SU767927A1

SU767927A1 - Frequency-controlled electric drive

Info

Publication number: SU767927A1
Application number: SU782612059A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Тарасов
Original assignee: Московский Ордена Ленина Энергетический Институт
Priority date: 1978-05-04
Filing date: 1978-05-04
Publication date: 1980-09-30

Description

ЧАСТОТНОРЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОДFREQUENCY-ADJUSTABLE ELECTRIC DRIVE

1one

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл запуска (торможени ) и управлени маховиками, центрифугами с использованием гистерезисного двигател .The invention relates to electrical engineering and can be used for starting (braking) and controlling flywheels, centrifuges using a hysteresis motor.

Известен электропривод, в котором осуществл етс частотное регулирование гистерезисного двигател путем изменени частоты вращени ротора, сравнени ее с заданной и управлением частотой задающего генератора в функции рассогласовани частот {.An electric drive is known in which the frequency control of the hysteresis motor is carried out by changing the rotor speed, comparing it with the target frequency of the master oscillator as a function of the frequency mismatch {.

Недостаток устройства состоит в том, что двигатель работает с переменной частотой скольжени , измен ющейс в большом диапазоне. Это приводит к значительным потер м скольжени . Кроме того, изза низкого уровн возбуждени , характерного дл гистерезисных двигателей, электропривод имеет низкое значение коэффициента мощности. Все это не позвол ет обеспечить высокие энергетические характеристики привода.The drawback of the device is that the engine operates with a variable slip frequency varying over a large range. This results in significant slip loss. In addition, due to the low excitation level characteristic of hysteresis motors, the drive has a low power factor value. All this does not allow to provide high energy characteristics of the drive.

Наиболее близким к изобретению вл етс электропривод, содержаний гистерезисный электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты, состо щемуClosest to the invention is an electric drive, the contents of a hysteresis motor connected to a frequency converter, consisting

из инвертора напр жени , входы которого соединены с блоками регулировани напр жени и возбуждени , канал регулировани частоты, который состоит из последовательно соединенных генератора стабильной частоты, блока выделени меньщей частоты, делител частоты и распределител импульсов, подключенного к управл ющим выходам инвертора, датчики и задатчики тока статора двигател , подсоедииеиные к входам блока сравнени токов , блок измереии скорости и генера10 тор сигналов управл емой частоты 2.from the voltage inverter, the inputs of which are connected to the voltage control and excitation units, a frequency control channel, which consists of series-connected stable frequency generator, lower frequency selection unit, frequency divider and pulse distributor connected to the inverter control outputs, sensors and setters motor stator current, connected to the inputs of the current comparison unit, the speed measurement unit and the generator of controlled frequency signals 2.

Этот привод осуществл ет дискретное регулирование частоты по сигналу датчика тока, что обеспечивает небольщой диапазон изменени скольжени ротора, This drive performs a discrete frequency control based on a current sensor signal, which provides a small range of the slip of the rotor

