SU1617611A1 - Асинхронный электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно к области частотного управлени  асинхронными двигател ми, и может быть использовано в электроприводах механизмов, требующих ограничени  тока двигател  в переходных режимах и формировани  экскаваторной механической характеристики. Целью изобретени   вл етс  улучшение энергетических показателей электропривода в переходных режимах путем ограничени  тока статора и замедлени  темпа разгона при больших моментах нагрузки. Указанна  цель достигаетс  тем, что в электропривод, содержащий асинхронный двигатель 1, подключенный к непосредственному преобразователю 2 частоты, введены задатчик 6 частоты в режиме упора, управл емый коммутатор 5, задатчик 7 интенсивности, задатчик 28 среднего значени  темпа изменени  сигнала, элементы 16, 17, 26 сравнени , промежуточные усилители 25, 27, ключевые элементы 21, 23, нуль-органы 20, 22, элемент "Запрет" 24, задатчик 18 уставки тока в режиме упора, задатчик 19 уставки динамического токоограничени , фильтр 15 низкой частоты и выпр митель 14. При этом обеспечиваетс  эффективное токоограничение в переходных режимах во всем диапазоне нагрузок. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к технике частотного управлени  асинхронными двигател ми, и может быть использовано в злекгроприводах механизмов , требующих ограничени  тока двигател  в переходных режимах и форми ровани  экскаваторной механической характеристики ,

Цель изобретени  - улушиение энергетических показателей электропривода в переходных режимах ограничени  тока статора и замедлени  темпа разгона при больших моментах нагрузк ;.

На фмг. 1 представлена функциональна  схема асинхронного электропривода; на фиг. 2 - схема задатчика интенсивности. , Асинхронный Электра при вод содерж,ит трехфазный асинхрониы1 двигатель 1 (фиг. 1), подключенный к непосредственному преобразователю 2 частоты, силова  часть которого состоит из дев ти пар встречно-параллельно включенных тиристоров , управл ющие электроды которых подключены к выходу системы 3 управлени  преобразователем. Выход задатчика 4 частоты соединен с первым входом введенного управл.чемого коммутатора 5, второй вход которого подключен к выходу задатчика 6 частоты Б режиме упора, Е5ъ1у.од управл емого коммутатора 5 соединен с первым входом задатчика 7 интенсмвнести, выход которого гюдключен к пе;рвому входу системы 3 управлени  преобразователем частоты и к входу функционального преобразовател  8. Выход функционального преобразовател  8 подключен к первому входу эле -1ента 9 сравнени , второй вход которого соединен с аыходом вычислител  10 модул  вектора ЭДС. Входы вычислител  10 подключены к трехфазному дгтчику 11 тока и трехфазному датчику 12 напр жени , coie- динекным с входными заж /мами статорной обмотки асинхронного двигател  1. Выход первого элемента 9 сравнени  через блок регул тора 13 выходного напр жени  пре- обраэовс тел  соединен с 1зторым входом системы 3 управлени  прзобразовател  частоты. Выходы трехфазного датчика 11 тока через введенные последозательно сое- д:лненные выпр митель 14 и фильтр 15 низкой частоты подключены к первым входам элементов 16 м 17 сравнеж   . Второй вход элементе 16 сравнени  подключен к выходу введенного задатчика устаики тока упора , а второй вход элемента 17 сравнени  подключен к выходу введенного задатчика 19 уставки дмнамичаскоготокоограничени , Выход элемента 16 сравнени  соединен с входами зведеиных нуль-органа 20 и ключевого элемента 21, а выход элемента 17

сравнени.ч - с входами введенных нуль-органа 22 и ключевого элемента 23, Выход нуль-органа 20 соединен с входами управлени  управл емого коммутатора 5 и ключево- 5 го элемента 21 и с инверсным входом введенного логического элемента ЗАПРЕТ 24. Пр мой вход элемента ЗАПРЕТ 24 подключен к выходу нуль-органа 22, а выход - к выходу управлени  ключевого элемента 23. 0 Выход ключевого элемента 21 через введенный промежуточный усилитель 25 подключен к первому суммирующему входу введенного элемента 26 сравнени , а выход ключевого элемента 23 через второй вве- 5 денный промежуточный усилитель 27 - к вычитающему входу элемента 26 сравнени , второй суммирующий вход которого соединен с выходом введенного задатчика 28 среднего значени  темпа изменени  выход0 ного сигнала задатчика интенсивности. Выход элемента 26 сравнени  подключен к второму входу задатчика 7 интенсивности. Задатчик 7 интенсивности частоты вращени  двигател  выполнен на последова5 тельно соединенных компараторе 29, усилителе 30 с регулируемым коэффициентом усилени  и интеграторе 31. При этом выход интегратора 31 образует выход задатчика 7 интенсивности и соединен с первым

0 входом компаратора 29, второй вход которого  вл етс  первым входом задатчика 7, Вход управлени  усилител  30 с регулируемым коэффициентом усилени  образует второй вход задатчика 7 интенсивности.

