Частотно-управляемый асинхронный электропривод Советский патент 1984 года по МПК H02P1/42 

Изобретение относится к электроте нике, а точнее к управляемому электр приводу, и может использоваться при построении частотно-управляег ых синхронных электроприводов, содержащих полудроводниковые преобразователи частоты с автономными инверторами на пряжения с широким диапазоном регули рования скорости. Известно устройство частотного управления асинхроннЕДД двигателем, содержащее автономный инвертор с про межуточным эвеном постоянного тока, датчик скорости вращения, рех лятор скорости, датчик тока и потока двигателя, формирователь скольжения, .в котором управление током и частотой статора двигателя осуществляется в Функции скорости вращения, а также в функции угла сдвига между оком статора и потоком Cl . Недостатком известного электропри вода является ограниченный диапазон регулирования скорости, что объясняется наличием пульсации электромагнитного момента и скорости при низких скоростях вращения из-за отсутст вия вoзмoяfнocти регулирования частоты коммутации силовых ключей преобра зователя, а также сложностью реализа -ции, обусловленной необходимостью из мерения магнитного потока асинхронно го двигателя. Известен частотно-управляекый асинхронный электропривод, который осуществляет способ снижения пульсаций электромагнитного момента. ЭлектропривЬд содержит вентильный преобразователь частоты с автономным инвертором тока, управляющие входы кохорого подключены к выходам блока уп равления, управляеФшй выпрЯАштель, управляющие входы которого через бло нмпульсно-фазового управления, регул тор тока и функциональный преобразователь подключены к выходу регулятора скорости. Электропривод содержит также датчик скорости и регулятор скольжения. Расширение диапазона регулирования достигается путем воздействия сигналом обратной связи по меэменту двигателя на регуляторы тока и скольжения 2. . В данном электроприводе частота ко1 а4утаций вентилей жестко связана ,с шириной зоны,формирования тока, которая остается неизменной во всем диапазоне регулирования электроприво да, это приводит к тому, что в отдельных зонах регулирования скорости имеет место высокий уровень тепловых потерь в силовых ключах преобразователя. Кроме того, электропривод елоЖ€ Н в реализации,-что обусловлено наличием коордшнат преобразователей, предназначенных формирования сигналов управления, и наличием фор.мирователя истинного значения момента двигателя, к которому предъявляются жесткие требования. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является частотноуправляемый асинхронный электропривод, который содержит асинхронный двигатель с датчиком скорости на валу, подключенный к выходу преобразователя частоты, датчики тока в фа-зах двигателя, выходы которых подключены к блоку управления преобразователем частоты, В.ЫХОД датчика скорости подключен к регулятору скорости, второй вход которого соединен с источником задакйаего сигнала, а выход - к входу формирователя заданного значения тока и скольжения, выход по скольжению соединен с перклм входом блока суммирования, второй вход которого связан свыходом датчика скорости, выход блока суммирования соединен с первым входом управляемого генератора синусоидального сигнала, второй вход которого связан с выходом по заданному значению тока указанного формирователя. Раоцирение диапазона регулирования скорости и пошлиение равномерности вращения вала двигате я достигается использованием координатных преобразователей, блока умножения частоты, нелинейных блоков задатчиков активного тока ротора и потока двигателя, датчика положения, предназначенных для вычисления и обработки управ.ляющих сигналов СЗ 3 Недостаток такого электропривода заключается в наличии дополнительных потерь в преобразователе частоты из-за большого числа переключений силовых ключей, частота которых определяется неуправляенвлм генератором модулирующего сигнала. Кроме того, электропривод обладаед: слож- ностью практической реализации, что связано с большим числом промежуточных преобразований управляющего сигнала, необходимостью дополнительного датчика углового положения вала двигателя. Цель изобретения - снижение потерь- за счет регулирования частоты коммутации силовых ключей преобразователя частоты. Поставленная цель достигается тем, что JB частотно-управляемый асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель с датчиком скорости на валу, подключенншлй к выходу преобразователя частоты, датчики тока в фазах двигателя, выходы которых подключены к блоку управления преобразователем частоты, выход датчика скорости подключен к первому входу регулятора скорости, второй вход которого предназначен для подключения к источнику задаю щего сигнала, а выход - к входу формирователя заданного значения тока и скольжения, выход по скольжению соединен с первим входом блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом датчика СКОРОСТИ, выход блока сумми.; ования соединен с первым входом управляекйго генератора синусоидального сигнала, второй вход которого соединен с выходом по заданному значению тока указанного формирователя, дoпoлнитe Iьнo введены регулируемый блок формирования зоны воспроизведения тока,блок сравнения, вычислитель производных скорости, блок задания допустимого уровня производных скорости, при этом . выход управляемого генератора синусо идального сигнала соединен с первым, .входом регулируемого блока формирования зоны ВОС13РОИЗведения тока, ВТОРОЙ вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход подключен к вхолу блока управления преобрази вателем частоты, один вход блока сравнения соединен с блоком задания допу стимого уровня производных скорости, а другой через вычислитель производных скорости - с выходом датчика скорости.

