SU799094A1

SU799094A1 - Induction frequency-adjustable electric drive

Info

Publication number: SU799094A1
Application number: SU792751701A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Гричина; Валерий Прокофьевич Крутой
Original assignee: Предприятие П/Я А-7992
Priority date: 1979-04-12
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1981-01-23

Description

54) АСИНХРОННЫЙ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД54) ASYNCHRONOUS FREQUENCY-ADJUSTABLE ELECTRIC DRIVE

1one

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл привода механизмов, примен емых в различных отрасл х промышленности, а именно химической, текстильной металлургической и других.The invention relates to electrical engineering and can be used to drive mechanisms used in various industries, namely, chemical, textile, metallurgical and others.

Известен частотно-регулируемый электропривод/ содержащий преобра- зователь с каналом регулировани частоты и напр жени ,, к выходу которого подключен асинхронный, электродвигатель , измеритель модул , электродвижущей силы асинхронного электродвигател , выход которого подключен к измерителю рассогласовани ,, второй, вход которого подключен к устройству задани электродвижущей силы, а выг ход - к каналу регулировани напр жени , задающий генератор, вход которого подключен к устройству- задани частоты, а выход - к каналу регулировани частоты преобразовател . В-таком электроприводе при регулировании потока в воздушном зазоре электродвигател сигнал, пропорциональный модулю ЭДС электродвигател , сравнивают с сигналом уставки, а сигнал рассогласовани подаетс в канал регулировани напр жени преобразог . вател A frequency-controlled electric drive / containing a converter with a frequency and voltage control channel is known, to the output of which an asynchronous motor, module meter, electromotive force of an asynchronous motor is connected, the output of which is connected to the error meter second, whose input is connected to a device set the electromotive force and the output to the voltage control channel, the master oscillator, whose input is connected to the frequency setting device, and the output to the control channel frequency converter. In such an electric drive, when regulating the flow in the air gap of an electric motor, the signal proportional to the module EMF of the electric motor is compared with the setpoint signal, and the error signal is fed to the voltage control channel. spinner

. Недостатком такого электропривода вл етс то, что по мере уменьшени частоты.уменьшаетс сигнал рассогласовани , соответствующий одному и тому же отклонению магнитного потока от требуемого значени , что приводит к росту ошибки системы поддержани ЭДС, а соответственно к снижению момента , развиваемого асинхронным эле0 ктродвигателем.. The disadvantage of such an electric drive is that as the frequency decreases, the error signal corresponding to the same deviation of the magnetic flux from the required value decreases, which leads to an increase in the error in the EMF support system and, accordingly, to a decrease in the torque developed by the asynchronous motor.

Известен частотно-регулируемый &лёктропривод, содержащийпреобраёователь частоты .с каналом регулировани частоты и напр жени , к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, измеритель модул ЭДС асинхронного электродвигател , выход которого подключен к одному из входов блока делени , второй вход которого подключен к устройст0 ву задани .частоты, а выход к одному из входов измерител рассогласовани , второй вход которого подключен к устройству задани закона соответстви A frequency-controlled & amphibter drive containing a frequency converter and frequency control and voltage channel is known, to the output of which an asynchronous electric motor is connected, an EMF meter of the asynchronous electric motor whose output is connected to one of the inputs of the division unit, the second input of which is connected to a task device frequency, and the output to one of the inputs of the error meter, the second input of which is connected to the device specifying the law

5 электродвижущей силы и частоты, а выход к каналу регулировани напр жени , задающий генератор, вход которого подключен к устройству задани частоты, а выход к каналу регу0 лировани частоты преобразовател .5 electromotive force and frequency, and the output to the voltage control channel, the master oscillator, whose input is connected to a frequency setting device, and the output to the frequency control channel of the converter.

В таком частотно-регулируемом элетроприводе система регулировани ДС асинхронного двигател обеспеивает посто нную относительную по- . решность поддержани ЭДС, а соответтвенно и потока во всем диапазоне астот U2l.In such a variable-frequency electric drive, the DC control system of an induction motor ensures a constant relative a. the decision to maintain the EMF and, correspondingly, the flux in the whole range of the U2l atost.

