последующим снижением частоты вращени до нул путем регулировани частоты и величины напр жени на выходе циклоконвертора , отличающий- с тем, что, с целью повышени долговечности и надежности путем обеспечени безударного перехода из режима фазового управлени в режим

Q частотного управлени , после подачи команды на снижение частоты враше- ни двигател измер ют знак момента, развиваемого двигателем, а при положительном моменте снижение частог ты вращени осуществл ют в режиме фазового регулировани , при частоте вращени , равной 0,5 от номинальной, переход т на режим частотного управлени , при этом начальную частоту выходного напр жени циклоконвертора

5

0

устанавливают согласно выражению

25 +

-5ГО1 Ьй.и clV

Ном

r«e o,s

d.

-момент двигател на естественной характеристике при частоте вращени , равной 0,5 номинальной ,

-коэффициент, определ юMOM Ч

щии жесткость механической характеристики асинхронного двигател в режиме частотного управлени ;

номинальное напр жение; напр жение в режиме фазового управлени перед переходом на частотное управление.

2. Устройство дл управлени комбинированным частотно-параметрическим асинхронным электроприводом содержащее восемнадцативентильный цикло- конвертор дл подключени асинхронного двигател к сети, многоканальную систему импульсно-фазового управлени тиристорами циклоконвертора, включающую многоканальный блок сравнени и синхронизации, каналы регулировани амплитуды и частоты выходного напр жени преобразовател , командоаппарат задатчик интенсивности разгона и гор- можеии двигател , задатчик управл ющих напр жений низкой частоты, датчик частоты вращени двигател , блок выбора режимов работы, трехка- нальный коммутатор сигналов управлени , схему блокировки каналов системы импульсно-фазового управлени , каждый канал системы импульсно-фазового управлени снабжен элементом И, первые входы которых подключены к выходам соответствующих каналов много- анального блока сравнени и синхронизации , а вторые входы элементов И первого, четвертого, восьмого и одиннадцатого каналов системы импульсно-фазового управлени объединены и соединены с первым выходом схемы блокировки, вторые входы элементов И второго, п того, седьмого и дес того каналов объединены и соединены с вторым выходом схемы блокировки , вторые входы элементов И третьего , шестого, дев того, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого, тестад- цатого н семнадцатого каналов системы импульсно-фазового управлени объединены и соединены с третьим выходом схемы блокировки, выход коман- доаппарата соединен с первым входом задатчика управл ющих напр жений низкой частоты, с первым входом схемы блокировки и с входом задатчика интенсивности разгона и торможени двигател , выход которого соединен с

0

5

вторыми входами каналов регулировани частоты и амплитуды выходного напр жени преобразовател , первые входы которых объединены с первым входом блока выбора режимов работы и соединены с выходом датчика частоты вращени двигател , выходы каналов регулировани частоты и амплитуды выходного напр жени преобразовател соединены с вторым и третьим входами задатчика управл ющих напр жений низкой частоты, выходы которого соединены с первыми входами трехканального коммутатора, вторые входы которого объединены и соединены с выходом канала регулировани амплитуды выходного напр жени преобразовател , управл ющий вход трехканального ком0 мутатора объединен с вторым входом схемы блокировки и соединен с выходом блока выбора режимов работы, выходы трехканального коммутатора соединены с входами многоканального блока сравнени и синхронизации системы им- пульсно-фазового управлени , отличающеес тем, что, с целью повышени долговечности и надежности путем обеспечени безударного перехода из режима фазового управлени в режим частотного управлени , оно снабжено датчиком напр жени , блоком формировани начальных условий, одно- канальным коммутатором и компарато- | ром, причем три входа датчика напр - жени подключены к трем силовым выходам циклоконвертора, а выход датчика напр жени подключен к входу блока формировани начальных услор вий, выход блока формировани началь - ных условий - к первому входу од- ноканального коммутатора, второй вход которого объединен с выходом канала регулировани частоты выходного

5 напр жени преобразовател , а выход одноканального коммутатора подключен к третьему входу канала регулироваг ни частоты выходного напр жени преобразовател , первый и второй входы компаратора подключены соответственно к выходам задатчика интенсивности и датчика частоты вращени двигател , а выход, компаратора соединен с вторым входом блока выбора режимов работы , а управл ющий вход одноканального коммутатора обтединен с управл ющим входом трехкан льного коммутатора .

0

5

0

fin t

u 1 1

J I u J

t

«j V