SU1628175A1 - Способ управлени асинхронным электроприводом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в грузоподъемных механизмах. Цель изобретени  - повышение надежности регулировани . С 3-J50, 50 Гц этой целью в способе управлени  асинхронным электроприводом с тиристорным коммутатором 6 в статоре электродвигател  7 создаетс  система непрерывных токов, первые гармонические составл ющие которых обеспечивают вращающеес  магнитное поле с частотой и пор дком следовани  фаз. соответствующим сигналу модул ции. После перехода тиристоров коммутатора 6 в закрытое состо ние на обмотки статора электродвигател  подают пониженное напр жение , а через врем , равное  /2 радиан , дополнительно формируют импульс управлени  на тиристор той из сравниваемых фаз, кокзра  опережает другую на 120°. 2 ил. fe

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  создани  регулируемых электроприводов с асинхронным электродвигателем, питаемых от источника электроэнергии через управл емый тиристорный коммутатор, имеющих спокойный характер нагрузки на валу электродвигател  и требующих кратковременного понижени  частоты вращени  перед остановом , например, в грузоподъемных меха- низмах.

Цель изобретени  - повышение надежности регулировани .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно предлагаемому способу управле- ни  асинхронным электроприводом в статоре электродвигател  создают систему непрерывных токов, первые гармонические составл ющие которых создают вращающеес  магнитное поле с частотой и пор дком следовани  фаз, соответствующими сигналу модул ции. После перехода тиристоров тиристорного коммутатора в закрытое состо ние на обмотки статора подаетс  пониженное напр жение питающей сети, определ емое из соотношени  U Uc - l(2 xs- - rs), а через врем , равное тг/2 радиан.до- полнительно формируетс  импульс управлени  на тиристор той из сравниваемых фаз, котора  опережает другую на 120°, где Uc напр жение питающей сети; I - ток электродвигател ; xs, rs - индуктивное и активное сопротивлени  электродвигател .

На фиг.1 приведен один из вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ управлени ; на фиг,2 - диаграммы напр жений, по сн ющие работу устройства .

Устройство дл  реализации способа содержит формирователь 1 импульсов, под- ключенный к соответствующей фазе источника питани , генератор 2 модулирующих напр жений, один вход которого соединен с выходом блока 3 задани , а другой - с выходом формировател  1 импульсов, блок 4 формировани  импульсов управл ющего напр жени , блок 5 сравнени  и распределени  импульсов, тиристорный коммутатор 6, который выполнен в виде встречно-параллельно включенных тиристоров и через который к питающей сети подключен асинхронный электродвигатель 7, а также блок 8 контрол  состо ни  тиристоров, подключенный своими соответствующими входами параллельно каждой паре встречно-парал- лельно включенных тиристоров тиристорного коммутатора 6.

Блок 4 формировани  импульсов управл ющего напр жени  содержит три блока 9-11 импульсно-фазового управлени  (например , построенные по принципу вертикального управлени ), каждый из которых одним входом соединен с соответствующей фазой источника питани , л другим входом - с выходом блока 3 задани .

Блок 5 сравнени  и распределени  импульсов содержит шесть логических схем И 12-17, один вход каждой из которых соединен с соответствующим выходом блоков 9- 11 импульсно-фазового управлени , а другой вход - с соответствующим выходом дешифратора 18, вход которого соединен с выходом генератора 2 модулирующих напр жений . Выход схемы И 12 соединен с входами усилителей 19-21 мощности, выход схемы И 13 - с входами усилителей 22-24 мощности, выход схемы И 14 - с входами усилителей 20,22 и 23 мощности, выход схемы И 15- с входами усилителей 19.24 и 21 мощности , выход схемы И 16 - с входами усилителей 19,22 и 24 мощности, выход схемы И 17- с входами усилителей 20.23 и 21 мощности. Таймер 25 соединен своим входом с выходом блока 8 контрол  состо ни  тиристоров, а выход подключен к одним входам каждой из логических схем И 26-28, другие входы каждой из которых соединены с соответствующими выходами дешифратора 18. Выход схемы И 26 соединен с входами усилителей 19 и 20 мощности, выход схемы И 27 - с входами усилителей 22 и 23 мощности, выход схемы И 28 - с входами усилителей 24 и 21 мощности . Соответствующие выходы усилителей 19-24 мощности подключены к управл ющим электродам встречно-параллельйо включенных тиристоров тиристорного коммутатора 6.

