SU955483A1 - Регулируемый асинхронный электропривод - Google Patents

Description

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

1

Изобретение относитс  к электротехнике, более конкретно к частотно-регулируемым электроприводам на основе асинхронного короткозамкнутого двигател  и преобразовател  частоты с автономным инвертором тока.

Известен асинхронный электропривод, который содержит асинхронньж короткозамкнутый двигатель с импульсным датчиком частоты вращени  на валу, подключенный к преобразователю частоты, регул тор частоты вращени , соединенный по входу через блок сравнени  и преобразователь частота-напр жение с импульсным датчиком частоты вращени , а выход регул тора частоты вращени  соединен с входом первого функционального преобразовател , выход которого соединен с задающим входом замкнутой системы автоматического регулировани  амплитуды тока двигател , с входом второго функционального преобразовател , с блоком преобразовани  напр жени  в частоту , выход которого соединен с первым входом первого блока суммировани , второй вход которого соединен с выходом импульсного датчика частоты вращени , а выход первого блока суммировани  через второй

блок суммировани  соединен с блоком управлени  частотой преобразовател  1.

Данный электропривод имеет повыщенную сложность, св занную с наличием импульсного датчика скорости и использованием дополнительных функциональных преобразователей .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  частотно-регулируемый асинхронный электропривод, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель, подключенный к выходу преобразовател  частоты, состо щего из регул тора тока и инвертора, систему управлени  и регулировани  скорости , регул тор скорости вращени  кот .-рой через первый функциональный преобразователь соединен с задающим входом замкнутой системы автоматического регулировани  амплитуды тока двигател  и через последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, блок дифференцировани , блок суммировани  - с задающим входом системы управлени  частотой инвертора, датчик ЭДС двигател . Преобразователь частоты состоит из управл емого выпр мител , сглаживающего дроссел  и автономного инвертора тока, на выходиые зажимы которого включен асинхронный ко|К)ткозамкнутый двигатель с импульсным датчиком частоты вращени . Система управлени  и регулировани  содержит регул тор скорости, на входе которого сравниваютс  сигнал задани  скорости и выходной сигнал импульсного датчика скорости, преобразованный с помощью специального блока преобразовани  в аналоговую форму, а также системы регулировани  амплитуды и частоты тока статора. Сигнал задани  амплитуды тока статора формируетс  суммированием выходного сигнала регул тора скорости, преобразованного в первом функциональном преобразователе, и выходного сигнала регул тора ЭДС. На входе последнего сравниваютс  сигнал задани  ЭДС, равный сумме выходного сигнала регул тора скорости, и аналоговый сигнал скорости, а также сигнал обратной св зи с блока выделени  ЭДС по сигналам напр жени  и тока статора двигател . Сигнал задани  амплитуды тока статора отрабатываетс  в замкнутой по току системе автоматического регулировани . Частота тока статора определ етс  частотой работы инвертора, котора  задаетс  суммирование . импульсов датчика частоты вращени  двигател  с выходными импульсами преобразовател  аналогового сигнала в частоту и вычитанием импульсов стабилизированной частоты. Аналоговый сигнал частоты формируетс  суммированием выходного сигнала регул тора скорости, посто нного сигнала, эквивалентного после преобразовани  в частоту указанной выше стабилизированной