Устройство для управления асинхронным электродвигателем Советский патент 1984 года по МПК H02P5/28 

ускорения содержит промежуточный усилитель и три ключевых элемента, выходы которых подключены к промежуточному усилителю, причем управляющие входы первого и второго ключевых элементов соединены между собой и образуют пятый вход блока задания уско рения,входы первого,второго и третьего ключевых элементов являются соответственно третьим, вторым и первым . входами блока задания ускорения, управляющий вход третьего ключевого элемента является чётвертьм входом ; блока задания ускорения, а выход первого ключевого элемента и выход промежуточного усилителя являются соответственно первым и вторьп выходами блока задания ускорения.

I. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЬМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее подключенный к статорной обмотке электродвигателя тиристорный регулятор с системой импульсно-фазового управления, к входу которой подключен регулятор частоты вращения, датчик частоты вращения, подключенный к входу регулятора частоты вращения, задатчик интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности остановки в заданном положении и КПД, в него введены блок переключения режимов и бпок задания ускорения, нелинейный элемент, который выполнен в виде операционного усилителя с ключевым элементом в цепи обратной связи и включен между выходом задатчика интенсивности и входом регулятора частоты вращения, а управляющий вход ключевого элемента подключен к первому выходу блока переключения режимов, первый и второй входы которого подключены квыходу задатчика интенсивности и выхо ду датчика вращения, второй и третий выходы блока переключения режимов подключены к первому и второму входам блока задания ускорения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу и в цепь обратной связи элемента ограничения, третий, четвертый и пятый входы блока задания ускорения .подключены соответственно к источнику напряжения задания ускорения, к первому и четвертому выходам блока 5 переключения режимов. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок переключения режимов содержит элемент запоминания частоты вращения, компаратор, элемент И, ключевой элемент и датчик начала торможения,, один вход компаратора соединен с выходом элемента запоминания частоты вращеЮ ния, вход которого подключен к выходу 4; ключевого элемента, входы элемента И подключены к выхоДу компаратора и выходу датчика начала торможения, к выходу которого подключен также управляющий вход ключевого элемента, причем другой в1ход компаратора и вход ключевого элемента являются соответственно первым и вторым входами блока переключения режимов, выход элемента И, два выхода элемента запоминания и выход датчика начала торможения являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока переключения режимов. 3. Устройство по п. 1, о т л нчающееся тем, что блок задания

Изобретение относится к злектрот технике и может быть использовано в регулируемых электроприводах пере;менного тока с асиихронными злектро;двигателями с короткозамкнутой обмоткой ротора. Известно устройство дйя управления асинхронным электродвигателем, содержащее педключенйый к ста торной обмотке двигателя тиристорный регулятор напряжения .с системой импульсно-фазового управления Т|1ристорами, .переключатель направления движения,два компаратора для режшов разгона и торможения, подключен1|ые к их входам датчик частоты:вращения электродвигателя и задающий генератор, состоящий из узлов ускорения и замедления, причем вход последнего подключен к путевым Датчикам, и блок задания режимов работы электродвигателя. Режим торможения в устройстве начинается по команде путевых датчиков, а его интенсивность определяется узлом замб дления ij . Недостатком устройства является невысокая точность остановки электрО двигателя в заданном положении .вслед ствие зависимости тормозного пути от момента нагрузки на валу -электродвигателя .. Наиболее е)лизким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее подключенный к статорной обмотке электродвигателя тиристорньй регулятор с систе ой импульсно-фазового управления, к входу которой подключен регулятор частоты вращения, датчик частоты вращения, подключенный к входу регулятора частоты вращения задатчик интенсивности, вьшолненньш в виде соединенных последовательно и охваченньк отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования 12 . . В известном устройстве интенсивность торможения является постоянной величиной и не зависит от величины нагрузки на- валу электродвигателя. По .этой причине снижается точность остановки электродвигателя в заданном .положении, увеличивается время торможения, а следовательно, и времяработы тиристорного регулятора напряжения, что приводит к увеличению допол.нительных потерь в электродвигателе. Цель изобретения - повышение точности остановки электродвигателя в заданном положении.и повышение КПД электропривода в целом. . Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее подключенный к статорной обмотке электродвигателя тиристорный регулятор с системой импульсно-фазового управления, к входу которой подключен регулятор частоты вращения, датчик частоты вращения, подключенный к входу регулятора частоты вращения, задатчик интенсивности, выполненный в виде пос ледовательно соединенных и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования, введены блок переключения режимов и блсГк задания ускорения, нелинейный элемент, который выполнен в виде операционного усилителя с .ключевым элементом в цепи 3 обратной СВЯЗИ и включен между выходом задатчика интенсивности и входом регулятора частоты вращения, а управ ляющий вход ключевого элемента подключен к первому выходу блока переключения режимов, первый и второй входы которого подключены к выходу задатчика интенсивности и выходу, датчика частоты вращения, второй и третий выходы блока переключения режимов подключены к первому и второ му входам блока задания ускорения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу и в цепь обратной связи элемента ограничения, третий, четвертый,и пятый входы блока задания ускорение подключены соответственно к источнику напряжения задания ycкopeния к первому и четвертому выходам блока переключения режимов. Блок переключения режимов содержит элемент запоминания частоты вращения,компаратор, элемент И, ключевой элемент и датчик начала торможения, один вход компаратора соединен с выходом элемента запомина ния частоты вращения, вход которого подключен к выходу ключевого элемента, входы элемента И подключены к выходу компаратора и выходу датчика начала торможения, к выходу которого подключен также управляющий вход клю чевого элемента, причем Другой вход компаратора и вход ключевого элемента являются соответственно первым и вторым-входами блока переключения режимов, выход элемента И, два выхода элемента запоминания и выход датчика начала торможения являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока переключения режимов. БЛОК задания ускорения содержит промежуточный усилитель и три ключевьпс элемента, выходы которых подключены к промежуточному усилителю, причем управляющие входы первого и второго ключевых элементов соедине ны между собой и образуют пятый вход блока задания ускорения, входы, пер.вого, второго и третьего ключевых элементов являютсясоответственно третьим, вторым и первым входами блока задания ускорения, управляющий вход третьего ключевого элемен та является четверть1м входом блока зада ния ускорения, а выход первого ключе вого элемента и выход промежуточного 417 усилителя являются соответственно первым и вторым выходами блока задания ускорения. На чертеже приведена структурная схема ус-тройства. Устройство содержит подключенный к статорной обмотке электродвигателя 1, тиристорный регулятор 2 с системой 3 импульсно-фазового управления, к входу которой подключен регулятор 4 частоты вращения, датчик 5 частоты вращения, подключенный к входу регулятора 4 частоты вращения, задатчик 6 интенсивности, вьшолненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента 7 ограничения и элемента 8 интегрирования, .блок .9 переключения режимов и блок Ю задания ускорения, нелинейный, элемент II, которьй вьшолнен в. виде операционного усилителя 12 с ключевым элементом 13 в цепи обратной связи и включен между выходом задатчика 6 интенсивности и входом регулятора 4 частоты вращения, управляющий вход ключевого элемента 13 подключен, к первому выходу блока 9 переключения режимов, первый и второй входы которого подключены к выходу задатчика 6. интенсивности и выходу датчика 5 частоты вращения, второй и третий выходы блока 9 переключения режимов подключены к первому и второму входам блока 10 задания ускорения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу и в цепь обратной связи элемента 7 ограничения, третий, четвертый и пятый входы блока 10 задания ускорения подключены соответственно к источнику Т1апряжения задания ускорения, к первому и четвертому выходам блока 9 переключения режимов, который содер жит элемент 1.4 запоминания частоты вращения, компаратор 15, элемент И 16, ключевой элемент 7 и датчик 18 начала торможения, один вход компаратора 15 соединен с выходом элемента 14 запоминания частоты вращения, вход которого подключен к выходу ключевого элемента 17, входыэлемента И 16 подключены к выходу кокттаратора 15 и выходу датчика 18 начала торможения, к выходу которого подключен также управляющий вход ключевого элемента 17, причем другой вход компаратора 15 и вход ключевого элемента 17 являются соответственно первым и вторым входами блока 9 переключения режимов, выход элемента И 16, два выхода элемента 14 . запомикания и выход датчика 18 начала торможения являются соответственно первым - четвертым вьЬсодами блока 9 переключения режимов, блок 10 зада ния ускорения содержит промежуточный усилитель 19 и три ключевых элемента 20-22, выходы которых подключены к промежуточному усилителю 19, причем управляющие входы первого 20 и второго 21 ключевых элементов соединены между собой и образуют пятый вход блока 10 задания ускорения, входы первого 20, второго 21 и третьего 22 ключевых элементов являются