15 завис щий от заданной дискретности изменени частоты. Блок возбуждени формирует намагничивающие импульсы посто н ной частоты, которые увеличивают возбуждение двигател . Этим обеспечиваетс по20 выщение энергетических показателей двигател . Однако переменна частота скольжени и иеобходимость регулировать частоту в функции изменени тока приводит к тому, что двигатель работает на участке -механической характеристики, где имеет местб большое изменение момеита от максимального значени до минимального уровн , определ емого статической нагрузкой . Это уменьшает ёредшГ 51Шченгйе момента , а следовательно и быстродействие регулировани . В соответствии с изменением момента измен етс ток. Это приводит к некоторому уменьшению КПД запуска . Кроме того, по этой же причине не может быть применена обратна св зь по току дл регулировани - напр жени . Это заставл ет использовать сложный и нелинейный функциональный блок, св зывающий закоиы изменени частоты и Напр жени . Цель изобретени - повышение быстродействи . Поставленна цель достигаетс тем, что в известный частотно регулируемый электропривод , содержащий гистерезисный электродвигатель , подключенный к преобр зователю частоты, состойщему из инвертора напр жени , блока регулировани напр жейи , блока ИмпульсйЬгЪ рулНрованй возбужДени и канала регулировани частоты , включающего последовательно соединенные генератор стабильной частоты и. распределитель блока выделени меньшей частоты, делитель 1гастоты, подключенный к управл ющим выходам инвертора, датчик и. ;зад атчйк тоКа Cfатора элёктр оДвигател , подсоединенных к входам блока сравнени токов, блок измерени скорости и геаератор сигналов управл емой частоты, введены блок суммировани , входы которого соединены с блоком измерени скорости и генератором сигналов управл емой частбты , а выход подключен к блоку выделени меньшей частоты, причем блок сравнени токов подключен ко входу блока регулй|}ОВани напр жени , а один из выходов распределител соединен с блоком импульсного регулировани возбуждеНа чертеже представлейа схема электропривода . Электропривод содержит- гистерезисный электродвигатель 1 с датчиком 2 частоты вращени 2 на валу, подключенный к ин вертору 3 напр жени . Входы инвертора 3 подсоединены к блокам 4 регулировани напр жени , возбуждени 5 и .каналу 6 регулировани частоты , который состоит нагенератора 7 стабильной частоты, блока 8 выделени меньшей тел 9 частот, распределител 10 импульсов . Датчик И TojKa двигател и задатчик 12 у|р1овШ сШ п6й®8ШЙШШ 1(( входам блока 13 - с(авнени токов. Датчик И нйпр жени электррдвигател и задатч к 15 уровн найрйжени прдс дннены к входам блока 16 сравнени напр жени . Выход упом нутых блоков сравненн 13 и б через блок 17 изменени , режима работы регул тора напр жени подсоединены к входу регул тора напр жени . Выход датчика 2 частоты вращени 2 подсоединен к сумматору 18 частоты, на другой вход которого подключен блок 19 задани абсолютной частоты скольжени . Выход сумматора 18 частот подсоединен, к блоку 8 выделени меньшей частоты. Электропривод по указанному устройству представл ет, собой трехканальную систему регулировани гистерезисного двигател . Каналы регулировани напр жени k частоты обеспечивают заданный закон их изменени в пусковом (тормозном) режимах и стабилизацию - в рабочем. Блок 5 регулировани возбуждени обеспечивает импульсное намагничивание двигател . Блок 5 возбуждени может быть включен в цепь посто нного или переменного тока инвертора 3, что непринципиально. Электропривод работает следующим образом .. В момент пуска, когда частота враЩени ротора равна нулю, начальна частота инвертора определ етс блоком 19 задаНИН абсолютной частоты скольжени . Электродвигатель I начийает вращатьс . В сумматоре 18 частот осуществл етс суммирование частоты вращени с частотой блока 19, что приводит к соответствующему увеличению частоты синхронизации инвертора и скорости вращени двигател . Образуетс положительна обратна св зь, обеспеч 1вающа запуск двигател с посто нной и заданной сто нной и заданной частотой скольже .ни . При достижении на выходе сумматора 18 частоты генератора 7 дальнейший рост частоты прекращаетс , так как блок 8 переключает синхронизации) инвертора от задающего генератора 7. Частота скольжени ротора уменьщаетс и он плавно синхронизируетс . Процесс изменени частоты сопровождени формированием намагничивающих импульсов, обеспечивающих перевозбуждение истерезисного двигател в синхрон ом режиме и в области малых частот скольжени . Эффективность перевозбужу дени зависит от уровн потока. Жела-. тельно, чтобы он был в течение всего запуска посто нным. Это условие опреде-, л ет неизменность момента при посто нстве частоты скольжени и средней намагниченности ротора. В свою очередь, ростб нстйо момента скольжени и намагНиченности ротора определ ет посто нство тока, потребл емого двигателем. В итоге, неизмеййОму уровню потока соответствует неизмеиный уровень тока. Поэтому св зь между частотой и напр женнем целесообразно реализовать в пуске через стабили31ацию то.ка, что и сделано путем вве; аени отрицательной обратной св зи по15 depending on a given discreteness of the frequency change. The excitation unit generates magnetizing pulses of a constant frequency, which increase the excitation of the engine. This ensures that the energy performance of the engine is improved. However, the slip frequency is variable and the need to adjust the frequency as a function of the current change leads to the motor operating in the section of the mechanical characteristic, where the momentum changes greatly from the maximum value to the minimum level determined by the static load. This reduces the torque of the moment and, consequently, the speed of regulation. In accordance with the change in moment, the current varies. This leads to some reduction in the efficiency of the launch. In addition, for the same reason, current feedback cannot be applied to the control - voltage. This forces the use of a complex and non-linear functional block that links the laws of frequency and voltage changes. The purpose of the invention is to increase speed. The goal is achieved by the fact that a known frequency-controlled electric drive containing a hysteresis electric motor connected to a frequency converter, resistant from a voltage inverter, a voltage control unit, an excitation unit, and a frequency control channel including a series-connected stable frequency generator and. a distributor of the allocation unit of a lower frequency; a divider of 1-frequency connected to the control outputs of the inverter; a sensor and. ; an electric motor control unit connected to the inputs of the current comparison unit, a speed measurement unit and a georator of controlled frequency signals, a summation unit is entered, the inputs of which are connected to a speed measurement unit and a generator of signals of the controlled frequency, and the output is connected to the allocation unit of a smaller frequency, the current comparison unit is connected to the input of the voltage regulating unit |} of the voltage, and one of the distributor outputs is connected to the pulsed regulating unit of the excitation. ivoda. The electric drive comprises a hysteresis electric motor 1 with a sensor 2 of rotational speed 2 on a shaft connected to a voltage inverter 3. The inputs of the inverter 3 are connected to the voltage control units 4, the excitation 5 and the frequency control channel 6, which consists of a stable frequency generator 7, a block 8 for selecting smaller frequency bodies 9, a pulse distributor 10. Engine and TojKa sensor and setting device 12 at | p1ovS sSh p6y®8SHYShSH 1 ((inputs of the block 13 - with (current). Sensor And power supply of the electric motor and gauge to 15 levels of prypdnepravny day to the inputs of block 16 compare the voltage of the aforementioned The units of comparison 13 and b are connected via the change block 17, the operating mode of the voltage regulator is connected to the input of the voltage regulator. The output of speed sensor 2 is connected to the frequency adder 18, to another input of which the absolute slip frequency unit 19 is connected. 18 frequencies connected, to the low frequency selection locus 8. The electric drive according to the indicated device is a three-channel hysteresis motor control system. The frequency voltage control channels k provide a predetermined law of their change in the starting (braking) mode and stabilization in the work unit. The excitation control unit 5 provides pulse magnetization motor. The drive unit 5 may be included in the DC or AC circuit of the inverter 3, which is not fundamental. The drive operates as follows. At the time of starting, when the rotation frequency of the rotor is zero, the initial frequency of the inverter is determined by block 19 to determine the absolute slip frequency. The motor I starts to rotate. In the frequency adder 18, the rotational frequency is summed with the frequency of block 19, which leads to a corresponding increase in the synchronization frequency of the inverter and the rotational speed of the motor. Positive feedback is formed to ensure 1-start engine starting at a constant and predetermined cost and a predetermined slip frequency. When reaching the output of the adder 18, the frequency of the generator 7, the further increase in the frequency stops as the unit 8 switches the synchronization of the inverter from the master oscillator 7. The slip frequency of the rotor decreases and it gradually synchronizes. The process of changing the frequency of accompanying the formation of magnetizing pulses, providing over-excitation of the cutter motor in synchronous mode and in the region of low slip frequencies. The efficiency of the transfer depends on the level of flow. Wish- so that it is constant throughout the launch. This condition determines the moment invariance at a constant slip frequency and average rotor magnetization. In turn, the growth of the slip moment and magnetization of the rotor determines the constancy of the current consumed by the motor. As a result, a nonmeasured current level corresponds to a nonmeuioW flow level. Therefore, it is advisable to realize the connection between the frequency and the voltage in the start-up through stabilization of what was done by; Areni negative feedback by