по частоте последовательности импульсов, и производной суммы трех сигналов: преобразованного с помощью второго функционального преобразовател  выходного сигнала регул тора скорости, сигнала задани  ЭДС, а также выходного сигнала делител  сигнала задани  ЭДС на сигнал задани  амплитуды тока статора, причем выходной сигнал делител  преобразуетс  с помощью третьего функционального преобразовател  2. К недостаткам данного электропривода относитс  то, что он имеет повышенную сложность , прежде всего св занную с наличием импульсного датчика скорости и необходимостью его преобразовани  в аналоговый сигнал, наличием блоков суммировани  и вычитани  импульсных сигналов, а также блоков делени  аналоговых сигналов частоты и тока и последующего функционального преобразовани  частотного сигнала. Кроме того, имеет место низкое качество формировани  предельного момента двигател , что приводит к перегрузкам двигател  и преобразовател . Это обусловлено тем, что погрешности в отработке требуемого значени  скольжени , пропорционального выходному сигналу регул тора скорости, и его функций, а также теплова  нестабильность сопротивлени  ротора компенсируетс  С ПОМОЩЬЮ регул тора ЭДС путем изменени  амплитуды тока двигател , котора  в этом случае может существенно отличатьс  от желаемого предельного значени , задаваемого ограничением максимального выходного сигнала регул тора скорости. Цель изобретени  - упрощение устройства и снижение перегрузки преобразовател  частоты и двигател  при больших моментах . Указанна  цель достигаетс  тем, что в регулируемый асинхронный электропривод, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель, подключенный к выходу преобразовател  частоты, состо щего из регул тора тока и инвертора, систему управлени  и регулировани  скорости, регул тор скорости вращени  которой через первый функциональный преобразователь соединен с задающим входом замкнутой системы автоматического регулиров.ани  амплитуды тока двигател  и через последовательно соединенные второй функциональный преобразователь , блок дифференцировани , блок суммировани  - с задающим входом системы управлени  частотой инвертора, датчик ЭДС двигател , введены регул тор дополнительного сигнала амплитуды тока, дискриминатор режима двигател  (знака скольжени ), блок интеграторов, узел сравнени  заданной и фактической амплитуды потока двигател , блок выделени  пр мого или инверсного сигнала ощибки амплитуды потока, регул тор дополнительного сигнала частоты, блок измерени  амплитуды потока, вход которого через блок интеграторов соединен с датчиком ЭДС двигател , а выход его через узел сравнени  заданной и фактической амплитуды потока двигател  соединен с входом регул тора дополнительного сигнала амплитуды тока, выход которого подключен к входу замкнутой системы автоматического регулировани  амплитуды тока двигател , кроме того, выход узла сравнени  соединен с входом блока выделени  пр мого или инверсного сигнала ошибки амплитуды потока и с входом дискриминатора режима двигател  (знака скольжени ) выход которого соединен с вторы.м входом блока выделени  пр мого или инверсного сигнала, а выход данного блока соединен с входом системы управлени  частотой инвертора через регул тор дополнительного сигнала частоты и блок суммировани . На чертеже показана функциональна  схема регулируемого асинхронного электропривода . Регулируемый электропривод содержит управл емый выпр митель , датчик 2 тока, сглаживающий дроссель 3, автономный инвертор 4 тока, датчик 5 тока нагрузки, асинхронный короткозамкнутый двигатель 6, аналоговый датчик 7 скорости, регул тор 8 скорости вращени , датчик 9 ЭДС двигател .