Недостатком данного электропривода вл етс то, что в динамических режимах возможно нарушение заданного закона соответстви между напр жением и частотой, что приводит к снижению перегрузочной способности привода , срыву частотного пуска, а так-, же большим перенапр жени м на полупроводниковых элементах преобразовател частоты при торможении привода. Это определ етс тем, что при скачкообразном увеличении входного сигнала частота задающего генератора и, как следствие, выходна частота преобразовател увеличиваетс мгновенно и на зажимы асинхронного двигател подаетс напр жение высокой частоты. В этом случае происходит пр мой пуск двигател , сопровождающийс большой кратностью пускового тока. Из-за ограничени по току в преобразователе его напр жение возрастает в меньшей степени, нарушаетс закон соответстви между частотой и напр жением двигател и снижаетс его перегрузочна способность.The disadvantage of this electric drive is that in dynamic modes it is possible to violate a given law of correspondence between voltage and frequency, which leads to a decrease in the drive overload capacity, breakdown of the frequency start, as well as high overvoltage on the semiconductor elements of the frequency converter during braking drive. This is determined by the fact that with an abrupt increase in the input signal, the frequency of the master oscillator and, as a result, the output frequency of the converter increases instantaneously and a high-frequency voltage is applied to the terminals of the asynchronous motor. In this case, a direct engine start occurs, accompanied by a large starting current ratio. Due to the current limit in the converter, its voltage increases to a lesser extent, the law of correspondence between the frequency and voltage of the motor is violated, and its overload capacity decreases.

При скачкообразном уменьшении частоты вс энерги , запасенна маховыми массами механизма и двигател , превращаетс в электрическую энергию и переходит в фильтр преобразовател , что приводит к росту напр жени на полупроводниковыхэлементах преобразовател , и может вызвать их пробой. Цель изобретени - повышение перегрузочной способности привода и повышение надежности электропривода путем повышени точности соответстви частоты и напр жени в динамических режимах.With an abrupt decrease in frequency, all the energy stored by the flywheel mass of the mechanism and engine is converted into electrical energy and transferred to a converter filter, which leads to an increase in voltage on the semiconductor elements of the converter, and may cause their breakdown. The purpose of the invention is to increase the overload capacity of the drive and increase the reliability of the electric drive by increasing the accuracy of matching frequency and voltage in dynamic modes.

Прставленна цель достигаетс засчет того, что в устройство, содержащее , преобразователь частоты с каналом регулировани частоты и напр жени , к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, измеритель модул электродвижущей силы асинхронного двигател , выход которого подключен к одному из входов блока делени , второй вход которого подключен,к блоку задани частоты, а выход - к одному из входов измерител рассогласовани , второй вход которого подключен к блоку задани закона соответстви электродвижущей силы и частоты, а выход - к каналу регулировани частоты и напр жени преобразовател , введены два управл емых ключа и блок контрол соответстви между частотой и электродвижущей силой асинхронного двигател , вход которого подключен к выходу измерител рассогласовани , управл ющи входы первого и второго управл емых ключей подключены соответственно к первому и второму выходу блока контрол соответстви между частотой и электродвижущей силой асинхронного электродвигател , вход одного управл емого ключа подключен к выходу блока задани частоты, вход второго управл емого ключа св зан с выходом измерител модул электродвижущей силы , выходы управл емых ключей св заны с каналом регулировани частоты преобразовател .The target is achieved by including a frequency converter with a frequency and voltage control channel, to the output of which an induction motor is connected, a meter of the electromotive force module of an induction motor, the output of which is connected to one of the inputs of the division unit, the second input of which is connected , to the frequency setting block, and the output to one of the inputs of the error meter, the second input of which is connected to the law setting block, corresponding to the electromotive force and frequency, and the output is connected to the frequency and voltage control channel of the converter; two controllable keys and a control unit are introduced between the frequency and electromotive force of the induction motor, whose input is connected to the output of the error meter, the control inputs of the first and second control keys are connected respectively to the first and the second output of the control unit between the frequency and the electromotive force of the asynchronous motor, the input of one control key is connected to the output of the frequency setting unit, input The second control key is connected to the output of the electromotive force meter, and the outputs of the control keys are connected to the frequency control channel of the converter.