На фиг. 1 показана функциональная СКЩ1& частотно-управляемого асинхронного электропривода; на фиг. 2 схема регулируемого блока формирдват ния зоны воспроизведения тока и блока управления преобразователем частоты; на фиг. 3 - схема вычислителя производных скорости и блока сравнения. -

Частотно-управляемый асинхронный электропривод содержит асинхронный двигатель 1 с датчиком 2 ркорости на валу, подключенный к выходу преобрат вателя 3 частоты, датчики 4 тока в фазах двигателя, выходы коюрых по цключены к блоку 5 управления преобразователем Частоты, выход датчика 2 скорости подключен к первому входу регулятора б скорости, второй вход которого предназначен для подключения к источнику 7 эадакщего сигнала, а выход через формирователь 8 заданного значения тока и скольжения связан с блоком 9 суммирования, второй вход которого соедйцен с илходом Датчика 2 скорости, выход блока 9 суммирования соединен с первым вха дом управляемого генератора Ю синусоидального сигнала, второй вход которого связан с выходом формирователя 8 заданного значения тока и скольжения, регулируемый блок 11 формирования зоны воспроизведения тока, блок 12 сравнения, вычислитель 13 производных скорости, блок 14 задания допустимого уроэня производных скорости, при этом выход управляемого генератора 10 синусоидального сигнала соединен с первьлм входом регулируемого блока 11 формирования зоны воспроизведения тока, второй вход которого связан с блоком 12 сравнения, а выход подключен к входу блока 5 управления преобразователем частоты, один вход блока 12 сравнения соединен с блоком 14 задания допустимого уровня производных скорости, а второй вход через вычис0литель 13 производных скорости - с выходом датчика скорости. Регулируемый блок 11 формирования зоны воспроизведения тока выполнен На полевом транзисторе 15 (фиг. 2). Блок 5 уп5равления преобразователем частоты содержит операционные усилители 16 и 17 и RS-триггер 18. Вычислитель 13 производных скорости содержит . . цифроаналоговый преобразователь.19, дифференцирующие цепочки 20, 21 и

0 22 (фиг. 3). Блок 14 задания допустимого уровня производных скорости представляет собой ряд регулируемых по величине источников напряжения. БЛОК 12 .сравнения.выполнен на опе5рационнйх усилителях 23.

При работе частотно-управляемого асинхронного электропривода (фиг. 1) на вход регулятора б скорости поступает сигНс1л заданного значения ско0рости. На вычитающий вход этого регулятсфа поступает сигнал с импульсного датчика 2 скорости, при этом на выходе регулятора формируется сигнал, пропорциональный изкданению 5скорости вращения двигателя. Полученный сигнал преобразуется в формирователе 8 в два сигнала, один из которых является заданным значением тока двигателя и поступает на первый

0 вход управляемого генератора 10 синусоидального сигнала а другой, соответствуюЕЦ1й требуемому скольжению двигателя, складьтнается в блоке 9 суммирования с сигналом текущего значения скорости вращения и поступает на

5второй вход управляемого генератора 10 синусоидального сигнала.С выхода Управлявьюго генератора синусоидальный сигнал, равный KU gSinio t (где амплитуда требуемого

0 значения синусоидального сигнала К - коэффициент пропоргщональности ш - частота токов статора двигателя, пропорциональная результату суммирования сигналов скорости и сколь5жения), поступает в регулируемый блок 11 формирования зоны воспроизведения тока (фиг. 2), с исходов которого к инверсному и прямому входам операционных усилителей 16 и 17 со0ответственно подается регулируемый сигнал зоны воспроизведения тока. При этом,на вход операционного уси лителя 16, поступает сигнал,равный ( + ди) Sinto t,.a на вхрд оперз ционного усилителя 17 - сигнгш .

5

ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИЮД, содержащий асинхронный двигатель с датчиком скорости на валу, подключенный к выходу преобразователя частоты,, датчики тока в фазах двигателя, выходы которых подключены к блоку управления преобразователем частоты, выход датчика скорости подключен к первому входу регулятора скорости, второй вход которого предназначен для подключения к источнику задакяцего сигнала, а выход - к входу формироваг теля заданного значения тока и скольжения, выход по скольжению соединен с первым входом блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом датчика скорости, выход блока суммирования соединен с первым входом управляемого генератора синусоидального сигнала, второй вход которого соединен с выходом по заданному значению тока указанного формирователя, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь за счет регулирования час.тоты коммутации силовых ключей преобразователя частоты, в него дополнительно введены регулируемый блок формирования зоны воспроизведения тока, блок сравнения, вычислитель производных скорости, блок задания допустимого уровня производ- (Л ных скорости, при этом выход управляемого генератора синусоидального с сигнала еоединвн а первым входэм регулируемого блока фоимирования зоны воспроизведения тока, втор&й вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход подключен к входу блока управления преобразователем частоты, один вход блока сравнения соединен с-блоком задания допустимо (X) го уровня производных скорости, а 00 другой через вычислитель производсо ных скорости -. с выходом датчика скорости., О5