,блок 10 интеграторов сигналов ЭДС, блок 11 измерени  амплитуды потока, узел 12 сравнени  сигналов задани  и фактической амплитуды потока двигател , регул тор 13 дополнительного сигнала амплитуды тока, дискриминатор 14 режима двигател  (знака скольжени ), блок 15 выделени  пр мого или инверсного сигнала ошибки амплитуды потока, регул тор 16 дополнительного сигнала частоты, регул тор 17 тока, систему 18 импульсно-фазового управлени  выпр мителем , первый функциональный преобразователь 19, второй функциональный преобразователь 20, блок 21 дифференцировани , блок 22 преобразовани  аналогового сигнала в импульсный, блок 23 управлени  инвертором, блок 24 суммировани .

Управл емый выпр митель 1 через сглаживающий дроссель 3 соединен с автономным инвертором 4 тока, на выходе которого включен асинхронный короткозамкнутый двигатель 6 с аналоговым датчиком 7 скорости . Системы автоматического регулировани  скорости и потока двигател  воздействуют на амплитуду и частоту тока преобразовател . На входе регул тора 8 скорости сравниваютс  сигналы задани  скорости и сигнал тахометрического устройства. Регулирование потока двигател  основано на сравнении сигнала задани  и сигнала измерени  потокаДвигател . Измерение потока двигател  включает в себ  датчик 9 ЭДС двигател , на вход которого подаютс  сигналы напр жени  и тока статора двигател , блок 10 интеграторов сигналов ЭДС и блок 11 измерени  амплитуды потока. Сигнал ошибки амплитуды потока с узла 12 сравнени  подаетс  в регул тор 13 дополнительного сигнала амплитуды тока, а также через блок 15 выделени  пр мого или инверсного сигнала ошибки амплитуды потока на вход регул тора 16 дополнительного сигнала частоты. На входы блока 15 выделени  пр мого или инверсного сигнала ошибки амплитуды потока подаютс  сигналы с узла 12 сравнени , сигнал с выхода дискриминатора 14 режима двигател  и выходной сигнал регул тора скорости. В зависимости от знака вы.ходного сигнала регул тора скорости на вход регул тора 16 подаетс  из блока 15 пр мой или инверсный сигнал ошибки амплитуды потока.

Системы регулировани  скорости и потока управл ют амплитудой и частотой тока инвертора Амплитуда тока инвертора отрабатываетс  в замкнутой системе регулировани , включаюш.ей в себ  регул тор 17, систему импульсно-фазового управлени  выпр мителем 18, управл е.мый выпр митель 1, датчик 2 тока. Заданием амплитуды тока  вл етс  сумма выходного сигнала первого функционального преобразовател  19, выходного сигнала регул тора скорости и сигнала с выхода регул тора 13. Сигнал задани  частоты образуетс  суммированием в блоке 24 сигналов: датчика скорости 7, с выхйда регул тора 8 скорости, с выхода регул тора 16 дополнительной частоты и производной (блок 21) преобразоЕ анного с помощью функционального преобразовател  20 сигнала регул тора скорости. Аналоговый сигнал частоты преобразуетс  в блоке 22 в последовательность импульсов, котора  в блоке 23 образует управл ющие сигналы инвертора.

Устройство работает следующим обра0 зом.

При изменении задани  скорости зп.. или нагрузочного момента на валу двигател  мен етс  выходной сигнал регул тора 8 скорости, который приводит к изменению задани  амплитуды тока и частоты инвертора таким образом, чтобы сигнал ошибки по скорости стал равным нулю. Качественное управление асинхронным двигателем предполагает, что амплитуда потока двигател  определ етс  только сигналом за0 Дани  потока f и не зависит от электромагнитных процессов в двигателе. Это возможно только при строгом соответствии между амплитудой тока статора и скоростью перемещени  вектора ЭДС статора относительно ротора, причем скорость перемещени  зависит от параметров машины. Система регулировани  потока обеспечивает инвариантность потока при изменении электромагнитных процессов в двигателе путем одновременного воздействи  на амплитуду и

0 частоту тока статора. Комбинированное воздействие на а.мплитуду и частоту тока обеспечивает высокое качество регулировани , воздействие на амплитуду тока эффективно при малых моментах (скольжени х), а воздействие на частоту эффективно при боль5 щих моментах. В данном электроприводе дополнительный сигнал в задание амплитуды тока статора (выходной сигнал блока 13) небольшой, пор дка тока холостого тока, что не приводит к существенной перегрузке преобразовател  и двигател . При больщих моментах система регулировани  потока воздействует по каналу частоты (скольжени ). Знак дополнительного воздействи  по каналу частоты в функции сигнала ощибки по амплитуде определ етс  знаком скольжени . Наличие замкнутой системы автоматического регулировани  амплитуды потока с воздействием на частоту снимает требовани  к точности измерени  и преобразовани  сигналов частоты, что позвол ет отказатьс  от импульсной формы измерени  и преобразовани  сигналов частоты. Это упрощает реализацию устройства.

Предлагаема  система может успешно функционировать, если вместо сигнала датчика 7 скорости использовать частное от делени  амплитуды ЭДС на амплитуду потока.

Claims (2)

1.Патент ФРГ № 1563228, кл. Н 02 Р 7/42. 1972.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2743670/24-07, кл. Н 02 Р 7/42, 1979.