(54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД(54) FREQUENCY-ADJUSTABLE ELECTRIC DRIVE
I .... Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в управл емых электроприводах с ти- ристорньв4И npeoбpaзoвaтeл м частоты на основе автономных инверторов напр жени и двигател ми с короткозамкнутым ротором. Известен частотно-регулируемый , электропривод, который содержит асин хронный двигатель, преобразователь частоты с автономным инвертором наттр женн , име оиа1й замкнутую систему регулировани амплитуды напр жени , причем вход задани амплитуда на вхо де регул тора напр жени подключен к входу задани частоты через нелинейный элемент, который реализует выбранную зависимость амплитуды иапр жени статора от частоты. Вход зад ни частоты подключен к выходу задат чика интенсивности Dl. Однако нелинейный элемент обеспечивает компенсацию падени напр жени в активных сопротивлени х об- моток статора только при 4иксированном моменте нагрузки. Следовательно, данный привод имеет неудовлетвор1ч- телыме регулировочные характерпсти- ки как в установившемс режиме так и в динамике, поскольку не обеспечивает посто нства потокосцеплени двигател . Недостаток известного электропривода заключаетс в следующем При работе электропривода рольгангов , выполненного по указанной схеме,- спехщфические особенности рольганговых двигателей, имеющих по вышенное скольжение, и отсутствие в схеме специальных устройств дл формиповани скольжени двигателей в. динамических режимах привод т;, к низкому качеству регулировани . В частности, при частотном разгоне происходит запаздывание частоты вращени двигател.ей, в момент начала разгона возникает большой бросок тока Преобразовател частоты, который при ограниченной коммутационной способности автономного инвертора напр жени преп тствует полному использованию преобразовател дл получени больпгах темпов разгона. При частотном торможении отсутствие специального формировани скольжени в генераторном режиме не обеспечивает полного останова двигателей при нуле часто ы, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс - астотно-регулируемый асинхронный элект ропривод, содержащий коррткозамкну- тый двигатель, преобразователь часто ты на основе автономного инвертора напр жени , к выходу которого подсое динен упом нутый двигатель, а управл ницие входы соединены с блоком преобразовани координат, входы которог соеда1нены соответственно с выходами трех блоков суммировани , блоки зада ни частоты вращени , регулировани частоты вращени и задани абсолютного скольжени , соединенные последо вательно, блок определени частоты вращени , зыход которого подключен к входу блока регулировани частоты вращени и входу первого блока сумм ровани , а входы третьего блока суммировани подключены соответственно к выходу блока задани потокосцеплени статора и через последовательно соединенные нелинейный блок и апе риодическое звено к выходу блока зад ни абсолютного скольжени и к второму входу первого блока суммировани U2. Недостаток известного устройства состоит в том, что блок определени частоты вращени двигател выполнен .виде тахогенератора, сочлененного с валом двигател , что усложн ет реализацию. Цель изобретени - упрощение. Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве блок определени частоты вращени вьтолнен в виде последовательно соединённых блока моделировани двигател , четвертого блока суммирова ш и блока интегриро вани , и снабжен блоком задани статического MOMiBHTa, причем вход блока моделировани двигател соединен с выходом блока задани абсолютного скольжени , а выход - с входом последнегд и с вторым входом второго блока суммировани , второй вход четвертого блока суммировани соединен. 4 с блоком задани статического момента .. На чертеже приведена структурна схема электропривода. ЭлекФропривод содержит асинхронный короткозамкнутый двигатель 1, йоторьй подключен к выходу преобразовател 2 частоты на основе автономного инвертора напр жени . Входы управлени .частотой и амплитудой напр жени преобразовател 2 подключены к соответствующим выходам блока 3 преобразовани координат. Вход и блока 3 подключен через сумматор 4 к выходу сигнала момента блока 5 модели, второй вход сумматора 4 подключен к входу сигнала oL блока 3 и пыходу блока 6 суммировани , один из входов которого подключен к выходу сигнала абсолютного скольжени |Ь блока 5 модели, а второй вход - к выходу сигнала частоты вращени блока 5. Вход блока 3 подключен к быходу сумматора 7. К второму входу сз мматора 7 подключен выход сигнала и блока 5 через последовательно включенные нелинейный элемент 8 и апериодическое звено 9. В блоке 3 преобразовани координат входы Щд и и подключены к входам элемента 10 делени , выход которого подключен через последовательно включенные функциональный элемент 11 с характеристикой arctg и конденсатор 12 к блоку 13 суммировани , второй вход которого подключен к входу сигнала i- , а выход сзгмматора служит вьгходом сигнала L управлени частотой преобразовател 2 частоты. Входы Ща и Ц подключены также через квадраторы 14 и 15 и блок 16 сзтчмированн к элементу 17 извлече- ни корн квадратного. Выход элемента 17 служит выходом сигнала U. управлени .