Канал регулировани частоты содержит задающий генератор, который при аналоговом задании частоты входом подключен к; выходам управл емых ключей и выходом к регул тору частоты преобразовател , а при импульсном задании частоты задающий генератор входом подключен к измерителю модул электродвижущей силы и выходом к входу второго управл емого ключа.The frequency control channel contains a master oscillator, which when connected to the analog frequency reference is connected to the input; the outputs of the controlled keys and the output to the frequency controller of the converter, and when the pulse frequency is set, the master oscillator is connected to the meter of the electromotive force module and the output to the input of the second controlled key.

На фиг. .1 схематически представлен электропривод при управлении им аналоговым задающим генератором; на фиг. 2 -, то же при управлении импульсным задающим генератором.FIG. .1 is a schematic representation of the electric drive when it is controlled by an analog master oscillator; in fig. 2 -, the same when controlling an impulse master oscillator.

Электропривод содержит преобразователь 1 частоты с каналами регулировани частоты и напр жени . Выход преобразовател 1 частоты соединен с входом асинхронного двигател 2. К асинхронному двигателю 2 присоединен измеритель 3 модул электродвижущей силы асинхронного двигател , который может быть выполнен, например, в виде специальной обмотки или в виде устройства косвенного измерени электродвижущей силы, выполненного, например, на трансформаторах напр жени и трансформаторах тока. Выход измерител 3 модул электродвижущей силы асинхронного двигател 2 подключен к первому входу блока 4 делени , а второй вход блока делени подключе к выходу блока 5 задани частоты. Выход блока 4 делени подключен к первому входу измерител б рассогласовани , второй вход которого соединен с выходом блока 7 задани закона соответстви электродвижущей силы к частоте электродвигател . Выход измерител 6 рассогласовани через блоThe drive contains a frequency converter with frequency and voltage control channels. The output of the frequency converter 1 is connected to the input of the induction motor 2. The asynchronous motor 2 is connected to the meter 3 of the electromotive force module of the asynchronous motor, which can be performed, for example, as a special winding or as an indirect measurement device of the electromotive force, for example, on transformers voltage and current transformers. The output of the meter 3 of the electromotive force module of the asynchronous motor 2 is connected to the first input of the dividing unit 4, and the second input of the dividing unit is connected to the output of the frequency setting unit 5. The output of the dividing unit 4 is connected to the first input of the error meter b, the second input of which is connected to the output of the unit 7 by setting the law of correspondence of the electromotive force to the frequency of the electric motor. The output of the meter 6 mismatch through the block

8контрол соответстви методу частотой и электродвижущей силой синхронного двигател подключен к управл ющим входам двух ключей, первый ключ8Control according to the method of frequency and electromotive force of a synchronous motor connected to the control inputs of two keys, the first key

9из которых соединен с выходом блока 5 задани частоты, а второй ключ9 of which are connected to the output of the frequency setting unit 5, and the second key

10соединен с выходом измерител 3 модул электродвижущей силы асинхронного двигател . Выходы ключей 9 и10 is connected to the output of the meter 3 module of the electromotive force of the induction motor. Outputs of keys 9 and

