Частотно-регулируемый электропривод Советский патент 1984 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть испольЗовйно для частотного регулирования гидродвигателей, а также центрифуг с использованием гистерезисных электродвигателей.

Известен электропривод, содержащий гистерезисный электродвигатель, трехфазный инвертор, блок импульсного перевозбуждения, регулятор напряжения, устройство программного регулирования напряжения в соответствии с изменением частоты синхронизации инвертора, датчик тока электродвигателя, управляемый генератор частоты, устройство измерения и переключения на стабильную частоту.

Электропривод осуществляет частотное регулирование гистерезисного электродвигателя путем изменения частоты питания при уменьшении среднего тока электродвигателя ниже заданного уровня 1.

Однако данный электродвигатель работает в асинхронных режимах, что затрудняет его применение в гидросистемах с модуляцией кинематического момента гидродвигателя и приводит к дополнительным потерям от переменного скольжения ротора.

Известен также электропривод, содержащий гистерезисный электродвигатель, инвертор напряжения, регулятор напряжения, блок импульсного перевозбуждения, датчик тока электродвигателя, управляемый задающий генератор. Электропривод осуществляет частотное регулирование гистерезисного электродвигателя с корректирующей обратной связью но скольжению 2.

Недостатками такого электропривода являются переменная частота скольжения ротора, невозможность стабилизации тока электродвигателя, а также сложность преобразования управляющих сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является частотнорегулируемый электропривод, содержащий гистерезисный электродвигатель, связанный цепями статора через блок импульсного перевозбуждения с выходом инвертора напряжения, силовой вход которого соединен с регулятором напряжения, вход которого предназначен для подключения к источнику постоянного тока, управляющий вход инвертора соединен с выходом канала регулирования частоты, составленного из последовательно соединенных генератора стабильной частоты, блока сравнения частот, делителя частоты и фазораспсепителя, установленного на выходе канала регулирования частоты , датчик и задатчик тока статора электродвигателя, подключенные через сумматор к входу блока изменения режима работы |мм-улятора наггряжения, генератор сигнало управляемой частптг, выходом соел1 нгн( с блоком сравнения частот.

Электропривод позволяет в процессе разгона (торможения) стабилизировать ток электро-двигателя и абсолютное скольжение, что необходимо, например, для стаJ билизации потерь в режиме работы гидросистемы с модуляцией кинематического момента гидроротора или для сохранения постоянного момента и энергетически выгодного темпа при разгоне центрифуг 3|.

О Недостатком известного электропривода является сложность устройства ввиду наличия тахогенератора на валу электродвигателя. Так, например, затруднено применение электропривода для закрытых электро, двигателей, в частности гироскопических или для многодвигательных структур. Кроме того, при стабилизации тока электродвигателя при резких изменениях момента нагрузки на валу электродвигателя, например при модуляции кинетического момента,

0 и при возникающих колебаниях угла нагрузки ротора соответствующие изменения мощности проявляются в напряжении питания электродвигателя. При больщом уровне момента нагрузки, например, в случае гидродвигателя с аэродинамическими опорами

5 это может привести к его выпадению из синхронизма и созданию аварийного режима гидросистемы.

Цель изобретения - упрощение и повыщение надежности в работе электроприво0 даHocTaBvieHHaH цель достигается тем, что в частотно-регулируемом электроприводе, содержащем гистерезисный электродвигатель, связанный цепями статора через

г блок импульсного перевозбуждения с выходом инвертора напряжения, силовой вход которого соединен с регулятором напряжения, вход которого предназначена для подключения к источнику постоянного тока, управляющий вход инвертора соединен с

0 выходом канала регулирования частоты, составленного из последовательно соединенных генератора стабильной частоты, блока сравнения частот, делителя частоты и фазорасщепителя, установленного на выходе канала регулирования частоты, датчик и задатчик тока статора электродвигателя, подключенные через сумматор к входу блока изменения режима работы регулятора напряжения, генератор сигналов управляемой частоты, выходом соединенный с

блоком сравнения частот, блок изменения режима работы снабжен дополнительным входом, а генератор сигналов управляемой частоты - дополнительным выходом, при этом введен делитель напряжения, входом подключенный к дополнительному вы5 ходу генератора сигналов управляемой частоты, а выходом - к дополнительному входу блока изменения режима работы регулятора.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого электроирнвола; на фиг. 2 - диаграммы, ноясняюшне принцип работы электропривода.

Электропривод содержит гистерезисный электродви1атель I, подключенный через блок 2 импульсного перевозбуждения к инвертору 3 напряжения. Силовой вход инвертора 3 напряжения соединен с регулятором 4 напряжения, управляющий вход подсоединен к каналу 5 регулирования частоты, содержащему последовательно соединенные генератор 6 стабильной частоты, блок 7 ср.авнения частот, делитель 8 частоты и фазорасщепитель 9. Датчик 10 и задатчик 11 тока статора электродвигателя 1 подсоединены через сумматор 12 к первому входу блока 13 изменения режима работы регулятора 4 напряжения, реализованного на двух диодах 14 и 15. Генератор 16 сигналов управляемой частоты соединен своими выходами с блоком 7 сравнения частот и делителем 17 напряжения, выходом подсоединенного к второму входу блока изменения режима работы регулятора 4 напряжения.

