SU1672547A1 - Устройство дл управлени частотно-регулируемым электроприводом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в тиристорном преобразователе частоты с автономным инвертором тока в составе частотно-регулируемого электропривода. Целью изобретени   вл етс  улучшение характеристик путем обеспечени  возможности управлени  при реверсе частоты вращени . Дл  этого в устройство введены узел 15 определени  режима работы и блок 16 переключений. Формирователь 11 логических сигналов заданного тока снабжен в канале каждой фазы управл емым ключом. Узел 15 подключен к выходам блока 6 задани  частоты вращени  и регул тора 8 скорости, а блок 16 подключен к входу регул тора 14 частоты. При этом обеспечиваетс  возможность коррекции сигналов, поступающих в канал частоты при изменении режима работы, благодар  чему двигатель работает с изменением направлени  вращени  и знака момента на валу при сохранении посто нства фазового угла между векторами тока статора и потокосцеплени  ротора. 4 ил.

Description

К

15

з:

4н

8

4

&

iVj

ю ел - VJ

di

11

12

-э

13

15

Щ

Фиг

К асинхронному двигателю

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в тиристорном преобразователе частоты с автономным инвертором тока в составе частотно-регулируемого электропривода.

Цель изобретени  - улучшение характеристик путем обеспечени  возможности управлени  при реверсе частоты вращени .

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  управлени  частотно-регулируемым электроприводом; на фиг. 2 - принципиальные схемы р да узлов; на фиг. 3 и 4 - изображени  векторов тока и потокосцеплений при различных режимах работы.

Устройство дл  управлени  частотно- регулируемым электроприводом содержит преобразователь 1 частоты (фиг.1) на основе автономного инвертора тока с управл ющими входами 2 и 3 тока и частоты соответственно. К выходу указанного преобразовател  1 подключены датчики 4 и 5 фазных токов и напр жений соответственно . Устройство содержит, кроме того, последовательно соединенные блок 6 задани  частоты вращени , элемент 7 сравнени , регул тор 8 скорости и блок 9 управлени  током, выход которого соединен с управл ющим входом 2 тока преобразовател  1 частоты, формирователь 10 сигналов потокосцеплений , входы которого соединены с выходами датчиков 4 и 5 фазных токов и напр жений, а выход - с первым входом формировател  11 логических сигналов заданного тока, формирователь 12 логических сигналов фактического тока, подключенный входами к выходам датчика 4 фазных токов, узел 13 логического сравнени , подключенный входами к выходам формирователей 11 и 12, регул тор 14 частоты с двум  корректирующими входами и одним управл ющим входом, соединенным с выходом блока 6 задани  частоты вращени , выход регул тора 14 частоты подключен к управл ющему входу 3 частоты преобразовател  1 и к другому входу элемента 7 сравнени .

В устройство дл  управлени  частотно- регулируемым электроприводом введены узел 15 определени  режима работы и блок 16 переключений.

Формирователь 11 логических сигналов заданного тока (фиг.2) выполнен в канале каждой фазы с компаратором 17, инвертирующим элементом 18 и резисторами 19- 22. Пр,ичем первые выводы второго 20 и третьего 21 резисторов, предназначенные дл  подачи сигнала i/ь потокосцеп лени  данной фазы, и первые выводы первого и четвертого резисторов 19 и 22, предназначенные дл  подачи сигналовт/ь и i/t потокосцеплений отстающей и опережающей фаз, образуют первый вход формировател  11. Вторые выводы резисторов 19 и 20 соединены с входом компаратора 17, подключенного выходом к входу инвертирующего элемента 18.

Формирователь 11 снабжен в канале каждой фазы управл емым ключом 23, управл ющий вход которого образует

0 дополнительный вход формировател  11, а коммутирующие выводы подключены соответственно к объединенным вторым выводам резисторов 21 и 22 и к входу компаратора 17.

5 Узел 15 определени  режима работы выполнен с компараторами 24 и 25, входы которых образуют входы указанного узла, подключенные соответственно к выходу блока 6 задани  скорости и выходу регул 0 тора 8 скорости, инвертирующими элементами 26 и 27, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего компаратора 24 и 25 и к соответствующему входу элемента 2И-НЕ 28. Выходы инверти5 рующих элементов 26 и 27 подключены к входам элемента 2И-НЕ 29. Выходы элементов 28 и 29 объединены и образуют первый выход узла 15, второй и третий выходы которою образованы входом и выходом ин0 вертирующего элемента 26.

Блок 16 переключений выполнен с.эле- ментами 2И-НЕ 30-35 и управл емыми ключами 36 и 37, коммутирующие выводы которых шунтируют соответственно эле5 менты 30 и 31, входы которых образуют соответственно первый и второй входы блока 16 переключений. Выход элемент а 30 соединен с первым входом элемента 32 и вторым входом элемента 33. Выход элемента 31 со0 единен с первым входом элемента 34 и вторым входом элемента 35.