амплитудой: напрйжени преобразовател 2 частоты. Блок 5 модели представл ет модель системы электропривода с двигателем 1, замкнутой по частоте вращени с подчиненным регул тором момента |tt , Он содержит последовательно включённые регул тор 18 чае тоты вращени , регул тор 19 момента, звено 20, моделирующее двигатель и интегратор 21, моделирующий маховую массу двигател 1 с нагрузкой. Выход звена 20 по цепи отрицательной обратной св зи подключен к входу регул тора 19 момента и служит выходом сигнала момента (Л блока модепи. Выход интегратора 21 подключен по цепи отрицательной обратной св зи к входу регул тора 18 частоты вращени и служит выходом сигнала частоты а вход интегратора 21 подключен также к источнику сигнала, имитирующего посто нный статический момент Д-с на валу двигател 1. Регул торы J8 и J9 астатически, пропорционально-интегральные, вьшолнены на операционных усилител х, шун тированных RC-Цеп ми. Регул тор 18 имеет регулируемое ограничение выхода . Звено 20 моделирует передаточную функцию М(р) двигател 1 в соответствии с передаточной функцией апериодического звена, что существенно упрощает устройство. Это апери дическое звено реализуетс операцион ным усилителем, шунтированньши по цепи обратной св зи резистором и кон денсатором, включенными параллельно. Посто нна времени интегратора выбираетс равной инерционной посто нной двигател 1 с нагрузкой Блок 22 задани потокосцеплени статора подсоединен к входу блока 7 сзгммировани и выполнен в виде потенциометра , подключенного к источнику посто нного напр жени . Электропривод работает следук цим образом. Предположим, требуетс ра зогнать двигатель 1 до частоты вращени 4 с заданным темпом. Задаетс определенное значение ig на входе блока 7 су шровани , соответствующее, выбран ному потокосцепленного статора, например , номинальному. Задаетс сигна статического момента /t-c на входе интегратора 4 блока модели с учетом реального статического момента на sajiy двигател 1, например создаваемого металлической заготовкой, транс портируемой рольгангом. По заданному темпу разгона определ етс требуемый динамический момент задание момента ji Я.5 с- которое настраиваетс ограничением выхода регул тора 18. Задание частоты враще ни п на входе блока 5 -подаетс скачком. Это задание отрабатываетс замкнутой системой блока 5, При этом регул тор 18 на/ упоре, на выходе регул тора 19 - сигнал (5 , соответствующий скольжению двигател 1, а н выходе звена 23 - посто нный заданный момент. Интегратор 21 интегрирует момент и его выходной сигнал V , соответствзгющий частоте вращени двигател 1, складываетс в блоке 6 с ммировани с сигналом р , образу сигнал cL Одновременно из выходных сигналов блока модели формируютс сигналы проекции вектора напр жени и U на выходе блоков 4 и 7 суммировани и производитс вычисление сигнала амплитуды напр жени . помощью квадраторов 14 и 15, блока 16, элемента 17, блока 3, и указанный сигнал поступает на вход пегул тора напр жени преобразовател частоты. Частота вращени d вектора Д корректируетс в функции производной соотношени сигналов 0, помощью элементов 10 и 11 и конденсатора 12 блока 3, обеспечива условие Ц (jone-fc в проходном процессе. Результирующий сигнал частоты d вращени вектора напр жени в неподвижной системе координат поступает с выхода блока 13 суммировани на вход управлени частотой преобразовател 2 частоты. Происходит разгон двигател 1. Следовательно, блок модели вл етс не только источником сигналов момента, скольжени и частоты вращени , но и вьшолн ет функцию задатчика интенсивности. Процесс разгона заканчиваетс по достижении сигналом У на выходе интегратора 21 заданного значени Vj . При зтом г.игнал момента на выходе блока 20 снижаетс до величины jbtg, а скольжение - до соответствующего значени (J . g установившемс режиме сигнал ci.. dl. Таким образом, данный частотнорегулируемый электропривод обеспечивает высокие показатели качества регупированг за счет того, что модель обеспечивает необходимые данные дл формировани напр жени в функции частоты и момента таким образом, что в любом режиме % сопз-1 , а также обеспечивает управление частотой преобра-зовател , соответствунлцее формированию желаемого момента. Щ)и этом пе требуютс датчики выходных величин преобразовател , а число двигателей может быть произвольным. Отсутствие тахометрического датчика частоты вращени упростило реализацию .I .... The invention relates to electrical engineering and can be used in controlled electric drives with 4 and 4 frequency converters based on autonomous voltage