На фиг. 2 представлены соответственно выходная частота 18 генератора 16 сигналов управляемой частоты, выходное напряжение 19 сумматора 12 и выходное напряжение 20 делителя 17 напряжения.

Инвертор 3 напряжения может быть выполнен по трехфазной мостовой схеме с трансформаторным или гальваническим управлением, а регулятор 4 напряжения в зависимости от мощности электропривода - по линейной компенсационной или ключевой схеме. Блок 2 импульсного перевозбуждения может быть включен на в.чод инвертора 3 напряжения, что непринципиально. Датчик 10 тока выполняется по схеме трансформатора тока с выпрямителем и фильтром. Сумматор 12 представляет собой дифференциальный операционный усилитель с опорным напряжением, определяемым задатчиком II. Фазорасщепитель 9 строится по кольцевой пересчетной схеме на трех J К-триггерах, делитель 8 частоты - на стандартных счетчиках, а генератор 6 стабильной частоты - по одной из релаксационных схем с кварцевым резонатором. Блок 7 сравнения частот является частотным пороговым устройством (компаратора) и может быть построен на стандартных счетчиках и триггерах. Генератор 16 сигналов управляемой частоты реализуется по структурной схеме генератор изменяющегося напряжения -- преобразователь напряжения в частоту, а делитель 17 напряжения - на операционном усилителе.

Электропривод работает следующий образом.

Во время разг()на (тормвжения) электродвигателя 1 сигнал с выхода генератора

16 управляемой частоты поступает через блок 7 сравнения частот на делитель 8 частоты, на выходе которого образуется сигнал, необходимый для работы фазорасщепипеля .9. Последний преобразует однофазный сигнал делителя 8 частоты в трехфазный. С вы.хода фазорасщепителя 9 трехфазная система сигналов поступает на цепи управления инвертора 3, выходной ток которого стабилизируется при помощи регулятора 4 напряжения. Блок 2 импульсного перевозбуждения формирует намагничивающие импульсы, которые увеличивают возбуждение электродвигателя I. Разгон (торможение) электродвигателя 1 происходит по программе, заранее заданной в генераторе

16управляемой частоты. При достижении изменяющейся частоты какого-либо номинального значения блок 7 сравнения частот переключает кана,- 5 регулирования частоты на работу от генератора 6 стабильной

частоты. При этом генератор 16 управляемой частоты работает в режиме ол идания на номинальной частоте.

Согласно диаграммам (фиг. 2) делитель

17напряжения настроен таким образом, что его выходное напряжение 20, пропорциональное выходной частоте 18 генератора 16 сигналов управляемой частоты, чуть меньше выходного напряжения 19 сумматора 12. В этом случае диод 14 открыт, диод 15 закрыт и образуется контур стабилиза0 ции тока электродвигателя 1 (режим источника тока).

В случае чрезмерно1-о увеличения нагрузки на валу электродвигателя 1 происходит уменьшение выходного напряжения 20 сумматора 12 и вслед за этим наступает

момент времени, когда выходное напряжение 20 делителя 17 напряжения становится больше выходного напряжения 19 сумматора 12. В этом режиме организуется контур регулирования напряжения электродвигателя 1 (режим источника напряжения). При этом, электродвигателю I предоставляется возможность такого токопотребления, при котором не нарушается нормальный режим работы электропривода. Аналогично происходит работы схемы и в случае, когда

5 в процессе разгона (торможения) у группы электродвигателей в многодвигательном электроприводе по какой-либо причине возрастает нагрузка на валах.

Таким образом, введение в предлагае0 мый электропривод делителя напряжения, связанного входом с выходом генератора сигналов управляемой частоты, а выходом - с блоком изменения режима работы регулятора, позволяет производить слежение за состоянием работы при частотном 5 регулировании как одиночных гистерезисных электродвигателей без доступа к валу, так и группы гистерезисных электродвигателей.

Отсутствие тахогенератора упрощает реализацию, а изменение режима работы регулятора повышает надежность, посколь у исключается «опрокидываиие ДЕггггателя при резком изменении нагрузки.

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащей гистерезисный электродвигатель, связанный цепями статора через блок импульсного перевозбуждения с выходом инвертора напряжения, силовой вход которого соединен с регулятором напряжения, вход которого предназначен для подключеиня к источнику постоянного тока, управляющий вход инвертора соединен с выходом канала регулирования частоты, составленного из последовательно соединенных генератора стабильной частоты, блока сравнення частот, делителя частоты и фазорасшепнтеля, установленного на выходе канала регулирования частоты, датчик и задатчнк тока статора электродвигателя, подключенные через сумматор к входу блока изменения режима работы регулятора напряжения, генератор сигналов управляемой частоты, выходом соединенный с блоком сравнения частот, отличающийся тем, что с целью упрощения и повыщения надежности в работе электропривода, блок изменения режима работы снабжен дополнительным г входом, а генератор сигналов управляемой О) частоты - дополнительным выходам, введен делитель напряжения, входом подключенный к дополнительному выходу генератора сигналов управляемой частоты, а выходом - к дополнительному входу блока § изменения режима работы регулятора.

MOflt

ГМОН2