5 Асинхронный электропривод работает следующим образом.

По выходному сигналу задатчика 7 интенсивности и выходному сигналу блока регул тора 13 система 3 управлени 

0 формирует импульсы управлени  тиристорами преобразовател  2 таким образом, что частота и амплитуда основной гармоники выходного напр жени  пропорциональны соответствующим входным сигналам систе5 мы 3 управлени  преобразователем.

Система управлени  электроприводом обеспечивает формирование механических характеристик при стабилизации потоко- сцеплени  взаимоиндукции асинхронного

0 двигател  1, формирование экскаваторной механической характеристики и ограничение тока двигател  на заданном уровне в переходных режимах работы электропривода. Функциональный преобразователь 8

5 формирует сигнал задани  Уз модул  ЭДС в линейной зависимости от входного аналогового сигнала Uf задатчика 7 интенсивности. Сигнал задани  Us модул  ЭДС взаимоиндукции с выхода функционального преоб- оазовател  8 поступает на первый вход

элемента 9 сравнени , на второй вход которого поступает сигнал обратной св зи по модулю ЭДС взаимоиндукции с выхода вычислител  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  1 и напр жени х на зажимах статора двигател , снимаемой соответственно с трехфазного датчика 11 тока и с трехфазного датчика 12 напр жени . Разность между сигналом задани  Ua модул  ЭДС взаимоиндукции и сигналом обратной св зи по модулю ЭДС снимаетс  с выхода элемента 9 сравнени  и подаетс  на вход блока регул тора 13 выходного напр жени  преобразовател . Блок регул тора 13, выполненный с последовательно соединенными ПИ-регул тором и ограничителем пульсаций выходного напр жени  регул тора, обеспечивает стабилизацию потокосцеплени  взаимоиндукции асинхронного двигател  1 во всем диапазоне регулировани  скорости.

На первый вход задатчика 7 интенсивности подаетс  сигнал задани  частоты преобразовател  либо с выхода задатчика 4 частоты, либо с выхода задатчика 6 частоты в режиме упора в зависимости от положени , в котором находитс  управл емый ком- мутатор 5. Положение, в котором находитс  управл емый коммутатор 5, определ етс  сигналом (единичный или нулевой) на его выходе управлени . Второй вход задатчика интенсивности служит дл  воздействи  на темп изменени  егб выходного сигнала, и чем больше по абсолютному значению величина сигнала на указанном втором входе, тем выше темп изменени  выходного сигнала задатчика 7.

Выходные сигналы трехфазного датчика 11 тока выпр мл ютс  выпр мителем 14, фильтруютс  фильтром 15 низкой частоты и поступают на первые входы элементов 16 и 17 сравнени . На второй вход элемента 17 сравнени  поступает с отрицательным знаком сигнал уставки lorp. динамического то- коограничени  с выхода задатчика 19, а на второй вход элемента 16 сравнени  - также с отрицательным знаком сигнал уставки тока упора 1уп. с выхода задатчика 18. Величины сигналов lorp. и 1уп. выбирают исход  из необходимого уровн  ограничени  тока двигател  в переходных режимах и уровн  тока двигател , при котором формируетс  стопорна  часть его механической характеристики . При этом сигнал уставки lorp. меньше сигнала уставки 1уп. Рассогласование AI

0

L-lorp с выхода элемента 17 сравнени  подаетс  на входы нуль-органа и ключевого элемента 23, а рассогласование c 1 - iyn с выхода элемента 16 сравнени  - на

входы нуль-органа 20 и ключевого элемента 21. Когда рассогласование (Ai или А2 ) на входе нуль-органа 20 или 22 меньше нул , сигналы на выходах этих нуль-органов равны логическому нулю и ключевые элементы

0 21 и 23 разомкнуты. При разгоне (торможении ) электропривода в случае, когда сигнал 1 на выходе фильтра 15 низкой частоты меньше сигнала уставки lorp. (а значит, и сигнала уставки 1уп), рассогласовани  Ai и Л2 на выходах соответствующих элементов сравнени  меньше нул , выходные сигналы нуль-органов 20 и 22 равны нулю и ключевые элементы 21 и 23 разомкнуты. Управл емый коммутатор 5 находитс  при этом в положении , изображенном на фиг, 1, т. е. частота вращени  двигател  задаетс  сигналом с выхода задатчика 4 частоты. Темп изменени  выходного сигнала задатчика 7 интенсивности определ етс  при этом величиной сигнала с выхода задатчика 28 среднего значени  темпа. Если сигнал I становитс  равным lorp. Ij 1уп, то выходной сигнал нуль-органа 22 становитс  равным единице,