inverters and squirrel-cage motors. A variable frequency drive is known, which contains an asyn chronous motor, a frequency converter with a self-contained inverter, has a closed voltage amplitude control system, the amplitude input at the input of the voltage regulator is connected to the frequency through the nonlinear element, which realizes the selected dependence of the amplitude of the stator voltage on the frequency. The frequency input is not connected to the output of the Dl intensity indicator. However, the nonlinear element provides compensation for the voltage drop in the active resistances of the stator windings only at 4 x ix load moment. Consequently, this drive has unsatisfying adjusting characteristics in both the established mode and in the dynamics, since it does not provide a constant flow linkage of the engine. The disadvantage of the known electric drive is as follows. When the electric drive of the roller conveyors is executed according to the indicated scheme, the specific features of the roller table motors having an increased slip and the absence of special devices for the engine slip slip formation in the circuit are in operation. dynamic modes result in poor quality control. In particular, when frequency acceleration occurs, the motor speed delays; at the moment of acceleration, a large inrush of the frequency converter occurs, which, with a limited switching capacity of an autonomous voltage inverter, prevents the converter from making full use of the acceleration rates. Under frequency braking, the absence of a special slip formation in the generator mode does not ensure the engine to stop completely at often zero. The closest technical solution to the proposed is an auto-regulating asynchronous electric drive containing a short-circuited motor, a frequency converter based on an autonomous inverter eg. the output, to the output of which the engine is connected, and the control inputs are connected to the coordinate conversion unit, the inputs of which are connected respectively with the outputs of the three summation blocks, the speed setting blocks, the rotation frequency control and the absolute slip setting, connected in series, the rotation frequency determining unit, the output of which is connected to the input of the frequency control unit and the input of the first summation unit, and the inputs of the third block the summations are connected respectively to the output of the stator flux assignment unit and through a series-connected nonlinear block and aperiodic link to the output of the block zheni and to the second input of the first summing unit U2. A disadvantage of the known device is that the engine rotational frequency detection unit is made as a tachogenerator coupled to the engine shaft, which complicates the implementation. The purpose of the invention is simplification. The goal is achieved by the fact that, in the device, the rotational frequency determining unit is executed in the form of a serially connected engine modeling unit, the fourth summation unit and integrated unit, and is equipped with a static MOMiBHTa setting unit, and the input of the engine modeling unit is connected to the output of the absolute slip setting unit, the output is with the last input and with the second input of the second summation unit, the second input of the fourth summation unit is connected. 4 with a static torque setting block. The drawing shows the electrical drive circuit diagram. The electric drive contains an asynchronous short-circuited motor 1, which is connected to the output of frequency converter 2 based on an autonomous voltage inverter. The control inputs of the frequency and amplitude of the voltage of the converter 2 are connected to the corresponding outputs of the coordinate conversion unit 3. Input and block 3 is connected via adder 4 to the output of the moment signal of block 5 of the model, the second input of adder 4 is connected to the input of the signal oL of block 3 and the power output of block 6 of summation, one of the inputs of which is connected to the output of the signal of absolute slip | b of block 5 of the model, and the second input is to the output signal of the frequency of rotation of the block 5. The input of the block 3 is connected to the bypass of the adder 7. To the second input of the mapper 7 the output of the signal and the block 5 is connected through a series-connected nonlinear element 8 and aperiodic link 9. In block 3 These are connected to the inputs of dividing element 10, the output of which is connected through series-connected functional element 11 with arctg characteristic and capacitor 12 to summation unit 13, the second input of which is connected to the input of signal i- and the output of the output terminal of