Кроме того, устройство дл  реализации способа содержит предвключенные элементы 29 (например, резисторы), включенные в каждой фазе источника питани  параллельно тиристорам тиристорного коммутатора 6,

На фиг.2 показаны трехфазна  система питающих напр жений 30; трехфазна  система подпитывающих напр жений 31; сигналы 32 на выходе формировател  1 импульсов и соответствующие положительным полупериодам напр жени , например, фазы А источника питани ; сигналы 33 модулирующих напр жений; сигналы 34-36 импульсов управл ющих напр жений тиристорами тиристорного коммутатора 6; сигналы 37 и 38 импульсов управл ющего напр жени  на выходе таймера 25; сигналы напр жений 39-41 на обмотке статора асинхронного электродвигател  7.

Способ управлени  асинхронным электроприводом осуществл етс  следующим образом.

Обобщенные векторы потокосцеплений статора и ротора асинхронного двигател  в трехфазном симметричном режиме работы с предвключенными резисторами в ос х d, q могут быть записаны как

ЗД--,,..11: а

- t it p

ш u-xm-rve -е,

Фг .

XS «s ( «г + S )

гдесь определ етс  величиной предвклю- ченных резисторов.

Через врем , равное л/2 радиан, составл ющие этих векторов в ос х а ,/ равны нулю за исключением составл ющей вектора потокосцеплени  статора 4 s/ , определ емой величиной предвключенного резистора R.

Дл  того, чтобы вли нием этой составл ющей можно было пренебречь, она должна отличатьс  хот  бы на пор док

Щд - UM Рм

ft TrTTRj Xs-G

Например, выбором R 2xs - rs это условие выполн етс , так как дл  двигателей серии 4А коэффициент рассе ни  G мен етс  от 0,16 до 0,05. Увеличение R приводит к дальнейшему уменьшению среднего момента двигател , а также измен ет условие несимметрии, так как R эквивалентно обрыву фаз.

В несимметричном трехфазном режиме

работы (включен тиристор в опережающей фазе) векторы потокосцеплений статора и ротора в ос х имеют громоздкий вид, но в этом режиме работы обеспечиваетс  (определ етс  величиной предвключенного резистора ) их интенсивное затухание и к моменту одновременной коммутации обмоток .статора электродвигател  имеют место нулевые электромагнитные начальные услови .

В соответствии с уставкой блока 3 задани  генератор 2 модулирующих напр жений формирует систему модулирующих напр жений, соответствующую графику 33. Сигналы на выходе формировател  1 импульсов соответствуют графику 32. Положительные значени  напр жени  соответствуют положительным полупериодам напр жени  фазы А источника питани . Сигналы импульсов управл ющего напр жени  дл  соответствующих фаз имеют место на соответствующих выходах синхронизированных с этими фазами блоков 9-11 импуль- сно-фазового управлени  и в зависимости

от величины сигнала управлени , поступающего на одни входы этих блоков от блока 3 задани .

Если положительному значению напр - жени  сигналов, соответствующих графику 33,поставить в соответствие 1, а нулевому или отрицательному значению - О, то в любой момент взаимное сочетание сигналов , соответствующих графику 33, может

0 быть определено набором О и 1, т.е. цифровым кодом. Например, в момент t0-ti взаимному расположению модулирующих напр жений (график 33) дл  фаз А, В, С может быть поставлен в соответствие циф5 ровой код 100; в момент ti-t2 - 110; в момент - 010; в момент t3-t4 -011; в момент - 001; в момент ts-te - 101. Затем эти кодовые комбинации повтор ютс . Так как входы дешифратора 18 соедине0 ны с выходами генератора 2 модулирующих напр жений, на входах дешифратора 18 посто нно сравниваютс  во времени сигналы, соответствующие графику 33, и чередуютс  указанные кодовые комбинации. Соответст5 венно, только на одном из выходов дешифратора 18 по вл етс  1. соответствующа  определенному цифровому коду на его входах . Эта 1  вл етс  разрешающим сигналом на прохождение импульсов

0 управл ющих напр жений (графики 34-36) из сигналов с соответствующих выходов блоков 9-11 импульсно-фазового управлени  через схемы И 12-17 на соответствующие входы усилителей мощности 19-24 и

5 далее на управл ющие электроды тиристоров тиристорного коммутатора 6. Так как в

моменты to -t1 , tl-t2, 12-13, t3-t4, , t5-t6 1

с определенного выхода дешифратора 18 разрешаетс  прохождение регулируемого в

0 диапазоне 60° импульса управл ющего напр жени  только через одну из схем И 12- 17, в эти моменты времени этот импульс управл ющего напр жени  подаетс  одновременно на три усилителе мощности (на5 пример, в момент времени to-ti на усилители 19-21 мощности ;,чем обеспечиваетс  одновременное включение соответствующих тиристоров во всех трех фазах и формирование полупериодов результирую0 щего напр жени  на нагрузке с частотой модулирующих напр жений с выхода генератора 2 модулирующих напр жений в соответствии с сигналом задани  на выходе блока 3 задани  (графики 39-46). При этом

5 ток начинает протекать во всех трех фазах, одновременно создава  в электродвигателе 7 электромагнитный момент за счет возникновени  близкого к круговому вращающегос  магнитного пол . В определ емые моменты времени to-ti, ti-ta, 12-13, ta-ti. м-ts, ts-te импульс управл ющего напр жени  на одновременное включение тиристоров тири- сторного коммутатора 6 формируетс  блоком импульсно-фазового управлени  той фазы, котора  опережает две другие минимум на 120°, что позвол ет в половинном этом диапазоне получить регулируемое одновременное включение тиристоров тири- сторного коммутатора 6.