10 объединены и через задающий генератор 11 подключены к каналу регулировани частотой преобразовател 1, а обща точка.соединени измерител б рассогласовани и управл ющего входа блока 8 контрол соответстви : между частотой и электродвижущей си лой асинхронного двигател 2, подкл чена к каналу регулировани напр же ни преобразовател 1 частоты. В частотно-регулируемом электроприводе (фиг. 2) выходы ключей могут быть подключены непосредственно к каналу регулировани частотой пре образовател 1, а задающий генерато 11 включен между входом ключа 10 и выходом измерител 3 модул электро движущей силы. Работает предлагаемый электропри вод следующим образом. Напр жение сети преобразуетс преобразователем 1 в напр жение регулируемой частоты и амплитуды, которое поступает на входные зажимы асинхронного двигател 2, ротор которого вращаетс со скоростью, равной частоте напр жени статора мину частота скольжени . Электродвижуща сила асинхронного двигател 2 измер етс измерителем 3 модул электро движущей силы асинхронного двигател и поступает на первый вход блока де лени , а на второй вход блока делени поступает сигнал с блока задани частоты. Электродвижуща сила асинхронного двигател определ етс известной формулой Ф-, , (-) где С конструктивна посто нна обмоток двигател ; магнитный поток в воздушн зазоре двигател ; частота напр жени статор Поэтому измеренный сигнал на выходе измерител 3 модул ЭДС равен ,Q,, где )С - коэффициент передачи изме рител 3 модул ЭДС. сигнал с выхода блока 5 задани равен (J v:- f-i , частоты и/ Ui с выхода блока 4 тогда сигнал делени равен .СуФ- ±. К.ф -г г где Kj - коэффициент передачи блок делени . Ч-з Таким образом, на выходы измерител рассогласовани поступает сигнал за дани Ll4. .ф,( сигнал с блока 4 делени : Uj , и на выходе измерител б рассогласова ни имеетс ошибка л U . (i 5 4 i Таким образом, на вход устройства контрол соответстви между частотрй и электродвижущей силой асинхронного двигател и на вход канала регулировани напр жени преобразовател 1 поступает сигнал л и д1:,-4э. Блок контрол соответстви между частотой и электродвижущей силой асинхронного двигател включает ключ 9 или ключ 10 в зависимости от величины ошибки, поступающей на его вход. Если д и д UT , то включаетс ключ 9 и на вход задающего генератора поступает сигнал задани с блока 5 задани частоты, частота увеличи ваетс и двигатель начинает разгон тьс . Если двигатель не успевает разгон тьс в соответствии с ростом сигнала задани частоты, то сигнал с выхода измерител б рассогласовани становитс больше, чем сигнал д адд который определ етс блоком 8 контрол соответс ви закона, и последнее выключает ключ 9 и включает ключ 10. На вход задающего генератора 11 подаетс сигнал f , пропорциональный внутренн-ей электродвижущей силе асинхронного электродвигател , что приводит к восстановлению заданного закона между частотой и внутренней электродвижущей силой асинхронного электродвигател . Аналогичный процесс происходит при спаде частоты при торможении двигател . Электропривод при управлении импульсным задающим генератором (фиг. 2) работает аналогичным образом . Отличие заключаетс в том, что при цифровом задании частоты, отпадает необходимость преобразовывать аналоговый сигнал с выхода блока 5 задани частоты, так как в данном ел;чае с выхода блока 5 задани частоты сигнал поступает в виде отдельных импульсов через ключ 9 в канал регулировани частоты преобразовател 1 частоты. В случае нарушени закона между электродвижущей силой и частотой электродвигател , блок 8 контрол соответстви закона отключает ключ 9 и включает ключ 10, и в канал регулировани частоты преобразовател 1 поступают импульсы от задающего генератора 7, выходна частота которого соответствует сигналу с выхода измерител 3 модул электродвижущей силы в точном соответствии с заданным законом. Аналогично устройство работает при уменьшении частоты, т. е. при торможении двигател . Данное устройство по сравнению с известным позвол ет повысить надежность за счет введени в схему новых элементов и осуществлени новых св зей, а именно, введение блока контрол соответстви между частотой и напр жением асинхронного двигател и двух ключей позвол ет исключить10 are combined and connected via a master oscillator 11 to the frequency control channel of the converter 1, and the common point of the connection of the error meter and control input of the correspondence control unit 8: between the frequency and the electromotive force of the induction motor 2, is connected to the control channel 1 frequency converter. In a frequency-controlled electric drive (Fig. 2), the outputs of the keys can be connected directly to the frequency