Второй вход элемента 32 и первый вход элемента 35 образуют третий вход блока 16 переключений. Первый вход элемента 33 и

5 второй вход элемрн га 34 образуют четвертый вход блока 16 переключений.

Объединенные между собой попарно выходы элементов 32 и 34 и элементов 33 и 35 образуют соответственно первый и

0 второй выходы блока 16 переключений, подключенные к соответствующим корректирующим входам регул тора 14 частоты,

Управл ющие выводы ктючей 3G и 37, вторые входы элементов 30 и 31 и дополни5 тельный вход формировател  11 объединены между собой и подключены к первому выходу узлу 15 определени  режима работы второй и третий выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входу блока 16 переключений,

соединенного первым и вторым входами с выходами узла 13 логического сравнени .

Регул тор 14 выполнен на основе операционного усилител  38, в цепи обратной св зи включены параллельно соединенные резистор 39 и управл емый ключ 40, а во входной цепи включены параллельно соединенные резистор 41 и цепь, составленна  из резистора 42 и ключа 43.

На фиг. 3 и 4, на которых приведены векторы потокосцеплений ротора и основной гармоники тока статора в различных режимах работы приводного электродвигател , индекс 1 соответствует двигательному режиму работы привода при вращении вперед, индекс 2 - генераторному режиму работы - вперед, индекс 3 - двигательный - назад, а индекс 4 - генераторный - назад.

Устройство дл  управлени  частотно- регулируемым электроприводом работает следующим образом.

Выходной сигнал блока 6 задани  скорости сравниваетс  в элементе 17 сравнени  с выходным сигналом регул тора 14 частоты. Сигнал ошибки поступает на вход регул тора 8 скорости, на выходе которого выдел етс  сигнал момента на валу двигател , преобразуемый блоком 9 управлени  током в сигнал задани  амплитуды тока пре- образоватэл  1 частоты.

Выходной сигнал блока 6 задани  скорости поступает также на первый вход регул тора 14 частоты, где с помощью корректирующих сигналов с двухканально- го выхода блока 16 он преобразуетс  в сигнал выходной частоты преобразовател  1 частоты.

Наличие корректирующих сигналов, преобразующих сигнал задани  выходной частоты, определ етс  фазовым рассогласованием заданного и фактического положени  вектора тока статора асинхронного двигател  относительно потокосцеплени  . ротора. Причем при отставании фактического положени  вектора тока от заданного по вл етс  корректирующий сигнал, увеличивающий выходную частоту преобразовател  частоты, а в случае опережени  уменьшает выходную частоту.

Таким образом, в процессе регулировани  обеспечиваетс  посто нство фазового угла вектора тока статора относительно потокосцеплени  ротора.

Дл  образовани  корректирующих сигналов требуетс  формирование задани  фазы тока, а также изменение фазы вектора фактического тока с последующим выделением фазовой ошибки между указанными сигналами в узле 13 логического сравнени . Формирование задани  фазы тока производитс  в узле 11, а измерение фазы вектора фактического тока - в узле 12,

Дл  обеспечени  работы в любом из 4-х возможных режимов: двигательн ли при

вращении вперед (Д-ВП): двигательный - назад ), генераторный - вперед (Г- ВП) и генераторный - назад (Г-НЗ) - необходимо соответствующим образом изменить формирование задани  фазы тока

0 в блоке 11, а также суть воздействи  на регул тор 14 частоты корректирующих сигналов , сформированных в узле 13 логического сравнени . Соответствующее воздействие осуществл етс  при наличии

5 сигнала одного из четырех возможных режимов , формирование которых происходит в узле 16 из логических сигналов Вперед, Назад, Двигательный и Генераторный. В свою очередь, первые два из указанных

0 сигналов формируютс  на компараторе 24 в узле 15 по знаку сигнала на выходе блока 6 задани  скорости. Сигналы Д и Г формируютс  на компараторе 25 по знаку сигнала на выходе регул тора 8 скорости,

5 отражающего характер нагрузки на валу приводного двигател .

При формировании воздействи  на корректирующие сигналы используетс  факт существовани  физической симметрии раз0 личных режимов, графическое представление которой приведено на фиг. 3 и фиг. 4. Из диаграммы следует, что в режиме Д-НЗ, а также в режиме Г--ВП фазы сигналов фактического и заданного токов отличаютс  на

5 л: рад В этих режимах корректирующие сигналы , сформированные в узле 13 логического сравнени , инвертируютс , проход  чеоез элементы 30 и 31. наход щиес  в блоке 16 переключений, что обеспечивает тре0 буемую инверсию фазы.

Кроме того, при изменении направлени  вращени  должна изменитьс  суть воздействи  уже сформированных корректирующих сигналов. Например, при враще5 нии вперед опережение по фазе вектором фактического тока вектора заданного тока требует уменьшени  выходной частоты, а при вращении назад - увеличени . Замена местами корректирующих сигналов при

0 изменении направлени  вращени  двигател  осуществл етс  схемой на логических элементах 2И-НЕ 32-35, расположенной в блоке 16 переключений. С двухканального выхода блока 16 переключений сигналы по5 ступают на управл емые ключи 40 и 43 регул тора 14 частоты. Замыкание первого из них вызывает увеличение выходной частоты , а замыкание второго - уменьшение.