SS

току за счет подключени датчика 11 тока к схеме 13 сравнени .current by connecting the current sensor 11 to the comparison circuit 13.

В рабочем режиме сохранить пусковой уровень тька не целесообразно. Дл этого в схеме используетс дополнительна отрицательна обратна св зь по напр жению, реализуема подключением датчика 14 напр жени к блоку 16 сравнени .In the operating mode, it is not advisable to keep the starting level of the meter. For this, the circuit uses additional negative voltage feedback, implemented by connecting the voltage sensor 14 to the comparison unit 16.

В запуске с ростом частоты увеличиваетс напр жение. При достижении им рабочего уровн или предельного значени , предусмотренного в блоке 4 регулировани напр жени , блок 17 переключает режим работы блока регулировани напр жени с режима стабилизации тока на режим стабилизации напр жени . Если электродвигатель при этол( Достиг заданной синхронной скорости, то уровень тока будет определ тьс уровнем статической Harj)V3KH на валу.In start-up, the voltage increases with increasing frequency. When it reaches the operating level or limit value provided in block 4 for voltage control, block 17 switches the mode of operation of the voltage control block from the current stabilization mode to the voltage stabilization mode. If the motor at ethol (Reached the specified synchronous speed, the current level will be determined by the level of static Harj) V3KH on the shaft.

Торможение осуществл етс аналогично путем изменени знака скольжени за счет вычитани частоты абсолютного скольжени в блоке 18.Braking is carried out similarly by changing the sign of the slip by subtracting the absolute slip frequency in block 18.

Таким образом, введение указанных блоков и св зей позвол ет реализовать положительную обратную св зь по скорости с сохранением посто нного абсолютного скольжени и отрицательную обратную св зь по току, что в итоге обеспечивает быстродействие регулировани за счет посто нства момента, высокий коэффициент мощности и КПД., упрощает реализацию за счет исключени функциональных блоков , св зывающих частоты и напр жение, и позвол ет осуществить автоматическийThus, the introduction of these blocks and connections allows for the implementation of positive speed feedback while maintaining a constant absolute slip and negative current feedback, which ultimately ensures control speed due to the moment constant, high power factor and efficiency. , simplifies implementation by eliminating functional blocks connecting frequencies and voltages, and allows automatic

переход с режиа запуска на режим астатической стабилизации скорости.transition from the launch mode to the mode of static speed stabilization.

Claims

1. USSR Author's Certificate No. 216107, class H 02 P 5/34, 1967,

2. USSR author's certificate number 587583, cl. H 02 R 7/42, 1975.

l