control channel of converter 1, and the master generator 11 is connected between the input of the key 10 and the output of meter 3 of the electro-driving force module. Works proposed electric water as follows. The network voltage is converted by the converter 1 into a voltage of adjustable frequency and amplitude, which is fed to the input terminals of an asynchronous motor 2, the rotor of which rotates at a speed equal to the frequency of the stator voltage and the slip frequency. The electromotive force of the asynchronous motor 2 is measured by the meter 3 of the electro-driving force module of the induction motor and is fed to the first input of the divider, and the second input of the dividing unit receives a signal from the frequency setting unit. The electromotive force of an asynchronous motor is defined by the well-known formula Ф-,, (-) where С is the constructive constant of the motor windings; magnetic flux in the engine air gap; voltage frequency of the stator Therefore, the measured signal at the output of the meter 3 module EMF is equal to, Q, where) C is the transmission coefficient of the meter 3 module EMF. the signal from the output of task 5 is equal to (J v: - fi, frequency and / Ui from the output of block 4, then the division signal is equal to .SuF- ±. Cfr where gj is the transmission coefficient of the division unit. Fc Thus , the outputs of the error meter enters the signal for giving Ll4.., (the signal from the 4 division unit: Uj, and the output of the error meter b mismatch has an error U. (i 5 4 i) Thus, the input of the control device between and the electromotive force of the asynchronous motor and the input of the voltage control channel of the converter 1 receive a signal L and 1:, 4e. The control unit for matching the frequency and electromotive force of an induction motor turns on key 9 or key 10 depending on the magnitude of the error at its input. If d and d UT, then key 9 is turned on and a signal is received at the input of the master oscillator tasks from frequency setting unit 5, the frequency increases and the engine starts to accelerate. If the engine does not have time to accelerate in accordance with the increase in the frequency setting signal, the output signal from the error meter b becomes larger than the signal add The control unit 8 conforms to the law, and the latter turns off the key 9 and turns on the key 10. The input f of the oscillator 11 is given a signal f proportional to the internal electromotive force of the induction motor, which restores the specified law between the frequency and the internal electromotive force of the asynchronous electric motor. A similar process occurs when the frequency drops during engine braking. The electric drive when controlling a pulsed master oscillator (FIG. 2) works in a similar way. The difference is that with a digital frequency setting, there is no need to convert the analog signal from the output of frequency setting block 5, as in this case, and from the output of frequency setting block 5, the signal comes in separate pulses through switch 9 to the frequency control channel 1 frequency. In case of violation of the law between the electromotive force and the frequency of the electric motor, the law control unit 8 turns off the key 9 and turns on the key 10, and the frequency control channel of the converter 1 receives pulses from the master oscillator 7, the output frequency of which corresponds to the signal from the output of the electromotive force module 3 in strict accordance with the law. Similarly, the device operates at a decrease in frequency, i.e. when the engine is braked. This device, in comparison with the known, allows to increase the reliability by introducing new elements into the circuit and implementing new connections. Namely, the introduction of a control unit for correspondence between the frequency and voltage of an asynchronous motor and two keys makes it impossible

повышение напр жени на полупроводниковых элементах в режиме торможени . Кроме того, повышаетс точность поддержани соответстви между частотой и электродвижущей.силой АД, что увеличивает перегрузочную способность , привода.voltage increase on the semiconductor elements in the braking mode. In addition, the accuracy of maintaining the correspondence between the frequency and the electromotive force of blood pressure is increased, which increases the overload capacity of the drive.

Claims

1. Frequency-controlled electric drives of the EKT series, TU 16-729066-77.

2. USSR author's certificate 375744, cl. H 02 R 7/42, 1973.

F "g.1

Network