Изменению в различных режимах подвергаетс  также логический сигнал задани 

фазы тока, Это осуществл етс  воздействием сигналов режимов на ключи, расположенные в канале каждой фазы на входе компараторов формировател  11.

В результате воздействи  в различных режимах определенным образом на корректирующие сигналы, поступающие в канал частоты, и на формирование задани  фазы тока, в сравнении с известным устройством может осуществл тьс  работа двигател  с изменением направлени  вращени  и знака момента на валу при сохранении принципа поддержани  посто нства - фазового угла между векторами тока статора и потокос- цеплени  ротора за счет импульсной коррекции в канал частоты.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  управлени  частотно- регулируемым электроприводом, содержащее преобразователь частоты на основе автономного инвертора тока с двум  управл ющими входами тока и частоты, к выходу которого подключены датчики фазных токов и напр жений, последовательно соединенные блок задани  частоты вращени , элемент сравнени , регул тор скорости и блок управлени  током, выход которого соединен с управл ющим входом тока преобразовател  частоты, формирователь сигналов потокосцеплений, входы которого соединены с выходами датчиков фазных напр жений и токов, а выход - с первым входом формировател  логических сигналов заданного тока, выполненного в канале каждой фазы с компаратором, инвертирующим элементом и четырьм  резисторами, причем первые выводы второго и третьего резисторов , предназначенные дл  подачи сигнала потокосцеплени  данной фазы, и первые выводы первого и четвертого резисторов, предназначенные дл  подачи сигналов потокосцеплений отстающей и опережающей фаз, образуют первый вход упом нутого формировател , вторые выводы первого и второго резисторов соединены с входом компаратора, подключенного выходом к входу инвертирующего элемента, формирователь логических сигналов фактического тока, подключенный входами к выходам датчика фазных токов,узел логического сравнени , подключенный входами к выходам формирователей логических сигналов заданного и фактического токов и выполненный с двухканальным выходом, регул тор частоты с двум  корректирующими входами и одним управл ющим входом, соединенным с выходом блока задани  частоты вращени , а выход регул тора частоты подключен к управл ющему входу частоты

   преобразовател  частоты и к другому входу элемента сравнени , отличающеес  тем, что, с целью улучшени  характеристик путем обеспечени  возможности управлени  при реверсе частоты вращени , введены узел определени  режима работы и блок переключений, а формирователь логических сигналов заданного тока снабжен в канале каждой фазы управл емым клю0 чом, управл ющий вход которого образует дополнительный вход указанного формировател , а коммутирующие выводы подключены соответственно к объединенным вторым выводам третьего и четвертого ре5 зисторов и к входу компаратора, при этом узел определени  режима работы выполнен с двум  элементами 2И-НЕ, двум  компараторами,входы которых образуют входы названного узла, подключенные со0 ответственно к выходу блока задани  частоты вращени  и регул тора скорости, двум  инвертирующими элементами, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего компаратора и соответст5 вующему входу первого элемента 2И-НЕ, выходы указанных инвертирующих элементов подключены к входам второго элемента 2И-НЕ, выходы первого и второго элементов 2И-НЕ объединены и образуют первый

   0 выход узла определени  режима работы, второй и третий выходы которого образованы входом и выходом первого инвертирующего элемента, блок переключений выполнен с шестью элементами 2И-НЕ и

   5 двум  управл емыми ключами, коммутирующие выводы которых шунтируют соответственно первый и второй элементы 2И-НЕ, входы которых образуют соответственно первый и второй входы блока переключе0 ний, выход первого элемента 2И-НЕ соединен с первым входом третьего и вторым входом четвертого элемента 2И-НЕ блока переключений, выход второго элемента 2И- НЕ соединен с первым входом п того и вто5 рым входом шестого элементов 2И-НЕ, второй вход третьего и первый вход шестого элементов 2И-НЕ образуют третий вход блока переключений, гервый вход четвертого и второй вход п того элементов 2И-НЕ

   0 образуют четвертый вход блока переключений , объединенные между собой выходы третьего и п того элементов 2И-НЕ и объединенные между собой выходы четвертого и шестого элементов 2И-НЕ образуют соот5 ветственно первый и второй выходы блока переключений, соединенные с соответствующими корректирующими входами регул тора частоты, управл ющие выводы управл емых ключей и вторые входы первого и второго элементов 2И-НЕ в блоке

   переключений и дополнительный вход формировател  логических сигналов заданного тока объединены между собой и подключены к первому выходу узла определени  режима работы, второй и третий выходы 5 нени .

   которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока переключений , соединенного первым и вторым входами с выходами узла логического сравФиг . 2

   Iaif last

   фиг. 4