the frequency control signal L 2 frequency converter. The inputs Sch and C are also connected via quadras 14 and 15 and the block 16 is connected to the extraction element 17 of the square root. The output of the element 17 serves as the output of the signal U. of the control of the amplitude: across the frequency converter 2. Model block 5 represents a model of an electric drive system with a motor 1 closed in rotation frequency with a slave torque controller | tt. It contains a series of clock speed controller 18, torque controller 19, link 20, modeling engine, and integrator 21 flywheel mass of the engine 1 with the load. The output of the link 20 in the negative feedback circuit is connected to the input of the torque regulator 19 and serves as the output of the torque signal (L modem block. The output of the integrator 21 is connected via the negative feedback circuit to the input of the rotation frequency regulator 18 and serves as the output of the frequency signal a input The integrator 21 is also connected to a signal source that simulates a constant static moment D-s on the motor shaft 1. Regulators J8 and J9 are static, proportional-integral, and are executed on operational amplifiers shunted by RC circuits. An adjustable output limitation. The link 20 models the transfer function M (p) of the engine 1 in accordance with the transfer function of the aperiodic link, which greatly simplifies the device. This aperiod link is implemented by the operational amplifier shunted through the feedback circuit by a resistor and a capacitor connected parallel. The time constant of the integrator is chosen equal to the inertial constant of the engine 1 with a load. The stator flux linking setting unit 22 is connected to the input of the csmmming unit 7 and is made a kind of potentiometer connected to a constant voltage source. The drive works in the following way. Suppose it is required to drive the engine 1 to the frequency of rotation 4 at a given rate. A certain value ig is set at the input of the drying unit 7, corresponding to the selected stream-stator, for example, nominal. The signal of the static moment tc is set at the input of the integrator 4 of the model block, taking into account the real static moment on the sajiy of the engine 1, for example, generated by a metal billet transported by the roller table. For a given acceleration rate, the required dynamic torque is determined, the torque setting ji .5.5, which is adjusted by limiting the output of the regulator 18. The frequency reference setting n on the input of block 5 is jumpwise. This task is fulfilled by the closed system of block 5, where the regulator 18 is on / off, the output of the regulator 19 is the signal (5, corresponding to the engine 1 slip, and the output of the link 23 is a constant specified moment. The integrator 21 integrates the moment and its output The signal V corresponding to the rotational speed of the engine 1 is added in block 6 seconds to the signal p to form the signal cL. At the same time, the projection signals of the voltage vector and U at the output of the blocks 4 and 7 are formed from the output signals of the model block and the signal sig is calculated the amplitude of the voltage using quadrants 14 and 15, block 16, element 17, block 3, and the specified signal is fed to the input of the voltage regulator of the frequency converter. The rotation frequency d of vector D is corrected as a function of the derivative of the ratio of signals 0, using elements 10 and 11 and the capacitor 12 of block 3, ensuring the condition C (jone-fc in the pass-through process. The resulting frequency signal d of rotation of the voltage vector in a fixed coordinate system comes from the output of the summing block 13 to the frequency control input of frequency converter 2. Engine 1 is accelerated. Consequently, the model unit is not only a source of moment, slip and speed signals, but also performs the function of the intensity ramp. The acceleration process ends when the Y signal at the output of the integrator 21 reaches the specified value Vj. In this case, the torque signal at the output of block 20 is reduced to jbtg, and the slip is reduced to the appropriate value (J. G steady-state signal ci .. dl. Thus, this frequency-controlled electric drive ensures high quality indicators of reguired operation due to the fact that provides the necessary data for the formation of voltage as a function of frequency and torque in such a way that in any mode% const-1, and also provides control of the frequency of the transducer corresponding to the formation of the desired moment. required sensors converter output quantities, and the number of motors can be arbitrary. The absence of a tachometer speed sensor simplified implementation.