При запирании тиристоров тиристорно- го коммутатора 6 электродвигатель 7 остаетс  подключенным к питающей сети через предвключенные элементы (резисторы) 29 и к фазам обмоток его статора прикладываетс  трехфазна  система 31 подпитывающих напр жений, величина которых определ етс  предвключенными элементами 29, например резисторами, В результате в статоре электродвигател  7 создаетс  система непрерывных токов, первые гармонические составл ющие которых создают вращающеес  магнитное поле с частотой и пор дком следовани  фаз, соответствующими сигналу модул ции, а составл ющие, измен ющиес  с частотой источника питани , обеспечивают формирование вращающегос  магнитного пол  с частотой и пор дком следовани  фаз, соответствующими источнику питани , т.е. подмагничи- вание электродвигател  7, позвол ющее сохранить взаимное положение вектора напр жени  питающей сети и вектора пото- косцеплени  статора, имевшее место при работе тиристоров тиристорного коммутатора 6.

Одновременно при запирании тиристоров тиристорного коммутатора 6 блок 8 контрол  состо ни  тиристоров формирует запускающий импульс дл  работы таймера 25, который с задержкой времени, равной  /2 радиан, формирует дополнительный импульс управлени , который через одну из схем И 26-28 (определ етс  кодовой комбинацией на выходе дешифратора 18) подаетс  на усилители 19-24 мощности, чем обеспечиваетс  дополнительное включение тиристоров тиристорного коммутатора 6 в той фазе, котора  опережает две другие фазы минимум на 120е, и перевод электродвигател  7 в несимметричный со стороны статора режим работы при нулевых начальных электромагнитных услови х, в котором обеспечиваетс  интенсивное затухание потокосцеплений двигател  7, что и позвол ет обеспечить регулируемую в диапазоне 60° одновременную коммутацию статорных обмоток электродвигател  7 при нулевых начальных электромагнитных , услови х.

Все это позвол ет уменьшить переходные знакопеременные составл ющие момента электродвигател  7, а значит, уменьшить динамические перегрузки, повышающие износ и сокращающие срок службы оборудовани  как электропривода, так и приводного механизма, что обусловливает повышение надежности способа управлени  асинхронным электроприводом,

Таким образом, в результате работы тиристорного коммутатора по предлагаемому способу в статоре электродвигагел  создаетс  система непрерывных токов и обеспечиваетс  формирование семейства искусственных механических характеристик, на которых в пределах каждой ступени дискретного регулировани  частоты вращени  возможна устойчива  работа электродвигател . При этом составл ющие токов мен ющиес  с

частотой источника питани , за счет подпитки статора электродвигател  трехфазной системой подпитывающих напр жений позвол ют уменьшить изменение магнитного потока двигател  при каждом одновременном включении

тиристоров тиристорного коммутатора, а значит , позвол ют уменьшить переходные знакопеременные составл ющие момента асинхронного электродвигател . Это обусловливает повышение надежности способа регулировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  асинхронным электроприводом с тиристорным коммутатором

   в цепи обмотки статора электродвигател , при котором формируют трехфазную систему модулирующих напр жений, частота которой соответствует заданной скорости вращени  электродвигател , сравнивают

   модулирующие напр жени  и определ ют моменты времени, в течение которых совпадают пол рности модулирующих напр жений в двух фазах, и на этом интервале времени определ ют момент регулируемого

   в диапазоне 60° времени одновременного включени  тиристоров т иристорного коммутатора , формирующих полупериод результирующего напр жени  на нагрузке, по знаку совпадающего с пол рностью соответствующих модулирующих напр жений, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности, на указанном интервале времени контролируют закрытое состо ние тиристоров тиристорного коммутатора и после перехода тиристоров тиристорного коммутатора в это состо ние подают на обмотки статора пониженное напр жение питающей сети, определ емое из соотношени  U Uc - I(2XS - rs), а через врем , равное л/2 рад, дополнительно формируют импульс управлени  на тиристор питающей сети; I-токэлектродвигател ; X, той из сравниваемых фаз, котора  опережа- rs - индуктивное и активное сопротивлени  ет другую на 120°, где Uc - напр жение электродвигател .