ТРИРИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК H02M5/257 H02P5/402 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых асинхронных электроприводах с фазовым управлением, находящих применение а различных отраслях промышленности.

Известно устройство для регулирования скорости асинхронного двигателя [1] , содержащее реверсивный тиристорный регулятор напряжения, фазосмещающее устройство, логическое переключающее устройство, регулятор скорости и датчик скорости, подключенный к первому входу регулятора скорости, второй вход которого связан с задатчиком скорости, выход задатчика скорости через компаратор соединен с дополнительным входом блока логического переключения, который подключен к входу выходных распределителей управляющих импульсов.

Недостатком этого устройства является наличие областей неустойчивой работы при плавном регулировании скорости за счет изменения напряжения, подводимого к статору двигателя в замкнутой системе по скорости.

Известно устройство для регулирования скорости асинхронного двигателя [2] , содержащее реверсивный тиристорный регулятор напряжения, последовательно соединенные задатчик скорости, регулятор скорости, блок функциональных преобразователей, блок управления регулятором напряжения, в который входят выпрямитель, фазовращающее устройство и распределитель управляющих импульсов. Кроме того, устройство содержит логическое переключающее устройство, датчик скорости, находящийся на валу асинхронного двигателя и подключенный к вторым входам блока функциональных преобразователей и регулятора скорости, выход которого через логическое переключающее устройство связан с первым, вторым и третьим релейными входами распределителя управляющих импульсов. К второму входу логического переключающего устройства подключен задатчик скорости, а третий выход его, кроме связи с распределителем импульсов, подсоединен к ключевым элементам блока функциональных преобразователей.

Недостатком этого устройства также является наличие областей неустойчивой работы при повышении коэффициента усиления и регулирование скорости двигателя.

Известно устройство [3], содержащее задатчик скорости, связанный с первым входом устройства сравнения, второй вход которого через усилитель соединен с выходом датчика скорости асинхронного двигателя, третий вход устройства сравнения связан через устройство токоограничения с выходами датчиков тока, включенных между тиристорами и асинхронным двигателем, устройство управления тиристорами, выходы которого соединены с тиристорами.

Недостатком этого устройства является существование областей неустойчивой работы при плавном регулировании скорости за счет изменения напряжения, подводимого к статору двигателя.

В основу изобретения положена задача создать такой преобразователь напряжения, который обеспечил бы устойчивую работу устройства во всем диапазоне регулирования скорости асинхронного двигателя.

Решение технической задачи достигается тем, что тиристорный преобразователь напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя, содержащий задатчик скорости, соединенный с одним из входов устройства сравнения, другой вход которого через усилитель соединен с выходом датчика скорости асинхронного двигателя, а третий вход через устройство токоограничения соединен с выходом датчика тока, включенного между асинхронным двигателем и тиристорами, соединенными с устройством их управления, связанным с устройством сравнения, согласно изобретению снабжен устройством ограничения величины управляющего сигнала, вход которого соединен с выходом устройства сравнения, а выход - с выходом устройства управления тиристорами, при этом выход датчика тока соединен с четвертым входом устройства сравнения.

Отличительной особенностью данного устройства является введение дополнительной обратной связи по току и устройства ограничения величины управляющего сигнала, подаваемого на вход устройства управления тиристорами.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - регулировочная характеристика двигателя.

Тиристорный преобразователь напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя содержит задатчик скорости 1, связанный с первым входом устройства сравнения 2, второй вход которого через усилитель 3 соединен с выходом датчика скорости 4 асинхронного двигателя 5. Третий вход устройства сравнения 2 через устройство токоограничения 6 связан с выходом датчика тока 7, включенным между тиристорами 8 и асинхронным двигателем 5. Выход датчика тока 7 соединен с четвертым входом устройства сравнения 2, выход которого через устройство ограничения величины управляющего сигнала 9 соединен с выходом устройства управления тиристорами 10, выходы которого связаны с тиристорами 8.

Устройство работает следующим образом. При подключении устройства к источнику питания переменного тока в первый момент времени срабатывает устройство токоограничения 6 и удерживает пусковой ток на допустимом уровне. Сигнал с датчика скорости 1 превышает сигналы обратных связей по скорости и по току, тиристоры 8 открыты и начинается разгон двигателя 5. При нарастании скорости ток статора уменьшается, устройство токоограничения отключается. После разгона начинают работать обратные связи по скорости и току.

Исходя из теории модального управления (см. Андреев Ю.Н. Управление конечно-мерными линейными объектами. М.: Наука, 1976), дополнительная обратная связь по току является необходимой переменной величиной в цепи обратной связи для устранения неустойчивой работы устройства, вызванной за счет запаздывания информационного сигнала в цепи обратной связи по скорости. При регулировании скорости двигателя в диапазоне, близком к номинальной скорости (без преобразователя напряжения), возникает неустойчивость, обусловленная нелинейным характером регулировочной характеристики двигателя (см. фиг. 2). Горизонтальный участок начала регулировочной характеристики объясняется наличием индуктивности в цепи тиристоров, которая некоторое время поддерживает ток в ранее работавшем тиристоре после смены знака подводимого синусоидального напряжения. При симметричной работе тиристоров в прерывистом режиме максимальное значение этого угла равно α₁ . Для устойчивой работы тиристорного преобразователя напряжения в указанной области введено устройство ограничения 9 величины управляющего сигнала, подаваемого на вход устройства управления тиристорами 10. Выходной сигнал с устройства ограничения 9 не должен выходить за пределы диапазона управления от α₁ до 180^o.

Таким образом использование предлагаемого устройства позволяет устранить области неустойчивой работы электропривода во всем диапазоне регулирования скорости.

Предлагаемые усовершенствования были опробованы на экспериментальной установке с тиристорным преобразователем напряжения типа ПН-Т ТЕ-160 и асинхронным двигателем ВАМП 82-8, а также на цифровой модели электропривода.

Предложенный тиристорный преобразователь напряжения может быть применен в устройствах промышленной автоматики, часто работающих в режимах сброса-наброса нагрузки, а также длительные периоды без нагрузки (на холостом ходу), например грузоподъемные устройства и т.п., а также там, где установлен асинхронный привод: привод сверлильного станка, крановое оборудование, транспортеры на угольных шахтах и т.д.

Использование: в регулируемых асинхронных электроприводах с фазовым управлением, находящих применение в различных областях промышленности. Сущность: в тиристорном преобразователе напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя путем введения дополнительной обратной связи по току статора и устройства ограничения величины управляющего сигнала, подаваемого на вход устройства управления тиристорами, удается добиться устойчивой работы электропривода во всем диапазоне регулирования скорости. 2 ил.

Тиристорный преобразователь напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя, содержащий задатчик скорости, соединенный с одним из входов устройства сравнения, другой вход которого через усилитель соединен с выходом датчика скорости асинхронного двигателя, а третий через устройство токоограничения соединен с выходом датчика тока, включенного между асинхронным двигателем и тиристорами, соединенными с устройством их управления, связанным с устройством сравнения, отличающийся тем, что преобразователь снабжен устройством ограничения величины управляющего сигнала, вход которого соединен с выходом устройства сравнения, а выход - с входом устройства управления тиристорами, при этом выход датчика тока соединен с четвертым входом устройства сравнения.