соответственно третьим, вторым и первым входами блока 10 задания ускорения, управляющий вход третьего 22 ключевого элемента является четвертым входом блока задания ускорения, а выход первого 20 ключевого элемента и выход промежуточного усилителя 19 являются соответственно первым и звторым выходами блок& 4 О задания ускорения. Устройство работает следзтощим образом.; В период разгона привода на вход задатчика 6 ийтенсивности посту пает напряжение задания, соответству ющеесинхронной частоте вращения электродвигателя 1. Привод разгоняет ся и вращается с частотой, одределяе мой величиной нагрузки. При достижении позиции начала торможения напряжение задания частоты вращения снима ется с входа задатчика 6 интенсивнос ти, выходное напряжение последнего Начинает снижаться с темпом, определяемым мгновенным значением частоты вращения привода в момент начала торможения. Одновременно ключевой элемент 13 разрывает обратную связь усилителя 12 нелинейного элемента 11 В результате на входе регулятора 4 частоты вращения сохраняется напряже ние, соответствующее синхронной скорости электродвигателя. При дости жении выходным напряжением задатчика 6 интенсивности уровня, соответствую щего мгновенному значению частоты вращения в момент начала торможения, темп его снижения уменьшается в два раза. Одновременно ключевой элемент 13 замыкает обратную связь усилителя 12. Привод переводится в режим тормо жения . Переключение темпа снижения ВЫХОДНОГО напряжения задатчика 6 интенсивности осуществляется блоком 10 задания ускорения по управляющим сигналам, формируемым блоком 9 ключения режимов. На входе регулятора 4 частоты вращения сравнивается фактическое значенТсе частоты вращения асинхронного электродвигателя с ее заданным значением, определяемым выходным напряжением задатчика 6 интенсивности, чем обеспечивается постоянство темпа изменения частоты вращения в переходных режимах. Путь привода после прохождения позиции начала торможения можно описать следующим выражением °aJu .. . и. .. АЙН ° гкКцСОо 26 гдесо - мгновенное значение частоты вращения в момент прохождения позиции начала торможения}, Ц - время движения привода с частотой СЗд после прохождения позиции начала торможения, 1 2KKtjWo cj- напряжение задания, соответствующее-синхронной частоте вращения; )- коэффициент передачи датчика частоты вращения; К - коэффициент пропорциональности замедления привода мгновенному значению частоты вращения в момент начала торможения, К -г--; fr - замедление привода; АИН динамический момент привода в режиме торможения,Ry - момент инерции привода. Блок переключения режимов работает следующим образом. В период разгона и движения привода с рабочей частотой вращения на вход элемента 14 запоминания частоты вращения через ключевой элемент 17 поступает выходной сигнал датчика 5 частоты вращения. При достижении позиции начала торможения на 71 выходе датчика 18 начала торможения появляется сигнал, поступающий на вход элемента И 16, на управляющие входы ключевых элементов блока 9 ускорения и ключевого элемента I7. При этом на выходе элемента 14 происходит запоминание мгиовенного значения выходного напряжения датчика 5 часто ты вращения, являющегося опорным напряжением .компаратора 15, на второй вход которого поступает выходное напряжение задатчика 6 интенсивное- ти. При превышении последним уровня опорного напряжения напряжение на выхо де компаратора 15 отлично отнуля.Наличие сигналов, на выходах компаратора J5 и датчика 18 начала торможения приводит к появлению сигнала на выхо де элемента 16 И, который поступает на управляюпще входы ключевых элементов 13 и 22 нелинейного элемен та 1 1 и блока 10 задания ускорения. Снижение выходного напряжения задат.чика 6 интенсивности До уровня опорного напряжения компаратора 15 ведет к исчезиовеиию выходного сигнала элемента 16 И. Блок 10 задания ускорения работает следующим образом. При отсутствии сигнала на выходе датчика 18 начала торможения ускорение привода формируется с помощью

000 7 напряжения задания частоты вращения, поступающего на вход промежуточного усилителя 19 через ключевой элемент 20. Величина ускорения определяется коэффициентом передачи усилителя 19 по указанному входу. После досШвения позиции начала торможения величина замедления привода определяется мгновенным значением частоты вращения в момент начала торможенияг Соответствующие значения напряжения поступают с выхода элемента 14 эапрминани}{ и через ключев элементы 22, 21 на другие входы усилителя } 9, имеющие одинаковые коэффициенты передачи. При снижении бЪосодНОГО напряжения задатчика 6 интенсивностиниже уровня опорного напряжения . компаратора 15 размлсается ключевой элемент 20 и заданное значение интв сивиости торможения снижается 6 два раза.. Таким образом данное yctpoftCTBO обеспечивает повышение производительности приводимого механизма путем снижения иагрева электродвигателя за счет обеспечения минимально воз можного времени рабо1ы тирйсторного преобразователя с неполными углами открывания тиристоров, а также не зависимость тормозного пути механиз ма от величины приложенной нагрузки