0 а нуль-органа 20 остаетс  равным нулю. При этом сигнал на выходе элемента ЗАПРЕТ 24 становитс  равным логической единице, замыкаетс  ключевой элемент 23 и рассогласование AI с выхода элемента 17 сравне5 ни  через промежуточный усилитель 27 поступает на вычитающий вход элемента 26 сравнени . Выходной сигнал элемента 26 сравнени  при этом уменьшаетс , следовательно , снижаетс  темп изменени  выход0 ного сигнала задатчика 7 интенсивности. Уровень этого уменьшени  определ етс  величиной рассогласовани  Ai. Приуменьшении темпа изменени  выходного сигнала задатчика 7 интенсивности уменьшаетс 

5 ток асинхронного двигател  1, и когда сигнал 1о становитс  меньше сигнала уставки lorp.. выходной сигнал нуль-органа 22 становитс  равным нулю, размыкаетс  ключевой элемент 23 и темп изменени  выходного

0 сигнала 7 задатчика определ етс  только сигналом с выхода задатчика 28 среднего значени  темпа.

В случае, если сигнал «, на выходе 5 фильтра 15 низкой частоты становитс  большим сигнала уставки iyn. на выходе задатчика 18, рассогласование А2 на выходе элемента 16 сравнени  становитс  больше нул  и выходной сигнал нуль-органа 20 становитс  равным единице. При .этом замыкаетс  ключевой элемент 21 и управл емый комг«4утатор 5 перебрасываетс  в полох е- ние, при котором выходна  чйстота преобразовател  определ етс  сигналом с выхода зздатчика 6 частоты в режиме упо- оа, Одновременно единичный выходной сигнал нуль-органа 20 запрещает прохождение единичного выходного сигнала нуль-органа 22 на выход элемента ЗАПРЕТ 24. выходной сигнал элемента ЗАПРЕЕТ 24 становитс  равным нулю и клнэчевой элемент размыкаетс . В результате рассогласование А, с выхода элемента 16 сравнени  через промеж,ггочнг 1й усилитель 25 nocir пает НгЭ сурлм /чрующий аход элемента 26 сравнени . При этом выходной сигнал эле- энта 26 сравнени  увелмчмэаетс , а следовательно , увеличиваетс  темп изменени  выходного сигнала задатчика 7 интенсивно- сти W частота выходного напр жени  преобразовател  уменьшаетс  быстрее. Так Нормируетс  стопорна  ветвь механиче - с:кой характеристики асинхронного двигател  1.

Коэффициент усилени  промежуточно - го усилител  25 задают большим коэффициента усилени  промех д-очного усилител  27 м , чтобы обеспечить .заданный тепловой режим двигател  при эго работе на упор, Е е/глчину коэффициента усилени  промежуточного усилител  27 выбирают sic- )(од  ti3 услови  обеспечени  эффективного токоограну ченм в переходных режимах ЕЮ всем диапазоне нагрузок.

Таким образом, гфедлагаемый электропривод обеспечивает по сравне нию с известным повышение энергетических показателей в переходных режимах работы за счет ограничени  тока ciaropia двигател  путем замедлени  темпа paзro ra при боль- usMx -viOiVieHTaxjsarpysKH. При этом сохран - К.ПСЯ высокие динамические: показатели н ре с1-1ме холостого хода и малых нагрузок. 3« счет снижоим  частоть напр1;;.жйни  на ста- тэре двигател  при перегрузках привода Ф ормируетс  экскаваторна  механмческа  характеристика электропривода.

Формула и 3 о б р е ( э и м  

50

Асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный к непосредственн(зму преобразователю , частоты, систему управлени 

преобразователем частоты, задптчмк частоты , функциональный преобразователь дл  рза мзации требуемой зависимости сигна- л.э задани  вьп одного мапр жеини  преобразовател  частоты от значени  сигнала задани  выходной частоты, первый элемент сравнени , регул тор напр жени  преобразовател  с ограничением амплитуды пульсаций выходного напр жени  регул тора, вычислитель модул  результирующего вектора злектродвижущейс  силы от потоко- сцеплени  взаимоиндукции асинхронного двигател , трехфазныеу атчики напр жени  и тока статора асинхронного двигател , при этом первый вход системы управлени  преобразователем частоты соединен с входом функционального преобразовател , выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнени , подключенного выходом через регул тор выходного напр жени  преобразовател  к второму входу системы управлени  преобразователем частоты, второй вход первого элемента сравнени  соединен с выходом вычислител  модул , входы которого соединены с выходами трехфазных датчиков напр жени  и тока статора асинхронного двигател , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  энергетических показателей в переходных режимах путем ограничени  тока статора и замедлени  темпа разгона при больших моментах нагрузки, введены за- датчик частоты е режиме упора, управл емый коммутатор, задатчмк интенсивности, задатчик среднего значени  темпа мзмене- им  выходного сигнала задатчика иитенсиз- ности, второй, третий и четвертый элем€ нты сравнени , два промежуточных усилител , два ключевых элемента, два нуль-органа, элемент ЗАПРЕТ, задатчик уставки тока упора, задатчик уставки динамического то- коограничени , фильтр низкой частоты и выпр митель , вход которого соединен с выходом трехфазного датчика тока статора асинхронного двигател , а выход-с входом фильтра низкой частоты, подключенного выходом к первым входам второго и третьего элементов сравнени , второй вход второго элемента сравнени  соединен с выходом задатчика уставки тока упора, а его выход - с входом первого нуль-органа и входом первого ключевого элемента, второй вход третьего элемента сравнени  соединен с выходом задатчика уставки динамического токоограничени , а его выход - с входом второго нуль-органа и входом второго ключевого элемента, выход первого нуль-органа соединен с входами управлени  первого лючевого элемента и управл емого коммутатора и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ , пр мой вход которого подключен к выходу второго нуль-органа, а выход элемента ЗАПРЕТ соединен с входом управлени  второго ключевого элемента, выход

первого ключевого элемента через первый промежуточный усилитель подключен к первому суммирующему входу четвертого элемента сравнени , выход второго ключевого элемента через второй промежуточный усилитель подключен к вычитающему входу четвертого элемента сравнени , второй суммирующий вход которого соединен с выходом задатчика среднего значени  темпа изменени  выходного сигнала задатчика интенсивности, задатчик частоты выходом

соединен с первым входом управл емого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу задатчика частоты в режиме упора, выход управл емого

коммутатора соединен с первым входом задатчика интенсивности, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента сравнени , а выход задатчика интенсивности соединен с входом указанного функционального преобразовател .

№г

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный к непосредственному преобразователю, частоты, систему управления преобразователем частоты, задатчик частоты, функциональный преобразователь для реализации требуемой зависимости сигнала задания выходного напряжения преобра зователя частоты от значения сигнала задания выходной частоты, первый элемент сравнения, регулятор напряжения преобразователя с ограничением амплитуды пульсаций выходного напряжения регулятора, вычислитель модуля результирующего вектора электродвижущейся силы от потокосцепления взаимоиндукции асинхронного двигателя, трехфазные датчики напряжения и тока статора асинхронного двигателя, при этом первый вход системы управления преобразователем частоты соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, подключенного выходом через регулятор выходного напряжения преобразователя к второму входу системы управления преобразователем частоты, второй вход первого элемента сравнения соединен с выходом вычислителя модуля, входы которого соединены с выходами трехфазных датчиков напряжения и тока статора асинхронного двигателя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей в переходных режимах путем ограничения тока статора и замедления темпа разгона при больших моментах нагрузки, введены задатчик частоты в режиме упора, управляемый коммутатор, задатчик интенсивности, задатчик среднего значения темпа изменения выходного сигнала задатчика интенсивности, второй, третий и четвертый элементы сравнения, два промежуточных усилителя, два ключевых элемента, два нуль-органа, элемент ЗАПРЕТ, задатчик уставки тока упора, задатчик уставки динамического токоограничения, фильтр низкой частоты и выпрямитель, вход которого соединен с выходом трехфазного датчика тока статора асинхронного двигателя, а выход-с входом фильтра низкой частоты, подключенного выходом к первым входам второго и третьего элементов сравнения, второй вход второго элемента сравнения соединен с выходом задатчика уставки тока упора, а его выход - с входом пер!зого нуль-органа и входом первого ключевого элемента, второй вход третьего элемента сравнения соединен с выходом задатчика уставки динамического токоограничения, а его выход - с входом второго нуль-органа и входом второго ключевого элемента, выход первого нуль-органа соединен с входами управления первого ключевого элемента и управляемого коммутатора и инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, прямой вход которого подключен к выходу второго нуль-органа, а выход элемента ЗАПРЕТ соединен с входом управления второго ключевого элемента, выход первого ключевого элемента через первый промежуточный усилитель подключен к первому суммирующему входу четвертого элемента сравнения, выход второго ключевого элемента через второй промежуточный усилитель подключен к вычитающему входу четвертого элемента сравнения, второй суммирующий вход которого соединен с выходом задатчика среднего значения темпа изменения выходного сигнала задатчика интенсивности, задатчик частоты выходом соединен с первым входом управляемого коммутатора, второй вход которого подключен к выходу задатчика частоты в режиме упора, выход управляемого 5 коммутатора соединен с первым входом задатчика интенсивности, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента сравнения, а выход задатчика интенсивности соединен с входом ука10 занного функционального преобразователя.

   (Риг. г

   Редактор А. Огар Составитель А. Жилин Техред М.Моргентал Корректор С. Шекмар Заказ 4127 Тираж 456 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

   113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101